Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра конструкций из дерева и пластмасс

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1:

«Определение условного предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон »

Студент группы 5-П-IV

Бойко А.В.

Проверил преподаватель:

Дембовская Н.И.

Санкт–Петербург

2013

Цель работы – ознакомление с методикой определения расчетных сопротивлений древесины.

1.Теоретические сведения

Механические свойства древесины обеспечиваются механическими волокнами, оболочка которых представляет собой одревесеневшую клетчатку(клетки целлюлозы). Механические свойства определяются соотношением механических и немеханических тканей древесины. Чем больше поздних трахеид, тем прочнее древесина.

Особая структура молекул целлюлозы предопределяет высокие механические свойства древесины. При приложении нагрузки гибкие, цепочкообразные молекулы выпрямляются, а при снятии нагрузки вновь принимают изогнутую форму. Разрыв молекул происходит из-за преодоления сил главных валентностей, а течение материалов совершаются за счет смещение молекул одной по другой и преодоления сил сцепления.

Древесину в расчетах рассматривают, как ортотропный материал, обладающий разными механическими свойствами в направлении трех взаимно перпендикулярных осей (рис. 1) – продольной, радиальной и тангенциальной.

Рис. 1. Три главные оси древесины соответственно направлению волокон и годичных слоев

Для описания упругих свойств древесины необходимо двенадцать постоянных, из которых девять являются независимыми: три модуля упругости Е, три модуля сдвига G и шесть коэффициентов Пуассона µ. Модули упругости и коэффициенты Пуассона связаны между собой следующими соотношениями:

; i = j; i, j = L, R, T

В число показателей прочности древесины, используемых для расчетов входят: пределы прочности при статическом изгибе, сжатии вдоль и поперек волокон, скалывании вдоль волокон, растяжении вдоль и поперек волокон. Кроме того, иногда определяют твердость древесины в направлении поперек волокон, прочность при ударном изгибе, прочность при кручении, вязкость и усталостную прочность.

Сопротивляемость древесины внешним силовым воздействиям определяется испытаниями стандартных образцов малого размера на испытательных машинах, и результаты этих испытаний, после соответствующей статической обработки, приводятся в нормах и справочниках по проектированию в виде нормативного сопротивления R^н .

2. Методика проведения испытаний

Из древесины влажностью 8 – 15% изготавливают образцы в форме прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. (Рис. 2.) Образцы кондиционируют – выдерживают в помещении лаборатории при комнатной температуре и влажности в течении 15 сут. Перед испытанием измеряют штангенциркулем размеры поперечного сечения образца в середине длины с погрешностью не более 0,1 мм. Для испытания образец помещают в пресс и нагружают равномерно со скоростью 25±5 кН/мин. Испытания продолжают до разрушения образца. Максимальную нагрузку F_max считывают с погрешностью не более цены деления шкалы силоизмерителя и заносят в таблицу 1.

Рис. 2. Схема испытания древесины на сжатие вдоль волокон.

Таблица 1.

Протокол

определения предела прочности при сжатии вдоль волокон

Порода: ель				Температура воздуха: 19 ОС
Скорость нагружения (кН/мин): 25±5 кН/мин				Влажность воздуха: 60%
Маркировка образца	Размеры поперечного сечения образца, мм		Макс. нагрузка, Fmax, кН.	Влажность, %	Предел прочности, МПа
	А	b			σω	σ12
1	2	3	4	5	6	7
1	18,0	18,8	940	4,3%	28	19,4
2	18,9	18,3	1420		41	28,4
3	19,0	18,6	1140		32	22,1
5	18,8	17,7	818		25	17,3
6	19,1	19,3	1065		29	20,1
7	19,1	18,9	1062		29	20,1
8	19,5	19,2	1170		31	21,5
9	18,7	18,6	1000		29	20,1
10	19,5	19,5	785		21	14,5
11	19,2	18,4	940		27	18,7
12	18,5	19,5	815		23	15,9
14	19,0	18,5	1200		34	23,5