Комплексные поставки запорной арматуры
и деталей трубопроводов →

Тел: +7 (3522) 55-48-26

Прочность фанеры на изгиб


параметры прочности на изгиб, разрыв

Фанера неспроста считается популярным строительным материалом. Она обладает эстетическими характеристиками, а после обработки становится прочной, упругой и устойчивой к влаге. Это дает возможность существенно расширить сферу её применения. Когда речь идет о способности этого материала сопротивляться деформациям, то в этом случае качество товара определяет два основных критерия – прочность фанеры на разрыв, а также фанера прочность на изгиб.

Безусловно, определение прочностных характеристик фанерных листов – целый процесс, в котором стоит рассматривать множество нюансов. Здесь учитывается порода дерева, состояние сырья, содержание влаги, технология обработки и другие критерии:

  • ударная вязкость – способность поглощать работу при ударе без каких-либо разрушений;
  • износоустойчивость – степень разрушения материала при регулярном воздействии на его поверхность. Опыт показал, что влажная древесина изнашивается намного быстрее, чем сухая;
  • способность удерживать металлические крепления – важное свойство. Дело в том, что установка крепежного элемента способна запустить процессы деформации. Так, если материал недостаточно прочный, то при забивании гвоздя или вкручивании самореза возникает риск, что фанерный лист даст трещину;
  • деформативность – появление деформаций неизбежно при воздействии нагрузок.

В целом фанера – это уникальный стройматериал. Его секрет заключается в технологии укладывания шпона. Последнее представляет собой тонкий слой древесины, срезанного со ствола дерева. Это не самое прочное сырье. Для устранения этого недостатка, его укладывают так, чтобы волокна находились во взаимно перпендикулярных направлениях. Обычно минимальное число таких слоев – 3, а вот максимальное количество в теории может быть неограниченным, хотя на практике редко встречается больше 30.

Прочность фанеры различных марок и толщин

Однако правильность укладывания волокон – не самый главный секрет прочности этого материала. Ведь фанера только частично состоит из дерева, а все остальное представлено клеевым составом, который используют для скрепления каждого слоя. Для этого используются разные вещества:

  • мочевиноформальдегид – смесь карбамидных смол с небольшим количеством формальдегида. Обычно этот состав применяют во время производства товаров марки ФК – экологически чистый и безопасный продукт. Он обладает незаурядными характеристиками в плане прочности, но хорошо справляется с внутренними отделочными работами;
  • фенолформальдегид – здесь главную опасность несет вещество под названием фенол, который является токсичным для человека. Зато он хорошо отталкивает влагу, поэтому используется для производства ФСФ – достаточно прочного и надежного стройматериала;
  • меламиноформальдегид – безопасное вещество, используемое доя изготовления марки ФКМ. Единственный недостаток продукта – высокая стоимость;
  • бакелитовые смолы – дают возможность создавать высокопрочные изделия, с которыми не может сравниться ни одна древесина. Но если уровень гибкости имеет для вас значение, то посредством такой обработки она фактически полностью теряется.

Если вас интересует прочность материала, то при изучении технических характеристик, обратите внимание на показатель плотности. В среднем это значение колеблется в пределах 550-750 кг/м³. Для сравнения плотность бакелитовой фанеры составляет 1200 кг/м³.

Толщина стройматериала тоже имеет значение. Разумеется, что прочность фанеры 10 мм будет ниже, чем у листов с толщиной 12 мм. Эти особенности тоже нужно учитывать.

Как самому рассчитать прочность фанеры?

Учитывать прочность фанеры необходимо при обустройстве кровли, строительстве несущей конструкции, во время изготовления мебели (стеллажа, шкафа и т. д.) или укладки напольного покрытия. Это поможет определить какую нагрузку она сможет выдержать и подобрать подходящие материалы.

Произвести необходимые вычисления вам помогут специальные онлайн-калькуляторы, еще можете обратиться за помощью к специалисту или произвести расчет прочности фанеры самостоятельно, чтобы убедиться в правильности своего выбора.

Для этого используют формулу определения прогиба фанерного листа, которая выглядит следующим образом:

f = k1ql4/(Eh4), где:

  • k1 – расчетный коэффициент;
  • Е – модуль упругости древесины;
  • h – толщина фанерного листа;
  • l – длина;
  • q – значение плоской нагрузки.

На первый взгляд формула кажется простой, но мы советуем быть внимательными в расчетах и несколько раз перепроверить полученный результат. Данные для расчетов вы сможете найти в интернете.

