Соединения — Классификация прочности древесных пород в конструкции соединений. Значения варьируются от 1 (очень высокая прочность) до 6 (очень низкая прочность).
Физические и механические свойства древесины
Физические свойства древесины включают ее внешний вид, характеризуемый цветом и текстурой, запах, гигроскопичность, вес, теплопроводность, звуко- и электропроводность. Механические свойства описывают способность древесины сопротивляться действию внешних сил. К ним относятся: прочность, твердость, эластичность, податливость, пластичность, хрупкость, разрушение и раскалывание.
Цвет древесины является одной из характеристик, по которой можно определить породу дерева. Различные породы древесины также имеют различный цвет светлой древесины в разных частях ствола; например, ствол березы или ясеня имеет более или менее равномерный цвет в поперечном сечении, в то время как сосна или дуб имеют гораздо более темный цвет сердцевины.
Цвет древесины является показателем ее состояния; например, коричневые или синие пятна или полосы на древесине указывают на грибковые заболевания.
Текстура древесины — это уникальный и характерный рисунок на поверхности продольного или поперечного среза бревна.
В столярном деле цвет и текстура древесины не имеют практического значения, но в столярных изделиях, мебели, паркете и т.д. высоко ценится древесина с хорошим цветом и текстурой.
Запах древесины также является характерной особенностью породы дерева; например, сосна, береза или тополь имеют характерный запах, присущий только этим породам дерева. Изменение запаха древесины также является одним из признаков грибкового поражения. Запах древесины важен для древесины, используемой для изготовления контейнеров для пищевых и косметических продуктов.
Гигроскопичность — это способность материала легко поглощать влагу из воздуха и выделять ее в сухой среде. Древесина — пористый материал: общий объем пор в различных породах древесины составляет от 30 до 80 % от объема древесины и имеет различные размеры и формы. Благодаря высокой пористости древесина обладает высокой гигроскопичностью.
Это часто приводит к деформации (коробление, растрескивание и т.д.). Поэтому необходимо снизить гигроскопичность древесины путем окрашивания поверхностей изделий масляными красками, лаками, эмалями и другими негигроскопичными составами. Следует отметить, что окрашивание древесины необходимо повторять через регулярные промежутки времени, так как защитное действие покрытий со временем снижается.
Содержание влаги — это степень насыщенности материала влагой. Поскольку древесина пористая и гигроскопичная, содержание влаги в ней может сильно варьироваться. Влажность снижает прочность древесины и увеличивает ее склонность к гниению. Поэтому использование древесины с содержанием влаги более 25 % не допускается для строительства деревянных наземных сооружений. Для определения влажности древесины образец высушивают до постоянного веса, определяют вес испарившейся воды, делят это значение на вес высушенного образца и умножают на 100. Если образец до сушки весил 230 г, а после сушки — 200 г, то его влагосодержание равно: Определенное таким образом влагосодержание называется абсолютным, в отличие от относительного, которое определяется путем деления потери веса на вес влажного образца.
По степени влажности древесину различают :
- а) абсолютно сухую с влажностью, равной нулю; такая древесина может быть получена лишь в лабораторных условиях; практически древесина содержит то или иное количество влаги, поглощаемой из воздуха;
- б) комнатно-сухую с влажностью 8-13 %; такую влажность имеют деревянные конструкции, длительное время находившиеся внутри помещений;
- в) воздушно-сухую с влажностью 15-20%; такая влажность может быть у конструкций, находящихся на открытом воздухе;
- г) влажную с содержанием влаги 20-25%;
- д) свежесрубленную — с влажностью от 35 до 120%;
- е) мокрую, насыщенную водой, находящуюся, например, в подводных конструкциях.
Механические свойства древесины
Прочность материала — это его способность противостоять внешним воздействиям. В зависимости от направления и вида прилагаемых нагрузок деревянные элементы могут действовать на сжатие, изгиб, растяжение, сдвиг и срез.
Сваи, колонны, столбы, опоры и другие элементы подвергаются сжатию. В зависимости от направления действия силы по отношению к направлению волокон древесины различают давление вдоль зерна (рис. 3 а) и давление по долевой нити (рис. 3 б).
