Приложение Б (обязательное). Методы испытаний элементов конструкций

Приложение Б
(обязательное)

Методы испытаний элементов конструкций

Б.1 Общие положения

Б.1.1 Методы испытаний предусматривают определение основных нормируемых показателей классов прочности клееных элементов конструкций (см. таблицу 1): прочности и модуля упругости при изгибе, плотности клееной древесины , а также дополнительных физико-механических свойств (см. таблицу А.1): прочности при растяжении и сжатии вдоль и поперек волокон древесины и скалывании вдоль волокон , , , , , модуля упругости поперек волокон древесины и модуля сдвига G.

Б.1.2 Результаты испытаний используют для подтверждения определенного класса прочности клееных элементов конструкций.

Б.2 Образцы для испытаний

Б.2.1 Стандартные образцы для испытаний выпиливают из клееного элемента с размерами, обозначенными на рисунках Б.1 - Б.4, при определении:

- прочности и модуля упругости при изгибе, а также модуля сдвига - согласно рисунку Б.1 с размерами: b = 150 и h = 600 мм;

- прочности при растяжении: вдоль волокон - согласно рисунку В.2а с размерами: b = 250 и h = 150 мм, поперек волокон - согласно рисунку Б.2б с размерами: b = 150, h = 400 и l = 250 мм;

- прочности при сжатии: вдоль волокон - согласно рисунку В.3а с размерами: b = 150, l = 250 и h = 600 мм, поперек волокон - согласно рисунку Б.2б с размерами: b = 150, h = 200 и l = 250 мм;

- прочности на скалывание вдоль волокон - согласно рисунку Б.4а с размерами: b = 32, h = 55 и l = 300 мм;

- модуля упругости поперек волокон - согласно рисунку Б.2б или Б.3б.

Б.2.2 Для определения плотности из клееного элемента выпиливают по всему его сечению образец толщиной 50 мм. Образцы для определения плотности могут быть выпилены из образцов по рисунку Б.1 или Б.2а после их испытаний на прочность в зоне, удаленной от места разрушения.

Б.2.3 Допускается определять модуль упругости при изгибе, модуль сдвига и прочность при изгибе на одном и том же образце.

Б.2.4 Перед проведением испытаний образцы кондиционируют при температуре окружающей среды (202)°С и относительной влажности (655)% до момента достижения ими постоянной массы с точностью 1%.

Б.2.5 Количество образцов определяют в зависимости от целей проводимых испытаний.

"Рисунок Б.1 - Обозначение размеров и схемы испытаний образцов клееных элементов"

"Рисунок Б.2 - Обозначение размеров и схемы испытаний образцов клееных элементов"

"Рисунок Б.4 - Обозначение размеров(а) и схемы испытаний(б) образцов клееных элементов при определении прочности на скалывание вдоль волокон"

Б.3 Аппаратура, приспособления и инструмент для испытаний

Б.3.1 Для проведения испытаний необходимо следующее оборудование и инструмент:

- испытательная машина по ГОСТ 28840 с погрешностью измерения нагрузки не более 1%, позволяющая проводить испытания со скоростью перемещения нагружающей головки от 2 до 10 мм/ мин;

- приспособления для зажима образцов и передачи на них нагрузки;

- датчики или автоматизированная система измерения и записи деформаций образцов (или индикаторы часового типа по ГОСТ 577), позволяющие производить замеры деформаций с точностью не менее 0,01 мм;

- влагомер для определения влажности древесины образцов с погрешностью не более 2%;

- весы с пределом измерения до 5 кг и точностью 1 г;

- секундомер с точностью замера не более 1 с;

- приборы для измерения температуры и влажности воздуха;

- штангенциркуль по ГОСТ 166 с погрешностью измерения не более 0,1 мм;

- измерительная линейка с точностью измерения до 1 мм;

- поверочный угольник 90° по ГОСТ 3749.

Б.3.2. Все используемое оборудование и инструмент должны быть поверены в соответствующих метрологических центрах.

Б.4 Проведение и обработка результатов испытаний

Прочность при изгибе

Б.4.1 Образец испытывают по схеме согласно рисунку Б.1а, свободно установив его на опоры, одна из которых должна быть подвижной в горизонтальной плоскости, а между нижней гранью образца и опорами должны быть установлены металлические пластины, исключающие местное смятие древесины поперек волокон. Должно также быть ограничено перемещение образца из плоскости, не препятствуя его деформированию в направлении действия нагрузки.

Б.4.2 Нагружение осуществляют до разрушения образца непрерывно действующей или ступенчатой (при необходимости снятия показаний измерительных приборов) нагрузкой со скоростью перемещения нагружающего приспособления от 2 до 10 мм/мин.

По результатам испытаний фиксируют максимальную величину разрушающей нагрузки с точностью до 50Н, а при общей продолжительности испытания образца более 300с фиксируют фактическую продолжительность испытаний.

5.4.3 Прочность при изгибе определяют по формуле

(Б.1)

с точностью до 1%, регистрируя при этом характер разрушения каждого образца.

Б.4.4 При продолжительности испытаний образцов более 300с по фактическому времени испытаний вычисленную величину прочности корректируют, с учетом известной зависимости прочности от времени действия нагрузки [1], путем ее деления на коэффициент , где t - приведенное время испытаний к постоянно действующей нагрузке: t = /38,2; IgA = 17,1.