Страница не найдена - Allfanera

Новости 5 просмотров

За 2009 г производство древесноволокнистых твердых плит в Иркутской обл сократилось на 30,6% по

Вопрос-ответ 9 просмотров

Вопрос:Какой кромкой вы закрываете торцы мебельных деталей и сколько это стоит? Ответ:Мы облицовываем торцы

Новости 5 просмотров

30 сентября состоялась покупка Howarth Timber & Building Supplies предприятия по заготовлению леса Northern

Новости 5 просмотров

Новое предприятие будет находится в Вятскополянском районе области и будет работать на базе ОАО

Новости 6 просмотров

В Мурашах появится крупнейший фанерный завод Один из крупнейших в регионе фанерных заводов строит

Новости 5 просмотров

В январе 2010 г производство древесностружечных и аналогичных плит из древесины и других одревесневших

Физико-механические свойства фанеры - «Сибирь ТД»

Фанера березовая ФК

Норматив

3-4

5-6

8-10

11-12

15-18

20-24

25-30

   

Влажность, %

по ГОСТ 9621

от 5 до 10

5,7

6,4

6,4

7

7

7,3

7,7

Плотность, кг/м3

взвешивание

 

655

662

666

664

670

675

678

Прочность на изгиб //, МПа

по ГОСТ 9625

не менее 55

61,8

55,7

90,5

85,6

93,4

93,1

71,7

Прочность на изгиб ┴, МПа

по ГОСТ 9626

не менее 15

34,2

59,0

57,6

69,3

64,1

63,0

52,1

Модуль упругости //, Н/мм2

EN 310

 

12274,95

10430,883

9475,024

9297,678

9204,0733

7911,308

8347,22

Модуль упругости //, Н/мм2

EN 310

 

1534,663

4172,84

4910,291

6586,438

6404,81

7022,15

5421,74

Предел прочности при скалывании после выдерживания в холодной воде, МПа

по ГОСТ 9624

не менее 1,5

1,77

2,21

2,32

2,46

2,46

2,50

2,48

Предел прочности после попеременного кипячения, Н/мм2, не менее

EN314-1

               

Предел прочности после 72-часового кипячения, Мпа, не менее

EN314-1

               

Эмиссия формальдегида, мг/100г

фотоколориметрический метод по ГОСТ 27678

Е1 до 8 мг

5,03

Отклонение от прямого угла, мм/м

угольник по ГОСТ 3749 и метал.линейка по ГОСТ 427

не более 2мм на 1м длины кромки листа

Отклонение по длине и ширине, мм

рулетка по ГОСТ 7502

до 1250мм ±3мм;
до 2500мм ±4мм;
более 2700мм ±5мм

Отклонение по толщине (Ш2), мм

толщиномер по ГОСТ 6507

 

±0,3 мм

±0,4 мм

±0,5 мм

±0,5 мм

±0,7 мм

±0,8 мм

+1,1 мм

 

Фанера ФСФ

Норматив

4

6-6,5

8-12 15-18 20-24 27-40      
Влажность, % по ГОСТ 9621 от 5 до 10

5,2

6,7

7,6

7,9

7,6

8,5
Плотность, кг/м3 взвешивание  

715

691

694

719

705

724
Прочность на изгиб //, МПа по ГОСТ 9625 не менее 60

102,76

95,9

92,88

78,59

77,68

67,32
Прочность на изгиб ┴, МПа по ГОСТ 9626 не менее 15

44,03

61,58

62,62

68,66

64,79

65,28
Модуль упругости //, Н/мм2 EN 310  

9954,97

9990,27

9449,68

8840,29

8267,08

7782,16
Модуль упругости +, Н/мм2 EN 310  

1560,97

4756,73

5573,27

6237,22

6966,59

6390,14
Предел прочности при скалывании после выдерживания в холодной воде, МПа по ГОСТ 9624 не менее 1,5

1,80

2,13

2,29

2,39

2,31

2,25
Предел прочности после попеременного кипячения, Н/мм2, не менее EN314-1 1,0

1,5

1,99

2,01

2,03

2,02

1,95
Предел прочности после 72-часового кипячения, Мпа, не менее EN314-1 1,0

1,31

1,86

1,97

1,92

1,95

1,92
 

Фанера ФКМ

Норматив

3-4

5-6,5

8-10

11-12

15-18

20-24

25-35

   
Влажность, % по ГОСТ 9621 от 5 до 10

5,7

5,98

6,2

6,4

6,78

7,9

6,64

Плотность, кг/м3 взвешивание  

702

708

678

683

699

710

699

Прочность на изгиб //, МПа по ГОСТ 9625 не менее 60

126,02

101,12

90

80,62

82,38

69,93

72,61

Прочность на изгиб ┴, МПа по ГОСТ 9626 не менее 15

28,01

58,63

61,78

66,52

69,24

62,42

64,77

Модуль упругости //, Н/мм2 EN 310  

10987,62

9046,155

9482,83

9390,03

9004,3583

8527,863

7905,27

Модуль упругости +, Н/мм2 EN 310  

1386,643

5002,5125

5928,984

6180,897

6975,5267

6665,083

6468,02

Предел прочности при скалывании после выдерживания в холодной воде, МПа по ГОСТ 9624 1,5

1,98

1,95

2,58

2,67

2,39

2,50

2,39

Предел прочности после попеременного кипячения, Н/мм2, не менее EN314-1 1,0  

Расчетные сопротивления фанеры

Вернуться на страницу»Расчеты КК и ДК»

Проектирование элементов из строительной фанеры

Согласно СП 64.13330.2011:

3.3. Расчетные сопротивления строительной фанеры приведены в табл. 10.

