Файл: Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие.pdf

личие пороков (сучки, косослой) и подверженность разрушению различными дереворазрушающими насекомыми — жуками-то­ чильщиками, древогрызами, усачами, термитами, а также мол­ люсками и ракообразными морскими древоточцами.

При современном развитии технического прогресса дерево­ обработки и облагораживания древесины можно не только свести к минимуму влияние ее природных недостатков, но и получать новые, качественно иные прогрессивные материалы и конст­ рукции.

§2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Древесина является анизотропным материалом. Ее механи­ ческие свойства зависят:

1) от угла между направлением действующего усилия и на­ правлением волокон. При изменении угла от 0 до 90° расчетная прочность древесины на сжатие падает более чем в 7 раз (со 130 до 18 кГ/см2);

2)от породы, строения древесины и ее объемного веса;

3)от скорости приложения нагрузки. При быстром прило­ жении нагрузки предел прочности повышается (рис. 1). Пределом прочности называется напряжение, соответствующее разрушаю­ щей кратковременной нагрузке при машинном испытании стан­ дартных образцов (табл. 1);

Табл. 1. Средние округленные пределы прочности древесины стандартных образцов для сосны и ели при влажности 15%, кг) см''

Вид напряженного состояния Обозначение Величина

4) от длительности нагрузки. С увеличением продолжитель­ ности действия нагрузки снижается предел прочности древесины

делит весь диапазон изменения напряжений от 0 до оП р на две области. В верхней области, когда в древесине .развиваются не­ упругие и незатухающие деформации, которые через какой-то промежуток времени начинают быстро возрастать, и происходит разрушение. В нижней области при а < / ? д л упругие деформации со временем затухают, стремясь к некоторому постоянному зна­ чению. Разрушение древесины в таком случае не происходит при любой длительности действия нагрузки.

9

Графическое изображение деформаций древесины во време­ ни под действием постоянной нагрузки при различных напряже­ ниях показано на рис. 3;

5) от влажности древесины. С повышением влажности дре­ весины от 0 до 30% (точка насыщения волокна — предел гигро-

Я,КГ/сп2

10

скопичности) предел прочности ее на изгиб, сжатие и скалывание вдоль волокон резко уменьшается, деформация увеличивается, модуль упругости снижается. Увеличение влажности выше точки насыщения волокон почти не вызывает дальнейшего понижения прочности (рис. 4). При растяжении влияние влажности незна­ чительно. Исследованием установлено, что при изменении влаж-

ности на 1% прочность древесины (кроме растяжения) меняется на 3—5%. Для сравнения результатов испытания деревянных элементов различной влажности необходимо полученные показа­ тели прочности Rw привести к стандартной влажности (15%) по формуле

Эта формула справедлива в пределах влажности от 8 до 23%. Поправочный коэффициент а принимается равным (для древеси­ ны всех пород): 0,04 — при статическом изгибе; 0,03 — при скалывании вдоль волокон. При сжатии вдоль волокон а равна: 0,05 — для сосны и лиственницы; 0,04 — для ели, пихты и дуба.

Кроме этого, изменение влажности древесины сопровождается изменением ее объема (явление усушки и разбухания). Усушка и разбухание в направле­ нии, касательном к годовым слоям (тангенциальное), составляют 6—10%, в на; правлении радиуса (радиальное) — около 3—5% и вдоль волокон (осе­ вое) — 0 , 1 % ;

6) при экспериментальном определении прочности древеси­ ны следует учитывать не только ее влажность, но и температуру. При повышении температуры от 20 до 50° С предел прочности дре­ весины снижается: при растяжении — на 12—15%; сжатии — на 20—40; скалывании — на 15—20%- При температурах ниже нуля предел прочности при любой влажности повышается: при попе­ речном изгибе — на 40%; сжатии — на 30; скалывании — на 70%. Древесина при этом становится более хрупкой, сопротивление ее ударному изгибу снижается.

11

Пересчет предела прочности к стандартной температуре 20° С можно производить по формуле

Формула (2) действительна в пределах положительных тем­ ператур от + 1 0 до + 5 0 ° С.

§3. СОРТАМЕНТ ЛЕСОМАТЕРИАЛА. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ

ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Бревна строительные хвойных и лиственных пород применя­ ются диаметром в верхнем отрубе не менее 14 см с градацией в 2 см, длиной 4—6,5 м с градацией в 0,5 м. К таким материалам относятся и пластины (бревна, распиленные в продольном на­ правлении на две равные части).

Изменение толщины бревна по длине называется сбегом бревна или сбежимостью. Сбег круглых лесоматериалов при рас­ чете элементов конструкций принимается 0,8 см на 1 м их длины. Диаметр круглых лесоматериалов замеряется в отрубе (в верх­ нем конце).

К пиломатериалам относятся:

а) брусья двухкантные, у которых опилены лишь две сторо­ ны, четырехкантные обзольные и чистообрезные толщиной и ши­ риной более 10 см;

12