Информация

Эксплуатационные свойства древесины

Переходим к рассмотрению эксплуатационных свойств древесины и предлагаем статью, в кото­рой рассматриваются ее свойства как конструкционного материала.
В предыдущих публикациях рубрики, посвя­щенных механическим свойствам древеси­ны, показатели этих свойств относились к малым образцам чистой древесины. Впрочем, дан­ные об этих свойствах, приводимые в материалах рубрики «Дерево номера», относятся к таким же образцам.
 
Научный подход
Мы уже не раз говорили о том, что древесина — материал естественного биологического происхож­дения (в отличие от металлов или искусственных синтетических полимеров), поэтому методы клас­сического материаловедения (металловедения) применимы к нему с достаточно большой мерой приближения. О причинах этого мы тоже писали неоднократно. Поэтому и существует особая нау­ка — древесиноведение, имеющая свои традиции и свои методы. Но в основном она основана на тради­ционных подходах к исследованию свойств матери­алов. Именно благодаря стремлению привести по­казатели механических свойств древесины к едино­му материаловедческому образцу и были разработа­ны методы их контроля для малых образцов чистой древесины. Тем не менее, данные, полученные, каза­лось бы, в искусственных условиях, необходимы хо­тя бы для объективной сравнительной характерис­тики различных пород. Но и здесь все не так просто. Объективную картину сравнительной оценки каче­ства древесины дают лишь удельные характеристики механических свойств, представляю­щих собой значения показателей, отне­сенные к значению плотности древеси­ны соответствующей породы.
Удельные характеристики древесины имеют особое значение, когда от изделия или конструкции требуется высокая прочность и жесткость при малой массе. Удельные характеристики древесины по­казывают, что она вполне конкуренто­способна по сравнению с некоторыми другими материалами. Например, она имеет лучшие показатели, чем алюмини­евые сплавы, лишь немного уступает сте­клопластикам, а полимеры превосходит во много раз.
 
Реальные условия
Далее следует отметить, что в реаль­ных условиях сколько-нибудь значи­тельные изделия из древесины обяза­тельно содержат помимо неоднородностей строения и свойств, объясняе­мых различными условиями произра­стания и т. д., еще и пороки древесины. Исследования отечественных и зару­бежных ученых установили существен­ное снижение показателей прочности с увеличением размеров образцов. По­этому при проектировании деревян­ных конструкций используются расчетные сопротивления, показатели в несколько раз меньшие, чем пределы прочности, полученные для малых об­разцов. Эти показатели учитывают раз­меры элементов конструкций, наличие пороков древесины, изменчивость ее свойств, длительность действия нагру­зок и другие факторы. Основным доку­ментом, в котором приводятся данные для расчетов деревянных конструкций, являются строительные нормы и пра­вила СНиП П-25-80.
В таблице 2 приведены значения рас­четных сопротивлений для древесины сосны и ели. В СНиП указаны требования к прочности конструкционной древеси­ны каждого сорта.
Базисные показатели, представленные в таблице, умножают на ряд коэффици­ентов, учитывающих породу, состояние материала и условия его работы в конст­рукциях.
Если нагрузка приложена к элементу конструкции, находящейся в условиях повышенной влажности, то расчетное сопротивление умножают на снижающие коэффициенты 0,75-0,9, а влияние повы­шенной температуры учитывают коэф­фициентами 0,8-1,0. В том случае, когда действуют кратковременные (ветровая, сейсмическая) нагрузки, расчетные со­противления увеличивают умножением на коэффициенты 1,2-1,6. Совместное действие постоянных и временных дли­тельных нагрузок учитывают коэффици­ентом 0,8.
Модули упругости вдоль и поперек во­локон древесины всех пород принима­ют равными соответственно 10 ГПа и
400 МПа. Модуль сдвига в плоскости вдоль волокон — 500 МПа. Коэффици­енты поперечной деформации при дей­ствии усилий вдоль и поперек воло­кон — соответственно 0,5 и 0,2.
 
РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ И ЕЛИ
                                                                                                                                                                                                          
Вид напряженного
состояния
Расчетные сопротивления, МПа, для сортов древесины
 
1
2
3
Изгиб, сжатие вдоль волокон
14-16
13-15
8,5-15
Растяжение вдоль волокон
10
7
-
Сжатие поперек волокон
1,8
1,8
1,8
Местное смятие
поперек волокон
3-4
3-4
3-4
Скалывание вдоль волокон
1,8-2,4
1,6-2,1
1,6-2,1
Скалывание поперёк волокон
1,0
0,8
0,6
                                                               
 
УДЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ
 
Порода
Прочность при сжатии вдоль волокон
Прочность при статическом изгибе
Прочность при скалывании вдоль волокон*
Ударная вязкость при изгибе
Твердость торцевой поверхности
ХВОЙНЫЕ:
Лиственница
98
169
14,7
81*104
6,6
Сосна
97
172
14,8
83*104
5,7
Ель
100
178
15,5
90*104
5,8
ЛИСТВЕННЫЕ:
Дуб
83
156
16,2
113*104
9,8
Ясень
87
181
20,0
132*104
11,8
Береза
87
174
16,2
151*104
7,5
Липа
92
177
17,0
119*104
5,2
Осина
86
157
15,2
174*104
5,3
 
* Средние значения для радиального и тангенциального направлений
2004 январь-февраль   «ДЕРЕВО.RU»

Полезная информация? Поделитесь ею

Контактный телефон

+7 (812) 600-11-77

Адрес

193230, Санкт-Петербург,
Дальневосточный проспект, д.13 к.3
info@abrasive.ru
© 2017 Центр Абразивов.
Копирование материалов с сайта
без указания источника запрещено.
Создание сайта
— «Gudzon webstudio»