Древесина как альтернативный строительный материал

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Ноября 2013 в 10:30, реферат

Краткое описание

Элементы ПрК могут работать в двух или трех плоскостях, т.е. испытывать плоское или объемное напряженное состояние. В следствии этого усилия в пространственных конструкциях перераспределяются между смежными элементами, что в целом приводит к снижению максимальной величины расчетных усилий в них. Это позволяет существенно снизить материалоемкость пространственных конструкций и повысить надежность работы всей конструкции в целом. Применение пространственных конструкций позволяет либо значительно разгрузить фундаменты здания путем равномерного распределения нагрузки от покрытия по контуру здания, либо, сосредоточив нагрузку на отдельные стойки, разгрузить фундаменты под другими частями здания.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Древесина как альтернативный строительный материал.docx

— 3.59 Мб (Скачать документ)

Древесина как альтернативный строительный материал

 

 

 

Преимущества  пространственных конструкций 


Пространственные конструкции (ПрК) в отличии от плоскостных (арок) способны воспринимать нагрузки действующие в разных направлениях.

Они не требуют раскрепления специальными связями жесткости  и в покрытиях одновременно выполняют  функции несущих и ограждающих  конструкций.

Элементы ПрК могут работать в двух или трех плоскостях, т.е. испытывать плоское или объемное напряженное состояние. В следствии этого усилия в пространственных конструкциях перераспределяются между смежными элементами, что в целом приводит к снижению максимальной величины расчетных усилий в них. Это позволяет существенно снизить материалоемкость пространственных конструкций и повысить надежность работы всей конструкции в целом.

Применение пространственных конструкций позволяет либо значительно  разгрузить фундаменты здания путем  равномерного распределения нагрузки от покрытия по контуру здания, либо, сосредоточив нагрузку на отдельные  стойки, разгрузить фундаменты под  другими частями здания. 

 

Актуальность  проблемы. Существующая база строительства  и производства строительных конструкций в Северных регионах страны до сих пор ориентирована преимущественно на применение железобетонных, каменных и стальных конструкций, в то же время огромные запасы лесных ресурсов используются недостаточно. Вместе с тем, накопленный в 70-90 г.г. зарубежный и отечественный опыт применения клееных деревянных конструкций (КДК и ДК) показал, что по сравнению с традиционными решениями они имеют значительные преимущества: металлоемкость уменьшается в 3 раза, масса зданий в 2,0.3,0 раза, трудоемкость монтажа до 2,5 раз.

Еще более эффективными являются пространственные системы из КДК, которые позволяют  перекрывать большие пролеты  без промежуточных опор, выявляя  при этом все достоинства материала  и конструкций, подтверждая известный  девиз древнеримского архитектурного ордена - прочность, польза, красота (Витрувий).

Самовозобновляемость лесных ресурсов, экологическая безопасность, высокие показатели прочности и жесткости, отличные технологические и акустические характеристики древесины, идеальные эстетические свойства, легкость и обрабатываемость, минимальная энергоемкость при выпуске строительной продукции - вот основной перечень убедительных факторов, подтверждающих названный выше девиз древних зодчих. Древесина является лидером большой тройки мирового потребления строительных материалов и занимает первое место в цепочке: древесина-цемент-металл.

Однако в отечественной практике пространственные деревянные конструкции  применяются недостаточно, что во многом объясняется не всегда удачным  опытом возведения строений, недостаточной  обоснованностью расчетно-проектных  решений и нормативной базы. Одним  из условий создания новых пространственных конструкций является научно обоснованный инженерный расчет с анализом напряженно-деформированного состояния

НДС), отражающий действительную работу материала и узлов соединений в натурных условиях, использование расчетных моделей, адекватно отражающих их работу. Прочностные и деформационные характеристики КДК являются одним из показателей, определяющих конструктивные и потребительские свойства изделий, однако они нормированы как для конструкций из цельной древесины, что в принципе неправильно, так как клееная и массивная древесина имеют различные свойства.

