Сортиране на дървен материал. Изчисляване на дървени конструкции - раздробяване на дървесина

При чисто срязване страните на избрания правоъгълен елемент върху разглежданото тяло (защриховани на фиг. 9.3 A b) само се изместват (изместват), но не се удължават. По лицата на посочения елемент, който е показан в по-голям мащаб на фиг. 9.3b действат само срязващи напрежения.

Общоприето е, че напреженията са равномерно разпределени върху всяка повърхност на елемента и се причиняват за даден вид деформация само от един вътрешен силовия фактор - напречната сила В. Въз основа на гореизложеното и приемайки, че площта на лицето е равна на Ф, можеш да пишеш:

И

Тази връзка се нарича Законът на Хук при срязване.
Коефициент на пропорционалност гмежду напрежението на срязване и ъгъла на срязване се нарича модул на срязванеили модул на еластичност от втори видза разлика от модула Епри напрежение - компресия, наречена модул на еластичност от първи вид.
Стойност на модула гопределени експериментално. Да, за стомана , за алуминий .
AT строителни конструкциии части от машини, деформациите на срязване се появяват в случай на тенденция към изместване на една част от тялото спрямо друга с постоянно разстояние между тях. По-специално, срязването може да бъде причинено от две равни успоредни противоположно насочени сили, разположени на близко разстояние една от друга и действащи от противоположните страни на участъка, в който възниква разглежданата деформация. И така, срязването преживява разрез m-nболт, свързващ две части под въздействието на две сили Р(фиг. 9.4).

Последният етап на деформация на срязване, т.е. разрушаването на тялото, е резен. Ако явлението на срязване се наблюдава в дървени елементи и се появява по протежение на влакната, то се нарича чипинг.
Свиване. Когато ставите се срязват и срязват, често се получава деформация на срязване. Колапсът е локално компресиране на две тела. И така, повърхността на дървото се подлага на смачкване под гайката и главата на болта, което затяга две дървени греди (фиг. 9.5 а).

И двата контактни елемента (дървена греда и стоманен болт) участват в предаването на силата на натиск, чиято контактна повърхност и силата на натиск, предавана през тези повърхности, са еднакви. Въпреки това, механичните свойства на контактните материали, по-специално техните нормативни съпротивления, са различни, следователно за смачкване трябва да се разчита на елемент, изработен от по-малко издръжлив материал (в този случай дървена греда).
Изчисленията за колапс се основават на предпоставката, че силите на взаимодействие между елементите са равномерно разпределени по цялата контактна повърхност и са нормални на тази повърхност във всяка точка.
Ако силата на натиск се означава с Р, контактната площ на частите през и напрежението на смачкване през , тогава получаваме

където е изчисленото съпротивление на лагера.
За да се намали напрежението при смачкване на дървото, опорната повърхност се увеличава на мястото на смачкване чрез поставяне на метални шайби под главата на гайката и болта (фиг. 9.5b), които имат голяма площ на контакт с дървото.
Ако частите са в контакт по повърхността на полуцилиндъра (фиг. 9.6), тогава изчислената площ на срутване се приема условно като площта на проекцията на контактната повърхност върху равнина, перпендикулярна към посоката на силата Р(на фиг. 9.6 изчислената площ на срутването е засенчена):

Изчисляване на връзките на дървени елементи чрез рязане. Разрези се наричат ​​фуги, при които има пряко прехвърляне на сила от един елемент към друг през зоната на смачкване без участието на други видове връзки в тази работа. Следователно, ако в дизайна на прореза има болт или скоба, те играят спомагателна роля и не се вземат предвид при изчисляване на силата на връзката.
Нарезите могат да предават само сили на натиск, в резултат на което техният обхват е ограничен от устройството на компресирани съединения и закрепването на компресирани елементи под ъгъл. На фиг. 9.13 като пример за прорез, в момента е даден най-често срещаният му тип, наречен преден прорез с един зъб.

Изчисляването на среза се състои в определяне на неговата дълбочина зи така нареченото място за рязане лспоред дадена сила на натиск Р, напречните размери на свързаните елементи и ъгъла между тях.
Дълбочината на среза се намира от условието за якост на смачкване по мястото a-b на най-слабия от свързаните елементи. В този случай наклоненият елемент е по-издръжлив, тъй като се компресира от сила, действаща успоредно на посоката на влакната на неговото дърво и за него, съгласно табл. 9.2, проектната устойчивост на смачкване ще бъде максимална (13 MN/m2). Хоризонталния елемент се компресира от сила, действаща под ъгъл спрямо неговите влакна, и изчисленото съпротивление ще бъде по-малко, отколкото за наклонен елемент.
Проектната устойчивост на смачкване, когато силата действа под ъгъл към влакната, се намира по формулата

Лабораторните изследвания на дървени проби за раздробяване показват, че тръбните влакна на дървесината са сплескани и тя е уплътнена. Размерите на дървото по посока на силата са забележимо намалени, но запазва способността да издържат на натоварването. Дефектите в дървесината не влияят малко на работата й по раздробяването и следователно натрошените елементи могат да се изработват от дървесина от II и III качествена категория.

