ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ИМ В А КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР
(ЦНИИСК)
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИСПЫТАНИЮ
ДЕРЕВЯННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
МОСКВА, СТРОЙИЗДАТ, 1976
УДК 624 011 1 001 4+691 И 620 1
Рекомендовано к изданию решением секции деревянных кон-
струкций ученого совета ЦНИИСК от 16 мая 1975 г
Рекомендации по испытанию деревянных конструкций М, Строй-
издат, 1976, 28 с (Центр науч-исслед ин-т строит конструкций
им В А Кучеренко Госстроя СССР ЦНИИСК)
В Рекомендациях изложены основные правила проведения испы-
тания деревянных конструкций, начиная с проверки качества приме-
ненных материалов, изготовления и соответствия конструкции про-
екту, требований к испытательной установке, способам и порядку
нагружения, измерениям деформаций, технике безопасности и кончая
установлением характера и причин разрушения конструкции, обра-
боткой и анализом работы конструкции и оценкой ее несущей спо-
собности
Рекомендации предназначены для инженеров-проектировщиков
и производственников, сотрудников научно-исследовательских инсти-
тутов и лабораторий, аспирантов, инженерно-технического персонала
заводских лабораторий и предприятий по производству клееных де-
ревянных конструкций
Табл 4, рис 5
Р—------------Инструкт -нормат , 1—2 вып —23—7-
047(01)—76
© Стройиздат, 1976
ПРЕДИСЛОВИЕ
За последнее время в связи с развитием в СССР промышлен-
ного производства клееных деревянных конструкций вопрос о мето-
дике их испытаний приобрел важное значение Учитывая, что испы-
тания проводятся в ряде институтов, а под их руководством и на
предприятиях, возникла задача сравнимости получаемых результа-
тов, которая может быть обеспечена лишь применением единообраз-
ной методики Настоящие Рекомендации преследуют цель регламен-
тировать порядок испытаний деревянных конструкций таким обра-
зом, чтобы придать им единообразный характер и получить
возможность сравнения результатов и накопления эксперименталь-
ных данных, что необходимо для обобщений как основы дальнейше-
го усовершенствования расчетов, проектирования конструкций и тех-
нологии их изготовления Основные положения данных Рекоменда-
ций используются в ЦНИИСКе в течение многих лет, а настоящий
текст их дополнен в соответствии с результатами последних иссле-
дований и испытаний натурных клееных конструкций до разру-
шения
Рекомендации разработал и составил д-р техн наук проф
Ю М Иванов
Все замечания и пожелания просьба направлять по адресу
109389, Москва, 2-я Институтская, 6, ЦНИИСК Отделение деревян-
ных конструкций
Дирекция ЦНИИСК
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1 1 Полное представление о несущей способности деревянной
конструкции может быть получено из результатов испытания ее до
разрушения, что особенно существенно для новых видов конструк-
ций Величина расчетной нагрузки, получаемая из расчетов по не-
сущей способности и деформациям, должна быть проверена опытом,
с выяснением характера работы и разрушения конструкции
1 2. Оценка несущей способности и надежной работы под на
грузкой конструкции в течение заданных сроков может быть осу-
ществлена лишь в итоге комплексного анализа деформационных
и прочностных свойств конструкции и наблюдений за ее поведением
до момента разрушения
Поскольку сопротивление и деформации древесины меняются
в зависимости от продолжительности силового воздействия, то важ-
нейшим требованием к правильно поставленному испытанию дере-
вянной конструкции является точное соблюдение временного режима
приложения нагрузки, с сохранением неизменной схемы ее распре-
деления на конструкции Во время испытания обязательно измерение
общих деформаций конструкции (прогибов и др), позволяющее по-
строить график зависимости их от роста нагрузки
1 3 Подготовку к испытанию начинают с детального ознакомле
ния с проектными материалами — рабочими чертежами конструкции
и ее расчетом При отсутствии расчета у испытателя рекомендуется
произвести поверочный расчет конструкции В случае обнаружения
значительных перенапряжений материала и соединений необходимо
произвести усиление конструкции перед ее испытанием
1 4 При подготовке к испытанию металлодеревянных конструк-
ций необходимо рабочие металлические элементы усилить, учитывая,
что испытуемая конструкция должна выдержать кратковременную
нагрузку величиной около двух расчетных нагрузок и более По-
скольку сталь существенно не повышает своего сопротивления при
кратковременном силовом воздействии, указанное усиление (на дей-
ствие нагрузки ~1,5 расчетной) необходимо, чтобы предотвратить
преждевременную потерю несущей способности металлическими эле-
ментами Таким образом, проверка надежной работы металлических
элементов производится под действием разрушающей нагрузки дере-
вянных элементов испытуемой конструкции
1 5 Следующий этап подготовки к испытанию заключается в со-
ставлении программы испытания, с подсчетом полной величины
испытательной нагрузки, выбором испытательной установки, схемы
и способа нагружения, составлением схемы расположения точек из
мерения деформаций, расстановки измерительных приборов и подго-
товкой журнала испытания Рекомендуется наметить также кален-
дарный план подготовительных работ, проведения испытания, обра-
ботки результатов и составления заключения
2 ОБСЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
ПЕРЕД ИСПЫТАНИЕМ
2 1 Перед установкой на опоры для испытания необходимо про-
извести подробный осмотр испытуемой конструкции с целью провер-
ки соответствия ее рабочим чертежам, оценки качества материала
И качества выполнения
Осмотр конструкции и ее испытание должны производиться до
того, как будут на поверхность элементов нанесены защитные лако-
4
красочные покрытия или будет произведена пропитка, изменяющая
естественный цвет древесины, иначе при визуальной проверке будет
невозможно определить качественные показатели древесины
2 2 Измерение поперечных сечений рабочих элементов, расста-
новки нагелей, гвоздей, болтов и т д_ производят складным сталь-
ным метром или стальной карманной рулеткой Рекомендуется про-
изводить проверку фактических ослаблений в местах прикрепления
ити стыкования растянутых элементов (нижний пояс, растянутые
раскосы) Все отклонения от проектных размеров заносят в акт
обследования
2 3 Качество материала ответственных элементов устанавлива-
ется на основе обмера и зарисовки пороков и оценки механической
прочности древесины Допустимость пороков (сучков, трещин и т д)
проверяется в первую очередь в растянутых и изгибаемых элемен-
тах, особенно в местах, ослабленных соединениями, и на участках
наибольших напряжений изгиба Результаты измерений величины
пороков заносят в журнал и сопоставляют с нормами, отмечая все
превышения последних
2 4 Для оценки качества выполнения конструкции проверяют
точность изготовления элементов и соединений (в соответствии с до-
пусками), качество обработки рабочих поверхностей соединений
и плотность их пригонки, отсутствие или наличие повреждений дре-
весины (вмятины, отщепы и т д), а также рассматривают акты на
скрытые работы и заводской паспорт изготовления клееных кон-
струкций с описанием подготовки к склеиванию, состава и характе-
ристик клея, условий склеивания, выдерживания после склеивания
и т д
2 5 По фактическим данным обмеров и осмотра конструкции
перед испытанием вносят поправки в размеры ее элементов, в соот-
ветствии с которыми производят в случае необходимости перерасчет
конструкции и корректируют величину расчетной несущей способ-
ности
2 6 При обнаружении недопустимых дефектов, которые могут
вызвать снижение прочности, конструкция не допускается к испы-
танию
3 ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Основные требования
3 1 Различают стационарные испытательные установки с сило-
вой плитой и установки временного назначения, используемые для
испытания конструкции на стройплощадке
3 2 Основные требования, которым должна отвечать испыта-
тельная установка как стационарная, так и временная, следующие
а)	опирание конструкции должно соответствовать проекту,
с устранением разгружающего влияния сил трения на опорах балоч-
ных конструкций и арок с затяжками,
б)	раскрепление сжатого контура конструкции (например, сжа-
того пояса плоской системы) должно препятствовать выходу узлов
системы из ее плоскости, но не стеснять свободных вертикальных
и горизонтальных перемещений точек системы в ее плоскости,
в)	прилагаемая к испытуемой конструкции нагрузка должна
распределяться по закону рычага так, чтобы действующие силы на
отдельные точки конструкции можно было точно вычислить,
г)	осуществлять нагружение таким образом, чтобы величина
нагрузки на конструкцию при неизменной схеме во все время испы-
5
гания была известна на любой ступени нагружения, чтобы рост на-
грузки изменялся с постоянной скоростью и ступени нагрузки вы-
