Методика определения расчетных характеристик материалов. Система расчетных коэффициентов

Нормативное и расчетное сопротивления устанавливаются таким образом, чтобы их обеспеченность по минимальному значению составляла не менее 0.95 и 0.99 для нормативного и расчетного сопротивлений соответственно. Другими словами, если нормативное сопротивление R, то из 100 испытанных образцов с естественными пороками и при длительных испытаниях не более пяти могут иметь прочность ниже данного значения.

Расчетные сопротивления для древесины зависят от вида напряженного состояния, сорта, породы древесины, направления усилия по отношению к направлению волокон (учет влияния анизотропии). В целом при их назначении учитывают три основных фактора: пороки и неоднородность строения материала, длительность действия нагрузки и статистический разброс показателей прочности.

Например, для центрального растяжения древесины вдоль волокон временное сопротивление чистых (без пороков) стандартных образцов при проведении кратковременных испытаний

s _вр = 100 МПа.

С учетом неоднородности строения древесины и масштабного фактора эта величина становится равной

R = s _вр k_одн k_масшт = 34 МПа.

С учетом статистического разброса показателей прочности она уменьшается до величины нормативного сопротивления

R_n = R (1- nh) = 23 МПа,

где n = 0.2 - вариационный коэффициент, характеризующий разброс показателей прочности и h = 0.95 - доверительная вероятность. Расчетное сопротивление назначается с учетом длительности действия нагрузки (m_дл = 0,67 для основного случая действия нагрузок) и перехода от обеспеченности 0.95 к обеспеченности 0.99:

.

Таким образом, за счет учета трех основных влияющих факторов (длительность действия нагрузки, статистический разброс показателей прочности и влияние пороков) осуществляется переход от среднего значения временного сопротивления к расчетному сопротивлению:

s _вр = 100 МПа Þ R = 12 МПа (при осевом растяжении).

При реальном проектировании расчетные сопротивления корректируют умножением на серию поправочных коэффициентов, учитывающих условия эксплуатации (m_в), породу древесины (m_п), преимущественный характер нагрузки (m_н), назначение сооружения (g_n) и т.д. (см. СНиП).

R = R _табл. m_в m_п m_н m_б m_т m_д m_а m_гн m_сл / g_n.

Упругие характеристики для древесины: модуль упругости вдоль волокон E =10 000 МПа, модуль упругости поперек волокон E₉₀ = 400 МПа, модуль сдвига G = 500 МПа, коэффициенты Пуассона n, - приняты как среднеарифметические значения без учета длительности действия нагрузки. Они также корректируются умножением на поправочные коэффиценты:

E = E m_в m_т m_д..

В расчетах на устойчивость и в расчетах по деформированной расчетной схеме модуль упругости принимается равным 300 R_с = 3500 - 4000 МПа. Тем самым, по-видимому, косвенно учитывается влияние длительности действия нагрузки на модуль упругости.

В нормах проектирования других стран расчетные характеристики древесины устанавливают сами фирмы-производители. Нормируется и контролируется лишь методика назначения сопротивлений.