Невъзможно е обаче да се допуснат големи деформации на елементите от срутването на дървесината. В този случай формата на конструкцията може да се промени и да се появят големи отклонения. Следователно напреженията на срутване на дървени елементи а не трябва да надвишават изчислените съпротивления на срутване, установени от стандартите. Изчисление дървени конструкцииза смачкване също се счита за изчисление на якост, въпреки че това всъщност ограничава размера на деформацията на дървесината по време на смачкване.

Дървото има различна структура по протежение и напречно на влакната и следователно работи по различен начин по отношение на смачкването. Неговата якост на смачкване зависи от това под какъв ъгъл a спрямо посоката на влакната действа силата на натиск N. Следователно изчислените съпротивления на смачкване са различни за различните случаи на смачкване на дървесина.

В краищата на компресираните пръти се получава колапс по влакната. В този случай силата на натиск действа перпендикулярно на сечението, ъгълът на срутване между неговата посока и влакната a \u003d 0. В същото време дървото работи добре и неговата изчислена устойчивост на смачкване има най-висока стойност - R cm \u003d 130 кг / см 2.

Общото срутване на дървесината (компресия) през зърното се получава при къси дървени облицовки и дистанционни елементи. В този случай силата на натиск се прилага върху цялата повърхност на елемента, перпендикулярна на посоката на неговите влакна, под ъгъл на смачкване a = 90°. За общо смачкване на влакната дървото не работи добре. В този случай стените на тръбните влакна лесно се сплескват и дървото се деформира силно. Изчислената устойчивост на дървесината на такова срутване е най-малката R cm90 \u003d 18 kg / cm 2.

Локално срутване на влакната се получава там, където конструкцията се опира на опори - в разрези, под шайби на болтове, под скоби и т.н. Силата на натиск действа перпендикулярно на посоката на влакната, под ъгъл на свиване \u003d 90 °. В този случай равномерното напрежение на смачкване действа само върху част от повърхността на дървото на мястото на действие на силата. Дървото работи по-добре за такова смачкване, отколкото за общо, и се деформира по-малко. Съседните ненатоварени участъци от дървесина тук също участват частично в трошенето в резултат на огъването на дървесните влакна. Следователно изчислената устойчивост на срутване тук е по-висока, отколкото при общо срутване: за срутване върху опори R CM90 = 24 kg / cm 2, за срутване в разрези R cm = 30 kg / cm 2, а за срутване по протежение на болтови шайби R CM90 = 40 кг/см 2.

Натрошаването на дървесината под ъгъл спрямо влакната става в предните ограничители, разфасовки и под шайбите на въжетата. Силата на смачкване действа тук под ъгъл a спрямо влакната между 0 и 90°. Дървото работи по-зле при такова смачкване, отколкото при смачкване по дължината на влакната, но по-добре, отколкото напречно на влакната. Изчислената устойчивост на срутване Rsma в този случай има междинна стойност, в зависимост от ъгъла на срутване и се определя по формулата:

След заместване на стойностите на R CM и R CM90, проектната устойчивост на срутване може да се определи от тази формула, намалена до формата:

за предни стопове

за разфасовки

Проектната устойчивост на смачкване на дървесина под ъгъл a може да бъде намерена от таблицата на стандартите.

Изчисляването на дървени конструкции за раздробяване се извършва по формулата:

Използвайки същата формула, може да се определи стойността на изчислената сила на натиск, която дадена площ на смачкване може да приеме, и необходимата площ на смачкване F, необходима, за да издържи известна сила на натиск N.

Поради своята влакнеста структура дървесината се характеризира с висока якост на опън и натиск по дължината на влакната и много по-малка якост на влакната. При иглолистните видове якостта на натиск по дължината на влакната е 10-12 пъти по-голяма от напречната, а при твърдата дървесина - 5-8 пъти. Механичната якост на дървото до голяма степен зависи от насипната плътност; с увеличаване на насипната плътност на дървесината силата се увеличава.

Силата зависи от влажността - с увеличаване на влажността тя намалява. Силата на дървесината се влияе само от промяната в количеството хигроскопична влага. С повишаване на влажността над точката на насищане на влакната здравината на дървото практически не намалява.

Силата на дървото се характеризира с якостта на опън, т.е. напрежение, равно на съотношението на максималното натоварване, предшестващо разрушаването на пробата, към първоначалната площ на напречното сечение. Деформацията на дървото може да бъде различна не само в зависимост от размера активни сили, но и от продължителността на тяхното въздействие. Така че при краткотрайно въздействие на определена сила деформацията може да бъде еластична, а при дългосрочно въздействие на същата сила може да бъде остатъчна и колкото по-голяма, толкова по-дълго е въздействието.

В много дървени конструкции дървесината работи при натиск, смачкване, раздробяване, огъване и по-рядко при опън както по дължината, така и напречно на влакната. В тази връзка дървесината се тества основно за компресия по протежение на и напречно на влакната, за раздробяване и огъване.

Якост на натиск на дървото по протежение на влакната. Това е едно от важните механични свойства на дървото. Якостта на натиск по дължината на влакната е значителна и варира с различни породиот 40 до 60 MPa при стандартна влажност 12% и от 20 до 40 MPa при влажност над 30%. Компресирането на дървесината по дължината на зърното е важно, когато се използва за мебели, пилоти, стълбове, покривни ферми и др.