держивались неизменными в течение заданного времени,
д)	расположение измерительных приборов должно обеспечивать
всесторонний контроль за деформациями конструкции во все время
испытания и исключать выход их из работы или повреждение
Опирание и раскрепление конструкции
3 3 Опоры испытуемой конструкции балочного типа выполняют
в виде кирпичных или бетонных столбов (высотой 1,0—1,5 м при
испытании в условиях стройплощадки) Для устранения разгружаю-
щего действия сил трения один из опорных узлов балочной кон-
струкции должен быть оперт на парные стальные катки (диаметром
не менее 60—100 мм), уложенные между толстыми стальными по-
душками или отрезками профильной стали Нижняя подкладка под
катками должна быть выверена по уровню
3 4 Конструкция, подвергаемая испытанию, должна иметь рас-
крепление в соответствии с проектом Особое внимание должно быть
обращено на раскрепление сжатого контура плоских конструкций
Если разрушение конструкции произойдет с боковым отклонением
уз нов раскрепления, испытание бракуется как неправильно выпол-
ненное При испытании плоской конструкции верхний сжатый пояс
ее должен быть раскреплен, например, посредством прогонов, уло-
женных одним концом на верхний пояс, а другим — прикрепленных
к неподвижной жесткой конструкции Прогоны должны иметь доста-
точную длину для того, чтобы не препятствовать вертикальным де-
формациям испытуемой конструкции С этой целью прикрепление
прогонов к опорной конструкции рекомендуется Делать при помощи
горизонтального болта, допускающего свободный поворот прогона
в вертикальной плоскости при прогибе испытуемой конструкции
Предельная гибкость X прогонов должна быть не более 150
3 5 На время испытания под открытым небом испытуемая кон-
струкция должна быть укрыта от увлажнения атмосферными осад-
ками, желательно также и от непосредственного нагревания солнеч-
ными лучами (в жаркое время года) От увлажнения должен быть
укрыт и загрузочный материал (кирпич и др) для обеспечения по-
стоянства его веса
Способ нагружения
3 6 При проведении испытания на испытательной установке
с силовой плитой нагружение конструкции осуществляют через трос
(систему блоков и рычагов) или гидравлическими стаканами (дом-
кратами) При нагружении конструкции через трос к его свободному
концу подвешивается платформа, на которую помещают штучные
грузы в виде чугунных отливок и т п, блоки нагружающей систе-
мы должны иметь оси на шарикоподшипниках
3 7 При нагружении домкратами, для осуществления выдержи-
вания неизменных ступеней нагрузки, в них поддерживают постоян-
ное давление Рекомендуется использование центральной распреде-
лительной системы, обеспечивающей одинаковое и одновременное
изменение или поддержание давления масла во всех гидравлических
стаканах Ход плунжера в стаканах (домкратах) должен превышать
с запасом ожидаемый максимальный прогиб конструкции при ее
разрушении
3 8 При испытании без силовой плиты, например на строитель-
стве, нагружение осуществляют через платформы, подвешенные
6
к конструкции и нагружаемые штучными грузами Для нагружения
конструкции к ее верхнему поясу подвешивают платформы, на ко-
торые в последующем накладывается нагрузочный материал (кир-
пич, штучные камни и т п) Каждая платформа должна быть под-
вешена не более чем на двух парных тяжах с тем, чтобы обеспечить
передачу нагрузки на испытуемую конструкцию по закону рычага
Платформы должны иметь минимальный вес
4 ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ
4 1 Измерение деформаций конструкции при испытании являет-
ся столь же обязательным, как определение величины нагрузки, при-
лагаемой к конструкции, и отсчеты времени в процессе испытания
4 2 Измеряемые при испытании конструкции деформации разде-
ляются на следующие виды
а)	основные деформации системы (прогибы и удлинение пролета
балочных систем, вертикальные и горизонтальные перемещения то-
чек арок, сводов и оболочек, углы наклона сечений элементов и уз-
лов стержневой системы),
б)	деформации материала элементов (деформации в отдельных
волокнах балок, удлинения растянутых элементов и т д),
в)	смещения податливых соединений (взаимные сдвиги соеди-
няемых элементов, обмятие в примыканиях)
4 3В число основных деформаций системы, измеряемых во вре-
мя испытания, должны входить главные, которые мЪгли бы служить
суммарной характеристикой деформативности конструкции (напри-
мер, у балочной системы — наибольший прогиб) Полученная при
испытании зависимость этих деформаций от нагрузки будет одной
из основных при анализе работы конструкции под нагрузкой
4 4 Измерение вертикальных деформаций и перемещений испы-
туемой конструкции производят неподвижно установленным преци-
зионным нивелиром по рейкам, прикрепленным к конструкции не
менее чем в трех точках — в опорных узлах и в месте наибольшего
прогиба, т е посередине пролета Вертикальные перемещения изме-
ряются также прогибомерами (применение для этой цели натянутых
грузом струн не допускается) Рекомендуется также производить
измерение прогиба в четвертях пролета, что необходимо, например,
при испытании арок и треугольных ферм
Отсчеты по рейкам в опорных узлах необходимы для последую-
щего исключения осадки опор из величины измеренного прогиба
Рейки выстрагивают из воздушно-сухой древесины На каждой
рейке, на уровне горизонта нивелира, прикрепляют отрезок клеенча-
той нивелирной ленты длиной 20—30 см или миллиметровки с нане-
сенными тушью нивелирными делениями
4 5 При производстве испытания следует обязательно прове-
рять, не отклоняются ли узлы конструкции от ее плоскости, это вы-
полняется при помощи неподвижно установленного теодолита по
горизонтальным рейкам, прикрепленным к верхнему поясу (рядом
е прогонами) перпендикулярно плоскости фермы
4 6 Кроме основных измерений — прогибов и горизонтальных
перемещений из плоскости фермы — желательно измерять смещения
в соединениях, расхождение стыков нижнего пояса, взаимное смеще-
ние по шву составных элементов и т д Эти измерения рекомендует-
ся делать индикаторами, либо неизменно прикрепляемыми в месте
измерения, либо переносными
4 7 На рабочие металлические элементы (затяжки, нижний пояс
ферм, растянутые раскосы) устанавливают экстензометры или тен-
7
зодатчики для определения напряжений в упругой области работы
и фиксации момента появления текучести металла
5 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСПЫТАНИЯ
5 1 При испытании может происходить внезапная потеря несу-
щей способности нагруженной конструкции при хрупком разрушении
растянутых элементов, выпучивании сжатых элементов и т д Поэто-
му при проведении испытания необходимо неукоснительное выпол-
нение техники безопасности Кроме требований, предусмотренных
в главе СНиП по технике безопасности в строительстве, осуществля-
ют следующие дополнительные меры
5 2 Для обеспечения безопасности под верхний или нижний пояс
испытуемой конструкции (например, фермы) в двух — четырех точ-
ках по длине пролета устанавливают опорные рамы, служащие для
поддержания конструкции в момент разрушения Между верхней
гранью насадок опорных рам и нижней гранью конструкции (напри-
мер, сжатого пояса фермы) оставляют зазор а, превышающий вели-
чину предполагаемого прогиба конструкции в данной точке пролета
Под грузовые платформы укладывают подкладки со свободным за-
зором до низа платформы в 4—5 см Величина зазора под платфор-
мами назначается меньше а для того, чтобы конструкция в момент
разрушения осела на опорные рамы уже в разгруженном состоянии
(так как платформы раньше осядут на подложенные под них
клинья) Расстояние от низа платформы до земли должно превы-
шать в 1,5—2 раза ожидаемый максимальный прогиб в данной
точке пролета конструкции
5 3 При проведении испытания на стенде кроме указанных мер
необходимо предусмотреть прикрепление домкратов, подкладок
и т п для избежания падения этих деталей в момент разрушения
конструкции
5 4 Измерительные приборы должны быть установлены с таким
расчетом, чтобы к ним был обеспечен нестесненный и безопасный
подход наблюдателей Не разрешается находиться под испытуемой
конструкцией и в непосредственной близости от нее при приближе-
нии нагрузки к разрушающей
Место испытания должно иметь ограждение с предупредитель-
ными надписями
6 ВРЕМЕННОЙ РЕЖИМ ИСПЫТАНИЯ
6 1 Правильное определение несущей способности конструкции
возможно лишь при точном выполнении следующих условий
1)	схема нагрузки (т е ее расположение по пролету конструк-
ции) остается неизменной до момента разрушения,
2)	нагрузка прикладывается одинаковыми порциями или ступе-
нями всегда в равные промежутки времени (не меньше 3—5 мин),
3)	конструкция выдерживается после нагружения каждой сту-
пени нагрузки одинаковое время, превышающее время приложения
ступени нагрузки в 3—5 раз
Так, например, при гидравлическом возбуждении нагрузки на-
гружение может производиться в течение 1—1,5 мин с выдержива-
нием постоянной величины ступени нагрузки в течение 5 мин
