Соединение на стальных шайбах как было не раз отмечено в работах [1], [2]. В настоящей статье описан ход подготовки деревянных элементов на вклеенных стальных шайбах к кратковременным испытаниям.
После выполнения подготовительных работ заготовки образцов выдерживались не менее 4-6 суток в помещении лаборатории с целью полного отвердения клея и установления равновесной влажности древесины. Перед проведением испытаний образцы дополнительно осматривались на предмет отсутствия (или присутствия) каких-либо дефектов, проводились контрольные замеры основных параметров, ставилась маркировка образца .
Образцы испытывались по двум схемам:
1. Нагружение образца через стальную раму, имитирующую металлические накладки и передающие усилия на шайбы (рисунок 1, 2).
2. Нагружение образца, состоящего из трех дощатых заготовок, показан на рисунке 3.
Подготовка образца к испытаниям по схеме 1, т. е. с «металлическими накладками», включает в себя следующие подготовительные операции:
- образец помещается в специальную П-образную стальную раму (рисунок 2.6), через которую будет передаваться усилие на центровой болт;
- через отверстия в раме и шайбах пропускается центровой болт;
- полученная конструкция стягивается центровым болтом;
- после того, как на образец устанавливаются измерительные приборы, он готов к испытаниям.
Подготовка к испытаниям образцов, состоящих из трех заготовок, включает в себя операции:
- сборка трех заготовок в один образец;
- подтяжка центрового болта до плотного состояния образца;
- установка измерительных приборов.
В качестве приборов измерения использовались индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Индикаторы устанавливались таким образом, чтобы в процессе испытания они не подвергались повреждению при полной выработке хода штока. Для учета возможного неравномерного загружения образца индикаторы ставились попарно.
Рис. 1. Металлическая рама: а) для образцов толщиной 50 мм; б) для образцов толщиной 120 мм
Рис. 2. Схема нагружения образца при помощи металлических накладок: 1 — деревянный элемент; 2 ̶ метталическая рама; 3 — стяжной болт; 4 — гайки; 5 ̶ вклеенные шайбы
Рис. 3. Схема нагружения трехсоставного образца: 1 — крайний элемент; 2 ̶ средний элемент; 3 — стяжной болт; 4 ̶ вклеенные шайбы; 5 — гайки
Все испытываемые образцы были разделены на две основные серии А и Б, исходя из схемы испытания: А — испытание образца с передачей нагрузки через металлические накладки; Б ̶ трехсоставной образец.
Все образцы маркировались по каждой серии. Шифры, принятые в маркировке, показаны на рисунке 4.
Рис. 4. Маркировка образцов на вклеенных стальных шайбах
Основные характеристики и размеры испытываемых образцов согласно принятой маркировке приведены в таблице 1 и на рисунке 2.1.
Таблица 1
Основные характеристики испытываемых образцов.
|
Марка |
Параметры |
Кол-во образцов |
Назначение серии образцов |
||||
|
a, мм |
b, мм |
c, мм |
Dш, мм |
t, мм |
|||
|
ВШ-50–6-А |
200 |
150 |
50 |
50 |
6 |
5 |
Передача нагрузки через металлические накладки |
|
ВШ-50–8-А |
8 |
5 |
|||||
|
ВШ-50–10-А |
10 |
5 |
|||||
|
ВШ-60–8-А |
200 |
50 |
60 |
8 |
3 |
||
|
ВШ-80–8-А |
200 |
50 |
80 |
8 |
3 |
||
|
ВШ-50–10-Б |
200 |
150 |
50 |
50 |
10 |
2 |
Передача нагрузки через деревянные элементы с вклеенными шайбами (трех составной образец) |
|
ВШ-60–6-Б |
200 |
150 |
50 |
60 |
6 |
5 |
|
|
ВШ-60–8-Б |
8 |
5 |
|||||
|
ВШ-60–10-Б |
10 |
5 |
|||||
|
ВШ-80–6-Б |
200 |
150 |
50 |
80 |
6 |
5 |
|
|
ВШ-80–8-Б |
8 |
5 |
|||||
|
ВШ-80–10-Б |
10 |
5 |
|||||
|
ВШ-100–8-Б |
200 |
150 |
50 |
100 |
8 |
5 |
|
|
ВШ-100–10-Б |
10 |
5 |
|||||
|
ВШ-50–6-АГ |
300 |
200 |
50 |
50 |
10 |
3 |
Зависимость разрушающей нагрузки от размеров деревянного элемента |
|
ВШ-80–8-АГ |
200 |
80 |
8 |
5 |
|||
|
ВШ-100–8-АГ |
300 |
100 |
8 |
2 |
|||
|
ВШ-60–8-БГ |
200 |
60 |
8 |
5 |
|||
|
ВШ-60–8-БГ2 |
300 |
60 |
8 |
5 |
|||
|
ВШ-80–8-БГ |