Якостта на опън около 12, Pa, се изчислява по формулата Около c * Pab. Тук P е максималната сила на скъсване, N; a и b - ширина и дебелина на пробата, m.

Якостта на натиск на дървесината по зърното. При пресоване на дървесината напречно на влакната, в зависимост от вида и посоката на натиск (радиална, тангенциална), деформацията може да бъде равномерна - еднофазна и неравномерна - трифазна. В последния случай по време на изпитването първо се наблюдава увеличаване на напреженията и деформациите (фаза), след това увеличаването на напреженията почти спира и се наблюдава само увеличаване на деформацията на пробата (фаза), след което напреженията започват да се увеличават (фаза). Поради наличието на междуфазова деформация, тестовете за компресия във влакната се извършват с регистриране както на силите, така и на стойностите на деформация. За условната якост на натиск през влакната се взема напрежението, съответстващо на границата на пропорционалност, т.е. максималната стойност на напрежението в праволинейния участък на диаграмата. Условната граница е 6-10 пъти по-малка, отколкото при компресия по протежение на влакната.

Якост на опън по протежение на влакната. Когато дървесината е опъната по дължината на влакната, индексът на якост има най-високи стойности. Деформацията на дървото по време на опън (удължаване на пробата) е незначителна. Разрушаването настъпва под формата на разкъсване на тъканите. При висока якост фрактурата е дълговлакнеста, а при ниска е конхоидална, почти гладка. Якостта на опън на дървесината по влакната зависи от вида на дървесината и е в диапазона 70-170 MPa при

влажност 12%. Увеличаването на влагата води до известно намаляване на якостта. Якостта на опън се определя по формулата a = P max /bh. Тук b и h са ширината и дебелината на работната част на пробата, cm; P max - максимално натоварване, предхождащо разрушаването на пробата; Н.

Якост на опън на влакната. Дървото има сравнително малка устойчивост на разтягане през зърното. Стойността на якостта на опън по протежение на влакното, ако има пукнатини, тази стойност обикновено може да падне до нула. Следователно на практика дървото не се използва за работа на опън през влакната. Определянето на якостта на опън на дървесината през влакната е необходимо за разработване на безопасни при напукване режими на сушене и за оправдаване на режимите на рязане.

Здравината на дървото при статично огъване. Когато дървото се огъва, на изпъкналата страна възникват напрежения на опън, а от вдлъбнатата - натиск. Освен това при срязване по протежение на влакната възникват напрежения на срязване. Устойчивостта на дървото на статично огъване е от голямо значение в много конструкции, изработени от него - мебели, ски, греди, греди, мостове. Якостта на опън на дървесината при статично огъване, в зависимост от вида, варира от 70-150 MPa (при съдържание на влага 12%). Увеличаването на влажността води до намаляване на якостта на опън до 40-90 MPa (при влажност 30% или повече). Максимална якост при натоварване на пробата в центъра o 12 = ZR ax / 2bh 2 . Ето разстоянието между центровете на опорите, cm; b - ширина на пробата, cm; h е височината на пробата (по посока на силата), cm.

Якост на срязване на дървото. При срязване върху дървото действат две равни и противоположни сили. Много дизайни на мебелни модули, мостове, ферми работят на срязване. При срязване действат тангенциални сили, разположени в равнина, успоредна на действието на външни сили.

Изпитването на срязване е възможно в три посоки: срязване по зърното, срязване напречно на зърното, рязане на дървесина през зърното. Всеки тип изпитване може да се проведе в радиална и тангенциална посока. Възможни са общо шест теста на срязване. Повечето

често срещан тест е за раздробяване по дължината на влакната. Силата на разцепване по дължината на влакната за иглолистна дървесина е почти независима от радиалната или тангенциалната посока и е 6,5-10 MPa. В твърда дървесинапри радиално срязване якостта на опън в зависимост от скалата е в диапазона 6-16 MPa, при тангенциално срязване е с 10-30% по-висока, отколкото при радиално срязване. Силата на дървото в други случаи на срязване е малко проучена. Якостта на срязване се определя по формулата x = P/N. Тук b е ширината на зоната на стържене, cm; - дължина на зоната на срязване, cm.

Ударна якост на дървото. При статично огъване върху дървото действа определено натоварване, чиято стойност или остава постоянна, или се увеличава постепенно. Въпреки това, в някои случаи натоварването на огъване може да действа още по-рязко: при каране на ски от трамплин, голям товар върху мост или стол или кораб, удрящ се в кея. Тук е важно да знаете за поведението и здравината на дървото. Натоварването по време на ударно огъване се извършва на специална машина за изпитване - тестер за удар с махало.

Определете якостта на удар на дърво A, J / cm 2, съгласно формулата A 12 = Q / nh. Тук Q е извършената работа върху тиня (според скалата на копра), J; b - ширина на пробата, cm; h - височина на пробата, cm.