Поэтому проблема совершенствования  деревянных клееных конструкций  и их расчета является актуальной и определяет общую постановку исследований.

 
 
Научная библиотека диссертаций и  авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/sovershenstvovanie-derevyannykh-kleenykh-konstruktsii-s-prostranstvenno-regulyarnoi-struktur#ixzz2guPR5iLe

 

§ 1.1. Сырьевая база применения древесины в строительстве 
 
Советский Союз — самая богатая лесом страна в мире, запасы древесины в которой определяются примерно 80 млрд. м3, что составляет около 40 % мировых запасов. Основные лесные ресурсы СССР сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке, занимая 73 % всей площади лесов СССР. Преобладающими породами являются хвойные: лиственница 37 %, сосна 19, ель и пихта 20, кедр 8%. Запасы березы, являющейся основным сырьем для фанерной промышленности, составляют около 13%. 
 
Для выполнения целевой комплексной программы увеличения выпуска пластмасс, клееных деревянных конструкций, древесных плит, картона и других видов продукции химической, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности необходимо упорно и настойчиво заниматься ускорением научно-технического прогресса. 
 
В строительную практику все шире внедряются прогрессивные деревянные конструкции заводского изготовления; должно существенно возрасти использование отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности. Ответственная роль в выполнении этой задачи принадлежит проектировщикам-конструкторам.

§ 1.4. Химическая стойкость древесины 
 
Древесина является химически более стойким материалом, чем металл и железобетон, поэтому деревянные конструкции можно рекомендовать для применения в зданиях с химически агрессивной средой. В зависимости от вида химической агрессии древесину можно использовать без дополнительной защиты или защищая ее покраской или поверхностной пропиткой. Применение деревянных конструкций целесообразно при строительстве складов для таких агрессивных сыпучих материалов, как калийные и натриевые соли, минеральные удобрения, разрушающие сталь и бетон. 
 
Древесина по-разному реагирует на действие химических веществ. При обычной температуре плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину. Серная кислота при концентрации более 5 % и особенно азотная кислота разрушают древесину и при низких температурах. Большинство органических кислот при обычной температуре не ослабляют древесину; она устойчива к действию уксусной, муравьиной, лимонной и других кислот. Горячие растворы органических кислот разрушают древесину, особенно при увеличении концентрации и повышении температуры. Газовые среды, например серный или сернистый ангидрид, вредно действуют на древесину при наличии увлажнения и повышенной температуры. 
 
Для зданий с химически агрессивной средой следует применять главным образом сплошные, монолитно склеенные безметальные конструкции, не имеющие зазоров и щелей. Для покрытий лучше всего подходят клеефанерные панели, имеющие гладкую поверхность без выступающих частей.

 

§ 1.7. Работа древесины на растяжение, сжатие и поперечный изгиб 
 
Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в стандартных чистых образцах (влажностью 12 %) высок — для сосны и ели он в среднем 100 МПа. Модуль упругости 11 —14 ГПа. Наличие сучков и присучкового косослоя значительно снижает сопротивление растяжению. Особенно опасны сучки на кромках с выходом на ребро. Опыты показывают, что при размере сучков 1/4 стороны элемента предел прочности составляет всего 0,27 предела прочности стандартных образцов. Отсюда видно, насколько важен правильный отбор древесины по размерам сучков для растянутых элементов конструкций. 
 
При ослаблении деревянных элементов отверстиями и врезками их прочность снижается больше, чем получается при расчете по площади нетто. Здесь сказывается отрицательное влияние концентрации напряжений у мест ослаблений. Опыты показывают также, что прочность при растяжении зависит от размера образца; прочность крупных образцов в результате большей неоднородности их строения меньше, чем мелких. 
 
