«Конструкции из дерева и пластмасс»

1. Работа древесины на растяжение.

Предел прочности древесины про растяжении вдоль волокон в стандартных образцах (влажность 12%) высок: для сосны и ели 100 МПа.

Модуль упругости 11-14 ГПа. Наличие сучков и косослоя значительно снижает сопротивление растяжения. Опасны сучки на кромках (при размере сучка  ширины – предел прочности составляет 27% предела прочности стандартных образцов). При ослаблении отверстиями и врезкой прочность снижается больше чем при расчете по F_нт. При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесин предел прочности в 12-17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон (большое влияние косослоя, усилие направлено под углом к волокнам).

Диаграмма работы сосны на растяжение.

2. Влияние влажности и температуры на прочность древесины

Опытно установлено влияние температуры на прочность древесины, с повышением температуры прочность уменьшается (при любой влажности), с понижением температуры предел прочности увеличивается (рис. 1).

 

При отрицательных температурах влага в древесине превращается в лед («замороженная» древесина), что значительно снижает ее прочность на сжатие и поперечный изгиб. Повышается скалывание, возможно раскалывание древесины, т.е. увеличивается хрупкость.

 

При повышении температуры модуль упругости снижается, деформативность растет. При повышенных температурах значительное снижение прочности происходит из-за усушки в присучковом косослое. Иногда наблюдается разрыв деревянных конструкций в жаркие летние дни, когда напряжения в деревянных элементах снижаются по сравнению с расчетными.

 

 

Рис. 1. Влияние температуры и влажности на прочность древесины

(а, б, в — по данным Ф.П. Белянкина (за 100% принята прочность при температуре 0° и влажности 9%); г — но данным Н.Л. Леонтьева (за 100% принята прочность при температуре 20° и влажности 0%))

 

Определяя прочность древесины экспериментально необходимо учитывать как ее влажность, так и температуру. Пересчет предела прочности древесины к стандартной температуре 20° может производиться по формуле:

 

                             σ₂₀ = σ_τ + β(Т-20) кг/см²,

где σ₂₀ — искомая прочность при t=20°;

      σ_τ — прочность при данной температуре Т;

      β — поправочное число на температуру, принимаемое по табл. 1.

 

Пересчет предела прочности по данной формуле производится при температурах от +10 до +50°. Пересчет к температуре 20° производится с учетом пересчета влажности до 15%.

 

Таблица 1. Поправочные числа β

 

Порода древесины	Поправочные числа в в кг/см2
	сжатие вдоль волокон	статический изгиб	скалывание вдоль волокон	растяжение вдоль волокон
Береза	4,5	-	-	-
Сосна	3,5	4,5	0,4	4,0
Ель	2,5	3,0	-	-
Лиственница	4,5	-	-	-
Пихта	2,5	-	-	-

 

3. Конструирование и расчет арок.