1.4. Основные свойства древесины

Физические свойства

Древесина обладает свойством гигроскопичности, т.е. изменяет свою влажность в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха.

Наиболее важными физическими свойствами древесины являются ее плотность, температурное расширение, теплопроводность и теплоемкость.

Плотность зависит от многих факторов:

• особенности строения дерева (количество поздней древесины, толщины стенок трахеид, количество влаги (влажности));

Само древесинное вещество для всех пород имеет почти постоянную плотность, в среднем 1,54 г/см³. Однако плотность даже одной породы может колебаться в значительных пределах. В основном это зависит от влажности древесины, поэтому сравнение плотности различных пород необходимо осуществлять при стандартной влажности (12%).

В расчетах плотность сосны при благоприятных условиях эксплуатации принимается равной 500кг/м³. в других случаях принимается равной 600 кг/м³. Плотность лиственницы соответственно равна 650 и 800 кг/м³, а таких пород, как дуб, бук, береза, клен, граб – 700 и 800 кг/м³.

Температурное расширение материалов при нагревании характеризуется коэффициентом линейного расширения α. В древесине этот коэффициент неодинаков вдоль и поперек волокон. Вдоль волокон коэф-нт линейного расширения составляет величину (3-5)·10^-6 град^-1. Это в 2-3 раза меньше, чем у стали (11,5·10^-6град^-1). Низкое значение коэф-та линейного расширения у древесины исключает необходимость устройства температурных швов в зданиях любой длины, в отличие от зданий из ж/б, металла и кирпича.

Теплопроводность – определяет сопротивление теплопередачи при неодинаковой температуре на противоположных сторонах элемента. Теплопроводность оценивается коэф-том теплопроводности λ.

Благодаря капилярно-пористой структуре этот коэффициент материала зависит от содержания влаги и породы древесины. Брус из древесины толщиной 15см эквивалентен кирпичной кладке в 2,5 кирпича.

Теплоемкость древесины имеет высокое значение. Коэффициент теплоемкости древесины сосны воздушной влажности С=1,6 Дж/кг·^оС. Дерево еще называют «теплым» материалом.

Механические свойства

Твердость. У древесины она не очень высока. Она выражается величиной силы (в Ньютонах), необходимой для выдавливания стальной полусферы радиусом 5,64мм. Для древесины сосны поперек волокон она равна всего 1000Н. Это свойство облегчает обработку древесины, но делает ее поверхность легко повреждаемой. Малая твердость и волокнистое строение дают возможность относительно легко забивать гвозди в древесину, которые затем прочно удерживаются окружающими волокнами, которые раздвигает острие гвоздя.

Прочность – зависит от направления действующего усилия по отношению к направлению волокон древесины.

Механические свойства подразделяются на:

• прочность вдоль волокон;

• прочность поперек волокон;

• под углом к волокнам.

Высокая удельная прочность, измеряется отношением расчетного сопротивления материала к его плотности. Например, удельная прочность древесины сосны

,

то же самое для ВСт 3сп –

Таким образом, удельная прочность древесины отличается от удельной прочности стали всего на 1,6%. Удельная прочность ж/б или кирпичной кладки значительно ниже.

Жесткость. Жесткость характеризуется деформативностью материала. Она также как и прочность зависит от направления деформирующих усилий по отношению к направлению волокон, также зависит от влажности древесины, температуры и длительности нагружения. Величина модуля упругости древесины не зависит от породы и принимается при нормальных температурно-влажностных условий равной 10⁴МПа вдоль волокон и 400МПа поперек волокон. Если конструкция эксплуатируется в условиях повышенной влажности величина модуля упругости снижается умножением на коэф-нт m_в =0,9-0,75.