Таблица 10

Вид фанеры Расчетные сопротивления, МПа(кгс/кв.см)
Растяжению в плоскости листа Rф.р сжатию в плоскости листа Rф.с изгибу из плоскости листа Rф.и скалыванию в плоскости листа Rф.ск срезу перпендикулярно плоскости листа Rф.ср
1. Фанера клееная березовая марки ФСФ сортов В/ВВ, В/С, ВВ/С
а) семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон 14(140) 12(120) 16(160) 0,8(8) 6(60)
поперек волокон наружных слоев 9(90) 8,5(85) 6,5(65) 0,8(8) 6(60)
под углом 45 ° к волокнам 4,5(45) 7(70) _ 0,8(8) 9(90)
б) пятислойная толщиной 5-7 мм:
вдоль волокон наружных слоев 14(140) 13(130) 18(180) 0,8(8) 5(50)
поперек волокон наружных слоев 6(60) 7(70) 3(30) 0,8(8) 6(60)
под углом 45 ° к волокнам 4(40) 6(60) _ 0,8(8) 9(90)
2. Фанера клееная из древесины лиственницы марки ФСФ сортов В/ВВ и ВВ/С семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев 9(90) 17(170) 18(180) 0,6(6) 5(50)
поперек волокон наружных слоев 7,5(75) 13(130) 11(110) 0,5(5) 5(50)
под углом 45 ° к волокнам 3(30) 5(50) _ 0,7(7) 7,5(75)
3. Фанера бакелизированная марки ФСБ толщиной 7 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев 32(320) 28(280) 33(330) 1,8(18) 11(110)
поперек волокон наружных слоев 24(240) 23(230) 25(250) 1,8(18) 12(120)
под углом 45 ° к волокнам 16,5(165) 21(210) _ 1,8(18) 16(160)

Примечание . Расчетные сопротивления смятию и сжатию перпендикулярно плоскости листа для березовой фанеры марки ФСФ Rф.с.90 = Rф.см.90 = 4 МПа (40 кгс/см2) и марки ФБС Rф.с.90 = Rф.см.90 = 8 МПа (80 кгс/см2).

В необходимых случаях значения расчетных сопротивлений строительной фанеры следует умножать на коэффициенты mв, mт, mд, mн и mа, приведенные в пп. 3.2, а; 3.2, б; 3.2, в; 3.2, г; 3.2, к настоящих норм.

 

Прочность фанеры на изгиб таблица. Факторы, влияющие на прочность фанеры

Прочность фанеры на изгиб таблица. Факторы, влияющие на прочность фанеры

Фанера - древесный материал, состоящий из склеенных между собой листов лущеного шпона. Фанера формируется из нескольких листов шпона при взаимно перпендикулярном расположении волокон древесины в смежных листах. Также выпускается однонаправленная фанера, при производстве которой слои шпона располагаются в одном направлении. Количество слоёв фанеры может колебаться от 3 до 23.

При конструировании фанеры соблюдают следующие правила:

  • лист фанеры должен быть симметричным относительно среднего слоя
  • число слоёв шпона в фанере обычно нечетное.

Толщина шпона, применяемого для наружных слоев фанеры, не превышает 3,5 мм, а внутренних слоев - 4 мм.
Специальные свойства фанеры придают за счет использования различных смол и лаков.

По водостойкости различают три вида фанеры:

  1. ФК – фанера склеивается карбамидной смолой. Используется внутри помещений.
  2. ФСФ - фанера склеивается фенольной смолой. Используется как внутри помещений так и снаружи.
  3. ФБ – бакелизированная фанера – пропитывается бакелитовым лаком, после чего склеивается. Используется в тропическом климате, агрессивных средах и морской воде.

По степени механической обработки поверхности фанеру подразделяют на:

  • НШ - нешлифованную;
  • Ш1 - шлифованную с одной стороны;
  • Ш2 - шлифованную с двух сторон.

Фанера так же подразделяется по видам древесины, из которой она изготовлена: фанера березовая, хвойная и комбинированная. Фанера считается сделанной из той породы, из которой сделаны её наружные слои.


Высокие физико-механические свойства березы в сочетании с многослойной структурой обеспечивают необычную прочность фанеры. Немаловажны такие свойства, как теплые оттенки и красивая структура древесины.

Данный вид фанеры производится в основном из сосны, свойства которой обеспечивают не только привлекательный и гармоничный вид, но и отличные показатели прочности при невысоком весе, что успешно используется в домостроении.

Привлекател

Прогиб фанерного листа с опиранием по контуру

Определение прогиба фанерного листа

Итак имеется ячейка с размерами в свету 50х50 см, которую планируется зашить фанерой толщиной h = 1 см (вообще-то согласно ГОСТ 3916.1-96 толщина фанеры может быть 0.9 см, но мы для упрощения дальнейших расчетов будем считать, что у нас фанера толщиной 1 см), на фанерный лист будет действовать плоская нагрузка 300 кг/м2 (0.03 кг/см2). На фанеру будет наклеиваться керамическая плитка, а потому очень желательно знать прогиб фанерного листа (расчет фанеры на прочность в данной статье не рассматривается).