 
 
 
 
При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесины предел прочности в 12—17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон. Следствием этого является большое влияние косослоя, при котором направление усилия не совпадает с направлением волокон. Чем значительнее косослой, тем больше составляющая усилия, перпендикулярная волокнам, и тем меньше прочность элемента. Косослой — второй по значимости порок, величина которого в растянутых элементах должна строго ограничиваться. 
 
Диаграмма работы сосны на растяжение (рис. 1.11), в которой по оси абсцисс откладывается относительная деформация ε, а по оси ординат относительное напряжение φ, выраженное в долях от предела прочности (так называемая приведенная диаграмма), при φ ≤0,5 имеет незначительную кривизну и в расчетах может приниматься прямолинейной. Значение φ =0,5 рассматривается при этом как предел пропорциональности. 
 
Испытания стандартных образцов на сжатие вдоль волокон дают значения предела прочности в 2—2,5 раза меньшие, чем при растяжении. Для сосны и ели при влажности 12 % предел прочности на сжатие в среднем 40 МПа, а модуль упругости примерно такой же, как при растяжении. Влияние пороков (сучков) меньше, чем при растяжении. При размере сучков, составляющих 1/3 стороны сжатого элемента, прочность при сжатии будет 0,6—0,7 прочности элемента тех же размеров, но без сучков. Кроме того, в деревянных конструкциях размеры сжатых элементов обычно назначаются из расчета на продольный изгиб, т. е. при пониженном напряжении, а не из расчета на прочность. Благодаря указанным особенностям работа сжатых элементов в конструкциях более надежна, чем растянутых. Этим объясняется широкое применение металлодеревянных конструкций, имеющих основные растянутые элементы из стали, а сжатые и сжато-изгибаемые из дерева. 
 
Приведенная диаграмма сжатия (см. рис. 1.11) при >0,5 более криволинейна, чем при растяжении. При меньших значениях ф криволинейность ее невелика и она может быть принята прямолинейной до условного предела пропорциональности, равного 0,5. Разрушение сопровождается появлением характерной складки (рис. 1.12), образуемой местным изломом волокон. 
 
При поперечном изгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение. Для стандартных образцов из сосны и ели при влажности 12 % предел прочности при изгибе в среднем 75 МПа. Модуль упругости примерно такой же, как при сжатии и растяжении. Поскольку при изгибе имеется растянутая зона, то влияние сучков и косослоя значительно. При размере сучков в 1/3 стороны сечения элемента предел прочности составляет 0,5—0,45 прочности бессучковых образцов. В брусьях и особенно в бревнах это отношение выше и доходит до 0,6—0,8. 
 
Влияние пороков в бревнах при работе на изгиб вообще меньше, чем в пиломатериалах, так как в бревнах отсутствует наблюдаемый в пиломатериалах выход на кромку перерезанных при распиловке волокон и отщепление их в присучковом косослое при изгибе элемента. 
 
Определение краевого напряжения при изгибе по обычной формуле σ=M/W соответствует линейному распределению напряжений по высоте сечения и действительно в пределах небольших напряжений (рис. 1.13). 
 
 
 
 
При дальнейшем росте нагрузки и увеличении кривизны эпюра сжимающих напряжений в соответствии с диаграммой работы на сжатие (рис. 1.11, кривая б) принимает криволинейный характер (рис. 1.13, 6, в). Одновременно нейтральная ось сдвигается в сторону растянутой кромки сечения. При этом фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле. 
 
Определение предела прочности по формуле σ=M/W удобно для сравнительной оценки прочности различной древесины. В стадии разрушения сначала в сжатой зоне образуется складка, затем в растянутой зоне происходит разрыв наружных волокон. Разрушение клеток в сжатой и растянутой зонах аналогично разрушению при осевом сжатии и растяжении. 
 
Опыты и теоретические исследования показывают, что условный предел прочности при изгибе зависит от формы поперечного сечения. При одном и том же моменте сопротивления у круглого сечения он больше, чем у прямоугольного, а у двутаврового сечения меньше, чем у прямоугольного. С увеличением высоты сечения предел прочности снижается. Все эти факторы учитываются в расчете введением соответствующих коэффициентов к расчетным сопротивлениям. 
 
