Министерство образования и науки рф

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Конструкции из дерева и пластмасс Методические указания к выполнению лабораторных работ

ИЗДАТЕЛЬСТВО

Иркутского государственного технического университета

2006

Лабораторная работа №1,2

ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ ГВОЗДЕВОГО И НАГЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. Цель лабораторной работы

Работа проводится с целью определения деформативно - прочностных характеристик гвоздевого соединения и ознакомления с характерными особенностями его работы.

По результатам испытаний определяют следующие показатели, характеризующие несущую способность и деформативность соединения:

• разрушающую нагрузку Рвр;

• нагрузку, соответствующую резкому возрастанию пластических деформаций Рпл;

• коэффициенты К1=Рвр / Рпл, К2=Рвр/Т, К3=Рпл/Т ;

• деформации, соответствующие расчетной несущей способности соединения ( расч ).

2. Особенности работы гвоздевых соединений и основные положения их расчета

Гвоздевые соединения элементов деревянных конструкций принадлежат к общей группе нагельных соединений. Характерной особенностью их работы является изгиб нагеля (гвоздя) под нагрузкой, сопровождающийся обмятием древесины в нагельном гнезде. Распор в соединении не возникает. Разрушение происходит либо от изгиба гвоздя, либо от смятия древесины в нагельном гнезде. Возможное разрушение от раскалывания или скалывания древесины исключается соответствующей расстановкой нагелей (гвоздей), для чего в нормах оговорены минимально возможные расстояния между ними.

Расчетная несущая способность гвоздевого соединения в расчете на один срез определяется как меньшее из трех возможных значений:

• из условия смятия крайних элементов

(1.1)

• из условия смятия среднего элемента

(1.2)

• из условия изгиба гвоздя

(1.3)

но не более 4d².

В формулах 1.1, 1.2, 1.3, Т – расчетная несущая способность в ( кН ), а и с – толщина крайнего и среднего элементов ( см ); d – диаметр гвоздя ( см ). Расчетную толщину крайнего элемента определяют с учетом его ослабления острием гвоздя на выходе из массива древесины, т.е. уменьшают на величину 1,5 d_гв.

Для гвоздя:

=

Для нагеля:

1. Методика проведения испытания

Общий вид образца, схема его нагружения, размещение измерительных приборов и оснастки показаны на рис. 1.1.

Нагрузка на образец передается через треугольные центрирующие призмы. Ступень нагружения назначается из расчета 0,08...0,1 от разрушающей нагрузки. Ее обычно определяют пробным испытанием отдельного образца, либо, ориентировочно, по формуле:

где Т - расчетная несущая способность, равная:

Т_min – минимальная несущая способность соединения в расчете на один срез, определяется по формулам 1.1, 1.2, 1.3,

n_ш – число плоскостей среза;

n_г – число нагелей ( гвоздей ).

Для гвоздя: ,

Для нагеля:

При изготовлении образца между соединяемыми элементами устраивается зазор 0,4...0.8 мм. Во избежание перекоса при проведении испытаний, крайние элементы соединяются парными планками на шурупах. Верхние планки специально не ставят, их роль выполняют упоры для ножек индикаторов. Сами индикаторы крепятся на кронштейнах к средним элементам. При загружении образцов индикаторы, фиксирующие взаимный сдвиг элементов, работают на выход, что делает возможным проведение испытаний до полного разрушения и исключает повреждение приборов.

Перед испытанием образец предварительно нагружают до 1...1.5 кН для ликвидации "рыхлых" деформаций. Испытание ведут непрерывно возрастающей нагрузкой до разрушения. Показания по индикаторам снимают синхронно по команде, в момент достижения определенной ступени нагружения. Результаты измерений заносят в журнал испытаний (табл.1.1). Величину разрушающей нагрузки (Р_вр) фиксируют по силоизмерительной шкале. В случае отсутствия явных признаков разрушения в качестве Р_вр принимают нагрузку, при которой происходит резкое падение усилия, либо непрерывный рост деформаций без изменения величины прилагаемого усилия.

После испытания и осмотра образца в журнале отмечают характер разрушения соединения.