Применение древесины в качестве конструкционного материала обусловлено способностью сопротивляться воздействию внешней среды, т. е. механически.

Основные механические свойства древесины

Различают следующие свойства древесины, проявляющиеся под воздействием механических нагрузок: прочность - способность сопротивляться разрушению, деформативность - способность сопротивляться изменению размеров и формы, сохнаняя технологические и эксплуатационные свойства.

Поскольку древесина-анизотропный материал, т. е. материал с различными свойствами в разных направлениях, указывают направление действия нагрузок: вдоль или поперек волокон (в радиальном или тангенциальном направлении). Благодаря сопротивлению древесины внешним нагрузкам в ней возникают внутренние силы.

Эти силы, на единицу площади сечения (1 см2) называются напряжением. Максимальное напряжение, предшествующее разрушению тела, называется предельной силой. Предел прочности определяют на малых, чистых и бездефектных образцов в лабораториях на испытательных машинах. Эти образцы имеют базовое сечение с размерами 20 * 20 мм и должны включать не менее 4-5 летних слоев. Некоторые виды испытаний проводятся на образцах, поперечное сечение которых отличается от указанного.

Механические свойства древесины

Прочность на сжатие определяется на образцах призматической формы.

Прочность на сжатие по волокнам определяется схемой на рисунке. Здесь указана равнодействующая сил, которые либо равномерно распределены по всей поверхности образца, либо по всей ширине, но на части длины его (местное сжатие). В обоих случаях определяется условная предельная прочность.

В качестве этого показателя используется предел пропорциональности, величина напряжений, к которым наблюдается линейная зависимость между напряжениями и деформациями. В среднем для всех пород это 1/10 прочности на сжатие вдоль волокон.

Средняя прочность на растяжение при статическом изгибе составляет 100 МПа. В испытаниях к образцу прикладываются две равные и противоположно направленные силы, вызывающие повреждение в параллельной плоскости, происходит сдвиг. Существует три вида испытаний на сдвиг: скалывание вдоль волокон, скалывании вдоль волокон и резание древесины поперек волокон.

Величина прочности на растяжение, тангенциальные максимальные напряжения для расщепления вдоль волокон, в среднем для всех пород, составляет около 1/5 прочности на сжатие вдоль волокон. Прочность на разрыв поперек волокон в 2 раза меньше, а прочность на разрыв поперек волокон в 4 раза больше, чем предел прочности при сдвиге вдоль волокон.

Уродство. При кратковременных нагрузках в древесине возникают в основном упругие деформации, которые исчезают после нагрузки. До определенного предела, связь между напряжениями и деформациями близка к линейной (закон Гука). Основным показателем деформации является коэффициент пропорциональности, модуль упругости. Модуль упругости вдоль волокон е = 12-16 гПа, что в 20 раз больше, чем поперек волокон. Чем больше модуль упругости, тем тверже дерево. С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жесткость ее снижается. В нагруженной древесине при сушке или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в "замороженные" остаточные деформации.

Они исчезают при нагревании или увлажнении. Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинной гибкой цепью молекул, ее деформируемость зависит от длительности действия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на основе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учетом фактора времени. Эксплуатационные и технологические свойства.

Прочность древесины при длительных постоянных нагрузках важно знать в связи с его использованием в строительных конструкциях. Показателем этого свойства является предел долговременного сопротивления, который в среднем для всех типов нагрузок составляет от 0,5 до 0,6 предела прочности при кратковременных статических испытаниях. Показателем прочности при переменных нагрузках является предел прочности, среднее значение которого составляет примерно 0,2 статической прочности на растяжение. При проектировании деревянных конструкций используются расчетные сопротивления (проектные сопротивления ), которые в несколько раз меньше прочности небольших образцов древесины, не используемых в расчетах.

Они учитывают большие размеры элементов конструкций, наличие пороков древесины, длительность действия нагрузки, влажность, температуру и другие факторы. Удельная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при изгиб. Ударная прочность лиственных пород в среднем в 2 раза выше, чем у хвойных пород. Твердость характеризует способность древесины сопротивляться отжимать более трудное тело.

Индикатором статической твердости образца, Н / мм2, является сила, указанная на эту область. Статическая твердость торцевой поверхности выше, чем боковых поверхностей. Все отечественные породы по твердости торцевой поверхности при влажности 12% делят на 3 группы: мягкие (твердость 40 Н / мм2 и менее), твердые (41-80) и очень твердые (более 80 Н / мм2). Жесткость удара определяется путем сбрасывания стального шарика диаметром 25 мм с высоты 0,5 м на поверхность образца, что чем больше твердость, тем меньше твердость древесины. Износостойкость - способность древесины сопротивляться износу, т. е. постепенному разрушению ее поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности конца отрезка.

С повышением плотности и твердости древесины износ уменьшился. Влажная древесина весит больше, чем сухая. Уникальным свойством древесины является способность удерживать крепления: гвозди, шурупы, скобы, костыли и др. При вбивании гвоздя в дерево возникают упругие деформации, которые обеспечивают достаточную силу трения, препятствующую вытягиванию гвоздя. Усилие, необходимое для того, чтобы вытащить гвоздь, забитый в конце образца, меньше, чем сила, приложенная к гвоздю, забитому поперек волокон. С повышением плотности сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается. Усилие, необходимое для снятия шурупов (при прочих равных условиях), больше, чем для снятия гвоздей, так как в этом случае к трению добавляется сопротивление волокон резанию и разрыву.

Технологическая операция сгибания древесины основана на ее способности сравнительно легко деформироваться при действии избегающих усилий. Способность сгибаться выше в кольцеобразных породах - дубе, ясене и др. Хвойные породы обладают меньшей способностью к загибу. Гибке подвергается древесина, которая находится в нагретом и влажном состоянии.

Это увеличивает податливость древесины и позволяет вследствие образования замороженных деформаций при последующем охлаждении и сушке под нагрузкой зафиксировать новую форму детали. Для сравнительной оценки качества древесины используют так называемые удельные характеристики механических свойств, т. е. показатели ее механических свойств, отнесенная к единичной плотности.

Удельная прочность на сжатие и статический изгиб в хвойных породах выше, чем у лиственных пород. Значительно выше в хвойных породах и удельная жесткость. По другим свойствам, специфические характеристики лиственных пород выше, чем у хвойных. Специфические характеристики древесины имеют особое значение, когда продукт или структура требует высокой прочности при малом весе. Это важно для транспортного машиностроения, авиастроения, судостроения и в других случаях.

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net