 
§ 1.8. Работа древесины на смятие, скалывание и раскалывание 
 
Различают смятие вдоль волокон, поперек волокон и под углом к ним. Прочность древесины на смятие вдоль волокон, например, в стыках сжатых элементов, мало отличается от прочности на сжатие вдоль волокон, и действующие нормы не делают различия между ними. Смятию поперек волокон древесина сопротивляется слабо. Смятие под углом занимает промежуточное положение. Смятие поперек волокон характеризуется в соответствии с трубчатой формой волокон значительными деформациями сминаемого элемента. После сплющивания и разрушения стенок клеток происходит уплотнение древесины, уменьшение деформаций и роста сопротивления сминаемого образца (рис. 1.14). 
 
В отличие от ранее рассмотренных случаев о работе древесины на смятие поперек волокон приходится судить главным образом по значению допустимых в эксплуатации (с учетом фактора времени) деформаций. За нормируемый предел здесь обычно принимается напряжение при некотором условном пределе пропорциональности (см. рис. 1.14). Этот предел имеет наименьшее значение при смятии по всей поверхности, среднее значение при смятии на части длины и максимальное при смятии на части длины и ширины (рис. 1.15). В двух последних случаях деформация уменьшается благодаря поддержке сминаемой площадки соседними незагруженными участками древесины. При смятии на части длины, как показывают опыты, поддерживающее действие возрастает до достижения свободными концами сминаемого элемента длины, равной длине площадки смятия, причем сопротивление тем выше, чем уже сминающий «штамп». При смятии под углом α значение σпр возрастает с уменьшением угла, и опытные точки хорошо укладываются на эмпирическую кривую (рис. 1.16). Термин «скалывание» означает «разрушение в результате сдвига одной части материала относительно другой». 
 
Существующие в настоящее время методы расчета элементов деревянных конструкций, работающих на скалывание и раскалывание, имеют существенные недостатки:  
 
а) не установлен стандартный метод экспериментальной проверки предельной прочности древесины при сложном напряженном состоянии (различном сочетании касательных и нормальных напряжений); 
 
б) не внедрена, предложенная Б. А. Освенским теория, раскрывающая зависимость прочности древесины от соотношений касательных и нормальных напряжений, увязанная с данными об анатомическом строении древесины. 
 
Как уже было сказано, стенки клеток трахеид древесины сосны состоят из слоев Р, S1 S2, S3, которые отличаются одни от других углом наклона микрофибрилл по отношению к продольной оси трахеид и своей толщиной. По исследованиям многих ученых, ориентация мик рофибрилл в первичной оболочке Р близка к поперечной. Расположение микрофибрилл в наружном слое вторичной оболочки Si изменяется от перпендикулярного по отношению к продольной оси клетки до различных степеней распределения по спирали, а в среднем слое вторичной оболочки 52— от спирального до продольного. От угла наклона микрофибрилл в значительной степени зависят физико-механические свойства элементов, слагающих древесину. 
 
За основу принимаем, что отношение толщины отдельного слоя стенки трахеиды, отличающегося ориентацией микрофибрилл, к полной толщине одной стенки сохраняется во всех трахеидах. Таким образом, принятые нами соотношения сохраняются и для любой суммы стенок трахеид. 
 
Заменяя сумму слоев одинаковых по ориентации микрофибрилл эквивалентным стержнем, в итоге получим стержневую систему. При этом распределяем все ориён тации микрофибрилл на четыре основные направления: перпендикулярное, два перекрестных спиральных и продольное (рис. 1.17). Средний угол спиральных слоев вторичной оболочки примем на основании данных (полученных В. А. Баженовым) для сосны γран = 29,2°≈30° и γпозд = 17,3°. 
 