6 2 Схему испытательной нагрузки устанавливают наиболее не-
выгодную для данного типа конструкции в соответствии с ее расче-
том, например для балочных конструкций — равномерно распреде-
8
ленную по пролету или с одинаковыми сосредоточенными грузами
в узлах, для арок и сводов — на одной половине пролета — постоян
ную, на другой — постоянную и временную и т п В процессе испы
тания допускается лишь подобное увеличение размера испытатель-
ной нагрузки (т е пропорциональное увеличение ординат эпюры
нагрузки)
Ступень нагрузки принимают равной 0,20—0,25 расчетной
6 3 В тех случаях, когда возникает необходимость в дополни
тельной проверке конструкции на действие нагрузок другой схемы,
то эта проверка может быть сделана в пределах расчетных величин
нагрузки После осуществления такой проверки конструкция обяза-
тельно разгружается и находится в разгруженном состоянии в тече-
ние пятикратного общего времени приложения и выдерживания
указанных нагрузок, но не менее полных суток, прежде чем начнется
основное испытание неизменной по схеме нагрузкой до разрушения
6 4 При испытании конструкции на стройплощадке нагружение
рекомендуется осуществлять штучными материалами — кирпичом,
камнями и др, средний вес которых достаточно постоянный (опре-
деляется взвешиванием 50—100 шт) и не меняется в процессе испы-
тания Применение штучных материалов позволяет обеспечить рав
номерность распределения груза на платформах путем укладки их
в определенном порядке на каждой платформе При испытании кон-
струкции на силовой плите нагружение осуществляется гидравличес-
кими домкратами
6 5 Приложение каждой ступени нагрузки производят равно
мерно и одновременно по всему пролету конструкции в равные про-
межутки времени, после нагружения каждой ступени конструкцию
выдерживают под нагрузкой одинаковое время, контролируемое по
секундомеру
6 6 Измерение вертикальных деформаций (прогибов) произ
водят
1) непосредственно перед началом каждого нагружения следую
щей ступени и 2) тотчас после нагружения Продолжительность сня
тия отсчетов должна быть минимальной — не более 1—2 мин, при
чем прежде всего снимается отсчет посередине пролета, а затем по
опорам
Снятие отсчетов по горизонтальным рейкам теодолитом для кон
троля горизонтальных перемещений конструкции из ее плоскости
производится во время выдерживания каждой ступени нагрузки
Измерение смещений в соединениях индикаторами выполняется од
новременно с нивелирными отсчетами Снятие всех отсчетов по всем
приборам должно занимать не более 5 мин и производиться всегда
в одной и той же последовательности
6 7 Во время испытания измеряют температуру и относительную
влажность воздуха (термометр помещают непосредственно у испы-
туемой конструкции)
6 8 Одновременно с измерением деформаций производят наблю
дения за появлением в элементах испытуемой конструкции первич-
ных и вторичных деформаций разрушения и других повреждений
(трещин скалывания, разрыва, складок сжатия и др)
7 ОБСЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОСЛЕ РАЗРУШЕНИЯ
71 Место разрушения подробно осматривают, зарисовывают
и фотографируют, а также производят точный обмер разрушенных
рабочих частей и элементов конструкции, определяют величину их
оспабления и т п
2—590
9
7 2 Оценку прочностных качеств древесины этих элементов про-
изводят по числу годичных слоев в 1 см (от 10 до 2), проценту
поздней древесины (не менее 20%) по ГОСТ 16483 18—72, отсут-
ствию грибных снижающих прочность окрасок Влажность древеси-
ны устанавливают с помощью электровлагомера
7 3 Разрушенные элементы распиливают и из них отбирают об-
разцы древесины для определения влажности и механических испы-
таний по ГОСТ 16483 10—72, 16483,3—70 и 16483 5—70 (на сжатие
вдоль волокон, изгиб и скалывание вдоль волокон) Образцы для
табораторных испытаний следует отбирать из тех досок, в которых
произошло разрушение, но отступив в направлении волокон от зоны
максимальных напряжений элемента Число образцов для механи-
ческих испытаний принимают не менее 10 из одной доски для полу-
чения достоверных данных о качесгве древесины отдельных досок
Влажность древесины испытанной конструкции (также вблизи мест
разрушения) должна определяться тотчас после окончания испыта-
ния конструкции Для этой цели можно пользоваться влагомером,
производя 5—6 отсчетов на ширине кромки каждой доски и вычис-
ляя среднее арифметическое
7 4 При наличии в испытуемой конструкции металлических ра-
бочих частей отмечают имеющиеся в них деформации текучести,
разрыва, выпучивания и т п
7 5 Для определения разрушающей нагрузки необходимо произ-
вести подсчет фактической нагрузки, равной полному весу загрузоч-
ного материала на платформах (подсчитанному по среднему весу
штучного материала) с прибавлением собственного веса конструк-
ции, а также загрузочных платформ (если их вес передавался на
конструкцию перед началом нагружения и не был включен в величи-
ну первой ступени нагрузки)
8 ОБРАБОТКА И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ
8 1 Полученные данные измерений и наблюдений, а также все
акты осмотров, обследований и на скрытые работы, включая фото-
снимки, подлежат систематизации при последовательном описании
испытания, необходимом для составления заключения об испытанной
конструкции К описанию прикладывают также рабочие чертежи
конструкции и ее расчеты
8 2 На основании обмеров конструкции перед испытанием вно-
сят, если необходимо, поправки к величине расчетной несущей спо-
собности испытанной конструкции
8 3 Из сравнения пределов прочности, полученных из испытаний
стандартных образцов древесины (отобранных из разрушившихся
элементов согласно п 7 3), с нормативными сопротивлениями уста-
навливают, соответствует ли качество, а по данным измерений влаж-
ности — также влажность древесины в испытанной конструкции тре-
бованиям главы СНиП по проектированию деревянных конструкций
дтя учета при общей оценке несущей способности испытанной кон-
струкции
8 4 Данные измерения Общих деформаций и перемещений (про-
гибы, изменение пролета, углы поворота опорных узлов и т п) пред-
ставляют в виде графиков в зависимости от величины и числа сту-
пеней испытательной нагрузки, а если необходимо — то и от време-
ни По величине наибольшего прогиба при нормативной нагрузке
судят о жесткости испытанной конструкции (указанный прогиб
можно найти по прогибу под расчетной нагрузкой, умножая его на
отношение нормативной нагрузки к расчетной) По измеренным де-
10
формациям материала с помощью экстензометров или тензодатчиков
находят в пределах упругой работы материала напряжения по полу-
ченным величинам упругих характеристик
8 5 Анализируют график зависимости деформаций от нагрузки,
суммарно характеризующей работу конструкции, и выясняют начало
интенсивного роста деформаций, если это имеет место Разрушение
сжатых или растянутых волокон древесины в изгибаемых, сжато
изогнутых или сжатых элементах, разрушение при больших дефор
Рис 1 Определение промежутков времени Zj и t2 в двух слу-
чаях разрушения конструкции
а — при выдерживании нагрузки, б — в процессе роста нагрузки
мациях смятия (в том числе в соединениях) обычно год длительной
нагрузкой носит пластический характер, разрушение от скалывания,
раскалывания или разрыва гоперек волокон древесины — хрупкий
8 6 Различают первичную и вторичную деформации разруше
ния — последняя происходит как развитие начавшегося с первичной
деформации разрушения Первичное разрушение клееного элемента
от скалывания по древесине (при выполнении требования норм к ве
личине /?Вр си) указывает на достаточную прочность клеевых швов
При первичном разрушении от скалывания по клеевому шву необ-
ходимо дополнительно вырезать образцы из клееного элемента п
провести испытания на скалывание (по ГОСТ 15613—70) для про-
верки качества склеивания
8 7 Определяют приведенное время t, соответствующее действию
неизменной нагрузки
t = 0,02t[+t2,	(1}
где —время доведения нагрузки до разрушающей величины Ht,
ti — время, в течение которого конструкция выдерживала раз-
рушающую нагрузку
На рис 1, а показан случай разрушения при выдерживании на-
грузки и на рис 1,6 — разрушения в процессе роста нагрузки
2
11
9 ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
ИСПЫТАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
9 1 Для оценки -несущей способности испытанной конструкции,
показавшей при кратковременном испытании разрушающую нагруз-
ку Ht и приведенное время t, вычисляют требуемую величину коэф-
фициента безопасности К в зависимости от логарифма приведенного
времени t, с (см п 8 7) и вида разрушения конструкции при испы-
тании (см п 8 5) по формулам
для пластического разрушения
Кпл= 1,25(1,88— 0,1061g 0,	(2)
для хрупкого
кхр= 1,48(1,88 — 0,1061g 0	(3)
9 2 Несущая способность испытанной конструкции оценивается
неравенством
где Па — расчетная несущая способность конструкции по проекту
