Розділ «2.4. Методика дослідження механічних властивостей круглих лісоматеріалів з вадами»

Дерев'яні елементи в конструкціях у більшості випадків працюють на поперечний та поздовжній згин, на стискання вздовж і впоперек волокон та зминання. При різних напрямках дії сил відносно поздовжньої осі елемента, деревина сучків буде підлягати стисканню вздовж або поперек волокон, розтягу або сколюванню. Тіло сучка у поперечному перерізі є круглим, тому при стисканні його поперек волокон одночасно буде відбуватися стискання у радіальному, тангенціальному та проміжному напрямку. Крім того, слід враховувати додаткові складнощі, що виникають при прикладанні сили під різними кутами до напрямку волокон. При цьому на показники механічних

властивостей будуть впливати особливості будови розтягнутої та стиснутої зон деревини сучка.

У інженерних конструкціях деревина застосовується у круглому вигляді або у вигляді пиляного матеріалу з прямокутним поперечним перерізом. У балках з круглим поперечним перерізом однією з основних вад є сучки різних діаметрів. Якщо балка встановлена, у нижній товстій частині стовбура, сучки мають менший діаметр, у верхній, більш тонкій, - більший діаметр. Крім того, періодично зустрічаються сучки більшого діаметру.

Розташування сучків є зазвичай поодиноким, виключення складають сосни, у яких вони розташовуються через певні невеликі проміжки, що дорівнюють річному приросту дерева за висотою. Також може бути розташування сучків групами у одному поперечному перерізі і різного діаметру з різним кутом нахилу до поздовжньої осі стовбура.

У дошках і брусках форма сучків, їх розташування та розміри більш різноманітні і залежать від напрямку розпилювання та орієнтації пиляних матеріалів відносно серцевини стовбура.

Отже, випадкове розташування сучків заважає однорідному відбору зразків.

Прилади і матеріали зразки колод деревини сосни з вадами; випробувальна машина УММ-200; випробувальна машина ZD—40; тензометричний підсилювач 8АНЧ-23; аналогово-цифровий перетворювач АЦП марки Е14-140; динамометр ДОС-100; комп'ютерна програма "Меаз8уз";

штангенциркуль (ГОСТ 166-89) [95];

рулетка (ТОСТ 7502-98) [96];

Для випробування впливу сучків та тріщин на міцність та деформативність деревини за стискання вздовж волокон та статичного поперечного згину за різних способів прикладання навантаження відібрані круглі лісоматеріали з Київської, Рівненської та Житомирської областей. Кожну партію зразків заготовлено в одному типі лісу на однаковій висоті стовбура. Зразки для випробувань на стиск вздовж волокон випилювали з колод, причому перший зразок без вад був контрольним, другий зразок з сучками, розташованими на середині його висоти. В деяких випадках один зразок був контрольним двом суміжним зразкам з сучками, що давало можливість дещо скоротити трудомісткість випробувань та витрати деревини. Висоту зразка прийнято рівною двом його діаметрам [97].

Межу міцності за статичного згину, деформацію в разі дії повторного статичного навантаження визначено на окремих ділянках балок за відстані між опорами машини 100 см при навантаженні в одній точці. Для цього використано випробувальні машини Інституту проблем міцності НАН України УММ-200, та ZD-Ю (рис. 2.8).

Машина УММ-200 обладнана шаровою опорою, що самовстановлюється та рухомими циліндричними опорами, що також само встановлюються, (сІ=50 мм) для випробування на статичний згин. Діаметр опори для випробування на стиск становить 200 мм. Кінематично машина являє собою дві з'єднані рами, з яких одна є нерухомою, а інша - рухомою. Нерухома рама складається з основи та траверси циліндра, які з'єднані двома колонами. В траверсі встановлена гідравлічна пара, що являє собою робочий циліндр та поршень.

На подушку поршня через кульку та корпус опирається рухома рама. Зміна тиску в робочому циліндрі випробувальної машини, який зв'язаний з циліндром маятникового силовимірювача за допомогою трубопроводу, передається плунжеру силовимірювача. У верхній частині циліндра силовимірювача встановлено клапан, який виконує роль гідравлічного гальма.

Рис. 2.8. Зразки деревини у випробувальних машинах для визначення межі міцності на стиск та статичний згин: а) випробувальна машина УММ-200; б) випробувальна машина ZD-40

Дія клапана полягає в тому, що при скиданні навантаження у випробувальній машині під час розриву зразка або швидкому знятті навантаження, олія з циліндру силовимірювача витікає не миттєво, а поступово з певною швидкістю, тому штанга з вантажем опускається плавно.

Похибка становить не більше 4 % від граничного навантаження.

Під час випробувань проводилося записування діаграми деформування у координатах Р (навантаження) - АІ (деформування). Для записування діаграми стиску використовувався спеціальний вимірювальний комплекс блок-схема якого наведена на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Блок-схема вимірювання та реєстрації зусиль та деформацій: 1, 2, 3, 4 - датчики зусилля та осьових деформацій; 5 - монітор комп'ютера

Він складається з тензометричної месдози для поточного контролю зусилля стиску, електромеханічних тензометрів для вимірювання деформацій стиску, тензометричного підсилювача 8АНЧ-23 (рис. 2.10), аналогового цифрового перетворювача (АЦП) Е14-140 (рис. 2.11), що включає систему збирання даних вимірювання Ь-САГРГ, яка дозволяє за допомогою спеціальної програми "Меаз8уз" виводити ці дані у пам'ять комп'ютера та на його монітор. Записування зусиль відбувається за допомогою месдози (рис. 2.12).