Древесина и ее физико-механические характеристики

Общие сведения

Древесина является естественным строительным материалом с очень большим разбросом прочностных характеристик. Она является штучным материалом и по нормированным правилам разделяется на классы по качеству.

Диаграмма растяжения-сжатия строительной древесины вдоль волокон представлена на рис. 1. B области растяжения она практически линейна, а дерево ведёт себя при этом как хрупкий материал.

Рис. 1. Диаграмма для

древесины при нагруже-

нии вдоль волокон

При испытании на сжатие кривая напряжение - деформация существенно нелинейна. Математическая модель описания нелинейного поведения древесины приводится в работе Глоса . По длинным этой работы составлена табл. 2.

Таблица 2. Статические параметры

для европейской древесины

хвойных пород

Параметр		Прочность			Модуль упругости
		На сжатие	На растяжение	На изгиб
Среднее значения, Н/мм Коэффициент вариации 0,05-квантиль, Н/мм 0,95-квантиль, Н/мм		32 0,18 21 50 14 20 2,4-2,9	30 0,35 15 55 8 26 1,7-2,2	37 0,27 24 55 15 26 2,2-2,8	11500 0,22 7000 16500 3500 9000 2,8-3,4
Параметры экстремального распределения типа III
Наименьшие значения		2,6	2,0	2,5	3,1

Данные таблицы 2.относятся к материалу класса качества II при длительности испытаний 1-5 мин при температуре 20+2 С и влажности древесины 10-15%. Модули упругости для испытаний на растяжение, сжатие и изгиб практически одинаковы.

В качестве типа распределения хорошо подходит экстремальное распределение типа III для наименьших значений (сдвинутое на распределение Вейбула) и имеет абсолютный минимум. Правомерность выбора именно этого типа распределения подтверждается теорией прочности хрупких материалов.

С увеличением влажности прочность древесины падает, что можно оценить по данным табл. 3. для пределов измерения влажности от 5 до 25%. При влажности более 25% прочность практически не меняется.

Таблица3. Изменения прочностных характеристик, %,

при изменении влажности на u=1%;

базовое значение u=12%(по[6.14.])

Параметр	Изменение характеристики при качестве древесины
	Низком (0,05-квантиль)	Среднем (0,5-квантиль)	Высоком (0,95-квантиь)
Прочность: на сжатие растяжение изгиб Модуль упругости: при сжатии растяжения изгибе	-+1 0 0 -+1 0 0	-+4 0 -+2 -+2 0 -+1	-+6 -+1 -+3,5 -+3,5 0 -+1,5

Прочностные характеристики древесины снижаются с увеличением температуры. Исследования на малых образцах при температурах от -20 до 40 C и влажности 10- 15 % дали результаты, которые приведены в табл. 6.4. Влияние температуры увеличивается с повышением влажности древесины.

Прочность возрастает с увеличением размера элемента, причём более интенсивно для высокопрочных пород дерева. Влияние размеров можно учесть редукционный коэффициентом

-0,086

КV = (V/V0)

Где V – объём элемента; V0 = 1 м – базовый объём.

Таблица 4. Изменение прочностных характеристик, %,

при изменении температуры на Т = 10 ; газовое значение Т = 20 С;