2.20 Древесина как конструкционный строительный материал обладает как положительными, так и отрицательными свойствами.

К положительным свойствам относятся:

1. Небольшая плотность, зависящая от породы и влажности древесины.

Сравнение плотности древесины разных пород следует производить при одной и той же влажности, равной 12 %. Средняя плотность древесины при 12 %-ной влажности принимается равной (кг/м3):

сосна, ель, кедр, пихта, осина, тополь – 500;

лиственница – 650;

береза, дуб, бук, клен, граб, акация, ясень – 700.

2. Высокая относительная прочность. Отношение расчётных сопротивлений древесины (сжатие, изгиб) к её плотности выше, чем такое же отношение у стали, бетона и кирпичной кладки.

3. Малый коэффициент теплопроводности, что позволяет использовать древесину как конструкционный, так и теплоизоляционный материал.

4. Незначительный коэффициент температурного расширения. В деревянных сооружениях большой протяженности можно не устраивать температурных швов.

5. Химическая стойкость. Древесина является химически более стойким материалом, чем сталь и железобетон. Поэтому деревянные конструкции рекомендуются для применения в зданиях с химически агрессивной средой. Большинство органических кислот при обычной температуре не ослабляют древесину; она устойчива к воздействию уксусной, муравьиной, лимонной и других кислот. При обычной температуре фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину, серная кислота при концентрации более 5 % и в особенности азотная кислота разрушают древесину и при низких температурах. Горячие растворы органических кислот также разрушают древесину. Растворы едких щелочей и аммиака оказывают разрушающее действие в особенности при увеличении концентрации и повышении температуры.

6. Пластичность. Арочные и сводчатые конструкции можно возводить путем гнутья досок без сохранения напряжений от начального выгиба. Благодаря релаксации происходит затухание напряжений при постоянной начальной деформации вследствие постепенного перехода упругой деформации в пластическую.

7. Упругость. Древесина может служить хорошим амортизатором при воздействии на конструкцию динамической нагрузки.

8. Хорошие акустические свойства.

9. Производство строительных работ не имеет сезонных ограничений.

10. Простота обработки. Древесина легко обрабатывается простым ручным или электрическим инструментом.

К отрицательным свойствам относятся:

1. Неоднородность строения (анизотропность). Неоднородность древесины сказывается на изменчивости показателей прочности и деформативности. Значительные расхождения прочности древесины при приложении усилий вдоль и поперек направления волокон усложняют вопросы конструирования деревянных конструкций и, в первую очередь, узловых соединений.

2. Пороки древесины. К основным порокам относятся сучки, косослой, трещины. Наличие сучка изменяет направление волокон древесины либо прерывает их, что оказывает значительное влияние на прочность, особенно при растяжении. Также снижает прочность древесины наклон волокон относительно оси ствола (косослой).

3. Влияние влажности на физико-механические свойства древесины. Древесина обладает способностью впитывать в себя влагу в виду своей гигроскопичности. От количества влаги в древесине в значительной мере зависят её физико-механические свойства. С повышением влажности древесины происходит увеличение её плотности, снижение прочностных и деформационных характеристик. С изменением влажности древесины связаны такие явления, как усушка, набухание, коробление, растрескивание.

4. Гниение древесины. Гниение происходит в результате жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. Процесс развития дереворазрушающих грибов происходит при влажности древесины более 18 %, положительной температуре (5…50°С) и присутствии воздуха. Древесина с влажностью более 75 % гниет медленно, а в воде совсем не гниет. Разрушение древесины может происходить также в результате жизнедеятельности насекомых (древоточцев).

5. Подверженность возгоранию. Воспламенение древесины от открытого пламени может происходить при температуре 210°С. При отсутствии открытого пламени воспламенение может произойти от быстрого (мгновенного) нагревания древесины до температуры 330°С. При длительном воздействии тепла воспламенение может произойти уже при температуре, равной 150–170°С.

6. Ползучесть древесины. Под термином «ползучесть» обычно понимают процесс развития деформаций материала во времени без увеличения нагрузки. В зависимости от уровня механического напряжения деформация ползучести древесины либо затухает с течением времени, либо неограниченно увеличивается и может привести к разрушению конструкции.

7. Снижение прочности древесины при длительном действии нагрузки.

Лекция №3.

ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ И БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ.