Свойства древесины

Древесина для строительных конструкций должна хорошо сопротивляться внешним уси­лиям и атмосферным влияниям (воздух, вода).

Для использования лесоматериалов в соот­ветствующих конструкциях Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ) установ­лены общие требования, которые определя­ются в зависимости от свойств древесины.

Физические свойства древесины

Физические свойства зависят от породы, сорта и состояния древесины. К физическим свойствам, учитываемым в плотнично-столярных работах, относятся: объемный вес, влаж­ность, запах, цвет, разбухание, усушка, рас­трескивание, коробление, теплопроводность и звукопроводность.

Объемным весом древесины назы­вают отношение веса образца древесины в естественном состоянии к его объему. Объем­ный вес зависит от породы, влажности и возраста   древесины.    Свежесрубленное   дерево, высушенное в естественных условиях в тече­ние двух лет, теряет в весе до 50 %.

Запах древесины зависит от содержа­щихся в ней смолистых, дубильных и других веществ. Древесина различных пород имеет свой характерный запах. Например, характер­ный запах сосны обусловлен содержанием в ней смолистых веществ. Изменение запаха древесины является признаком заболевания — появления   грибов.

Цвет служит одной из характеристик при определении породы древесины. Например, дуб имеет бурую окраску, а береза — белый цвет.

Влажность оказывает большое влияние на качество материалов. Излишняя влажность вызывает загнивание, а неравномерное высы­хание— растрескивание и коробление. Дре­весина для строительных конструкций долж­на иметь определенную влажность, соответ­ствующую  условиям  эксплуатации.   Так,   например,   влажность   древесины   строительных конструкций не должна превышать 23%.

В зависимости от степени .влажности древе­сина делится на три группы: сухая с влажно­стью 15%; воздушно-сухая с влажностью от 15 до 20%; сырая с влажностью от 20 до 50%.

Сухая древесина в основном применяется для столярных изделий, а воздушно-сухая — для деревянных конструкций всех видов. Если воздушно-сухая древесина предназначена для конструкций, работающих в условиях значи­тельной влажности, необходимо предусмот­реть защитные меры, о которых будет сказа­но ниже. Сырая древесина применяется обыч­но для временных сооружений, а также для конструкций, находящихся на отметках ниже уровня   грунтовых   вод.

Усушка древесины больше сказывается на размерах длины окружности поперечного сечения. При потере влаги древесина усыхает и уменьшается в объеме, при поглощении вла­ги древесина разбухает и увеличивается в объеме. Неравномерное высыхание древесины способствует возникновению напряжений, ко­торые вызывают растрескивание и ко­робление. Усушка, коробление и растре­скивание являются существенными недостат­ками, влияющими на прочность деревянных соединений. Защита деревянных поверхностей от проникновения влаги путем покрытия оли­фой, смолой, красками предохраняет от раз­бухания, а способы, замедляющие высыхание, исключают коробление и растрескивание. За­медляют высыхание различными способами, например, смазыванием торцов бревен специ­альными  составами   или   парафином.

Способность тела проводить тепло назы­вается теплопроводностью. Теплопро­водность дерева невелика. Теплопроводность древесины в при раза меньше кирпича и в 300 раз меньше стали. Малая теплопроводность дерева позволяет принимать значительно меньшую толщину стен по сравнению с кирпич­ными.

Способность материала пропускать звук называется звукопроводностью. Древе­сина обладает относительно большой звуко­проводностью, что является существенным ее недостатком. Для уменьшения звукопровод­ности перегородок и перекрытий требуются дополнительные звукоизолирующие материа­лы (шлаковые засыпки, шлаковата, войлок и т. д.).


Механические свойства древесины

Способность материала сопротивляться внешним силовым воздействиям называют ме­ханическими    свойствами.    К    механическим свойствам древесины относятся: прочность, упругость, пластичность и твердость.

Прочность древесины характеризуется ее способностью сопротивляться действию внешних сил (нагрузок). Все элементы кон­струкций находятся под действием внешних сил, которые стремятся сжать, растянуть, изо­гнуть, сколоть или перерезать древесину. К внешним силам относятся все виды нагрузок, действующие на конструкции во время их воз­ведения и эксплуатации. В свою очередь дре­весина под действием внешних сил сопротив­ляется им. При недостаточных размерах по­перечного сечения и больших нагрузках дре­весина может разрушиться.

Силы, сопротивляющиеся внешним воздей­ствиям (загрузкам), называются внутренними силами или напряжениями. Таким обра­зом, внутренние силы материала стремятся воспрепятствовать внешним силам растянуть, сжать, изогнуть, срезать или сколоть мате­риал, благодаря чему в сечениях конструкции возникают напряжения сжатия, растяжения, изгиба,  среза  или  скалывания.

Испытания на специальных машинах по­казали, что древесина хорошо сопротивляется изгибу, растяжению и сжатию вдоль волокон и намного хуже сопротивляется растяжению и сжатию поперек волокон. Отсюда видно, что в зависимости от характера действия силы (изгиб, растяжение и т. д.) и ее направления по отношению к волокнам древесины (вдоль или поперек волокон) сопротивление будет различным. Это объясняется неодно­родным строением древесины по разным на­правлениям.

Прежде чем  изготовить конструкцию, рас­считывают ее прочность, отвечающую требо­ваниям эксплуатация. Нормы и технические условия на проектирование деревянных кон­струкций

(НиТУ-122-55) устанавливают рас­четные сопротивления древесины в кг/см2, т. е., иными словами, сколько килограмм нагрузки на каждый квадратный сантиметр сечения дре­весины может быть допущено для безопасной эксплуатации. Например, для сжатия и смя­тия древесины вдоль волокон нормативное расчетное сопротивление составляет 130 кг/см2, а для сжатия и смятия поперек волокон — 18  кг/см2.

Способность   древесины   принимать   свою первоначальную  форму после удаления действующей силы называется упругостью. Древесина, как и другие материалы, имеет свой   предел   упругости.

Пределом упругости называют та­кую величину внутренних сил (напряжений), при которой изменение формы элемента под действием силы и после удаления ее не пре­вышает величины, установленной Технически­ми условиями для данного материала. Упру­гость древесины зависит от породы, влажно­сти, объемного веса и возраста. Сухая древе­сина обладает наибольшей упругостью. Из всех пород древесины, идущих на строитель­ные цели, наибольшей упругостью обладают береза, бук, дуб, граб и ясень.

Способность древесины, не разрушаясь, со­хранять измененную форму после удаления силы называется пластичностью. Плас­тичность зависит от породы, возраста, влаж­ности и температуры. Это свойство исполь­зуется при производстве гнутой мебели, обо­дьев, колес и др. Древесина, применяемая для этих целей, предварительно пропаривается и   имеет   большую   влажность.