твърдост на дървото. С твърдостта на дървото трябва да се работи при изследване на устойчивостта му на абразия (дървени подове, паркет, дюшеме), при обработка с режещ инструмент, закрепване с пирони (изграждащи блокове за контейнери). Твърдостта може да бъде различна на крайните, радиалните и тангенциалните повърхности. Най-твърда е крайната повърхност (22-97 MPa, в зависимост от скалата, при съдържание на влага 12%). Твърдостта на радиалната и тангенциалната повърхности е почти идентична една с друга, а спрямо крайната повърхност е по-ниска с 30-40%. С увеличаване на влажността твърдостта намалява.

модул на еластичност. Способността на материала да се деформира, т.е. неговата твърдост се характеризира с модула на еластичност, който е съотношението на напрежението в материала към еластичната деформация. При опън и компресия модулът на еластичност E, MPa, се определя от формулата E = st / e (модул на рода). Тук o е нормалното напрежение, MPa, e е относителната деформация (безразмерна стойност).

Под действието на сили на срязване модулът на срязване се определя по формулата G = m / Y (модул на рода). Тук t е напрежението на срязване, MPa; Y - относително изместване (безразмерна стойност), характеризиращо се с относително изкривяване на десния ъгъл. За да се определи модулът на еластичност или срязване по време на изпитване, напреженията и деформациите се измерват едновременно (с висока точност).

Технологичните свойства на дървесината са от голямо значение при производството на продукти от нея. Те включват обработваемост, устойчивост на абразия, способност за огъване, свързване и оцветяване и способност за задържане на пирони и други метални крепежни елементи. Много от тях зависят от обемната плътност, влагата и елементите. анатомична структурадърво.

Обработваемостта чрез рязане - рязане, рендосване, длето и пробиване - зависи от твърдостта на дървото и се определя от усилията за обработка и степента на завършеност на повърхността. Твърдата и плътна дървесина се обработва по-лесно и по-чисто от меката дървесина. Колкото по-високо е съдържанието на влага в дървесината, толкова по-трудно е да се обработва; практически е невъзможно да се почисти повърхността на мокро дърво. На мека дървесина (върба, топола, трепетлика, липа) често остават драскотини и вдлъбнатини. Повече усилия се изразходват за обработка на дървесина с по-висока насипна плътност.

Устойчивостта на абразия зависи от посоката на влакната, обемната плътност, твърдостта и съдържанието на влага в дървото. Устойчивостта на абразия от крайната повърхност е много по-голяма, отколкото от страничната повърхност. С увеличаване на насипната плътност и твърдостта устойчивостта на абразия се увеличава и с увеличаване на влажността намалява. Изтриването на дървото възниква в резултат на постепенното разрушаване на повърхността под въздействието на малки твърди частици и триене, докато малките частици се отстраняват чрез неравности в триещите се части.

Способността на дървото да се огъва се взема предвид при производството на огънати мебели, пръстени, полупръстени и др.

извити части, както и бъчви, джанти, дъги, т.е. в случаите, когато е необходимо да се придаде формата на шаблон без разрушаване на дървесните влакна и намаляване на механичната якост. Способността за огъване по правило е по-висока при пръстеновидните съдови видове (дъб, ясен и др.) и някои разпръснати съдови видове с повишена пластичност, като бук. Уплътняването на дървесината се получава поради големи съдове, без да се разрушават влакната. Способността на дървесината да се огъва се увеличава с увеличаване на съдържанието на влага до точката на насищане, както и температурата. Когато забивате пирони в твърда дървесина, трябва да отделите повече усилия. В този случай в дървото се пробиват дупки с диаметър 0,2-0,3 мм по-малък от дебелината на нокътя.

Способността на дървото да държи пирони, винтове и други крепежни елементи е от голямо значение както при строителството, така и при монтажа на мебели. Пирон, забит в дърво, изпитва натиск от отделните му части, който го задържа поради триене. Показател за способността на дървото да задържа крепежни елементи е силата, необходима за издърпване на гвоздея (в N на m 2 от контактната повърхност на нокътя с дърво). Тази сила зависи от вида, посоката на влакната, обемната плътност и съдържанието на влага в дървесината. Тя е с 25% по-висока през влакната, отколкото по дължината. С увеличаване на обемната плътност специфичната сила се увеличава. Когато дървото изсъхне, способността за задържане на крепежния елемент намалява поради намаляване на еластичността на влакната. Капацитет на задържане на дърво хард рокняколко пъти по-високи от меките. Специфичната сила за издърпване на винтове, при други условия, е 2 пъти по-висока, отколкото при изваждане на пирони.

Фактори за качество на дървесината. Когато се използва дърво в различни индустрии, ако не само здравината е от решаващо значение, но и масата на части и възли, изработени от различни материали, изчерпателен индикатор за свойствата на материала, включително дървото, е факторът за качество.

Коефициентът на качество е съотношението на индекса на механичните свойства към плътността на материала. Ако сравним качествените фактори* различни материалипри разтягане се оказва, че дървесината по този показател е по-висока от много метали, конкурирайки се с най-добрите степени на стомана: легирана стомана 0,95-2,3

Отливка от стомана 0,45-0,55

Желязо 0,32-0,42

Дуралуминий 1.1-1.7

Алуминий 0,3-0,4

Чугун 0,3-0,51

Дърво:

смърч, бор 1,4-2,1

липа 1,7-2,4

бреза 1,9-2,7

Коефициентите за качество могат да бъдат определени за всеки индекс на сила. При сравняване на показателите за иглолистни и твърди дървесни видове може да се установи, че твърдите дървета превъзхождат иглолистните по много механични свойства. Въпреки това, качествените показатели при компресия и статично огъване на иглолистната дървесина са по-високи от тези на твърдата дървесина.

