1. Цель лабораторной работы

Испытание проводится с целью ознакомления с характерными особенностями работы деревянной балки составного сечения на пластинчатых нагелях при поперечном изгибе.

По результатам испытаний определяют:

• краевые нормальные напряжения в растянутой зоне балки в середине пролета;

• зависимость прогибов балки от нагрузки;

• распределение сдвиговых деформаций по шву сплачивания.

2. Особенности работы на поперечный изгиб балок на податливых связях и основные положения их расчета

Деревянные балки, поперечное сечение которых образовано из отдельных элементов, соединяемых податливыми связями, называют составными. В качестве связей могут быть использованы болты, гвозди, пластинки из твердых пород древесины и т.п.

Несущая способность и жесткость составных конструкций определяется сдвиговой жесткостью связей, но во всех случаях она ниже, чем у балок цельного сечения.

В практике инженерных расчетов снижение прочности и жесткости составного сечения учитывают коэффициентами К_w и К_ж, которые вводят к моменту сопротивления и моменту инерции цельного сечения.

Проверка балки на прочность по нормальным напряжениям осуществляется по формуле:

где М – максимальный изгибающий момент, W_расч – расчетный момент сопротивления:

W_нт – момент сопротивления нетто балки цельного поперечного сечения;

K_w – коэффициент, учитывающий податливость пластинчатых нагелей, определяется по СНиП II-25-80 ( табл. 13); R_и – расчетное сопротивление изгибу.

Расчет балки на поперечную силу сводится к определению необходимого числа пластинок – нагелей. Расстояние между пластинками назначается из условия

Количество нагелей n_c на половине длины балки определяется из условия:

( 3.3 )

где Т – несущая способность одного пластинчатого березового нагеля ( кН) принимается как меньшее из двух значений:

( 3.4 )

( 3.5 )

где l_пл, b_{пл ,}б_пл – соответственно длина, ширина и толщина пластинок (см).

Подставляя в формулу (3.3) значения М, S_бр и J_бр прямоугольного поперечного сечения, получим

( 3.6 )

Прогиб балки в середине пролета определяют по формуле

( 3.7 )

где J_расч = J_бр К_{ж ,} – момент инерции поперечного сечения брутто; К_ж =0,3 – коэффициент, учитывающий податливость пластинчатых нагелей, определяют по СНиП II-25-80 ( табл. 13 ).

3. Методика проведения испытания

Конструкция балки, размеры, схемы нагружения и размещение приборов показаны на рис.3.1.

Методика проведения эксперимента в части способа нагружения, контроля усилий и характера раскрепления балки подробно не описывается, поскольку в основном повторяет методику испытаний двускатной балки.

Расчетную равномерно распределенную нагрузку определяют из двух условий:

а) из условия прочности по нормальным напряжениям

( 3.8 )

где W_нm – момент сопротивления нетто

( 3.9 )

б) достижения расчетной несущей способности пластинчатым нагелем

( 3.10 )

n_с – количество нагелей на половине пролета балки.

Общая расчетная нагрузка на балку определяется из выражения

Краевые напряжения в балке определяют по деформациям, замеренным электромеханическими тензометрами Аистова. Прогиб замеряют двумя индикаторами ИЧ-10 с ценой деления 0,01 мм. Сдвиговые деформации по шву сплачивания определяют тремя индикаторами ИЧ-10. Схема их установки и привязки показаны на рис.3.1.

Нагружение балки осуществляют ступенями по 0,2 Р_расч. Показания тензометра и индикаторов, замеряющих сдвиг по шву сплачивания, фиксируют два раза – при нулевой и расчетной нагрузке. Запись показаний индикаторов замеряющих прогиб балки ведут на каждой ступени.

Результаты испытаний заносят в табл. 3.1, 3.2 и 3.3.