Реологические свойства древесины. Их учет при проектировании конструкций из древесины.

Древесина реаномный материал (ей присуще реалогические свойства) – зависимость прочностных и упругих характеристик от режима напряжений и длительного действия нагрузки. (изменение св-в мат-ла с течением врем)
При кратковременных нагрузках (до определенного предела) наблюдается близкая к линейной зависимость между напряжениями и деформациями, т.е. древесина подчиняется закону Гука.

Под действием постоянной нагрузки, кроме упругой деформации, появляющейся в древесине немедленно после приложения нагрузки, с течением времени развиваются эластические деформации и остаточные деформации ползучести. Упругие и эластические деформации составляют обратимую часть общих деформаций, они исчезают после снятия нагрузки (упругие деформации - сразу, а эластические - по истечении некоторого времени). Деформации ползучести (необратимая часть общих деформаций) сохраняются в древесине после снятия нагрузки.

1.Ползучесть – изменение деформ без изменения напряжений – увеличение деформаций при длительном действии неизменяемой нагрузки (деревянная полка с книгами, со временем прогибается до ограничения уровнем прочности)
2.Релаксация – изменение напряжений без изменения деформаций – уменьшение напряжений с течением времени при неизменных деформац (лук для стрельбы через какое-то время в изогнутом состоянии не захочет разогнуться)
3.Прочность – зависит от времени, если нагружать быстро, то показывает большую прочность, если нагружать медленно – меньшую. Дерево хорошо работает на циклическую нагрузку, не приобретает усталость и хрупкость как бетон и сталь.
3. Длительное сопротивл –макс напряжен, при к-м образец не разрушается как бы долго ни действовала нагрузка (это реальная прочность древесины).

Переход от предела прочности к длительному сопротивлению производится умножением предела прочности на коэффициент длительности сопротивления, равный отношению предела длительного сопротивления к пределу прочности.

Кдл = const для всех видов НДС, т.е. если σ < σдл, то образец никогда не разрушится.
Графики е(t): верхний при σ < σдл – деформации растут и затухают с течением времени – ползучесть

Нижний при σ > σдл – после уменьшения скорости деформирования (участок в-г) наступает процесс развития деформаций с постоянной скоростью, далее начинается ускоренный рост деформаций, приводящий к разрушению.

1- Упругие деформации, 2- пластические деформации с затуханием, 4 – разрушение
Учет при проектировании: ползучесть учитывается при назначении расчетных характеристик (E и G)
Предел прочности древесины определяют путём испытания стандартных образцов. На реальные конструкции нагрузки действуют одинаково, однако древесина сопротивляется по-разному, это учитывается введением коэффициента , который учитывает влияние длительности загружения

3. Компановка сечений современных конструкций из клееной древесины, фанеры и LVL.

КОМПОНОВКА СЕЧЕНИЯ ИЗ КДК

Требования к пиломатериалам для КДК:
1)хвойные пиломатериалы 1, 2 и 3~го сортов, лиственные – только береза.
2)с влажностью 10± 2%,
3)длиной от 2 до 6,5 м
4)толщина слоев (заготовок) после острожки должна быть не более:
а) 32... 34 мм для прямолинейных элементов, б) для армированных элементов не более 42 мм, в) для гнутоклеёных элементов толщина слоев (16...32 мм) зависит от внутр. радиуса кривизны элемента.
5)дб припуск на фрезерование; для всех хвойных пород, кроме лиственницы
Размеры поперечных сечений (ширина b, высота h) определяются расчетом, но назначаются в соответствии с конструктивными соображениями и требованиями стандартизации и унификации сечений элементов, а также с учетом существующего сортамента пиломатериалов.
Рекомендуется проектировать КДК прямоугольного сечения постоянной высоты. Такое сечение, формируемое из горизонтальных слоев, отвечает требованиям технологичности и обладает повышенной огнестойкостью.
Согласно действующему сортаменту, выпускаются доски шириной (мм): 100, 125, 150, 175, 200, соответственно проектную ширину сечения клееных деревянных элементов с учетом припусков на механическую обработку необходимо назначать: 90, 115, 140, 160, 185, 210.
-Высота клееного пакета определяется расчетом, но по технологическим причинам (параметры прессового оборудования, время жизнеспособности клея и др.) не рекомендуется принимать высоту сечения клееного элемента более 1600 мм.

При компоновке поперечных сечений клееных деревянных элементов следует использовать:
-в растянутых и сжатых (при гибкости < 70) элементах пиломатериалы одной породы и сорта;
-в изгибаемых, сжато-изгибаемых и сжатых элементах (при гибкости >70) при высоте сечения более 500 мм рекомендуется использовать пиломатериалы двух сортов, назначая в крайних зонах (симметрично, в сжатой и растянутой) более высокий сорт. При высоте таких элементов более 1000 мм можно использовать пиломатериалы трех сортов.

При компоновке таврового, двутаврового, коробчатого и других сложных сечений предварительно задаются толщиной стенки, шириной поясов и отношением высоты сечения между осями поясов к пролету, затем определяется требуемая площадь сечения элемента.
КОМПОНОВКА СЕЧЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, СКЛЕЕННЫХ ИЗ ФАНЕРЫ.
Виды:
-Клееная фанера. Листы толщиной 6...12 мм. Наибольшее применение получили листы 7-слойной фанеры толщиной 8, 9, 10 и 12 мм. Основные размеры листов 1525Х1525 и 1525X1220 мм.
-Бакелизированиая фанера. Листы фанеры имеют толщину 5... 18 мм, длину 1500...7700 мм и ширину 1200...1500 мм.
Применение ребер жесткости в клеефанерных конструкциях аналогично применению их в металлических сварных двутавровых балках. В балках с параллельными поясами, подверженных подвижной нагрузке, целесообразно пользоваться по всей длине двустенчатой коробчатой формой. Для обеспечения полноценного участия фанерной стенки в работе на поперечный изгиб клеефанерной балки вертикальные стыки фанерных листов должны склеиваться «на ус», при этом волокна «рубашек» фанеры должны иметь горизонтальное направление. При компоновке попереч.сечения элементов из различных материалов: древесины и фанеры (клеефанерные), древесины и стали (армированные) расчет – по методу приведенного сечения.
БРУС КЛЕЕНЫЙ ИЗ ШПОНА LVL (ЛВЛ)
Конструкции из LVL следует проектировать только из цельного листа, учитывая габаритные размеры плит от производителей. Наибольший размер соответствует направлению вдоль волокон древесины, наименьший размер – поперек волокон.
Ширину сечения принимают с учетом стандартных размеров толщины LVL-плиты, из поставленных на ребро плит, соединенных между собой на винтах-саморезах или вклееных арматурных стержнях.