Допустими напрежения за дърво. Показателите за якост, получени при различни видове натоварване, са ограничаващи и не могат да служат като изходни данни при изчисляването на дървените конструкции по различни причини. Първо, за задоволителното функциониране на дървените конструкции е необходим определен марж на безопасност. Второ, в реални условия здравината на дървесината може да бъде по-ниска, отколкото по време на изпитване, поради несъответствие в посоката на влакната, наклона на влакната, промени във влажността, дефекти в дървото (възли, гниене и др.), влиянието на температурните колебания и т. н. Следователно при изчисляване на конструкцията се вземат т. нар. допустими напрежения. Съотношението на якостта на опън към допустимото напрежение се нарича запасен фактор.

Поради анизотропията на структурата на дървесината и значителната вариабилност на нейните свойства във времето и под въздействието на различни фактори, коефициентите на безопасност за нея са определени по-високи, отколкото за металите. Коефициентите на безопасност за компресия и срязване са от 3 до 5, при напрежение

по влакната - до 8-10. Модулът на еластичност в приблизителните изчисления се приема за равен на 10000 MPa, независимо от породата, ако продуктът се експлоатира в сухо помещение, 7000 MPa за елементи, които са били във влажно състояние за дълго време.

За изчисляване на елементи от бор и смърч, експлоатирани в сухо помещение при дълготрайни натоварвания, се вземат следните допустими напрежения, MPa: огъване и компресия по протежение на влакната - 10; разтягане по влакната - 7; рязане напречно на влакната - 4,5; натрошаване на влакната - 3,5; раздробяване по влакната - 1-2; раздробяване на влакната 0,5. За дървесина от ясен, дъб, клен допустимите напрежения могат да бъдат 2 пъти по-високи, с изключение на напреженията на срязване, които са 1,6 пъти по-високи.

Фактори, влияещи върху механичните свойства на дървото

В табл. Сравнени са показателите за обемно тегло и здравина на иглолистна и твърда дървесина.

Средни механични свойства на иглолистна и твърда дървесина (при 15% влажност)

Общата тенденция е, че по-плътно дървотолкова повече сила има. Плътността и здравината на дървесината се увеличават, ако гората расте на високи места и песъчливи почви.

Повишаването на влажността до границата на хигроскопичност (до 30%) понижава механичните свойства на дървесината. Сушенето на дървесината с 1% (в диапазона на изменение на влажността от 20 до 8%) повишава нейната устойчивост на натиск и огъване с 4%, а на опън - с 1%.

Дефектите на дървото намаляват здравината му.

Дефектите са недостатъците на отделните участъци от дървесината, които намаляват нейното качество и ограничават възможностите за използване.

Дефектите са дефекти от механичен произход, които възникват в дървесината при добив, транспортиране, сортиране, подреждане и обработка.

Поради наличието на дефекти, здравината на гредата или дъската не може да бъде оценена от резултатите от тестването на малки чисти проби. Следователно, за разлика от други материали, класовете на дървения материал се определят не от здравината на пробите, а въз основа на оценка на естеството, размера и броя на дефектите.