Модуль упругости при изгибе

Б.4.5 Размеры образца и порядок его установки принимают согласно Б.4.1, а схему испытаний и установку измерителя деформаций - согласно рисунку Б.1б.

Б.4.6 Нагружение образца осуществляют до нагрузки, не превышающей 0,6 , величина которой определяется пробными испытаниями или расчетом.

Нагрузку прикладывают непрерывно при автоматической записи деформаций или ступенями величиной не более 0,1 при ручном снятия показаний измерительных приборов.

Скорость перемещения нагружающего приспособления должна быть в пределах от 2 до 10 мм/мин.

В результате испытаний по диаграмме "нагрузка-деформация" на участке 0,1 - 0,4 фиксируют величины нагрузок ( и ) с точностью не более 50Н и соответствующие им деформации ( и ) с точностью до 0,01 мм.

Б.4.7 Модуль упругости при изгибе Е определяют по формуле

(Б.2)

с точностью до 1%.

Прочность при растяжении вдоль и поперек волокон

Б.4.8 Испытываемый образец на растяжение вдоль волокон древесины должен иметь общую длину, чтобы рабочая его часть между захватами испытательной машины составляла не менее 8-кратной ширины, а длина в захватах исключала смятие древесины поперек волокон и преждевременное разрушение образца в захватах.

Б.4.9 Испытываемый образец на растяжение поперек волокон древесины должен иметь приклеенные к торцам на эпоксидном клее металлические пластины толщиной не менее 10 мм с захватами для приложения испытательной нагрузки.

База крепления измерительных приборов на образец должна быть не менее 0,6 h, а приборы должны быть прикреплены с двух противоположных сторон образца.

Б.4.10 Образцы с размерами и схемой нагружения согласно рисунку Б.2а и Б.2б испытывают согласно Б.4.2.

Б.4.11 Прочность при растяжении вдоль и поперек волокон определяют по формуле

(Б.3)

с точностью до 1%, регистрируя при этом характер разрушения каждого образца, где А - площадь поперечного сечения образца.

Б.4.12 При продолжительности испытаний образцов более 300с по фактическому времени испытаний вычисленную величину прочности корректируют, с учетом известной зависимости прочности от времени действия нагрузки [1], путем ее деления на коэффициент , где t - приведенное время испытаний к постоянно действующей нагрузке: t = /38,2; lgА = 17,1 при испытании вдоль волокон и lgА = 10 при испытании поперек волокон.

Прочность при сжатии вдоль и поперек волокон

Б.4.13 Испытываемый образец на сжатие вдоль волокон древесины должен иметь высоту h не менее 6-кратной величины большей из величин поперечного сечения.

Б.4.14 Образцы с размерами и схемой нагружения согласно рисункам Б.3а и Б.3б испытывают согласно Б.4.2.

Б.4.15 Прочность при сжатии вдоль и поперек волокон определяют по формуле

(Б.4)

с точностью до 1%, регистрируя при этом характер разрушения каждого образца, где А - площадь поперечного сечения образца.

Б.4.16 При продолжительности испытаний образцов более 300 с по фактическому времени испытаний корректируют вычисленную величину прочности согласно Б.4.4.

Прочность при скалывании вдоль волокон

Б.4.17 Испытываемый образец на скалывание вдоль волокон древесины должен иметь приклеенные к торцам на эпоксидном клее металлические пластины толщиной не менее 10 мм согласно рисунку Б.4.

Б.4.18 Образец с размерами и схемой нагружения согласно рисунку Б.4 испытывают согласно Б.4.2.

Б.4.19 Прочность при скалывании вдоль волокон определяют по формуле:

(Б.5)

с точностью до 1%, регистрируя при этом характер разрушения каждого образца.

Б.4.20 При продолжительности испытаний образцов более 300 с по фактическому времени испытаний корректируют вычисленную величину прочности согласно Б.4.4.

Модуль упругости поперек волокон

Б.4.21 Испытания проводят на образцах по рисунку Б.2б или Б.3б. База крепления измерительных приборов на образец должна быть не менее 0,6 h, а приборы должны быть прикреплены с двух противоположных сторон образца.

Б.4.22 Нагружение образцов осуществляют согласно Б.4.5.

Б.4.23 Модуль упругости при растяжении или сжатии поперек волокон определяют по формуле

(Б.6)

с точностью до 1%.

Модуль сдвига

Б.4.24 Модуль сдвига вычисляют по известным, определяемым путем испытаний, величинам локального и общего модулей упругости при изгибе образцов одинакового пролета.

Б.4.25 Испытания проводят на образцах с размерами и схемами испытаний по рисунку Б.1б для определения локального модуля упругости и Б.1в для определения общего модуля упругости. Измерительные приборы на образец по схеме рисунка Б.1б должны быть прикреплены с двух противоположных сторон образца.

Б.4.26 Нагружение образцов осуществляют согласно Б.4.5.

Б.4.27 Модуль сдвига G определяют по формуле

(Б.7)

с точностью до 1%, где = 1,2 для прямоугольного или квадратного сечения образца.

Локальный модуль упругости при изгибе определяют согласно Б.4.6, а общий модуль упругости - по формуле

(Б.8)

с точностью до 1%, где J - момент инерции поперечного сечения образца.