Если неравенство (4) не удовлетворяется,"то испытанная кон-
струкция не обладает необходимой несущей способностью и бра-
куется
9 3 Величину Па для конструкции, запроектированной с полным
использованием расчетных сопротивлений Р в основных ее элемен-
тах, допускается принимать равной Р— полной расчетной нагрузке,
на которую рассчитана данная конструкция, включая собственный
ее вес
Примечание При неполном использовании расчетных сопротивле
ннй R в основных элементах конструкции величина Р увеличивается в отно-
шении R/Rnt где Я п—среднее напряжение по данным расчета основных
элементов конструкцниг
10 ИСПЫТАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
С ВДАВЛИВАЕМЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ЭЛЕМЕНТОВ
10 1 При испытании и оценке несущей способности конструкций
с вдавливаемыми соединениями элементов (зубчатые пластинки и
кольца, гвозди и т п), характеризующихся обычно развитием под
нагрузкой значительных деформаций, кроме изложенного выше не-
обходимо учитывать следующее
10 2 Нагружение ступенями (равными 0,20 расчетной нагрузки)
производят в течение более продолжительного времени с тем, чтобы
под нагрузкой каждой ступени конструкция выдерживалась не ме-
нее 0,5—1 ч, с измерением общих деформаций тотчас после прило-
жения ступени и в конце ее выдерживания с целью определения при-
ращений деформаций
10 3 По данным измерения деформаций и их приращений стро-
ят в Зависимости от нагрузки три графика 1) приращений дефор-
маций, 2) полных деформаций (измеренных в конце выдерживания
ступеней, включая предшествующие деформации) и 3) разности пол-
ных деформаций На графиках находят точку начала интенсивного
роста деформаций и определяют соответствующую этой точке на-
грузку Pi-ii Нагрузка Pi-ц определяет границу области I сравни-
12
тельно небольших деформаций и области II интенсивного развития
деформаций
Примечание Испытания на испытательных машинах образцов соеди-
нений на зубчатых пластинках и кольцах, а также на гвоздях и т п про-
водятся с постоянной скоростью изменения нагрузки (контролируемой авто-
матически или по секундомеру) и периодической разгрузкой на каждой сту-
пени для определения остаточной деформации Величина Р\_Ц соответству-
ет на диаграмме «нагрузка — остаточная деформация» точке начала интен
сивного роста остаточных деформаций
10 4. По полученной разрушающей нагрузке и измеренным
значениям времени и t2 находят величину К
Если неравенства
Р J_и
и4-^->1,2	(6)
“п
не удовлетворяются, то испытанная конструкция (или соединение)
не обладает необходимой несущей способностью и бракуется
ПРИЛОЖЕНИЕ
ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ
1	Установление величины несущей способности деревянных
конструкций по сравнению с конструкциями из других материалов
(сталь, бетон) усложняется влиянием ярко выраженных реологи-
ческих свойств древесины, которые прежде всего характеризуются
изменением во времени деформаций и неоднозначным соответстви-
ем между ними и напряжениями, вызванными действием внешних
сил Необходимость учета влияния этих свойств, проявляющихся
в отставании деформаций по фазе от напряжения, налагает жест-
кие ограничения на режим испытаний, имеющих целью оценку не-
сущей способности и жесткости деревянной конструкции
Наиболее важным требованием является обеспечение равномер-
ного во времени нагружения, соответствующего пропорционально-
му увеличению ординат эпюры распределения нагрузки в фиксиро-
ванных точках ее приложения к конструкции Благодаря такому
порядку нагружения рассматриваемый процесс уподобляется как
бы испытанию отдельного образца (хотя и обладающего довольно
сложным строением), поведение которого может считаться обуслов-
ленным лишь интенсивностью равномерно возрастающего во вре-
мени силового воздействия Таким путем удается ввести в опреде-
ленные рамки возможное влияние наследственных явлений, свой-
ственных деформациям последействия древесины Последние же
могут заметно сказываться не только на показателях жесткости, но
и на несущей способности испытуемой конструкции, поскольку
влияют на распределение напряжений в рабочих элементах
Осуществление строго регламентированного во времени режи-
ма испытания дает возможность оценки несущей способности кон-
струкции с учетом временного фактора на основании получаемых
при испытании характеристик работы конструкции
2	Нормами и стандартами установлены требования к качеству
древесины и изготовления Точное выполнение этих требований
обеспечивает необходимую несущую способность конструкций /7П,
13
полученную расчетным путем, и они, вообще говоря, могут не ис-
пытываться Однако на предприятиях при приемке изготовленных
конструкций проверка соблюдения указанных условий не всегда
может быть обеспечена и для этой цели используется испытание
готовой конструкции до разрушения В результате такого испыта-
ния определяется разрушающая нагрузка Ht, фактическое значение
отношения которой к расчетной (по проекту) несущей способности
///
Па конструкции =»[7<] есть коэффициент безопасности (сокра-
ти
щенно к б) — безразмерная величина больше единицы К б
представляет собой интегральный показатель, характеризующий
как уровень развития теории и методов расчета, так и культуру
производства конструкций Этот показатель в конечном счете опре-
деляет эффективность использования ресурсов материала в кон-
струкции и, следовательно, экономичность конструкций
Чтобы ответить на вопрос, имеет ли конструкция, показавшая
при испытании разрушающую нагрузку Ht, достаточную несущую
способность, нужно установить необходимую для этого величину
коэффициента безопасности К До последнего времени требуемая
величина К для конструкций из разных материалов назначалась
интуитивно, на основе изучения опыта строительства и эксперимен-
тальных исследований действительной работы конструкций под на-
грузкой Сравнительно недавно этот коэффициент назывался «коэф-
фициентом незнания», поскольку анализ его при расчете конструк-
ций по допускаемым напряжениям представлял большие трудности
Переход в СССР на метод расчета строительных конструкций
по предельным состояниям создал основу для изучения и научного
анализа не только изменчивости внешних воздействий на конструк-
ции и качества материала, но и природы и состава коэффициента
безопасности конструкций Основу этого изучения наряду с теоре-
тическими составляют обширные экспериментальные исследования
и натурные наблюдения за конструкциями
Расчет конструкции, изготовленной из материала, прочность и
деформативность которого зависят от продолжительности действия
нагрузки, преследует цель гарантировать ее надежную (без ре-
монта) работу в течение нормального срока службы «т» В соот-
ветствии с этим расчетная (по проекту) несущая способность Па
представляет собой по существу длительную несущую способность
конструкции {/7т}, которой теоретически должна обладать кон-
струкция в конце периода «т» ее службы, т е Па должно быть
равно {Пт} Однако действительная несущая способность Пт от-
дельного экземпляра конструкций, изготовленных по данному про-
екту, имеет отклонения от указанной теоретической величины {/7Т}
вследствие колебаний качества материала, неточностей изготовле-
ния и неполного соответствия расчетных предпосылок действитель-
ной работе конструкции Условие компенсации разброса значений
Пт, вызванного указанными отклонениями, состоит в неравенстве
/7Т>ЛП.	(7)
Чтобы выяснить, удовлетворяет ли условию (7) испытанная кон-
струкция, необходимо кроме указанного принять во внимание
влияние временного фактора, проявляющегося при испытании кон-
струкции
Отличительной особенностью испытаний деревянных конструк-
ций кратковременной нагрузкой является завышенная величина
разрушающей нагрузки как результат неизбежного влияния време-
14
ни на прочность древесины Для сравнения с {/7Т} полученную из
испытания величину разрушающей нагрузки Ht необходимо при-
вести к длительной несущей способности Ht/Ki=HT, где Ki>l
Но и сама величина Ht устанавливается лишь с некотороц_погреш-
ностью, происходящей вследствие того, что испытанию подвергает-
ся ограниченное число экземпляров конструкций возможные коле-
бания Ht в сторону ее занижения должны быть в свою очередь
компенсированы ее повышением в Кг>1 раз
Изложенным уже определяются временная и вероятностная
части к б Однако превышение к б над единицей обусловлено
не только указанными причинами, но также несовершенствами на-
ших расчетов, связанными с неизбежной идеализацией свойств ма-
териала, неточностями расчетной схемы, отклонением действитель-
ных величин напряжений от рассчитанных вследствие влияния
дополнительных и остаточных напряжений, концентрацией напряже-
ний и т п Введя для покрытия указанного еще коэффициент Лз>1,
найдем неравенство (8), которому должна удовлетворять величина
разрушающей нагрузки Ht испытанной конструкции
Я//Лп>к. б,	(8)
где к б=К{КгКз Рассмотрим подробнее определение величин