Соотношение h/l = 1/50, т.е. такая пластина является тонкой. Так как мы технически не сможем обеспечить такое крепление на опорах, чтобы лаги воспринимали горизонтальную составляющую опорной реакции, возникающую в мембранах, то и рассматривать фанерный лист, как мембрану, не имеет смысла, даже если ее прогиб будет достаточно большой.

Как уже отмечалось, для определения прогиба пластины можно воспользоваться соответствующими расчетными коэффициентами. Так для квадратной плиты с шарнирным опиранием по контуру расчетный коэффициент k1 = 0.0443, а формула для определения прогиба будет иметь следующий вид

f = k1ql4/(Eh3)

Формула вроде бы не сложная и почти все данные для расчета у нас есть, не хватает только значения модуля упругости древесины. Вот только древесина - анизотропный материал и значение модуля упругости для древесины зависит от направления действия нормальных напряжений.

Так, если верить нормативным документам, в частности СП 64.13330.2011, то модуль упругости древесины вдоль волокон Е = 100000 кгс/см2, а поперек волокон Е90 = 4000 кг/см2, т.е. в 25 раз меньше. Однако для фанеры значения модулей упругости принимаются не просто, как для древесины, а с учетом направления волокон наружных слоев согласно следующей таблицы:

Таблица 475.1. Модули упругости, сдвига и коэффициенты Пуассона для фанеры в плоскости листа

Можно предположить, что для дальнейших расчетов достаточно определить некое среднее значение модуля упругости древесины, тем более, что слои фанеры имеют перпендикулярную направленность. Однако такое предположение будет не верным.

Более правильно рассматривать соотношение модулей упругости, как соотношение сторон, например для березовой фанеры b/l = 90000/60000 = 1.5, тогда расчетный коэффициент будет равен k1 = 0.0843, а прогиб составит:

f = k1ql4/(Eh3) = 0.0843·0.03·504/(0.9·105·13) = 0.176 см

Если бы мы не учитывали наличие опирания по контуру, а производили расчет листа, как простой балки шириной b = 50 см, длиной l = 50 см и высотой h = 1 см на действие равномерно распределенной нагрузки,то прогиб такой балки составил бы (согласно расчетной схеме 2.1 таблицы 1):

f = 5ql4/(384EI) = 5·0.03·50·504/(384·0.9·105·4.167) = 0.326 см

где момент инерции I = bh3/12 = 50·13/12 = 4.167 см4, 0.03·50 - приведение плоской нагрузки к линейной, действующей по всей ширине балки.

Таким образом опирание по контуру позволяет уменьшить прогиб почти в 2 раза.

Для пластин, имеющих одну или несколько жестких опор по контуру, влияние дополнительных опор, создающих контур, будет меньше.

Например, если лист фанеры будет укладываться на 2 смежные ячейки, и мы будем рассматривать его как двухпролетную балку с равными пролетами и тремя шарнирными опорами, не учитывая опирание по контуру, то максимальный прогиб такой балки составит (согласно расчетной схемы 2.1 таблицы 2):

f = ql4/(185EI) = 0.03·50·504/(185·0.9·105·4.167) = 0.135 см

Таким образом укладка фанерных листов как минимум на 2 пролета позволяет уменьшить максимальный прогиб почти 2 раза даже без увеличения толщины фанеры и без учета опирания по контуру.

Если учитывать опирание по контуру, то мы имеем как бы пластину с жестким защемлением по одной стороне и шарнирным опиранием по трем остальным. В этом случае соотношение сторон l/b = 0.667 и тогда расчетный коэффициент будет равен k1 = 0.046, а максимальный прогиб составит:

f = k1ql4/(Eh3) = 0.046·0.03·504/(0.9·105·13) = 0.096 см

Как видим, разница уже не столь значительная, как при шарнирном опирании по контуру, но в любом случае почти двукратное уменьшение прогиба при наличии жеского защемления по одной из сторон может оказаться очень полезным.

Ну а теперь мне хотелось бы сказать пару слов о том, почему модули упругости для фанеры различаются в зависимости от направления волокон, ведь фанера такой хитрый материал, в котором направления волокон в соседних слоях перпендикулярны.

Определение модуля упругости фанерного листа. Теоретические предпосылки

Если предположить, что модуль упругости каждого отдельно взятого слоя фанеры зависит только от направления волокон и соответствует модулю упругости древесины, т.е. пропитка, прессовка во время изготовления и наличие клея на значение модуля упругости не влияют, то сначала следует определить моменты инерции для каждого из рассматриваемых сечений.

В фанере толщиной 10 мм как правило имеется 7 слоев шпона. Соответственно каждый слой шпона будет иметь толщину примерно t = 1.43 мм. В целом приведенные сечения относительно перпендикулярных осей будут выглядеть примерно так:

Рисунок 475.1. Приведенные сечения для фанерного листа толщиной 10 мм.