Сопротивление древесины давлению вдоль волокон в 5-10 раз меньше, чем сопротивление давлению в продольном направлении.
Прочность древесины на изгиб достаточно высока. Поэтому изгибаемые элементы из древесины (балки, прогоны, прогоны, мостовые брёвна и т.д.) могут широко использоваться в строительстве, в том числе в ответственных конструкциях.
В режиме изгиба (рис. 4, а) нижние волокна балки напряжены при растяжении, а верхние — при сжатии.
Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон достаточно высок, но значительно варьируется в пределах одной породы из-за структуры древесины, длины волокон, угла наклона волокон к направлению приложенной силы и т.д.
Прочность на растяжение вдоль волокон характерна для деревянных конструкций, таких как соединение висячих балок (рис. 4, б).
Прочность на разрыв вдоль волокон в древесине незначительна и составляет около 2-5% от прочности на разрыв вдоль волокон. В строительстве древесина обычно не имеет предела прочности при растяжении вдоль волокон.
Раскалывание древесины происходит при использовании клиновых соединений. Различают сдвиг вдоль волокон (рис. 5, а), когда внешние силы, действующие параллельно волокнам, стремятся сдвинуть один участок относительно другого вдоль волокон, и сдвиг вдоль волокон, когда внешние силы, действующие перпендикулярно волокнам, стремятся сдвинуть один участок относительно другого в плоскости, параллельной волокнам (рис. 5, б).
Когда внешние силы, направленные перпендикулярно волокнам, стремятся пересечь их перпендикулярно их длине, это называется сдвигом (рис. 5, в).
Например, элементы конструкций, соединенные деревянными нагелями (см. рис. 121), работают на сдвиг вдоль волокон. С другой стороны, в таких конструкциях нагели сдвигаются вдоль зерна. Пластинчатые нагели, используемые в составных балках (см. рис. 127), являются примером элементов, работающих на сдвиг.
Древесина оказывает наибольшее сопротивление при работе на сдвиг, в этом случае необходимо сдвигать волокна древесины, тогда как при сдвиге вдоль и поперек волокон необходимо преодолеть только связь между ними, и механические свойства древесины характеризуются в основном прочностью на растяжение.
В таблице 2 приведены средние показатели прочности наиболее важных пород древесины. На прочность древесины в значительной степени влияет содержание влаги. Считается, что увеличение влажности древесины на 1% (от 8 до 23%) снижает прочность при изгибе и сжатии на 4-5%.
На прочность древесины существенно влияют сучки, трещины, неблагоприятное расположение волокон в древесине и т.д. Потеря прочности древесины по этим причинам может достигать 50-60 % и более.
Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению твердых тел, например, режущих инструментов. Твердость древесины зависит от структуры волокон и толщины клеток древесины. Более плотная и тяжелая древесина обычно также более твердая. Твердость древесины резко уменьшается с увеличением содержания влаги. К твердым породам относятся дуб, клен, ясень и лиственница. Самые мягкие породы — ясень и тополь. В целом, дерево можно охарактеризовать как мягкий строительный материал, который хорошо поддается обработке.
ПРОТИВОРЕЧИЯ АДМИНИСТРАТИВНЫЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ
Первый гласит: «Метод определения параметров, не поддающихся непосредственному наблюдению (например, износостойкости), на основе косвенного контроля». Первый гласит: «Метод определения параметров, не поддающихся непосредственному наблюдению (например, износостойкости), на основе косвенного контроля, при этом для повышения точности определения параметров метод представляет собой
Физические свойства древесины Физические свойства древесины включают плотность, влажность, теплопроводность, звукопроводность, электропроводность, коррозионную стойкость (т.е. стойкость к агрессивным средам) и декоративные свойства.
Механические свойства древесины
Механические свойства древесины Механические свойства древесины имеют особое значение, поскольку они определяют прочность и долговечность зданий и изделий из древесины.
Механические свойства древесины Механические свойства древесины имеют особое значение, поскольку они определяют прочность и долговечность зданий и изделий из древесины.
