Удельная прочность при растяжении некоторых строительных материалов

Материалы	Предел прочности при растяжении , МПа	Относительная плотность d	Удельная прочность , МПа
Древесина (сосна с 12%-ной влажностью)	115	0,53	213
Высокопрочная сталь	2000	7,85	255
Стеклопластик	400	2,0	200

Прочность при статическом изгибе древесины очень высокая: она примерно в 1,8 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон и составляет около 70% прочности при растяжении. Поэтому древесина (балки, настилы и т.п.) чаще всего работает на изгиб.

К тому же дерево стойко к концентрации напряжений ввиду наличия внутренних поверхностей раздела между волокнами.

Прочность древесины при скалывании имеет большое значение при устройстве врубок, клеевых швов и т.д. в деревянных конструкциях. Предел прочности при скалывании вдоль волокон для основных древесных пород составляет 6,0…13 МПа, а при скалывании поперек волокон - в 3-4 раза выше. Кроме этих испытаний может проводиться определение предела прочности древесины при перерезании поперек волокон.

Статическая твердость численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в образец древесины половины металлического шарика радиусом 5,64 мм (при этом площадь отпечатка равна 1 см²). Твердость древесины по торцу на 15-50% выше, чем в радиальном и тангенциальном направлениях. Мягкие породы (сосна, ель, пихта, ольха) имеют торцовую твердость 35-50 МПа, твердые породы (дуб; гриб, береза, ясень/лиственница и др.) – 50-100 МПа, очень твёрдые (кизил,^: самшит) - более 100 МПа. Твердые породы труднее обрабатываются, но зато они обладают повышенной износостойкостью и лучше удерживают шурупы.

Твердость древесины понижается при увлажнении.

Модуль упругости воздушно-сухой сосны и ели – 10000…15000 МПа, он возрастает с увеличением плотности древесины, а увлажнение его снижается. Известно, что гнуть сырую древесину легче, чем сухую. Еще больше облегчает гнутье древесины пропаривание - это удобный способ нагрева древесины без ее высушивания.

Особенностью древесины является ползучесть, проявляющаяся особенно во влажных условиях. Следствием ползучести является постепенное увеличение деформаций (прогибов балок, провисание тесовых крыш и т.д.) при длительном действии нагрузки.

Важнейшие группы пороков и влияния их на качество древесины

Сучки - части ветвей, заключенные в древесине, они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон и затрудняют механическую обработку.

По состоянию древесины различают сучки здоровые, загнившие, гнилые и табачные.

По степени срастания сучки могут быть сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие несросшиеся.

По взаимному расположению выделяют три разновидности сучков: разбросанные, групповые и разветвленные (рис. 5).

Кроме того, сучки классифицируют по положению в сортименте, форме разреза и степени зарастания. Стандарт устанавливают правила измерения сучков и других пороков древесины.

Трещины представляют собой разрывы древесины вдоль волокон. Они нарушают целостность лесоматериалов, снижают их механическую прочность долговечность.

М етиковые трещины - Это радиально направленные трещины в ядре или заболони, отходящие от сердцевины (рис. 6). Они возникают в растущем дереве и увеличива­ются в срубленном дереве при его высыхании. Простые метиковые трещины состоят из одной иди двух трещин, расположенных на обоих торцах бревна в одной плоскости. Сложные метиковые трещины состоят из одной или нескольких трещин, расположенных на торцах бревна в разных плоскостях.

Морозные трещины, образующиеся в растущем дереве, направлены радиально, проходят из заболони в ядро и имеют значительную протяженность по длине ствола дерева.

Трещины усушки, возникающие в срубленном дереве по мере его высыхания, тоже направлены по радиусу торцового среза. Они отличаются от метиковых и морозных трещин меньшей глубиной и протяженностью (не более 1 м).

О тлупные трещины проходят между годичными слоями, возникая в растущем дереве; увеличиваются в срубленном дереве при его высушивании.

В зависимости от глубины различают трещины: неглубокие (глубиной не более 1/10 толщины изделия); глубокие (более 1/10 толщины), но не имеющие второго выхода на боковую поверхность изделия; сквозные (имеющие два выхода на поверхность). Сомкнутые трещины имеют ширину не более 0,2 мм, а разошедшиеся трещины - более 0,2 мм.

По расположению в изделии трещины могут быть боковыми, пластовыми, кромочными, торцовыми.