К ВОПРОСУ  ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЧНОСТНЫХ   ХАРАКТЕРИСТИК

ДРЕВЕСИНЫ  ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СКОРОСТЯХ НАГРУЖЕНИЯ

 

Шевелева Е.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

 

Древесина как конструкционный материал имеет ряд преимуществ по сравнению с другими материалами. В связи с этим она получила широкое распространение в производстве индустриальных деревянных конструкций, к основным видам которых относятся балки, рамы, арки, фермы, панели перекрытий и стен конструкции оснований под кровлю(стропила, прогоны, настилы). Кроме этого  древесина применяется в изготовлении столярных изделий (оконные блоки, двери, ворота, паркетные доски, профильные детали), опалубки и деталей сборных   домов, а также  в производстве специальных сооружений и для изготовления некоторых деталей машин.

При  использовании  древесины  в качестве конструкционного  материала возникает необходимость учитывать способность древесины сопротивляться действию усилий, т. е. ее механические свойства.

Основным механическим свойством древесины, определяющим работоспособность деревянных конструкций является прочность. Прочность древесины характеризует способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Показателем этого механического свойства служит предел прочности – максимальная величина напряжений которые выдерживает материал без разрушения.

Прочностные характеристики древесины во многом обуславливаются ее структурными особенностями, являющимися функцией экологических и физиологических факторов. Интересно влияние ряда условий на величины показателей механических свойств.

Пределы прочности устанавливаются при испытаниях образцов древесины на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг и при кручении. Древесина относится к анизотропным материалам, поэтому определение показателей прочности проводится по разным структурным направлениям – вдоль и поперек волокон. Показатели прочности древесины при различных видах испытаний для основных лесообразующих пород представлены в таблице.

Существенное влияние на показатели свойств древесины оказывает ее порода. Как видно из таблицы, наиболее устойчивыми к механическому воздействию являются лиственница, береза и дуб. Однако и в пределах одной породы наблюдается изменчивость свойств, обусловленная возрастными изменениями дерева, влиянием окружающей среды и наследственными факторами.

Можно проследить некоторые общие закономерности изменения свойств древесины по высоте и радиусу ствола, которые предопределены в основном особенностями функционирования образовательных тканей в разном возрасте дерева. Это сказывается на толщине клеточных стенок, угле наклона микрофибрилл, длине и поперечных размерах элементов, соотношении между ранней и поздней древесиной, ширине годичных слоев. Все эти связанные между собой особенности строения тем или иным образом отражаются на величине плотности древесины. Наблюдения показывают, что чем толще клеточные стенки, длиннее волокна и больше содержание поздней древесины в годичных слоях тем выше значение плотности древесины в целом.

           

Таблица - Прочность древесины  (в числителе предел прочности, МПа при влажности 12 %, в знаменателе – 30 и более %)

Испытание	Порода
	Листв.	С	Е	Б	Лп	Ос	Д
Сжатие вдоль волокон	64,5 25,5	48,5 21,0	44,5 19,5	55,0 22,5	45,5 24,0	42,5 19,0	57,5 31,0
поперек волокон (радиальное направление)	4,5 2,7	5,2 3,1	-	-	5,7 3,4	5,5 3,3	-
Растяжение вдоль волокон	125 96	103 79	103 79	168 126	121 91	125 94	-
поперек волокон	5,6 -	5,4 3,9	5,0 -	11,1 5,7	8,3 -	7,1 -	8,0 7,4
Статический изгиб	111,5 61,5	86,0 49,5	79,5 44,0	109,5 59,5	88,0 54,0	78,0 45,5	107,5 68,0
Скалывание вдоль волокон
в радиальной плоскости	9,9 6,3	7,5 4,3	6,9 4,1	9,3 5,0	8,6 5,6	6,3 3,6	10,2 7,2
в тангенциальной плоскости	9,4 5,8	7,3 4,5	6,8 4,4	11,2 5,9	8,1 5,0	8,6 5,0	12,2 9,0
Примечание:  Листв. –лиственница; С –сосна; Е –ель; Б –береза; Лп –липа; Ос –осина; Д –дуб.

 

Большое влияние на анатомическое строение древесины, ее структуру оказывает положение дерева в древостое, условия произрастания, лесохозяйственные мероприятия (рубки ухода, осушения, удобрение), время рубки, географическое положение насаждений, которое находит отражение в различии почвенных условий, количестве осадков, продолжительности сезона вегетации.  

В связи с этим весьма актуальным является вопрос повышения прочностных характеристик используемой древесины как посредством создания оптимальных условий произрастания насаждений, так и путем модификации и упрочнения ее в заготовках.