 
 
 
 
 
 
Обозначим толщины отдельных слоев стенки в безразмерных единицах как отношение части к целому: δ п — суммарная толщина слоев с поперечной ориентацией (M+P+S1+S3); δ СПл—толщина спирального слоя S-2л левого (условно) направления; δ Сппр —толщина спирального слоя S2пр правого направления (S2пр=S2л); δ а— толщина слоя S2 продольного направления. 
 
Стержневая система принята для участка длиной, равной единице в направлении вдоль волокон древесины (рис. 1.18). 
 
Площади поперечного сечения микрофибрилл указанных слоев: 
 
Fh=δh; Fспл= Fсп пр= δсп*sinγ; Fa=δa 
 
Длина микрофибрилл отдельных слоев на рассматриваемом участке а=1 (рис. 1.18) будет: для слоев с поперечной ориентацией р = a*tgy; со спиральной ориентацией d=a/cosy, а с продольной ориентацией а=1. 
 
Рассмотрим данную схему как стержневую конструкцию, которая для случая когда сила Na-90 направлена поперек волокон (благодаря симметрии) и является статически неопределимой системой с одним лишним неизвестным. 
 
Исходя из очертания деформированной системы и полагая, что деформации удлинения слоев с поперечной ориентацией весьма малы, а модули упругости у всех слоев одинаковы, получим значение усилия, воспринимаемого суммарным слоем с поперечной ориентацией 
 
Y = N90/1+2 cos(90 - γ) Fсп/Fh 
 
 
Зная отношение Fcп/Fh и заменяя в этом выражении силу N90,которую считаем приложенной к поверхности, равной 1 см2, получим значение напряжения в слоях с поперечной ориентацией. Приняв N90равным значению предельного сопротивления разрыву поперек волокон, получаемому экспериментально, найдем предельное сопротивление суммарного слоя с поперечной ориентацией микрофибрилл, так как слои со спиральной ориентацией в этом случае недонапряжены. Полученное таким образом напряжение является приведенным к площади древесины, а не действительным напряжением в микрофибриллах, которое может быть найдено при условии, если будет известна действительная площадь поперечного сечения этих слоев микрофибрилл, приходящихся на 1 смсплошного сечения древесины. 
 
 
 
 
 
Точно так же можно найти и приведенное напряжение в слоях со спиральной ориентацией микрофибрилл, которое не является предельным и разрушающим при растяжении поперек волокон. Их разрушение может произойти последовательно после разрушения слоев с поперечной ориентацией. 
 
Получив таким образом приведенную предельную прочность микрофибрилл, создаем возможность определить прочность для силы Na, приложенной под любым углом а к волокнам древесины. 
 
При приложении силы No, под углом а к волокнам (рис. 1.19) по плоскости разрушения возникает сочетание касательных и нормальных напряжений (сложное напряжение). В этом случае симметрия стержневой системы нарушается и появляется еще одно дополнительное неизвестное условие. Составляем уравнения равновесия: 
 
Zп cos(а +γ) + Zл cos(а -γ) + Y sin а = Nа 
 
(Zл + Zп) cos γ – Nа cos а= 0 . 
 
Решая совместно эти уравнения, после ряда преобразований получим: 
 
Zл + Y = Nа (sin а + tg γ cos а) . (1.2) 
 
Рассматривая очертания деформированной системы, указанной на рис.1.19, и пренебрегая изменением углов от перемещения узла, составим два уравнения:  
 
ΔY = Y h / FE = Δ lsin а; 
 
ΔZл = Zл d / Fсп E = Δ lcos (а- γ) . 
 
Решая совместно эти уравнения, после преобразований получим 
 
 
 
Учитывая что γ=30º, Fсп=0,5, Fh=1, Fсп/Fh=1/2 получим 
 
 (1.3) 
 
Решая уравнения (1.2) и (1.3) совместно, будем иметь 
 

 
где на основании формулы (1.1) 
 
Y=N90/1 + 2 cos360º 0,5 = N90/1,125 = σр 90пред /1,125 . 
 