Кь К2 и Кз
3	Оценка длительной несущей способности Ит испытанной
конструкции, т е по существу ее прогнозирование по результатам
кратковременного испытания, определяется величиной Ki=HtlHt
и базируется на фиксации продолжительности выдерживания кон-
струкцией разрушающей нагрузки Ht и известной зависимости со-
противления древесины от времени
Уменьшение прочности древесины с увеличением продолжитель-
ности действия нагрузки известно давно и имеются многочисленные
данные по испытаниям древесины длительной нагрузкой В 30-х го-
дах результаты длительных испытаний древесины Ф П Белянкин
предложил описывать уравнением
о = Оп + (сгВр — ап) e~bt,	(9)
где о и / — напряжение и время его действия,
оп—предел длительного сопротивления,
сгвп— предел прочности при машинных испытаниях,
о— постоянная
Чтобы приближенно найти величину сгп, на графике возможно
ближе к опытным точкам проводилась плавная кривая и несколько
ниже ее — горизонтальная прямая, отсекающая на оси ординат
некоторый отрезок, принимаемый за ап Затем находилось отноше-
ние ап/сГвр=Кд, называемое «коэффициентом длительного сопро-
тивления»
Относительность «предела длительного сопротивления» и зави-
симость его, а также кд от сроков длительных испытаний отмеча-
лись нами еще в 1956 г, равно как и важное значение для древе-
сины новейших взглядов на длительную прочность твердых тел
Н Л Леонтьев в 1957 г установил, что с увеличением продолжи-
тельности испытаний величина ип снижается, в связи с этим он
предложил определять <тп для заданны^ периодов времени, т. е
считал стп функцией времени
Концепция температурно-временной зависимости прочности
твердых тел, выдвинутая С Н Журковым и Г, М Бартеневым, по-
15
лучила подтверждение на полимерных волокнах и производных
целлюлозы, что дает основание для применения ее к древесине
Время до разрушения t в зависимости от неизменно действующего
напряжения а имеет (при постоянной температуре) выражение
t = Ae~ao,
(Ю)
где А и а — постоянные Уравнение (3) дает зависимость lg t от а
Рис 2 Кривые длительного сопротивления древесины ели при
изгибе
/«-кривая по уравнению (9), 2 — кривая по уравнению (10)
Уравнение (10) определяет зависимость длительной прочности
в довольно широких границах изменения значений о и 1g охваты-
вающих все случаи практического использования данного материа-
ла в конструкциях
В последнее время нами был проведен анализ, который показал
возможность описания данных^ длительных испытаний древесины
уравнением (10) Для иллюстрации на рис 2 представлена кривая
длительного сопротивления (сплошная линия), полученная Ф П Бе-
лянкиным близко к уравнению (9) для древесины ели при изгибе,
и построенная нами кривая по экспоненциальному уравнению (10)
(штриховая линия), разница между кривыми находится в пределах
разброса опытных точек (то же было получено с тем же результа-
том и для древесины других пород) Таким образом, как и следова-
ло ожидать, древесина не является исключением из общей законо-
мерности длительной прочности твердых, в том числе полимер-
ных тел
На этом основании была построена экстраполяционная прямая
по уравнению (12), для чего были использованы данные наиболее
тщательно проведенных в СССР длительных испытаний Н Л Ле-
онтьевым древесины ели при изгибе и скалывании вдоль волокон
с достаточно длительным сроком действия нагрузки (наибольшее
время до разрушения 3 года) По этим опытам для древесины ели
(влажность около 13—14%) были нанесены точки и проведена
усредненная прямая (рис 3) для обоих видов испытания — изгиба
16
и скалывания Проверкой правильности построения прямой служит
приведение продолжительности машинного испытания к действию
неизменной нагрузки с определением предела прочности по пря
мой cr(lgt) и сравнением величины <Ti с результатами машинных
испытаний Полученная разница не превышает 5%
Для каждого вида испытания начальная ордината прямой
<r(lg 0 имеет свое значение при приблизительно постоянной абсцис-
се точки пересечения прямой с осью 1g t Но если ординаты точек
при каждом виде испытания отнести к начальной ординате (почти
Рис 3 Средняя прямая o(lgO по опытным точкам
/ _ для изгиба, 2 — для скалывания вдоль волокон (t, с)
совпадающей с соответствующим значением аВр при стандартной
скорости испытания, принимаемым за 100%) и провести среднюю
прямую по этим точкам, то полученные прямые для разных видов
испытания должны совместиться в одну прямую На рис 4 пред-
ставлен такой график, точки на котором соответствуют разным ви-
дам испытаний древесины разных пород (точки 1, 2 — ель, 3, 4 —
дугласова пихта, 5—8— сосна), влажности (/, 2—13,5%, 3 —
12%, 4 — 6%, 5—7 — 15%, 6, 8 — 30 %), разной продолжитель-
ности нагружения (/—4— длительные испытания, 5—8 — машин
ные с разной скоростью) и разным видам, напряженного состояния
(/, 3, 4, 7 и 8 —изгиб, 2 — скалывание, 5, 6 — сжатие вдоль воло-
кон) Нанесенные точки в среднем располагаются вдоль прямой
a(lg/), проведенной на рис 3, что указывает на единую законе
мерность относительного снижения прочности во времени древеси
ны разных пород, влажности, для разной скорости нагружения и
видов испытания1
Объединение одной прямой a(lg t) разнородных видов рабо-
ты — пластического (изгиб, сжатие) и хрупкого (скалывание) —
'Иванов Ю М Влияние влажности на длительную прочность дре-
веенны «Лесной журнал», |975, Кв 5
дает основание для ее применения к экстраполяции сопротивления
древесины на заданные сроки в различных случаях напряженного
состояния При этом за исходные могут быть взяты значения крат-
ковременной прочности древесины, полученные, например, при ма-
шинных испытаниях с постоянной скоростью нагружения В этом
случае продолжительность испытания следует привести к неиз-
Рис 4 Прямая a (1g/) (по рис 3) с опытными точками для древеси-
ны разных пород и влажности при различных видах напряженного
состояния и скорости нагружения (t, с)
1 2 —ель, 3, 4 — дугласова пихта, 5—в —сосна, 1, 2— влажность 13,5%з
3 — 12%, 4—6%, 5—7—15% и 6, 8 — 30%? 1, 3, 4, 7 и в —изгиб, 2 — скалы-
вание, Б, 6 — сжатие вдоль волокон, 1—4 — длительные испытания, 6—8 — ма-
шинные испытания с разной скоростью нагружения
менному действию разрушающего напряжения аВр Такое приведе-
ние может быть сделано исходя из выражения
аш
(П)
где w — постоянная скорость роста напряжения Так как
1п А	Овр
а =-----; w =—т~ ,
оо
то
/= а° •
In А Овр
При
— = 1,03 и 1пА = 2,3«17,1 = 39,3
Овр
18
найдем
In Л
1,03 =
38,2
С целью указанной экстраполяции приведем уравнение прямой
на рис 3 и 4
1п£ = 1пА —аст	(12)
к более удобному виду При In t = 0, Сто =-и
о = о0— .“Tig*	(13>
IgA
Разделим обе части выражения (13) на стт и преобразуем,
тогда
Ot
(14)
где
B = 2L и c =
СТя	Gf IgA
Пользуясь формулой (14), можем определить длительную
прочность древесины путем экстраполяции ее кратковременной
прочности на заданные сроки Прямая ст (lg t) выражает детерми-
нированную зависимость прочности древесины от времени Поэтому
статистические характеристики экстраполированного на заданный
период времени значения прочности древесины будут те же, что и
для исходной величины ее кратковременной прочности
Значения постоянных для аппроксимированной зависимости
о (1g/) длительной прочности древесины (рис 3 и 4) установлены
равными -------=1,03; 1g А = 17,1. Значения постоянных В и С
°врюо
в (14) можем найти для заданного периода времени т Величина
at = —представит собой относительное снижение прочности дре-
во
весины за весь период времени т от начального значения сто=1,ОЗ,
соответствующего начальной ординате прямой ст (lg t) на рис 3
(т е для f=l с)
Получим ci в долях не Сто, а предела прочности ствРюо, прини-
маемого за 100%, из выражения
(15)
19
Так как по формуле (14) при t=T, Gt = <h и (В—С lgr)=l имеем
С=(В—1)“~ при
1g т
1
В = —и
а
С =
1g т
4 Многочисленные испытания деревянных конструкций в на-
туральную величину до разрушения, проводившиеся в течение ряда
лет в ЦНИИСКе и других институтах, наглядно показали, что ве-
личина разрушающей нагрузки не является постоянной^ а подвер-
жена значительным колебаниям в зависимости от продолжитель-
ности действия нагрузки Чем дольше продолжается испытание,
тем меньшую разрушающую нагрузку показывает конструкция
Поскольку при этом расчетная схема соединений, элементов и
всей конструкции в целом остается неизменной, причиной снижения
несущей способности конструкции во времени является относитель-
ное снижение прочности самого материала, из которого изготовле-
на конструкция, т е древесины Поэтому относительное снижение
во времени несущей способности конструкции может быть найдено
в соответствии с формулой (15) При этом учитывается, что проч-
ность материала рабочих частей соединений (сталь и др) выше
прочности древесины, а качество склеивания подразумевается та-
ким, что показатели прочности и долговечности в заданных эксплу-
атационных условиях клеевого соединения выше показателей дре-
весины .
