Главная Обратная связь

Дисциплины:






Работа древесины на растяжение, сжатие и поперечный изгиб. Пределы прочности древесины. Жесткость и твердость древесины. Влияние температуры.



Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон стандартных образцов (W=12%) высокий и для древесины сосны и ели в среднем равен 100МПа. Наличие сучков и присучкового косослоя снижает сопротивление растяжению. Особенно опасны сучки на кромках с выходом на ребро. При размере сучков ¼ стороны элемента предел прочности составляет 0,27 предела прочности стандартных образцов. Из этого видно насколько важен правильный отбор древесины по размерам сучков для растянутых элементов конструкций.

При разрыве поперек волокон (в связи с анизотропностью строения древесины) предел прочности в 12-17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон. Здесь сказывается влияние косослоя, при котором направление усилия не совпадает с направлением волокон. Чем больше косослой, тем больше составляющая усилия, перпендикулярная волокнам, и тем меньше прочность элемента. Косослой – второй по значимости порок. Величина косослоя в растянутых волокнах должна строго ограничиваться. См. рис.2

Испытания стандартных образцов на сжатие вдоль волокон дают значения предела прочности в 2-2,5 раза меньшие, чем при растяжении. Для сосны и ели (W=12%) предел прочности на сжатие ≈ 40МПа. Влияние пороков (сучков) меньше, чем при растяжении.

Приведенная диаграмма сжатия (рис. 2) при φ>0,5 более криволинейная, чем при растяжении. При меньших значениях φ криволинейность небольшая и она может быть принята прямолинейной до условного предела пропорциональности, который равен 0,5. Уровень напряжений =0,5 принят в качестве базовой при расчете деревянных конструкций.

При поперечномизгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение. Для стандартных образцов из сосны и ели (W=12%) предел прочности при изгибе в среднем 75МПа. При изгибе имеется растянутая зона, поэтому влияние сучков и косослоя значительно. При размере сучков в 1/3 стороны сечения элемента предел прочности составляет 0,5-0,45 прочности бессучковых образцов. Влияние пороков в бревнах при работе на изгиб меньше, чем в пиломатериалах, т.к. в бревнах отсутствует выход на кромку перерезанных при распиловке волокон (как в пиломатериалах) и отщепление волокон в присучковом косослое при изгибе элемента.

Определение краевого напряжения при изгибе по обычной формуле σ=М/W соответствует линейному распределению напряжений по высоте сечения и действительно в пределах небольших напряжений (рис. 3). При дальнейшем росте нагрузки и увеличении кривизны эпюра сжимающих напряжений в соответствии с диаграммой работы на сжатие принимает криволинейный характер. Нейтральная ось сдвигается в сторону растянутой кромки сечения. При этом краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле



Жесткость. Жесткость характеризуется деформативностью материала. Она также как и прочность зависит от направления деформирующих усилий по отношению к направлению волокон, также зависит от влажности древесины, температуры и длительности нагружения. Величина модуля упругости древесины не зависит от породы и принимается при нормальных температурно-влажностных условий равной 104МПа вдоль волокон и 400МПа поперек волокон. Если конструкция эксплуатируется в условиях повышенной влажности величина модуля упругости снижается умножением на коэф-нт mв =0,9-0,75.

Твердость. У древесины она не очень высока. Она выражается величиной силы (в Ньютонах), необходимой для выдавливания стальной полусферы радиусом 5,64мм. Для древесины сосны поперек волокон она равна всего 1000Н. Это свойство облегчает обработку древесины, но делает ее поверхность легко повреждаемой. Малая твердость и волокнистое строение дают возможность относительно легко забивать гвозди в древесину, которые затем прочно удерживаются окружающими волокнами, которые раздвигает острие гвоздя.

Влияние температуры. При повышении температуры предел прочности и модуль упругости снижаются, а хрупкость древесины повышается. Предел прочности древесины Gt при температуре t в пределах от 10 до 30 оС можно определять исходя из ее начальной прочности - G20 при температуре 20 оС с учетом поправочного коэффициента β = 3,5 МПа.Gt = G20 – β(t-20).

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...