200 |
80 |
8 |
5 |
|||
|
ВШ-100–6-БГ |
300 |
100 |
6 |
5 |
|||
|
ВШ-100–8-БГ |
300 |
100 |
8 |
5 |
|||
|
ВШ-100–10-БГ |
300 |
100 |
10 |
5 |
|||
|
ВШ-60–8-БШ |
200 |
150 |
50 |
60 |
8 |
2 |
Зависимость разрушающей нагрузки от наличия в крайних элементах шайбы |
|
ВШ-60–8-БК |
200 |
300 |
50 |
60 |
8 |
2 |
Зависимость разрушающей нагрузки от наличия в гнезде клеевой прослойки |
|
ВШ-80–8-АУ00 |
200 |
150 |
120 |
60 |
10 |
5 |
Зависимость разрушающей нагрузки от угла a° между линией действия нагрузки и направлением волокон древесины образца |
|
ВШ-80–8-АУ450 |
200 |
150 |
120 |
60 |
10 |
5 |
|
|
ВШ-80–8-АУ600 |
200 |
150 |
120 |
60 |
10 |
5 |
|
|
ВШ-80–8-АУ900 |
200 |
150 |
120 |
60 |
10 |
5 |
|
Помимо двух основных испытываемых серий образцов А и Б (группа I и II) были изготовлены и испытаны образцы с передачей нагрузки только через центровой болт и через шайбу, вложенную в гнездо без клея (группа V), а также образцы с передачей на них нагрузки под различными углами по отношению к направлению волокон древесины (группа VI) и образцы с отсутствием шайб в крайних элементах с внешней стороны (группа IV).
Представленные в таблице 2.1 разновидности образцов позволяли выявить зависимость предельной нагрузки и характер работы образцов от таких факторов, как:
- диаметр шайбы Dш;
- толщина шайбы t;
- размеры деревянного элемента a, b, c;
- способ приложения нагрузки;
- положительный эффект от вклейки шайбы в гнездо;
- наличие клеевой прослойки в гнезде;
- направление действующего усилия по отношению к волокнам древесины.
Для различия образцов, исходя из их предназначения, в основные марки образцов помимо букв А и Б (показывающих схему передачи нагрузки на шайбы) были добавлены дополнительные буквы, позволяющие судить о предназначении конкретной группы образцов. В приводимых марках образцов такими буквами являются:
- Г — серия образцов, позволяющая оценить зависимость разрушающей нагрузки от геометрических параметров образцов;
- Ш — серия образцов с отсутствием шайб в крайних элементах;
- К — образцы без клеевой композиции в гнезде;
- У — серия образцов, испытываемых нагрузкой, действующей под различными углами к волокнам древесины;
- PP — серия образцов, отличающихся не вклеиванием в гнездо шайбы, а приклейкой к пласти древесины;
Испытания образцов соединений на вклеенных шайбах
Образцы испытывались на сжатие при нормальных температурно-влажностных условиях, т. е. при температуре 18-20°С и относительной влажности воздуха W=60-65%. Нагрузка создавалась гидравлическим прессом и прикладывалась ступенями DР=5 кН, что составляет примерно 0,1 ̶ 0,05 Рразр. Общий вид испытания показан на рисунке 5.
Перед приложением нагрузки и в дальнейшем после каждой ступени нагружения снимались отсчёты по индикаторам. Скорость нагружения принималась непрерывной и равномерной с фиксацией начального и конечного времени. В процессе испытаний осуществлялся осмотр образцов, фиксировались характер и вид их разрушения, величина разрушающей нагрузки и время действия нагрузки. Результаты заносились в журнал испытаний. Испытание образцов проводилось возрастающей нагрузкой с доведением образцов до их полного разрушения. За разрушающую нагрузку принималась такая ее величина, когда рост деформации сдвига в образцах в определенный интервал времени действия нагрузки происходил без заметного увеличения нагрузки.
Рис. 5. Испытание образцов: а) ̶ передача нагрузки через металлические накладки, б) ̶ передача нагрузки через деревянные элементы
Литература:
1. Арискин М. В Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах [Текст] / Арискин М. В., Д. В. Гуляев, И. Ю. Агеева, Гарькин И. Н.// Молодой ученый. — 2013. — № 2. — С. 27–31
2. Арискин М. В., Д. В. Гуляев, И. Ю. Агеева, Гарькин И.Н Применение многорядных соединений в деревянных конструкциях в практике строительства [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С. 35–38.
