[jola]

Склеили «деревянный швеллер». В основе доска 40х180, к ней сбоку приклеены бруски сечениями 40х88 (см эскиз 1).
Для расчета в Skad-Декор замоделировал такую балку как деревянную балку двутаврового сечения (см. эскиз 2) соответствующих размеров.
Расчетная схема загружения (см. эскиз 3). Эта схема была реализована в натурном эксперименте, но об этом позже.

Расчет для сравнения выполнялся для следующих сечений:
1. Деревянный двутавр
2. сечение 80х180 клееная балка (по пласти из двух сороковок)
3. сечение 40х180 доска

Расчет в декоре показал «Коэффициент использования по прочности при действии изгибающего момента»:
Для сечения деревянного двутавра, К=2,071 – балка уже должна сломаться
Для сечения 80х180 клееная балка, К=0,876
Для сечения 40х180 доска, К=1,751 – балка должна сломаться но К исп. лучше, чем в случае 1

Вопросы:
1. Правильно ли моделировать для приближенного расчета этот швеллер как двутавр? При расчете декор ругался (про отношение размеров ширины и толщины), но при кнопке игнорировать расчет проходил.
2. Почему по расчету доска оказалась лучше, чем двутавр? Предполагаю, что это связано с методиками расчета СНиП для двутавра, который реализует Декор.
3. В какой программе лучше моделировать именно сечение деревянного швеллера. Скорее всего, методики СНиП расчета вручную не помогут.

Теперь об эксперименте:
Фаза 1.
1. Взяли «деревянный швеллер», загрузили по указанной схеме, прогнулся на 24мм (хотя по расчету около 19мм), но не сломался.
2. Взяли брус 80х180, загрузили по указанной схеме, прогнулся на 24мм.
3. Доску 40х180 не испытывали.
Фаза 2.
1. Взяли брус 80х180, загрузили по указанной схеме, но нагрузкой заведомо значительно большей, прогнулся примерно на 60мм и сломался.
2. Взяли «деревянный швеллер», загрузили по указанной схеме, но нагрузкой заведомо значительно большей (равной как в Фаза 2, 1). Прогнулся на 60мм, но не сломался.
3. Доску 40х180 не испытывали.

По здравому смыслу и по расчету все должно быть наоборот, а здесь ослабленное сечение держит лучше, чем сплошное?

Как можно прокомментировать этот эксперимент?

[Крабан]

Если брать статистику, то эксперимент следует проводить с несколькими аналогичными образцами, т.к. у древесины место взятия из ствола, условия сушки, складирования и направление волокон при склейке(радиальное или тангенальное) существенно влияют на исход эксперимента.
Кроме того, прога не учитывает, что клееные детали прочнее массива - сказывается работа сопряженных тел при неоднородном связующем.
Еще в школе делали эксперимент: 4 буковые линейки склееные ПВА прочнее, чем аналогичный полнотелый брусок из той-же древесины. Две скрепленные доски 40х180 понесут большую нагрузку, чем аналогичного сечения брус

[Foksolic]

Возникает множество вопросов:
Какова была разрушающая нагрузка?
Характер разрушения балки?
Балка выполнена была из массива или клеенная?
Какова влажность испытанных образцов в момент испытания?
Скорость нагружения (была одинакова)?
Процент вариации (разброс значений разрушающей нагрузки или другого измеряемого параметра) для древесины (изгиб) находится в пределах 15% (гост 16483.0), то есть могла попасться более прочная древесина в швеллере.
Прикладываю вариант расчета.
(все значения в см и кгс)

[jola]

Всем участникам большое спасибо за участие в обсуждении. Действительно, древесина неоднородный материал и разброс в свойствах может быть большой. Абсолютно согласен, что о статистических результатах теста нельзя говорить. Это просто эксперимент.

Для клееного бруса 80х180 исходная доска 50х200, очевидно пилится из срединной части ствола которая менее прочная . И это действительно так - сейчас тяжело с исходными большими сечениями.
Полки «деревянного швеллера» пилятся из доски 50х100, скорее всего, из периферийной части ствола, которая прочнее. Видимо поэтому клееный деревянный швеллер по результатам тестов оказался прочнее.

Спасибо Foksolic за расчет. Выкладки расчета показывают, что не достигаются предельные нормативные напряжения для древесины 2-го сорта в обоих балках. Но здравый смысл говорит, что деревянный швеллер должен быть менее прочным по сравнению со сплошным сечением.
Тут наверное нужно еще провести проверку (соглано СНиП) по скалывающим напряжениям в нейтральной оси.

СНиП II-25-80
4.10. Расчет изгибаемых элементов на прочность по скалыванию следует выполнять по формуле

см вложение

, (18)
где Q – расчетная поперечная сила;
Sбр – статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;
Iбр – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;
bрас – расчетная ширина сечения элемента;
Rск – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе.

Правильный ли ход мыслей?
Foksolic, помогите пожалуйста с расчетом, если не трудно.