Однако для возможности оценки длительной несущей способ-
ности конструкций в соответствии с выражением (14) по величине
разрушающей нагрузки Ht необходимо наложить на порядок про-
ведения испытания ряд существенных ограничений, только строгое
соблюдение которых обеспечит получение необходимых данных.
Прежде всего нагружение конструкции должно осуществляться
лишь за счет увеличения интенсивности нагрузки при обязательном
сохранении схемы ее приложения к конструкции Это позволяет
проследить поведение конструкции в зависимости от величины ис-
пытательной нагрузки Второе требование относится к временному
режиму нагружения должна соблюдаться постоянная скорость
нагружения (и если необходимо — разгрузки) при возрастании
величины нагрузки равными ступенями с равными продолжитель-
ностями выдерживания каждой ступени вплоть до момента разру-
шения конструкции, временной режим испытания должен контро-
лироваться по секундомеру (или иметь автоматическую регистра-
цию во времени)
В результате испытания, проведенного с соблюдением указан-
ных требований, будет получено время tlt в продолжение которого
было достигнуто значение разрушающей нагрузки Ht, и время f2.
в течение которого конструкция выдерживала нагрузку Ht с мо-
мента ее приложения до момента разрушения Зная fj, найдем
время 6, приведенное к неизменному действию нагрузки Ht, из
выражения
20
а полное время
/ = /1 + /я, с.
Такое вычисление t, с включением непосредственно в его вели-
чину продолжительности tz выдерживания конструкцией разру-
шающей нагрузки Hi, ближе характеризует поведение испытывае-
мой конструкции, чем определение
<+/2
38,2 ’
Если конструкция выдерживала разрушающую нагрузку Ht
в течение времени t, то длительную несущую способность И? испы-
танной конструкции для заданного срока, т найдем согласно (14)
из выражения
В — Cig/
(16>
т е Ht!И? = Ki (/) = В — С 1g/ — коэффициент длительной проч-
ности
Если принять срок службы деревянной конструкции промыш-
ленных и общественных зданий т=50 годам, а сельскохозяйствен-
ных— т=25 годам, то получим выражения Ki(/) для этих сроков,
приведенные в табл 1«
Таблица 1
т		1g т	а	В	С	Kid)
лет	С					
50	1,58 10»	9,2	0,476	2,10	0,120	2,10—0,120 1g t
25	7,9 Ю«	8,9	0,494	2,02	0,115	2,02—0,1151g/
Из выражений Ki(/) в табл 1 следует, что при /=т Ki(/) обращается в 1, т е принимает значение своей нижней границы, верхней же его границей служат 2,10 и 2,02 соответственно При- веденные в табл 1 значения Ki(t) отвечают случаю, когда на несу- щую конструкцию действует полная расчетная нагрузка Р в тече- ние всего срока ее службы т (см также табл 3) Примером этого может служить конструкция водонапорной башни с постоянным						
уровнем воды в резервуаре
5 Конструкциями массового применения являются несущие
конструкции покрытий зданий различного назначения Эти кон-
струкции не подвергаются в эксплуатации непрерывному действию
расчетной нагрузки, которая назначается исходя из определенной
вероятности появления ее один раз в течение целого ряда лет
(в СССР — один раз в 7 лет)
Поэтому для определения постоянных В и С в выражении
/С1(/) следует вместо общего срока службы «т» вводить время /э,
эквивалентное времени действия некоторой неизменной нагрузки,
заменяющей по эффекту влияния на несущие конструкции эксплуа-
тационные нагрузки В итоге многолетних наблюдений за отложе-
нием снежного покрова выяснено, что толщина его (и масса) до-
21
стигает максимума во второй половине зимы Полная расчетная
величина снеговой нагрузки, равная нормативной, умноженной на
коэффициент перегрузки, имеет место с известной вероятностью и
меньшей продолжительностью действия по сравнению со сроком
службы конструкции Согласно главе СНиП по нагрузкам и воздей-
ствиям из нормативной снеговой нагрузки выделяется некоторая
длительная часть, непрерывно действующая в течение двух меся-
цев в году В течение остального времени года на несущей кон-
струкции непрерывно действует постоянная нагрузка вместе с соб-
ственным весом конструк-
ции Непрерывное действие
постоянной нагрузки в те-
чение всего срока службы
конструкции и снеговой на-
гоузки в течение зимних ме-
сяцев можем заменить пе-
риодическим действием в
течение 10 месяцев постоян-
ной нагрузки Р' и в течение
2 месяцев в году нагрузки
величиной Рд (равной сум-
ме постоянной нагрузки и
длительной части норма-
тивной снеговой — рис 5)
Это, конечно, известное
приближение к реальным
условиям действия эксплу-
атационной нагрузки на не-
сущие конструкции покры-
тий Зная детерминирован-
прочности древесины от времени
। колебаниях снегового покрова за
или 25 лет), можно это прибли-
Рис 5 Схема изменения во вре-
мени эксплуатационных нагрузок
Р на несущие конструкции покры-
тий
Р' — постоянная, Рд— сумма постоян
ной и нормативной длительной снего-
вой нагрузки
ную зависимость (10) длительной
и имея метеорологические данные <
весь заданный период времени (5(
жение уточнить путем математического моделирования на ЭВМ, если
это повышение точности к б будет оправдано точностью расчетов и
проектирования и улучшением качества изготовления конструкций на
предприятиях по их производству
Эффект действия нагрузки в соответствии с рис 5 на несущую
способность конструкций возможно установить следующим обра-
зом Согласно концепции длительной прочности время до разру-
шения твердых тел при периодическом приложении одной и той
же нагрузки равно сумме продолжительностей отдельных нагру-
жений, т е
а поскольку
т = 2 Д#ь
f=l
т = Ле~аа»
где Лиа — постоянные, а — напряжение, соответствующее посто-
янному значению нагрузки, то
V = Ае ао*
i=i
22
При равных продолжительностях А/ имеем
пА/ = т (а),
(17>
где п=т в годах
Так как Рд=0,8Р (Р— расчетная нагрузка), то можем опре-
делить эквивалентное время ta действия одной нагрузки Рд из вы-
ражения
/9 = т
т (сга)
где гр =-----г для напряжений ста от нагрузки Рд и Об от нагрузки
Т(Об)
Р, что следует из известного соотношения
Т (а,)
Логарифмируя ф, имеем
1g
Т(оа) _
Т(Об)
(Об— Оа)
1g Л
Наша задача заключается в том, чтобы выяснить наибольшее
возможное влияние постоянной нагрузки По средним данным про-
ектов постоянная нагрузка составляет ~0,43 Р Введя ее коэффи-
циент надежности 1,1 и прибавив собственный вес несущей кон-
струкции, получим 0,43 1,1+0,07=0,54 При разрушающей нагруз-
ке Я<«2,5 Р имеем
0,54 — 0,80 17,1
2,5	1,03““
0,104-16,6 = — 1,731
ф = 0,0187,
т. е доля влияния постоянной нагрузки Р* пренебрежимо мала
Эквивалентное время ta действия нагрузки Рд составит
I 2 \
/э = т—1 = 0,167 т.