Тогда, принимая ширину b = 1, а b' = 1/24, мы получим следующие результаты:

Iz = t(2(3t)2 + t(2t2) + 4·t3/12 + 2t(2t2)/24 + 3t3/(24·12) = t3(18 + 2 + 1/3 + 1/3 + 1/96) = 1985t3/96 = 20.67t3

Ix = t(2(3t)2/24 + t(2t2)/24 + 4·t3/(12·24) + 2t(2t2) + 3t3/12 = t3(18/24 + 2/24 + 1/72 + 8 + 6/24) = 655t3/72 = 9.1t3

Если бы модули упругости были одинаковыми во всех направлениях, то момент инерции относительно любой из осей составлял бы:

I'x = t(2(3t)2 + t(2t2) + 4·t3/12 + 2t(2t2) + 3t3/12 = t3(18 + 2 + 1/3 + 8 + 1/4 =433/12 = 28.58t3

Таким образом, если не учитывать наличие клея и других вышеперечисленных факторов соотношение модулей упругости  составило бы 20.67/9.1 = 2.27, а при рассмотрении фанерного листа, как балки, модуль упругости вдоль волокон наружных слоев составил бы (20.67/28.58)105 = 72300 кгс/см2. Как видим, технологии, используемые при изготовлении фанеры, позволяют увеличить расчетное значение модулей упругости, особенно при прогибе листа поперек волокон.

Между тем, соотношение расчетных сопротивлений при изгибе вдоль и поперек волокон наружных слоев (которые тоже можно рассматривать, как соотношение моментов инерции) гораздо ближе к определенному нами и составляет примерно 2.3-2.4.

Такие дела.

Прочность на изгиб фанеры с кромочной нагрузкой

Обычной практикой является использование дополнительных реек в зонах высоких нагрузок (обычно вертикальных, если панель горизонтальна). Иногда полная ферма или дополнительные распределители нагрузки (рейки из массивной древесины или эпоксидные галтели) сверху и снизу, образующие усиленную двутавровую балку. В этом последнем режиме также можно использовать осветительные отверстия.

Щелкните, чтобы развернуть ...

«Обычной практикой является использование дополнительных реек в зонах с высокой нагрузкой (ОБЫЧНО ВЕРТИКАЛЬНО? Если панель горизонтальна).«

Если вы строите фанерную балку, я не уверен, как вертикальные рейки помогут повысить прочность или жесткость. Можете ли вы объяснить

» Иногда полная ферма или дополнительные распределители нагрузки (рейки из массивной древесины или эпоксидные галтели) сверху а днище - усиленный двутавр. В последнем можно также использовать осветительные отверстия »

Вырезание осветительных отверстий в фанерной двутавровой балке, аналогичных тем, которые используются в перекрытиях перекрытия, требует некоторых инженерных расчетов. вырежьте отверстия около концов опоры, но не забудьте ограничить отверстия посередине.То есть на концах, где сдвиг значительный, массивная балка 2 x 12 может выдерживать нагрузки с прорезанными отверстиями.
(разумеется, в зависимости от размера отверстия)

В инженерной балке перекрытия с верхними и нижними поясами 1 1/2 x 3 дюйма с перегородкой из фанеры / вафельного картона вы не можете вырезать одно и то же отверстие рядом с опорными площадками из-за отсутствия прочности на сдвиг в этой области. Слабое место фанерной балки, так сказать, находится в зоне опоры.

.

Прочность на изгиб фанеры с кромочной нагрузкой | Стр. 2

Верхняя часть полотна, расположенного под углом +/- 45, имеет ту же деформацию, что и верхняя крышка, поскольку они склеены. Но поскольку модули растяжения и сдвига сильно различаются, перегородка будет иметь большее напряжение сдвига, в то время как крышка будет иметь большее осевое напряжение. Напряжение сдвига в точности эквивалентно напряжению сжатия / растяжения на диагоналях. Поэтому при обсуждении напряжений (а не деформаций) перемычка +/- 45 действительно действует как диагональные элементы фермы.

Фанера, установленная на +/- 45, имеет лучшую прочность на сдвиг и жесткость для этого типа древесины и, следовательно, теоретически дает лучшее полотно на сдвиг, чем обычная древесина или фанера, установленная на 0/90. Но это предполагает, что клеевое соединение полотна с крышкой лонжерона прочнее, чем фанера, что сделать непросто. Для более практичного и экономичного строительства в некоторых случаях лучшим решением может быть полотно 0/90 или просто древесина с продольными волокнами.

Щелкните, чтобы развернуть ...

«Но поскольку модули растяжения и сдвига сильно различаются, перемычка будет иметь большее напряжение сдвига, в то время как крышка будет иметь большее осевое напряжение."" "

Не совсем так, как напряжение, фунты на квадратный дюйм, можно легко изменить / уменьшить, просто изменив размер верхней крышки. Удвойте ширину крышки, т.е. если верхняя крышка составляет 1 1/2 на 3 дюйма до скажем, 1 1/2 на 6 дюймов, и НАПРЯЖЕНИЕ упадет почти вдвое.

"" Итак, при обсуждении напряжений (не деформаций) перегородка +/- 45 действительно действует как диагональные элементы фермы "".

Ферменная система под углом 45 градусов будет иметь силы в каждом диагональном элементе, которые по длине балки будут находиться под углом 90 градусов друг к другу и под углом 45 градусов к горизонтали.
В фанерной балке нет сжимающих или растягивающих сил, действующих под углом 45 градусов к горизонтали.

