Физико-механические свойства древесины

Плотность. Древесина относится к классу легких конструктивных материалов. Ее малая плотность определяется трубчато-пористым строением и зависит от относительного объема отверстий, пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Она колеблется в пределах одной породы и одного ствола.

Свежесрубленная хвойная древесина имеет плотность 850 кг/м³. В помещениях с нормальной влажностью воздуха, принимается равной 500 кг/м³, а в помещениях с влажностью воздуха более 75% и на открытом воздухе — 600 кг/м³.

Порочность. По прочности древесина относится к среднепрочным конструктивным материалам, однако ее относительная проч­ность с учетом малой плотности позволяет сравнивать ее со сталью. Прочность древесины определяется ее трубчато-волокнистым, анизотропным и неоднородным строением и характеризуется значительными колебаниями в зависимости от породы, располо­жения в составе ствола и процентного содержания поздней дре­весины. Прочность и плотность древесины связаны прямой про­порциональностью.

Прочность древесины очень зависит от направления действия усилий по отношению к направлению волокон. При действии уси­лий вдоль волокон древесина показывает наибольшую прочность.

Прочность древесины при рас­тяжении, сжатии и скалывании в этом случае не превосходит 6,5 МПа. Неоднородность строения, наличие пороков значительно (примерно на 30%) снижают прочность древесины при сжатии, изгибе и особенно (примерно на 70%) при растяжении.

Длительность действия нагрузки существенно влияет на проч­ность древесины. При неограниченно длительном нагружении ее прочность, характеризуемая пределом длительного сопротивления, составляет только 0,5 от предела прочности при стандартном кратковременном нагружении. Наибольшую прочность, в 1,5 раза превышающую кратковременную, древесина показывает при кратчайших ударных и взрывных нагрузках.

Вибрационные нагрузки, вызывающие в древесине переменные по знаку напряжения, тоже снижают ее прочность.

Жесткость и твердость древесины относительно невелики ввиду ее трубчато-волокнистого строения. Жесткость — степень деформативности древесины при действии нагрузок — существенно зависит от направления их по отношению к волокнам, их длительности и влажности древесины. Деформации древесины состоят из упругих (от кратковременных нагрузок), эластичных и остаточных (от дли­тельных нагрузок). Упругие деформации исчезают вскоре после разгружения, эластичные тоже исчезают через некоторый период времени, а остаточные остаются навсегда. Например, балки, про­гнувшиеся во время длительной эксплуатации, не могут быть вы­прямлены полностью при разгружении. Жесткость древесины определяется модулем упругости Е..

Соответственно мала и твердость древесины. Она выражается в ньютонах нагрузки, требуемой для вдавливания стальной полу­сферы радиусом 5,64 мм. Для древесины сосны поперек годичных слоев она равна только 1000 Н. 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 прочно удерживаются там окружающими волокнами, раздвинутыми острием гвоздей.