Механичните свойства на дървото включват: здравина, твърдост, твърдост, якост на удар и други.
Якост - способността на дървото да устои на разрушаване от механично напрежение, характеризиращо се с якост на опън. Здравината на дървесината зависи от посоката на натоварване, вида дървесина, плътността, влажността и наличието на дефекти.
Само свързаната влага, съдържаща се в клетъчните мембрани, оказва значително влияние върху здравината на дървесината. С увеличаване на количеството на свързаната влага здравината на дървесината намалява (особено при съдържание на влага от 20 ... 25%). По-нататъшно повишаване на влажността над границата на хигроскопичност (30%) не се отразява на здравината на дървесината. Стойностите на якост на опън могат да се сравняват само при същото съдържание на влага на дървесината. Освен влагата, механичните свойства на дървото се влияят и от продължителността на натоварването. Има основни видове действие на силите: опън, компресия, огъване, срязване.
Максимална якост на опън. Средната якост на опън по дължината на влакната за всички породи е 1300 kgf/cm2. Якостта на опън по дължината на влакната е силно повлияна от структурата на дървото. Дори леко отклонение от правилното подреждане на влакната причинява намаляване на здравината.
Якостта на опън на дървесината през влакната е много ниска и средно е 1/20 от якостта на опън по дължината на влакната, тоест 65 kgf / cm2. Следователно дървото почти никога не се използва в части, които работят в напрежение през влакната. Якостта на опън на дървесината през влакната е важна при разработването на режими на рязане и режими на сушене на дървесина.
Крайна якост на натиск. Разграничаване на компресия по протежение на и напречно на влакната. При компресия по протежение на влакната деформацията се изразява в леко скъсяване на пробата. Разрушаването на натиск започва с изкривяване на отделни влакна, което при мокри екземпляри от меки и пластични скали се проявява като срутване на краищата и изкривяване на страните, а при сухи образци и при твърда дървесина причинява изместване на една част от образеца. спрямо другия.
Средната якост на натиск по влакната за всички скали е 500 kgf/cm2.
Якостта на натиск на дървесината през влакната е около 8 пъти по-ниска, отколкото по дължината на влакната. При компресиране през влакната не винаги е възможно точно да се определи моментът на разрушаване на дървесината и да се определи величината на разрушителното натоварване.
Дървесината се тества за компресия през влакната в радиална и тангенциална посока. При твърда дървесина с греди с широка сърцевина (дъб, бук, габър) якостта при радиално компресиране е един и половина пъти по-висока, отколкото при тангенциална; при иглолистните дървета, напротив, якостта е по-висока при тангенциална компресия.
Максимална здравина при статично огъване. По време на огъване, особено при концентрирани натоварвания, горните слоеве на дървото изпитват напрежение на натиск, а долните слоеве изпитват напрежение по протежение на влакната. Приблизително в средата на височината на елемента има равнина, в която няма напрежение нито на натиск, нито на опън. Тази равнина се нарича неутрална; в него възникват максималните тангенциални напрежения. Крайната якост при натиск е по-малка, отколкото при опън, така че повредата започва в зоната на компресиране. Видимото разрушаване започва в разтегнатата зона и се изразява в разкъсване на най-външните влакна. Якостта на опън на дървото зависи от вида и влажността. Средно за всички скали якостта на огъване е 1000 kgf / cm2, тоест 2 пъти повече от якостта на натиск по влакната.
Якост на срязване на дървото. Външните сили, които предизвикват движението на една част от детайла спрямо друга, се наричат ​​срязване. Има три случая на срязване: срязване по протежение на влакната, напречно на влакната и рязане.
Якостта на срязване по протежение на влакната е 1/5 от якостта на натиск по дължината на влакната. При твърда дървесина с греди с широка сърцевина (бук, дъб, габър) якостта на раздробяване по тангенциалната равнина е с 10 ... 30% по-висока, отколкото по радиалната.
Якостта на срязване на влакната е приблизително два пъти по-малка от якостта на срязване по дължината на влакната. Силата на дървесината при рязане на зърното е четири пъти по-висока от якостта на срязване
Твърдостта е свойството на дървото да устои на въвеждането на тяло с определена форма. Твърдостта на крайната повърхност е по-висока от твърдостта на страничната повърхност (тангенциална и радиална) с 30% за твърда дървесина и с 40% за иглолистни дървета. Според степента на твърдост всички дървесни видове могат да бъдат разделени на три групи: 1) меки - крайна твърдост 40 MPa или по-малко (бор, смърч, кедър, ела, хвойна, топола, липа, трепетлика, елша, кестен); 2) твърдост на края 40,1 - 80 MPa (лиственица, сибирска бреза, бук, дъб, бряст, бряст, бряст, чинар, планинска пепел, клен, леска, орех, райска ябълка, ябълка, ясен); 3) много твърда - крайна твърдост над 80 MPa (бял скакалец, желязна бреза, габър, дрян, чемшир, шам-фъстък, тис).

Твърдостта на дървото е от съществено значение при обработката му с режещи инструменти: фрезоване, рязане, белене, а също и в случаите, когато е подложено на абразия при изграждане на подове, стълби, парапети.

Ударната якост характеризира способността на дървото да поема работа при удар без счупване и се определя чрез изпитвания на огъване. Ударната якост на твърдата дървесина е средно 2 пъти по-голяма от тази на иглолистната. Твърдостта при удар се определя чрез пускане на стоманена топка с диаметър 25 mm от височина 0,5 m върху повърхността на пробата, чиято стойност е толкова по-голяма, колкото по-ниска е твърдостта на дървото.
Устойчивост на износване - способността на дървото да устои на износване, т.е. постепенно разрушаване на повърхностните му зони по време на триене. Изпитванията за устойчивост на износване на дървото показват, че износването от страничните повърхности е много по-голямо, отколкото от повърхността на крайния разрез. С увеличаване на плътността и твърдостта на дървото износването намалява. Мокрото дърво се износва повече от сухото.
Способността на дървото да държи метални крепежни елементи: пирони, винтове. скоби, патерици и др. - важното му свойство. При забиване на пирон в дървото възникват еластични деформации, които осигуряват достатъчна сила на триене, за да се предотврати издърпването на нокътя. Силата, необходима за издърпване на пирон, забит в края на пробата, е по-малка от силата, приложена към пирон, забит през влакната. С увеличаване на плътността устойчивостта на дървото при издърпване на пирон или винт се увеличава. Усилието, необходимо за издърпване на винтовете (при други условия) е по-голямо, отколкото за издърпване на гвоздеите, тъй като в този случай устойчивостта на влакната на рязане и счупване се добавя към триенето.