Растяжение, сжатие и сдвиговое течение действуют в осевом направлении по отношению к длине балки, а сдвиг от нагрузки действует вертикально

Я хотел бы, чтобы вы отправили диаграмму сил, которая показывает, что есть силы сжатия, сдвига или растяжения, действующие под углом 45 градусов к горизонту .

.

Прочность на изгиб фанеры с кромочной нагрузкой | Стр. 4

Могу я сначала пожелать всем счастливого Нового года

Ваш комментарий, на который я ответил, был вашим комментарием о том, что пряди, ориентированные под углом 45 градусов, заставляют балку действовать как ферму. Конструкция фермы создает сжимающие и растягивающие напряжения в элементах по всей конструкции, в то время как ориентация чередующихся слоев под углом 45 градусов не создает одинаковых направлений напряжений.

Щелкните, чтобы развернуть ...

Барри

Если вы думаете об этом как о композите.2, чем дальше расстояние, тем больше жесткость. Но с двумя функциональными блоками, которые находятся на некотором расстоянии, между ними нет ничего… так что если приложить нагрузку, что происходит… один из функциональных блоков просто изгибается сам по себе со своим собственным «я» и довольно быстро выходит из строя.

Итак, если мы теперь поместим вертикальный тонкий элемент, перегородку, которая соединяет два FB вместе, система будет работать как единое целое. Таким образом, «я» теперь значительно больше, чем одно «я» только одного FB. Кроме того, теперь существует путь сдвига, соединяющий два FB вместе.

Таким образом, при приложении нагрузки эта вновь введенная стенка может выдерживать поперечные нагрузки.

Если мы посмотрим на вертикальную нагрузку, нам понадобится материал, свойства которого совпадают с направлением напряжения. Если двутавр изотропный, как и любой металл, это несложно. Ничего не надо делать. Но в случае с композитами все не так.

Если мы укладываем волокна вертикально, они совпадают с направлением нагрузки и, таким образом, напряжения при растяжении или сжатии, в зависимости от места измерения поперечной нагрузки вдоль балки.

Однако, поскольку балка является составной (не изотропной), мы должны учитывать напряжение сдвига по горизонтали. Так что волокна нужно укладывать горизонтально. О боже, теперь у нас есть волокна, укладываемые в двух направлениях. Причина, по которой это не идеально, заключается в том, что в регионах с наибольшей вертикальной нагрузкой наличие волокон, идущих горизонтально, обеспечивает небольшое сопротивление и, таким образом, просто разрывается на части ... аналогично наоборот.

Возвращаемся к 2 FB на некотором расстоянии друг от друга. Если бы полотно не было сплошным непрерывным полотном, а, скажем, FB или трубкой, которая соединена только вертикально, у нас была бы серия FB, разнесенных, опять же, на некотором расстоянии друг от друга, чтобы сформировать двутавровую балку.Однако, если нагрузка приложена между двумя вертикальными FB, соединяющими два горизонтальных, что происходит с нагрузкой? Нет пути нагрузки для передачи нагрузки от верхнего горизонтального FB к нижнему, кроме самого горизонтального FB. Путь представляет собой только горизонтальный FB, и если этого недостаточно для принятия нагрузки (как и следовало ожидать), он должен выйти из строя локально, как если бы не было соединения между двумя FB.

Таким образом, в качестве композитного материала мы не только имеем проблему срезаемых волокон из-за неправильной ориентации, но и должны гарантировать, что нагрузка может передаваться через вертикальные волокна под действием вертикальной нагрузки между ними. там, где мало или совсем нет волокон.

Таким образом, решение довольно простое и уже отмечено несколькими плакатами выше. Для простоты мы предполагаем, что нагрузка в балке одинакова, иначе результирующий вектор сдвига по вертикали и горизонтали будет иметь постоянно меняющуюся ось направления. Таким образом, предполагается, что оно составляет 45 градусов, так как любое отклонение будет относительно небольшим. Поскольку под углом 45 градусов можно легко переносить нагрузки, как горизонтальные, так и вертикальные. И все классификационные общества требуют, чтобы волокна сети располагались как таковые, по этой причине, как также отмечено на изображении RX выше.

Это также легко увидеть в отношении древесины, как показано на диаграммах, размещенных здесь.

Которая показывает такое поведение и как оно действительно анализируется.

.

Прочность на изгиб фанеры с кромочной нагрузкой | Стр. 3

Вы путаете разные типы анализа и теории с разными типами структурных элементов.

Например, здесь:

Сдвиговое течение существует в любой балке, которая подлежит изгибу
Если вы возьмете два деревянных куска размером 1 на 2 дюйма и поместите их друг на друга, ровно на ровную, между двумя опорами и загрузите их просто посередине , они будут противостоять нагрузке в два раза больше, чем каждый из них может нести.

Щелкните, чтобы раскрыть ...

Это напряжение изгиба, а не напряжение сдвига.

Если склеить или прикрутить их, они будут действовать как кусок дерева размером 2 на 2 дюйма. Но на границе между двумя частями будет горизонтальная сила сдвига, которой противодействует клей или винты.