Свойства, определяющие общий вид древесины
К таким свойствам относятся следующие: Древесина очень устойчива к воздействию высоких температур:
- Цвет. На цвет материала влияет порода, возраст дерева, условия вегетации, существование пороков.
- Блеск. На блеск влияет плотность, число и параметры лучей отходящих от сердцевины, а также вида плоскости разреза.
- Запах. Зависит от наличия смолы и органических веществ ароматического ряда.
- Текстура. Природный рисунок, получающийся на разрезе путём пересечения волокон, годовых слоев и центральных лучей.
Строение древесины
Большую часть, до 90% объема древесины, составляет ствол, в котором и заключены эти свойства:
- кора. Её свойство — предохранять ствол от перепадов температуры, вторжения грибковых бактерий, испаряемости влаги и механических воздействий;
- камбий. Неширокая прослойка живых клеток в виде кольца, имеющих способность к делению и приросту;
- древесина. Составляющая ствола, по которой поступает влага от корней к кроне.
Усадка, расширение и коробление древесины
- Усадка. Удаление воды снижает параметр. Общая усушка при дальнейшей обработке древесных материалов должна быть в пределах 11-17%. Усадку необходимо учитывать при изготовлении древесины.
- деформация. Изменение формы при сушке, хранении и подаче. В основном коробление вызвано разницей между направлением усадки и структурным направлением.
- Отек. Это свойство увеличиваться в размерах по мере увеличения влажности. Набухание продолжается до определенного предела гигроскопичности.
Разбухание — одно из отрицательных свойств древесины. В некоторых случаях разбухание играет важную роль. Разбухание происходит в местах соединения корпусов, стволов и вставок.
Плотность древесины — это отношение массы древесины к ее объему. Другими словами, плотность определяется как масса древесного материала на единицу объема. Плотность выражается в кг/м³.
Плотность древесины зависит от содержания в ней влаги. Как и при всех других измерениях физико-механических свойств древесины, содержание влаги измеряется на уровне 12 %. Плотность и прочность тесно связаны. Тяжелая древесина, как правило, прочнее. Для определения плотности древесины ее масса определяется путем взвешивания, а объем вычисляется из разницы между объемом образца древесины и объемом жидкости, заполняющей полости образца.
Все виды древесины с содержанием влаги 12 % можно разделить на три группы в зависимости от их плотности.
- Малая плотность (до 540 кг/м³) – бальза, ель, пихта, сосна, кедр, можжевельник, тополь, осина, ива, липа, ольха, каштан.
- Средней плотности (540…740 кг/м³) – лиственница, береза, бук, дуб, клен, ясень, орех, рябина, яблоня, груша, вяз (карагач), лещина.
- Высокая плотность (>750 кг/м³) – акация, граб, железная береза, дуб, ясень, самшит, фисташка.
Следует отметить, что почти все хвойные породы имеют низкую плотность, за исключением лиственницы и некоторых сосен.
Физические свойства древесины
Абсолютная, измеряется как отношение веса к объему. Плотность напрямую зависит от породы древесины и содержания влаги. Чем ниже содержание влаги, тем ниже плотность.
Способность передавать тепло от основания дерева к кроне. Следующие факторы влияют на
- температура воздуха;
- Внутренняя влажность.
- Насыщенность.
- Разогреть.
- Звукопроводность.
Дерево обладает свойством передавать звук. Дерево акустически более прозрачно, чем другие материалы. Это следует учитывать при строительстве, когда важна звукоизоляция стен и светильников.
Замечательным свойством древесины является то, что она проводит электричество. На электропроводность влияют влажность, порода древесины, ориентация волокон и температура. Сухая древесина не проводит электричество и поэтому может быть использована в качестве изоляции.
Содержание влаги в древесине является показателем качества и долговечности изделий из древесины. Уникальное свойство: низкое содержание влаги означает меньший износ.
Свобода от гниения — важное свойство изделий из древесины. Это особенно актуально для изделий, которые используются на открытом воздухе.
Эти свойства позволяют визуально определить породу древесины и имеют чисто художественную ценность.
