Модуль упругости древесины при изгибе вдоль или поперек волокон: параметр, от которого зависит прочность, пластичность и упругость древесины.
Модуль упругости является одним из важнейших физико-механических показателей всех видов древесины и получаемых из нее пиломатериалов. Этот показатель влияет на расчет прогибов в деревянных конструкциях.
Это особенно важно при строительстве деревянных каркасов домов и балок перекрытий, которые подвергаются основным нагрузкам в процессе эксплуатации конструкции.
Содержание.
Понятие упругости
Эластичность — это свойство деревянных изделий, которое позволяет им восстанавливать свою форму после снятия внешних нагрузок. Это свойство характерно для всех строительных материалов. Однако стволы деревьев формируются из целлюлозных волокон, параллельных друг другу, и могут достигать длины до 45 см.
Таким образом, свойства изделий из древесины имеют разное значение в зависимости от расположения и ширины волокон. Это определяет назначение пиломатериалов и их дальнейшее использование в строительстве.
Устойчивость — это способность древесины восстанавливать свою первоначальную форму. Деформация должна быть небольшой и обратимой.
Индикатор измеряется в трех направлениях.
- Вдоль и поперек целлюлозных волокон.
- В радиальном направлении, перпендикулярно росту годового кольца.
- В тангенциальном направлении, когда разрез проходит по касательной к годовому кольцу.
Показатель преломления вдоль волокон, согласно расчетам, составляет 1/25 для мягких пород и 1/20 для твердых пород, т.е. 100 — 150 000 кг/см2 . В радиальном сечении он в 1,8 раза больше, чем в тангенциальном.
Влияние свойств древесины на модуль упругости
На величину эластичности влияет множество факторов, начиная от породы древесины, возраста, влажности и заканчивая физическими свойствами, такими как пористость и твердость.
Волокна целлюлозы расположены параллельно стволу дерева. Чем больше они переплетены друг с другом и тщательно сшиты лигнином, тем выше устойчивость к внешним нагрузкам и меньше деформация.
- В старой древесине модуль упругости в 1, 5-2 раза превышает модуль Юнга. С возрастом волокна сжимаются друг в друга.
- Различные породы деревьев имеют характерный рисунок годовых колец, который заметен у северных сортов и неразличим в тропиках. Весной укладывается рыхлая древесина и тонкая древесная ткань, которая к осени становится более плотной.
- Центральная часть или сердцевина более прочная и менее влажная, а смола или внешний слой более рыхлый. В результате противодействие нагрузке оказывается различным.
- При увеличении содержания влаги в древесине ее механические свойства, включая способность противостоять деформации, значительно снижаются. Для строительства используется влажная древесина менее 15%.
- Вес различных сортов влияет на их свойства, делая материал более легким и менее прочным и упругим. Более тяжелые сорта имеют большую плотность и, следовательно, большую способность противостоять деформации.
К недопустимым дефектам строительных материалов относятся сучки, трещины, крупные сколы, изгибы, наплывы смолы и преступления.
Поражение грибковыми заболеваниями, насекомые снижают механические свойства древесины.
Проявление упругих свойств древесины
Силы, воздействующие на деревянную конструкцию, вызывают деформацию, что приводит к изменению первоначальной формы.
- Эластичность материала возвращает конструкции первоначальную форму.
- Если силы превышают его способность сопротивляться им, появляются остаточные деформации, которые исчезают со временем при изменении влажности и температуры.
- Ограничения возникают, когда плата ломается и не выдерживает нагрузки. Часто путают показатели устойчивости и гибкости.
- Гибкость — это способность изменять форму и восстанавливать свою упругость.
Из упругих пород изготавливают мебель, спортивный инвентарь, лодки, оружейные кровати и ручки слесарных инструментов.
Упругость как физическая величина
Он характеризуется рядом расчетных значений.
- Модуль рассчитывается как отношение приложенной силы к величине относительной деформации.
- Модуль упругости рассчитывается как отношение остаточной деформации к исходному положению
- Модуль сдвига указывает на способность сопротивляться приложенному напряжению. В этом случае форма может меняться, но объем остается постоянным.
Эти показатели учитываются при монтаже кровельной черепицы и стропильных систем. Ведь они выдерживают не только вес крыши, но и вес ветра, снега.
Нормативная документация
Соблюдение требований и соответствующих стандартов снижает риск разрушения деревянных конструкций, сильных ветров и повреждений в результате снегопада.
Это повышает безопасность проживающих в доме людей, сохранность имущества и ценность государства. Модуль упругости рассчитывается для древесины, клеящих материалов, фанеры, фанеры и ДВП.
- Согласно СНиПам по строительству, при создании проекта здания конструкция должна соответствовать требованиям проектной документации в части деформации и несущей способности стен и фундамента здания.
- При проектировании учитываются климатические условия, состояние почвы, близость к водоемам, сила ветра и количество зимних осадков.
- При правильном уходе и содержании деревянные здания должны прослужить не менее 50 лет, быть надежными и безопасными.
ГОСТ 16483. 9-73 законодательно устанавливает методы определения упругости, порядок расчета и перечисляет лесоматериалы и породы древесины, подлежащие обязательной стандартизации.
Значения рассчитаны для растяжения, сжатия и статического изгиба и измеряются в МПа. Так, для березы модуль упругости при растяжении составляет 18300 МПа, при сжатии — 16100 и при изгибе — 15400 МПа. Для дуба — 14300, 1160 и 1340 МПа соответственно; для сосны — 12100, 12100 и 640 МПа.
Наука реология занимается изучением свойств древесины. Ученые изучают свойства и старение полимеров, которые вызывают необратимую деформацию.