Щелкните, чтобы развернуть ...

Если ориентация соединения перпендикулярна приложенной нагрузке, оно ведет себя иначе, чем соединение, параллельное приложенной нагрузке.Это ортотропный композит.

Если 2 куска дерева имеют разную толщину (но одинаковую ширину), но одинаковые габаритные размеры элемента и если линия клея перпендикулярна приложенной нагрузке, линия клея больше не совпадает с NA. Таким образом, прочность элемента - самое слабое звено ... клей, а не свойства древесины. Это очень простой составной анализ.

Итак, давайте посмотрим на анализ.

Максимальное значение сдвигового потока приходится на нейтральную ось.Во внешнем положении, вверху или внизу балки, этот сдвиг равен нулю.

Щелкните, чтобы развернуть ...

Таким образом, в стыке между полками балки и стенки горизонтальное напряжение сдвига равно… нулю. Так что, если он равен нулю, о чем весь этот шум?

Проблема заключается в типе члена и анализе каждого члена, а также в том, как он применяется.

Итак, возьмем двутавровую балку, скажем, типичную RSJ, используемую во многих приложениях по всему миру, от кораблей до домов, мостов и т. Д. Это 350x200 мм, с сеткой, скажем, 12.4

Следовательно, HSS = 260F (при округлении чисел в большую сторону используются м, а не миллиметры и F как сила)

Таким образом, максимальное вертикальное напряжение сдвига = F / A = F / (300x12,5) = 266F

Следовательно, мы можем видеть, что вертикальное напряжение сдвига имеет значение 266F, а горизонтальное - 260F.

Но, и это важная часть, горизонтальное напряжение сдвига равно нулю, да, нулю (или почти нулю в двутавровой балке) на концах стенки, где стенка соединяется с полкой.Это только максимум в центре (или NA) раздела. Что же тогда вызывает "скольжение" ..?

Поскольку две секции не соединены, каждый элемент действует независимо и принимает различный радиус кривизны под действием приложенного изгибающего момента. Верхний FB имеет натяжение на нижней поверхности, которая касается верхней поверхности нижнего FB, которая находится в состоянии сжатия или, таким образом, скользит, поскольку две силы действуют в противоположных направлениях и имеют различный радиус кривизны.

Что ж, тогда это можно рассматривать как типичную листовую рессору.Слои и слои плоского бруса просто кладут друг на друга. Их не сваривают, не склеивают и не склепывают, а просто кладут сверху. Однако они могут ускользать и ускользать друг от друга. Таким образом, жесткость и, следовательно, сопротивление изгибу связаны с массой материала - его жесткостью или EI. Чем больше плоских стержней, тем жестче сечение, тем самым снижается напряжение изгиба.

Сдвиговая сила вертикальной нагрузки на пружины затем передается только за счет площади стенки вертикального сдвига основной массы материала в поперечном сечении.тот факт, что каждый лист не соединен, не имеет значения.

Итак, вернемся к двутавру.
Если двутавровая балка не является экструдированной секцией, таким образом, стенка приварена к фланцу, горизонтальные поперечные силы практически равны нулю в этом стыке чуть выше стенки, то есть на фланце, но чуть ниже стыка они увеличиваются от ближнего нуль. Распределение напряжения сдвига от горизонтального напряжения сдвига является параболическим с максимумом в центре и нулем на концах.

Величина сдвига напрямую связана с XSA сечения и, следовательно, с вертикальным сдвигом.Поскольку значение 260F горизонтального сдвига меньше, чем значение вертикального сдвига 266F. Это только увеличивает сдвиг в центре секции за счет наложения.

Кроме того, можно ясно видеть, что горизонтальный сдвиг с максимальным напряжением в центре полностью зависит от длины элемента. Поскольку двутавровая балка представляет собой типичный длинный тонкий элемент, величина напряжения сдвига, доступная в центре, огромна по сравнению с очень небольшой величиной только вертикальной глубины стенки.Если глубина перемычки равна d, толщина равна t, таким образом, «dt» является ограничивающим фактором. В то время как длина L и толщина t полотна в продольном направлении, таким образом, составляет «Lt». Когда L велико, поэтому доступная площадь сдвига ergo значительно больше, чем у «dt». Таким образом, вертикальный XSA является ограничивающим фактором для тонких форм сечения, в противном случае материал поддается.

Другими словами, горизонтальное напряжение сдвига обычно не учитывается для стандартных сечений и нагрузки. Это применимо только тогда, когда конструктивные элементы очень короткие (их первичное напряжение - это сдвиг, а не изгиб как таковой), а также постоянная прямоугольная форма, такая как твердый блок, и / или имеют изменяющиеся изгибающие моменты i.Таким образом, к элементу прилагается несколько нагрузок, вызывающих горизонтальный сдвиг в различных местах. При использовании композитных конструкций, т.е. сварных или клепаных / склеенных, площадь среза соединения должна удовлетворять требованиям напряжения сдвига соединения. Это первая базовая проверка.