Способността на дървото да се огъва му позволява да се огъва. Способността за огъване е по-висока при пръстеновидните видове - дъб, ясен и др., и при разпръснато-съдовите видове - бук; иглолистни дърветаимат по-малка способност за огъване. Дървесината се подлага на огъване, което е в нагорещено и мокро състояние. Това увеличава гъвкавостта на дървото и позволява, поради образуването на замръзнали деформации при последващо охлаждане и сушене под натоварване, да се фиксира нова форма на детайла.
Цепенето на дървесина е от практическо значение, тъй като някои асортименти от него се добиват чрез цепене (нитове, джанти, игли за плетене, херпес зостер). Устойчивостта на разцепване в радиалната равнина на твърдата дървесина е по-малка, отколкото в тангенциалната равнина. Това се дължи на влиянието на сърцевинните лъчи (при дъб, бук, габър). При иглолистните дървета, напротив, разделянето по тангенциалната равнина е по-малко, отколкото по радиалната.
Деформируемост. При краткотрайни натоварвания в дървесината възникват предимно еластични деформации, които изчезват след натоварването. До определена граница връзката между напреженията и деформациите е близка до линейна (законът на Хук). Основният показател за деформируемост е коефициентът на пропорционалност - модулът на еластичност.
Модулът на еластичност по дължината на влакната E = 12-16 GPa, което е 20 пъти по-голямо, отколкото напречно на влакната. Колкото по-голям е модулът на еластичност, толкова по-твърда е дървото.
С увеличаване на съдържанието на свързана вода и температурата на дървесината, нейната твърдост намалява. В натоварената дървесина, по време на сушене или охлаждане, част от еластичните деформации се превръщат в "замръзнали" остатъчни деформации. Те изчезват при нагряване или навлажняване.
Тъй като дървото се състои предимно от полимери с дълги, гъвкави верижни молекули, неговата деформируемост зависи от продължителността на напрежението. Механични свойствадървесината, подобно на други полимери, се изучават въз основа на общата наука за реологията. Тази наука разглежда общите закони на деформация на материалите под въздействието на натоварване, като се отчита факторът време.

Въпросите за опазване на дървесината в строгия смисъл на думата не включват разделянето на дървения материал на класове. Въпреки това, за най-рационалното и икономично използване на дървесината е необходимо да се знае разделянето на търговската дървесина на класове, както и свойствата на дървесината, които формират основата на различни класификации.
строителен дървен материала дървеният материал идва главно от иглолистна дървесина. Класификацията на дървения материал и дървения материал за строителни цели се извършва по два критерия: според строителното им предназначение и според якостта, в зависимост от допустимите напрежения. Третият тип класификация обхваща търговска дървесина, използвана за дърводелство и рязане за различни занаяти. Основата за сортиране на този вид промишлена дървесина е процентът на продукцията на нарязан дървен материал с определен раздел и качество. Този тип сортиране няма значение за строителната дървесина и дървен материал.

Строителен дървен материал.

Този вид дървесина включва дървен материал с дебелина под 125 mm, предназначен за използване в строителството. Обикновено имат стандартни размери и не се класифицират според допустимите напрежения. Строителният дървен материал се разделя в зависимост от сечението и дължината, без да се отчита възможната употреба за занаяти и това разделение се основава на общоприетото предназначение на материали с определен размер. Има добре разработена класификация на дървения материал за гражданско строителство.
Строителен дървен материал. Тази категория обхваща нарязаната дървесина с относително големи размери, подбрана така, че работният участък да бъде поставен в най-благоприятни условия за работа. Такива дефекти на дървесината като възли, змиевидни, измръзнали и метични пукнатини намаляват здравината на дървесината, но тяхното влияние зависи от начина на натоварване на дървото. Строителният дървен материал за по-ефективно използване, в зависимост от размера и предназначението, се разделя на три основни категории.
Лафетник и подови дъски са нарязана дървесина с дебелина от 5 до 10 см и ширина 10 см или повече, избрана за устойчивост на огъване при монтаж на ръба, когато се използва като греди или плоска, когато се използва като подова дъска.
Греди и греди - нарязан дървен материал с правоъгълно сечение с размери 12,5 x 20 cm или повече, чиято здравина се оценява от условията на устойчивост на огъване, когато се монтира на ръба.
Стелажи и греди - нарязана дървесина с квадратно или почти квадратно сечение с размери 10 х 10 см или повече, предназначена предимно за стелажи и подпори, така че най-важното качество е устойчивостта на компресия успоредно на влакната. Въпреки това дървеният материал от този клас може да се използва за различни приложения, където устойчивостта на огъване не е критична. Скелето и кръговете, като правило, се правят от такива пръти.
По-долу са основните понятия за допустимите напрежения и основните дефекти на дървото.

Основни допустими напрежения.

Този термин се използва за обозначаване на допустимите напрежения за прясно отсечена дървесина, която няма дефекти, които намаляват якостта, и се използва в условия, при които гниенето на дървесината е невъзможно. Впоследствие приетите стойности на допустимите напрежения бяха променени в зависимост от здравината на различните видове дървесина и бяха направени предположения за продължителността на приложените усилия.
Определен коефициент на безопасност също е включен в стойностите на основните напрежения. Допустимите (работни) напрежения за различни асортименти от търговска дървесина се получават чрез умножаване на стойностите на основните допустими напрежения по съответния коефициент, който характеризира якостта или зависи от размера на напречното сечение на асортимента. Коефициентът на якост на всеки асортимент характеризира неговата здравина, като се отчита максимално допустимият брой и размер на възлите, размерът на къдриците и размерът на пукнатините в прясната дървесина.

