Сжатые элементы

На сжатие работают стойки, подкосы, верхние пояса и отдельные стержни ферм и других сквозных конструкций.

Древесина работает на сжатие более надежно, чем на растяжение, но не вполне упруго. Примерно до половины предела прочности древесина работает упруго, а рост деформаций происходит по закону, близкому к линейному. При дальнейшем увеличении напряжений деформации растут всё быстрее, чем напряжения, указывая на упругопластическую работу древесины. Разрушение образцов происходит пластично в результате потери местной устойчивости, о чём свидетельствует характерная складка на образце.

Поэтому сжатые элементы работают более надёжно, чем растянутые, и разрушаются только после заметных деформаций.

Сжатые элементы конструкций имеют длину, как правило, намного большую, чем размеры поперечного сечения и разрушаются не как малые стандартные образцы, а в результате потери устойчивости, которая происходит раньше, чем напряжения сжатия достигнут предела прочности. При потере устойчивости сжатый элемент выгибается в сторону (рис.5.2 (б)). При дальнейшем выгибе на вогнутой стороне появляются складки, свидетельствующие о разрушении древесины от сжатия, а на выпуклой стороне древесина разрушается от растяжения.

Расчёт центрально-сжатых элементов производится по формулам:

на устойчивость (для элементов с гибкостью )

(5.2)

где ; - расчётная осевая сила; - расчётная площадь поперечного сечения, принимаемая равной: - площади сечения брутто, если ослабления не выходят за кромку и площадь ослабления не превышает 25%; - площади сечения нетто, если ослабления не выходят за кромку и площадь ослабления превышает 25%; - площади нетто, если ослабления выходят за кромки;

- коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента:

Гибкость () зависит от расчётной длины элемента и радиуса инерции сечения элемента в направлении соответствующей оси ();

Расчётную длину следует определять умножением его свободной длины () на коэффициент (), учитывающий закрепление элемента и нагрузку, действующую на элемент (рис.5.2(в)).

Рис. 5.2. Сжатый элемент: а) диаграмма деформирования чистой от пороков древесины; б) схема работы, разрушения и эпюра напряжений; в) типы закрепления концов и расчётные длины

Сжатие поперёк волокон. При местном сжатии поперёк волокон соседние незагруженные участки древесины тоже сжимаются за счёт изгиба волокон и оказывают поддерживающее действие работе незагруженного участка, чем меньше его длина .

В настоящий момент при сжатии поперек волокон должно соблюдаться условие:

(5.6)

- коэффициент, учитывающий поддерживающие влияния волокон при сжатии поперёк волокон на участке; зависит от величины , , (рис. 5.3).

Рис.5.3 Сжатие поперек волокон

 

При наклонном сжатии под углом к направлению волокон (α) должно удовлетворять следующее условие: , где расчётное сопротивление сжатию под углом определяется по формуле

(5.7)

Смятие древесины – это поверхностное сжатие, которое может быть местным и общим. Общее смятие – это когда сжимающая сила действует на всю поверхность, местное – когда сила действует на часть поверхности элемента. Смятие древесины в конструкции может происходить:

· вдоль волокон;

· поперёк волокон;

· под углом к волокнам;

Сопротивление древесины смятию поперёк волокон в несколько раз меньше сопротивления её вдоль волокон (клетки работают в наименее благоприятных условиях: они сплющиваются за счёт внутренних пустот).