1.6. Влияние реологических свойств древесины на ее прочность и деформативность

Древесина природный полимер, поэтому ее механические свойства должны изучаться только с учетом реологии – науки об изменении свойств материала во времени под воздействием тех или иных факторов (например, нагрузок).

Реологические свойства древесины учитываются при назначении расчетных сопротивлений. Под действием постоянной нагрузки непосредственно после ее приложения в древесине появляются упругие деформации, а с течением времени развиваются эластические и остаточные деформации. Упругие и эластические деформации – обратимы (они исчезают после снятия нагрузки в течение малого (упругие деф-ции) или более или менее длительного (эластические деформации) промежутка времени). Остаточные деформации являются необратимой частью общих деформаций, они остаются и после снятия нагрузки.

Древесина анизотропный материал, поэтому ее механические свойства различны в различных направлениях и зависят от угла между направлением действующего усилия и направлением волокон. При совпадении направления силы и волокон прочность древесины достигает максимального значения, если же действие усилия не совпадает с направлением волокон, прочность будет в несколько раз меньше.

Испытания показывают разброс показателей прочности даже для одной породы древесины. Это объясняется неоднородностью древесины (особенности анатомического строения: поздняя и ранняя древесина обладают различной плотностью и соответственно прочностью).

При быстром, кратковременном воздействии нагрузки древесина сохраняет значительную упругость и подвергается сравнительно небольшим деформациям. При длительном действии неизменной нагрузки деформации во времени существенно увеличиваются. Если балке задать неизменную во времени деформацию (прогиб), то напряжения в ней со временем уменьшаются – релаксируют. Если же деревянный элемент загрузить неизменной во времени нагрузкой, то деформации будут расти.

Таким образом, с увеличением длительности нагрузки, действующей на деревянный элемент, его прочность падает, а деформативность – возрастает.

Зависимость прочности от породы древесины

Прочность зависит от породы древесины. Это объясняется различием в структуре строения материала.

Поэтому в СНиП в качестве базовой приняты прочностные характеристики сосны, ели, лиственницы европейской (характеристики очень близки друг к другу). Древесину лиственницы не рекомендуется применять в соединениях на гвоздях, т.к. она раскалывается.

Влияние формы и размеров поперечного сечения на прочность древесины

Экспериментально установлено, что прочность в бревнах выше, чем в элементах прямоугольного сечения, что объясняется перерезкой наружных продольных волокон при распиловке бревен. В элементах прямоугольного сечения значительных размеров могут находиться пороки, не выходящие на поверхность элемента.

Прочность в СНиП указана отдельно для бревен и для элементов прямоугольного сечения:

- при h≤50см; b≤8см; от 8 до 12см; и более 12см.

- при h>50см учитывается коэффициент условия работы m_б.