Видно, что длина сварного шва, необходимая для соединения стенки с полкой двутавровой балки, полностью определяется вертикальной поперечной силой. Поскольку какой бы ни была горизонтальная поперечная сила, необходимая площадь шептала меньше, чем площадь поперечного среза для силы по вертикали.

Теперь вернемся к 2 деревянным блокам, приклеенным к листовой рессоре. Листовая рессора сконструирована таким образом, что все листы имеют одинаковый размер и материал. Таким образом, он должен иметь одинаковый радиус кривизны для изгиба. Следовательно, напряжение изгиба напрямую связано с массой материала, будь то 1 лист, 2 или 10 листов, соединенных вместе; для увеличения жесткости сечения.

Принимая во внимание, что если два деревянных бруска склеены и один из блоков имеет другой размер (таким образом, линия клея не совпадает с NA), радиус кривизны более тонкой части должен отличаться от радиуса кривизны более толстой части, потому что I (жесткость) различается между двумя элементами, следовательно, изгибающий момент разный, соответственно, напряжение разное и становится более зависимым от прочности клея как слабого места.

Таким образом, горизонтальное напряжение сдвига действительно применимо только к элементам, которые продиктованы / управляются только напряжением сдвига, а не изгибом / жесткостью. Другими словами, короткие и короткие, поскольку их отношение длины к глубине ближе к единице или равно единице, в отличие от обычных конструктивных элементов, где отношение длины к глубине является значительным, и, таким образом, напряжения изгиба преобладают, связанные с их жесткостью. Поскольку большинство конструктивных элементов в конструкции корабля являются длинными / тонкими, как в приведенном выше примере RSJ, это неприменимо, и, кроме того, площадь перемычки более чем достаточна для выдерживания одной только горизонтальной поперечной силы.

.

Деревянные балки - прочность материала

Искать в Engineering ToolBox

- search - самый эффективный способ навигации по Engineering ToolBox!

Перевести эту страницу на

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей. В нашем архиве хранятся только письма и ответы. Файлы cookie используются в браузере только для улучшения взаимодействия с пользователем.

Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложений на локальном компьютере.Эти приложения - из-за ограничений браузера - будут отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные.

Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочтите Условия использования Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию.

AddThis использует файлы cookie для обработки ссылок на социальные сети. Пожалуйста, прочтите AddThis Privacy для получения дополнительной информации.

Цитирование

Эту страницу можно цитировать как

  • Engineering ToolBox, (2009). Деревянные балки - прочность материала . [онлайн] Доступно по адресу: https://www.engineeringtoolbox.com/wood-beams-strength-d_1480.html [день доступа в месяц, год].

Изменить дату доступа.

. .

закрыть

.

Прочность на изгиб алюминия против дерева?

Да, я в основном говорю о «жесткости» - насколько упругими будут квасцы по сравнению с деревом. Представьте себе, например, балки пола на верхней палубе плавучего дома. У меня пролет около 9 футов. Я хотел бы сохранить толщину 4 дюйма по причинам внешнего вида / веса. Я хорошо знаком с деревом, и древесина пихты Дугласа 2х4 с фанерным настилом, может быть, 1/2 дюйма, не простирается так далеко, не чувствуя себя очень упругой под ногами, и может фактически потерпеть неудачу.Так что насчет алюминиевой трубки 2x4x.125 "? Более мягкой, жесткой, такой же? А как насчет .25"?

Щелкните, чтобы развернуть ...

Не вдаваясь в вычисления, один из способов получить большую жесткость с элементом толщиной 4 дюйма - это увеличить его ширину, скажем, переходя от 2x4 по краю к 3x4 или 4x4.

Еще более эффективно, если вас интересует только высота балки наверху стены и может выдерживать некоторый прогиб на верхней палубе - это взять, скажем, 2x8 и радиус верхнего пояса для получения четкой кривой, так что у вас будет 2x8 в центре, который является точкой максимальное напряжение изгиба.

Значительное уменьшение напряжения изгиба можно также сделать, добавив фланец к нижнему поясу вашей балки. Вы можете попробовать нагрузочный тест с обычным 2x4 и 2x4 с 1x2, приклеенным и прикрученным к его нижнему поясу. Поскольку купленный в магазине 2x4 на самом деле имеет толщину 1-1 / 2x3-1 / 2, а 1x2 на самом деле составляет 3/4 дюйма, вы получите член высотой 4-1 / 4 дюйма.

Настил крыши, приклеенный и прикрученный к верхнему поясу балок, обеспечивает необходимую боковую жесткость, если вы используете 2x4.Если ваши испытания под нагрузкой показывают, что вам нужно больше, чем 2x4, и вы решили использовать более широкий элемент или изогнутую балку, предложенную выше, вам может потребоваться перемычка между балками в нижнем поясе балок. Эта перемычка может быть такой же простой, как 2x4, прибитые между чередующимися балками в их центрах, или одна сплошная 2x4 с закругленными углами, которая может использоваться как опора для рук в плохую погоду.

.

Смотрите также

Сделать заказ

Пожалуйста, введите Ваше имя
Пожалуйста, введите Ваш номер телефона
Пожалуйста, введите Ваше сообщение