таким образом получим предельное сопротивление разрыву под углом а 
 
 (1.4) 
 
Уравнение (1.4) применимо для углов   .Для   
 
 (1.5) 
 
 
Таблица 1.1. Экспериментальные и теоретические данные предельного сопротивления древесины при растяжении под углом к волокнам 
 

 

 

 
0

 
15

 
30

 
45

 
60

 
75

 
90

 
Угол, ° 

 
чистый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
сдвиг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Теоретические данные,  
 
МПа 

 
9,02

 
9,9

 
11,73

 
9,45

 
8,50

 
8,83

 
8,78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Предельное сопротив-  
 
ление по эксперименту,  
 
МПа 

 
----

 
9,9

 
11,72

 
11,28

 
9,4

 
8,94

 
8,78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




 
Предельное напряжение при чистом сдвиге вдоль волокон определяется по схеме (рис. 1.20):  
 
σсдвпред = 2 Fсп σр 90 пред/cosγ • 1,125. (1.6) 
 
По вышеприведенным формулам нами определены теоретические значения прочности сосны на растяжение под различными углами к волокнам. Результаты выполненных расчетов для разных углов а по предложенной схеме ориентации микрофибрилл (рис. 1.17) приведены в табл. 1.1. 
 
Анализ данных, полученных теоретически, раскрывает причины относительно низкого сопротивления древесины растяжению поперек волокон. Это объясняется тем, что при данном виде напряжения происходит последовательное разрушение отдельных слоев стенки. Наибольшее напряжение возникает в слоях с поперечной ориентацией, в то время как слои со спиральной ориентацией еще слабо напряжены. Это определяет минимальное значение предельного сопротивления древесины при а=90°. При a=γ= 30° напряжение в слоях со спиральной ориентацией становится равным напряжению в слоях с поперечной ориентацией, и разрушение происходит одновременно в тех и других слоях, что объясняет получающееся при этом угле максимальное сопротивление разрыву. 
 
Разработанная теория дает возможность, ограничившись одним видом испытания на растяжение поперек волокон, также определить предельное сопротивление древесины при растяжении вдоль волокон, что подтверждена экспериментальными данными, § 1.9. Сопротивление древесины скалыванию при сочетании касательных напряжений вдоль волокон с нормальными напряжениями сжатия поперек волокон 
 
Некоторые исследователи иногда неправильно представляют роль и характер влияния нормальных напряжений поперечного сжатия и растяжения на предельное сопротивление скалыванию, при этом преувеличивают как положительную роль сжатия, так и отрицательную роль растяжения поперек волокон. 
 
В зоне воздействия внешнего поперечного обжима в сопряжениях, например в лобовой врубке или в сборном стыке с обжимными клиньями 1, где имеет место одностороннее расположение площадки скалывания в растянутых элементах, одновременно с уменьшением нормальных растягивающих напряжений поперек волокон увеличивается концентрация напряжений сдвига. Только при относительно более равномерном поперечном обжатии плоскости скалывания можно несколько повысить сопротивление скалыванию. 
 
 
Для обоснования этого положения необходимо обратиться к современным данным о микро- и субмикроструктуре стенок клеток трахеид древесины. За основу примем изложенное ранее положение о том, что отношение толщины отдельного слоя стенки трахеиды, отличающегося своей ориентацией микрофибрилл, к полной толщине стенки сохраняется во всех трахеидах ранней или поздней древесины. Следовательно, принятые ранее соотношения сохраняются и для любой суммы стенок трахеид. За основу, таким образом, берем ранее принятую схему (см. рис. 1.17) направления микрофибрилл относительно оси х. Средний угол спиральных слоев вторичной оболочки принимаем, как и в предыдущем исследовании, для клеток ранней древесины сосны уран=30° и для клеток поздней древесины γпозд=17,3°. Толщины слоев с различной ориентацией микрофибрилл, площади их поперечных сечений, длины отдельных слоев и другие характеристики сохранены прежние. Расчетная схема показана на (рис. 1.21). 
 