Къдрица.

Силата на дървото е най-голяма по протежение или успоредно на зърното и най-малко напречно на зърното. Рязкото усукване кара надлъжните напрежения на опън или натиск да действат в посока напречно на влакната, т.е. в посока, в която здравината на дървото е по-малка. Дървесината със значителна зърненост е подложена на усукване и изкривяване при промени във влажността. Допустимата извитост при огъване на дървесина е 1:20 за дървесина от първи клас и 1:8 за дървесина с 50% здравина на дървесина от първи клас. За дървен материал, подложен на действието на надлъжни сили, извиването е по-малко важно, отколкото при дървен материал, работещ при огъване. Но и в този случай трябва да се избягва значителна зърнест, тъй като може да доведе до изкривяване на дървото или до образуване на коси пукнатини по време на сушене.

възел.

Възлите намаляват устойчивостта на дървото при огъване, тъй като причиняват изкривяване на влакната.
Наличието на възли има най-голям ефект, когато се появят върху горната и долната повърхност на огъващата част, тъй като в този случай те счупват или изкривяват най-напрегнатите външни влакна на дървото. Техният ефект върху намаляването на устойчивостта на дървесината при рязане или при натиск върху влакната може да бъде пренебрегнат.

Замръзване, метик или други пукнатини.

Наличието на пукнатини от замръзване намалява зоната на устойчивост на срязване на гредата. Ограниченията, приети за тези пукнатини в структурната дървесина, се основават на тази характеристика. Метичните и други пукнатини причиняват същите повреди и са обект на същите ограничения като пукнатините от замръзване. Тези недостатъци в дървото нямат голямо значение за здравината на стълбовете, освен ако пукнатините са достатъчно големи, за да разкъсат дървото наполовина. Строителните разпоредби ограничават размера на пукнатините в стълбовете и шпилките главно заради външния вид.

Уейн.

Отслабването е наличието на закръгляване със или без остатъци от кора вместо спретнато изрязани правоъгълни ребра върху дървения материал. Този дефект има малък ефект върху намаляването на здравината на дървения материал при работа при огъване или компресия по протежение на влакната. Въпреки това, в случаите, когато е необходимо да се използва пълната носеща способност на детайла, когато се натоварва напречно на влакната, наличието на отслабване е нежелателно, тъй като по този начин се намалява работната площ на напречното сечение. В тези случаи избледняването на дървения материал не е позволено.

Сърцевина и беловина.

Сърцевината и беловината имат еднаква здравина и по този начин увеличаването на търсенето на сърцевина няма да доведе до увеличаване на здравината на доставените дървесни продукти. Продуктите от сърцевинна дървесина са по-трайни от продуктите от белова дървесина, когато необработените дървени продукти се използват в условия, при които има вероятност да изгният. Наличието на беловина, от друга страна, е силно желателно във всички дървени изделия, подложени на импрегниране, тъй като при импрегниране под налягане лесно се импрегнира със стандартни консерванти. Беловина, импрегнирана по спецификация, издържа по-дълго от сърцевината дори на най-издръжливите дървесини.

Влияние на продължителността на натоварването.

Ориз. 1. Зависимост на работните напрежения от продължителността на прилагане на натоварването

За кратко време дървото може да издържи значително претоварване. Следователно дългосрочното натоварване за няколко години, достатъчно за унищожаване на дървото, е приблизително 9/16 от натоварванията, които дървото може да издържи в лабораторни условия. На графиката на фиг. 1 е показана връзката между допустимите напрежения и продължителността на прилагане на натоварването.
Само в редки случаи дървената конструкция е подложена непрекъснато на най-високите допустими натоварвания през целия период на нейната експлоатация. Следователно работните напрежения, определени от местните разпоредби, обикновено се основават на така наречените нормални условия на натоварване. Тези правила определят продължителността на прилагане на максималното натоварване за 10 години, след което за целия оставащ живот на конструкцията стойността на допустимото натоварване за нея се приема за 90% от максималното.
Продължителността на най-голямото натоварване за повечето конструкции рядко надвишава горното, а регулирането на напреженията в съответствие с такава схема за определяне на натоварванията позволява по-икономични проекти. В случаите, когато обаче един конструктивен елемент е подложен на непрекъснато максимално натоварване или общата продължителност на повтарящите се натоварвания надвишава горната граница, е необходимо да се изчислят напреженията, съответстващи на непрекъснатото прилагане на натоварването. Обикновено стойността на тези напрежения е 90% от напреженията, приети за нормално натоварване.
Основните допустими напрежения за дървесина от първи клас, изчислени върху дългосроченуслуги при пълно проектно натоварване1

1. Тези напрежения са получени за прясно отсечена дървесина и могат да бъдат приети с известни корекции за дърво след всяко време на сушене.
2. Имената на горските видове са взети от имената, установени от Службата по горите на САЩ. Търговските наименования са дадени в скоби.