\ 12/
Для конструкций промышленных и общественных зданий (т=
=50) /0=50 0,167=8,35 лет, а для сельскохозяйственных (1=25)
/в=25 0,167=4,18 лет
Определим относительное снижение сопротивления за эквива-
лентное время, подставив в выражение (15) вместо т значение ta
Полученные lg ta по указанным значениям ta и соответствующие им
величины
а =
1
1g М
1g Л /
1,03
(18)
приведены в табл 2
Для удобства вычислений примем за 1 значения /<1(0. которые
представят собой (при t=ta) нижнюю границу его значений,
при верхней границе 1,85 и 1,91 соответственно Поскольку кратко-
23
Таблица 2
т, лет			ig<3	ig <э IgA	а	1 а
	лет	с				
50	8,35	2,64 10»	8,42	0,492	0,523	1,91
25	4,18	1,32 10» ,	8,12	0,475	0,541	1,85
временное испытание конструкций производится в течение конечно-
го времени t (приведенного к действию неизменной нагрузки), нас
будут интересовать промежуточные значения /С1(0, которые можно
вычислить по формуле1
Ki(0=B1-C1lg/,	(19)
где
Вг = 1/а и Cj = (1/а — 1) —~
lg t3
Для того чтобы в указанных условиях была обеспечена- надеж-
ная работа конструкции, необходимо учесть снижение несущей
способности соответствующим повышением разрушающей нагрузки
Ht при кратковременном испытании Величина последней должна
превышать расчетную несущую способность конструкции не менее
чем в Ki(O раз
По средним данным, полученным из анализа проектов покры-
тий с несущими клееными конструкциями массового применения,
Рд в среднем составляет ~0,8Р, т е Рд/Р=0,8=0
В неравенство (8) необходимо ввести поправку к значению Па,
умножив его на отношение 0=Рд/Р, где Р — полная расчетная
нагрузка, т е /7J0 /7п^к б Удобнее, оставив в знаменателе Па,
перенести 0 в правую часть неравенства
Я»/Лп>0кб =К.	(20)
где К — полная величина коэффициента безопасности
6 На колебания качества конструкций оказывает влияние из
менчивость качества материала (механические показатели чистой
древесины без пороков, пороки, уровень остаточных напряжений
сушки), отклонения от правильной формы и размеров, качество
склеивания и другие погрешности изготовления Учитывающая эти
колебания, величина Kz определяется статистическими методами
обработки ряда значений Ht, полученных из испытаний изготовлен-
ных предприятием конструкций
Для обеспечения представительности этих испытаний предва-
рительно выбирается предприятие, на котором производственный
процесс может считаться характерным по своим показателям По-
операционный контроль производства с проведением испытаний
малых лабораторных образцов для проверки получаемой прочности
клеевых соединений необходим для обеспечения требуемого каче
ства склеивания выпускаемой продукции Однако действительная
прочность клееных элементов (имеющих клеевые соединения по
всей ширине их поперечного сечения и на длине, измеряемой де-
1Иванов Ю М Анализ коэффициента безопасности деревянных кон
струкций — Известия вузов Раздел «Строительство и архитектура», 1975, № 7,
24
сятками метров) может быть установлена только испытаниями кон-
струкций в натуральную величину до разрушения Эти испытания
дадут ряд значений Я*, подлежащих статистической обработке
Число результатов таких испытаний (накопленных за достаточно
долгий период времени и устойчиво характеризующих уровень ка-
чества продукции предприятия) может быть порядка 15—20 Со-
ответствующий ряд цифр Hi представит собой малую выборку из
генеральной совокупности величин Я* для изготовляемых пред-
приятием конструкций
Прочностные показатели древесины, как это доказано много-
численными и обширными экспериментами, подчиняются закону
нормального распределения, а прочность элементов конструкций
с пороками, расположение и размеры которых строго ограничены
нормами отбраковки, зависят от прочности древесины Учитывая
это, распределение значений Я* можно принять подчиняющимся
также нормальному закону, а совокупность величин Я* считать
нормальной совокупностью
ns2
Для нормальной совокупности доказано, что величина ~
(где п — объем малой выборки, з— эмпирическая дисперсия) рас-
пределяется по закону х2 с (п—1) степенями свободы, который и
может быть непосредственно применен здесь для определения до-
верительного интервала среднего квадратического отклонения а
в малой выборке ряда значений Я» В соответствии с этим были
взяты данные испытаний 18 клееных элементов в натуральную ве-
личину размером 120X400 мм, пролетом 8,6 м, испытанных при из-
гибе до разрушения на Волоколамском экспериментальном заводе
строительных конструкций, который был выбран в качестве пред-
ставителя предприятий по индустриальному производству клееных
конструкций Эмпирическая дисперсия была получена равной з2=
=0,026 (взята относительная величина) При доверительной веро-
ятности 0,90, <7=10% Для эмпирического распределения по закону
X2 имеем 18—1 = 17 степеней свободы, цо таблице значений х2 для
Р2=<№ 100=0,050 и Pi = l—Рг=0,950 находим Хг=27,6 и
X? =8,7 и получаем неравенство
ns2 „ ns2
----< о2 <------.