 
 
 
Влияние влажности. При повышении влажности древесины от нулевой до точки насыщения волокон примерно до 30 % ее прочность, в том числе и длительная, уменьшается, деформативность увеличивается и модуль упругости снижается. В наименьшей степени влажность влияет на ударную прочность древесины и на прочность при растяжении вдоль волокон. В других случаях влияние влажности сравнительно велико и при ее изменении на 1 % прочность меняется на 3—5 %. Повышение влажности древесины свыше точки насыщения волокон не приводит к дальнейшему снижению ее прочности. 
 
Для сравнения прочности древесины надо показатели прочности приводить к одной влажности. В настоящее время комиссия по стандартизации СЭВ приняла для показателей физико-механических свойств древесины стандартную влажность 12 %. Приведение к стандартной влажности производят по формуле 
 
В12= Bw* [1 +а (w-12)], 
 
где B12 — предел прочности при влажности 12%; W — влажность в момент испытания; Bw — предел прочности при влажности в момент испытания; а — поправочный коэффициент, принимаемый по табл. 1.2. 
 
Формула приведения действительна в пределах изменения влажности 8—23 %. 
 
Влажность определяют взвешиванием до и после высушивания до постоянного веса в сушильном шкафу образцов небольших размеров. В производстве влажность сортаментов можно определять, не вырезая образцов, с помощью электровлагомера, действие которого основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. 
 
Таблица 1.2. Значение коэффициента а 
 


 
 
Напряжение

 
 
а при приведении к влажности 12 % для древесины всех пород

 
Сжатие вдоль волокон

 
0,05

 
Статический изгиб

 
0,04

 
Скалывание вдоль волокон 

 
0,03


 
Влияние температуры. Опыты показывают, что предел прочности при любой влажности зависит от температуры, с ее повышением прочность уменьшается, с понижением — увеличивается. При большой влажности и отрицательных температурах влага в древесине превращается в лед, получается так называемая замороженная древесина, прочность которой на сжатие, поперечный изгиб, скалывание и раскалывание возрастает. В то же время замороженная древесина становится более хрупкой, и сопротивление ее ударному изгибу понижается. 
 
Модуль упругости при повышении температуры понижается, что увеличивает деформативность деревянных конструкций. Уменьшение прочности при повышенных температурах, осложненное усушкой в присучковом косослое, является основной причиной наблюдавшихся иногда разрывов деревянных элементов конструкций в жаркие летние месяцы, когда напряжения в элементах значительно ниже, чем зимой. 
 
Из изложенного следует, что при экспериментальном определении прочности древесины следует учитывать не только ее влажность, но и температуру.  
 
Предел прочности при данной температуре к прочности при стандартной температуре 20 °С можно пересчитывать по формуле: 
 
 σ20 = σТ + β ( Т – 20 ) 
 
где σ20 — искомая прочность при t=20 °С; σ Т — прочность при данной температуре ºС; Р — поправочное число на температуру (по табл. 1.3). 
 
Формула приведения действительна в пределах положительных температур 10 — 50 °С. Пересчет к температуре 20 °С должен производиться после пересчета к влажности 12 %. 
 
Таблица 1.3. Поправочные числа β 
 

 
Порода древесины

 
β, МПа, при

 
сжатии 
 
вдоль волокон

 
статическом 
 
изгибе

 
скалывании

 
растяжеиин

 
вдоль волокон

 
Сосна

 
3,5

 
4,5

 
0,4

 
4

 
Ель

 
2,5

 
3

 

 

 
Лиственница

 
4,5

 

 

 

 
Пихта

 
2,5

 

 

 

 
Береза

 
4,5

 

 

 

Информация о работе Древесина как альтернативный строительный материал