4. Модуль упругости древесины

Модуль упругости древесины при сжатии является важной расчетной величиной. Однако нарушение строгой пропорциональности между напряжением и деформацией древесины почти с самого начала загружения даже незначительной нагрузкой создает значительные трудности в определении предела пропорциональности. Для использования общих расчетных формул сопротивления материалов величина модуля упругости принимается условно на том основании, что нарушение пропорциональности при сжатии при небольших нагрузках незначительны. Принимается МПа для всех видов древесины. Для нахождения расчетного модуля упругости Е умножается на коэффициенты:

,

где коэффициент, учитывающий влияние температуры;коэффициент, учитывающий влияние влажности;коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки;коэффициент, учитывающий степень ответственности строительного объекта.

На растяжение древесина работает упруго практически все время нагружения и модуль упругости колеблется от 11000 до 14000 МПа.

5. Временное, нормативное и расчетное сопротивления древесины

За исходные характеристики прочности древесины принимаются показатели временного сопротивления, полученные на основании испытаний малых образцов из чистой древесины или крупных образцов из пиломатериалов и круглого леса. Второй способ не применим при определении прочностных характеристик в реальных конструкциях, когда невозможно выпилить крупные образцы.

На основании проведенных испытаний малых образцов строится гистограмма, а затем график распределения прочности, который подчиняется нормальному закону распределения Гаусса. По графику определяется среднее временное сопротивление (предел прочности) по формуле. СНиПII-25-80 рекомендует определять с обеспеченностью 95%, при этом, учитывая опыт эксплуатации, - величина, зависящая от принятого уровня обеспеченности и вида функции плотности распределения показателей. Тогда нормативные значения малых образцов из чистой древесины определяются из условия

,

где - коэффициент вариаций;

- среднеквадратичное отклонение;

отклонение от среднеарифметического значения;

число образцов.

Переход от показателей прочности малых стандартных образцов из чистой древесины к прочности натуральных пиломатериаловосуществляется путем введения соответствующих понижающих коэффициентов, учитывающих влияние порокови увеличение размеров рабочего сечения.

Коэффициенты иопределяются на основании полученных опытным путем зависимостей:

1. с учетом расположения сучков отношение площадейпри сжатии и растяжении; отношение моментов инерциипри изгибе. Найденные значениязависят не только от сортности материала, но и от вида напряженного состояния и изменяются в пределах от 0,2 до 0,78.

2. по данным сравнительных испытаний малых и больших образцов из чистой древесины. Значения коэффициентаколеблются в пределах от 0,6 до 0,95.

Нормативное сопротивление натуральных сортных лесоматериалов находится из равенства

Учитывая, что доверительная вероятность (обеспеченность) расчетного сопротивления должна быть выше, чем нормативного сопротивления (по СНиП 99%), вводится коэффициент надежности. Расчетное сопротивление определится по формуле

,

где коэффициент надежности по материалу, учитывающий отклонение в сторону меньших значений прочности материала с более высокой обеспеченностью, чем нормативные значения.

коэффициент, учитывающий степень ответственности строительного объекта;

m_дл  коэффициент, учитывающий влияние длительности приложения нагрузки, т.е. коэффициент перехода от прочности древесины при кратковременных испытаниях к ее прочности в условиях длительно действующих постоянных и временных нагрузок за весь срок службы конструкций (m_дл=0,66).

Влияние на прочность материала условий эксплуатации и особенностей работы, отличающихся от принятых для базовых расчетных сопротивлений, учитывается умножением на коэффициенты условий работы:

коэффициент, учитывающий различную прочность древесины разных пород, отличающихся от прочности сосны и ели;

коэффициенты, учитывающие температурно-влажностный режим эксплуатации, в зависимости от которого все здания и сооружения делятся на категории: отапливаемые помещения с температурой до 35°С с различной влажностью,внутри не отапливаемых помещений с различной влажностью;на открытом воздухе;повышенная влажность;

и коэффициенты, учитывающие характер и режим нагружения;

и влияние размеров сечения и его составных частей;

и влияние начальных напряжений, концентрации напряжений;

снижение прочности древесины при пропитке некоторыми защитными средствами.