1. Особенности механических свойств древесины.

Древесина является материалом с весьма ярко выраженной анизот­ропией. Ее упругие свойства резко отличаются для направлений вдоль и поперек волокон - почти в 20 раз, а максимальное напряжение в момент, предшествующий разрушению (предел прочности), примерно, в 40 раз. Это объясняется особенностями строения древесины, представляющей собой совокупность волокон, расположенных в основном лишь в одном направле­нии. Второй, не менее важной причиной анизотропии древесины является ее анатомическое строение с ярко выраженной слоистостью по годовым слоям и структурными особенностями в зависимости от породы.

Прочность древесины зависит от вида напряженного состояния и направления усилия относительно её продольных волокон (рис.5)

Рис. 5. Диаграммы растяжения, сжатия и ска­лывания древесины вдоль и поперек волокон

1 — растяжение; 2 — сжатие; 3 — растяжение поперек волокон; 4 — смятие; 5 — скалывание вдоль волокон; 6 — скалывание поперек волокон; 7 — перерезывание волокон

Прочность древесины зависит от её породы, что учитывается поправочными коэффициентами, приведенными в СНиП2.05.03-84*.

Прочность древесины зависит от её влажности, температуры среды и времени действия нагрузки.

Предел прочности древесины при температурах ниже нуля при любой влажности повышается: при поперечном изгибе на 40, при сжатии на 30 и при скалывании на 70%. Однако древесина при этом становится более хрупкой, что приводит к снижению сопротивления ударному изгибу.

С увеличением объемного веса древесины одинаковой породы при одной и той же влажности предел прочности ее повышается. На прочность дре­весины оказывает влияние также ширина годовых слоев и содержание в ней поздней, более плотной древесины; чем выше процент поздней древесины, тем она прочнее.

При определении предела прочности древесины (в кГ/см²) пересчет ее к стандартной влажности в 15% можно производить по формуле

σ₁₅ =σ_w[1+α(W-15)]

где σ₁₅ — искомый предел прочности при W= 15%;

σ_w - предел прочности при данной влажности W; α - поправочный коэффициент на влажность; при статическом изгибе для древесин всех пород - 0,04; для скалывания вдоль волокон -0,03; при сжатии вдоль волокон он принимается для сосны и лиственницы - 0,05, а для ели, пихты п дуба — 0,04; при ра­стяжении вдоль волокон для лиственных пород -0,015; для хвойных пород при растяжении пересчет на влажность не произ­водится.

Пересчет предела прочности (в кГ/см²) к стандартной температуре 20° С может быть произведен по формуле

σ₂₀ = [σ_T + β(T-20)]

где σ₂₀ - искомый предел прочности при Т = 20* С; σ_T - предел прочности при данной температуре; β - поправочный коэффициент на температуру

Зависимость прочности древесины от времени действия нагрузки обычно характеризуется кривой длительного сопротивления. На рис.6. Приведена кривая длительно сопротивления древесины сосны, свидетельствующая о том, что её прочность с учетом длительности действия постоянной нагрузки снижается от 900 до 650 кгс,см².

Рис. 6. Кривая длительного сопротивления древесины сосны

Лекция 26 (продолжение предыдущей темы)