-у2	V2
Л2	*1
Отсюда доверительный интервал дисперсии
0,469	. 0,469
	< о2 < 	-
27,6--------------8,7
и среднего квадратического отклонения
0,130 < о < 0,232
Беря для определения /С2 среднее а из его значений для ниж,
ней и верхней границ доверительного интервала, получим
1 — 1,65 0.Г81 = Б^=|-42	(2,)
Для статистической обработки ряда значений Я* могут быть
применены и другие методы, например приемочного контроля
25
с однократной выборкой, а также теория распределения крайних
членов выборки и т п
Статистическая оценка изменчивости качества конструкций по
данным испытании на гомельском заводе «Стройдеталь» дала
близкие к этому результаты На этом основании можно считать, что
найденное значение Кг характеризует среднее качество конструк-
ций, изготовляемых предприятиями в настоящее время, и может
быть принято за исходное при оценке качества выпускаемых кле-
еных конструкций
Конечно, не для каждого вида конструкций, в частности — для
неклееных, могут быть получены результаты испытаний до разру-
шения в достаточном числе экземпляров, чтобы установить величи-
ну Кг, вводимую в к б при испытании одного экземпляра данной
конструкции В этих случаях предполагается, что для группы близ-
ких по свойствам типов конструкций будет выбран один вид, кото-
рый по качеству изготовления можно считать представителем
остальных, для которого будут произведены испытания в требуе-
мом числе экземпляров и установлена величина коэффициента Кг
для единичных испытаний До получения таких данных -/<2=1,42 мо-
жет быть принят и для неклееных конструкций
Следует иметь в виду, что по мере улучшения производствен-
ного процесса стабильность качества изготовления конструкций бу-
дет повышаться, а величина эмпирической дисперсии соответствен-
но снижаться, что приведет к уменьшению величины Кг В то же
время с целью уменьшения числа отбраковываемых экземпляров
может быть повышена обеспеченность, характеризуемая числом
стандартрв 6, что приведет, напротив, к повышению коэффициента
Кг Отмеченное противоречие, несомненно, будет служить стимулом
к повышению культуры производства и уточнению характеристик
ее уровня, каким является коэффициент Кг
7 Коэффициент Кз должен покрыть влияние неучитываемых
расчетом факторов, которое проявляется в работе конструкции под
нагрузкой (концентрация напряжений, дополнительные напряже-
ния, остаточные напряжения и т п) Эта часть к б фактически
есть то, что осталось в настоящее время от «коэффициента незна-
ния», которым прежде являлась полная величина к б Оценка это-
го остатка «коэффициента незнания» пока не поддается детально-
му анализу, какой был применен для определения величин Ki и Кг
Принимая для пластического вида работы наименьшее значение
/<з=1,1, для хрупкого необходимо иметь большую величину, кото-
рую можно приближенно оценить разницей коэффициентов измен-
чивости при двух видах работы — пластическом (сжатие) сс1 = 0,13
и хрупком (скалывания) сс2=0,20 При Ь = 1,65 получим для
хрупкого вида работы
гл , , \-bcvl , . 1 - 1,65 0,13	. t 0,785
Дя 1,1	= 1,1 -------------- = 1,1	“ =
l — bcv2 1 — 1,65-0,20	0,670
= 1,1.1,170= 1,29 и 1,30.	(22)
8 Перемножив найденные значения Ki, Р, Кг и Кз, можно най-
ти минимальные величины К деревянных конструкций для разных
видов строительства и характера разрушения при кратковременном
испытании по формулам, приведенным в табл 3 и 4
Для сравнения абсолютных величин К в разных случах по
этим формулам вычислены его значения для примерного кратковре-
менного испытания (с приведенным временем /=192 с и tg/=
26
Таблица 3
Вид строитель ства	Вид разрушения	Формулы для вычисления К в зависимости от lg t	Расчет К для при- веден времени t = 192 с
Промышленное	Пластическое	1 56(2 10—0 120 lg /)	2 85
и общественное	Хрупкое	1 85(2,10—0,120 lg 0	3,38
Сельскохозяйст-	Пластическое	1 56(2 02—01151g/)	2,75
венное	Хрупкое	1,85(2 02—0,115 IgO	3,26
Таблица 4
Вид строи тельства	Вид разру- шения	Формулы для вычисления К (для конструкций по крытий) в зависимости от 1g/	Расчет К для при- веден времени / = 192 с
Промышленное и	Пластическое	1 25(1 91—01081g/)	2,08
общественное	Хрупкое	1,48(1,91—0 108 lg/)	2,46
Сельскохозяйст-	Пластическое	1 25(1,85—0,105 lg/)	2,01
венное	Хрупкое	1,48(1,85—0,105 lg /)	2,38
	Пластическое	1,25(1,88—0,106 lg/)	2,04
	Хрупкое	1,48(1,88—0,106 lg /)	2,42
=2,28) Такое испытание следует, конечно, рассматривать как
быстрое При менее быстром испытании величина К будет меньше
Учитывая малые колебания величины К для разных видов строи-
тельства, можно свести его значения для несущих конструкций
покрытий (табл 1) в среднем (при Ki=l,88 и lg /в=8,27) к двум
основным при пластическом разрушении во время испытания
Кпл= 1,25(1,88 —0,106 1g 0	(23)
и при хрупком
Кхр= 1,48(1,88 — 0,1061g 0	(24)
Тогда в указанном выше примере К получит значения 2,04 и 2,42
соответственно (см табл 4)
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр
Предисловие...............
1	Общие положения
2	Обследование конструкции перед испытанием
3	Испытательная установка
Основные требования .
Опирание и раскрепление конструкции ,
Способ нагружения
4	Измерение деформаций
5	Техника безопасности при проведении испытания
6	Временной режим испытания
7	Обследование конструкции после разрушения
8	Обработка и оценка результатов испытания
9	Оценка несущей способности испытанной конструкции
10	Испытание конструкций с вдавливаемыми соединениями
элементов ....	,	12
Приложение .	.	13
ЮО«5ОООО-ЧОС5СЛвЛ>^*.С0
цнииск
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПЫТАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ
Редакция инструктивно нормативной литературы
Зав редакцией Г А Жигачева
Редактор Л Н Кузьмина
Мл редактор Л Н Козлова
Технический редактор Р Т Никишина
Корректоры Л П Бирюкова, В И Галюзова
Сдано в набор 5/V 1976 г Подписано в печать 23/IX 1976 г Т-13969
Формат 84 Х108’/ра Бумага типографская М> 3 1 68 усл печ л (189 уч изд л)
Тираж 15 000 экз Изд № XII 6530 Заказ 590 Цена 9 коп
Стройиздат
103006, Москва, Каляевская, 23а
Владимирская типография Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
600610, гор Владимир, ул Победы, д 18 б
Таблица соотношений между некоторыми единицами
физических величин, подлежащими изъятию, и единицами СИ
Наименование величины	а	Единица				Соотношение единиц
	подлежащая изъятию		СИ		
	наименование	обозначение	наименование |	обозначение	
Сила, нагрузка, вес	килограмм-сила тонна-сила грамм-сила	КГС ТС ГС	| ньютон	Н	1 кгс-9,8 Н-10 Н 1 тс —9,8 103 Н —10 кН 1 гс —9,8 10-3Н—10мН
Линейная нагрузка Поверхностная на- грузка	килограмм-сила на метр килограмм-сила- на квадратный метр	кгс/м кгс/м2	ньютон на метр ньютон на квадратный метр	Н/м Н/м2	1 кгс/м —10 Н/м 1 кгс/м2 — 10 Н/м2
Давление	килогр амм-сила- на квадратный сантиметр миллиметр водя- ного столба миллиметр ртут- ного столба	кгс/см’ мм вод ст мм рт ст	паскаль	Па	1 кгс/см2 —9,8 104 Па — —105 Па —0,1 МПа 1 мм вод ст — 9,8 Па — ~ 10 Па 1 мм рт ст — 133,3 Па
Продолжение
Наименование величины	Единица				Соотношение единиц
	подлежащая изъятию		си		
	наименование	| обозначение	наименование	обозначение	
Удельная теплоем- кость	калория на грамм-градус Цельсия килокалория на килограмм-градус Цельсия	кал/(г °C) ккал/(кг °C)	джоуль на  килограмм- ов л ьвин	Дж/(кг«К)	1 кал/(г °C) — -4,2 103 Дж/(кг К) 1 ккал/(кг С) — — 4,2 кДж/(кг К)
Теплопроводность	калория в секун- ду на сантиметр- градус Цельсия килокалория в час на метр-градус Цельсия	кал/(с см °C) ккал/(ч м °C)	ватт на метр-кельвин	Вт/(м К)	1 кал/(с см °C) — -420 Вт/(м К) 1 ккал/(ч м °C) — -1,16 Вт/(м К)
Коэффициент теп- лообмена (теплоотда- чи), коэффициент теп- лопередачи	калория в секун- ду на квадратный сантиметр-градус Цельсия килокалория в час на квадратный метр-градус Цельсия	кал/(с см2 °C) ккал/(ч м2 °C)	ватт на > квадратный метр-кельвин	Вт/(м2 К)	1 кал/(с см2 °C) — — 42 кВт/(м2 К) 1 ккал/(ч м2 °C)— -1,16 кВт/(м2 К)
Продолжение
Наименование величины	Единица				Соотношение единиц
	подлежащая изъятию		си		
	наименование	обозначение	наименование	обозначение	
Механическое на- пряжение Модуль продольной упругости, модуль сдвига; модуль объ- емного сжатия	килограмм-сила на квадратный миллиметр килограмм-сила на квадратный сантиметр	кгс/мм2 кгс/см2	паскаль	Па	1 кгс/мм2 ~ 9,8 10е Па~ ~107 Па~10 МПа 1 кгс/см2 ~ 9,8 104 Па~ ~106 Па ~ 0,1 МПа
Момент силы, мо- мент пары сил	килограмм-сила- метр	кгс м	ньютон-метр	Н м	1 кгс м~9,8 Н м~ ~10 Н м
Работа (энергия)	килограмм-сила- метр	кгс м	джоуль	Дж	1 кгс м ~ 9,8 Дж ~ 10 Дж
Количество тепло- ты	калория килокалория	кал ккал	джоуль	Дж	1 кал ~ 4,2 Дж 1 ккал ~ 4,2 кДж
Мощность	килограмм-сила метр в секунду лошадиная сила калория в се- кунду килокалория в час	кгс м/с л с кал/с ккал/ч	ватт	Вт	1 кгс м/с-9,8 Вт-10 Вт 1 л с ~ 735,5 Вт 1 кал/с —4,2 Вт 1 ккал/ч—1,16 Вт