Прочность при сжатии вдоль волокон

Влияние влажности на механические свойства древесины показано на рис. 10. Прочность при сжатии вдоль волокон определяют на образцах- призмах сечением 20x20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм

_{. После измерения образцы подвергают испытанию. Усилие должно быть направлено вдоль волокон образца. Нагружение производят равно­мерно со скоростью 5000 ± 1000 Н/мин.}

Предел прочности вычисляют по формуле

Где Pmax- максимальная нагрузка, Н (кгс);

а, Ь - размеры поперечного сечения образца, м (см).

Предел прочности при влажности IV в момент испытания от 8 до 20 % пересчитывают, приводя к стандартной влажности (12 %) по формуле

где а - поправочный коэффициент на влажность, принимаемый для всех пород, равный 0,04

Если образцы во время испытания имели влажность 30 % и более, то используют формулу

где оц- — предел прочности образца с влажностью W в момент испытания, МПа;

Kw12 - пересчетный коэффициент при влажности 30 %. равный 0,4 % - для березы и лиственницы; 0.445 - для ели, пихты, граба, осины, тополя; 0,45 - для сосны и бука; 0,485 - для клена; 0,535 - для вяза и ясеня; 0,55 - для дуба, липы, ольхи.

На сжатие вдоль волокон работают сваи, столбы, ноги стропильных ферм и другие конструкции.

4.3. Прочность при сжатии поперек волокон

деформация, мм Рис. 11 Диаграмма сжатия древесины поперек волокон

Прочность при сжатии поперек волокон определяют на образцах тех же размеров. Поскольку при сжатии поперек волокон происходит поперечное смятие волокон древесины без явного разрушения стенок, за прочность древе­сины в этом случае принимают условный предел прочности, равный наиболь­шему напряжению, при котором еще наблюдается прямолинейная зависи­мость между напряжением и деформаци­ей (рис. 11). Условный предел прочности древесины при сжатии поперек волокон составляет примерно 0,1-0,3 от предела прочности вдоль волокон.

Условный предел прочности при влажности И-' в момент испытаний вы­числяют по формуле

где Р - нагрузка при условном пределе прочности, Н (кгс);

Ь - ширина образца, м (см);

l-длина образца, м (см).

После этого предел прочности ст„ пересчитывают, приводя к влажности 12 % по формуле (26). Поправочный коэффициент а = 0,035 для всех пород древесины.

Предел прочности образца с влажностью, равной пределу гигроскопич­ности или большей, пересчитывают к влажности 12 % по формуле:

где К'w12 - коэффициент, равный 1,67 для лиственных пород и для хвойных пород при радиальном сжатии; 2,45 - для хвойных пород при танген- тальном сжатии.

На сжатие поперек волокон древесина работает в местах врубок, шпо­нок, соединения деревянных деталей с металлическими

4.4. Прочность при статическом изгибе

Для определения предела прочности при статическом изгибе ис­пользуют образцы сечением 20>'20мм и длиной вдоль волокон 300 мм. Об­разцы размещают на двух опорах. Расстояние между центрами опор со­ставляет 240 мм (рис. 12).

Образец должен быть помещен на опоры так, чтобы изгибающее усилие было направлено по касательной к годичным слоям. Скорость на- гружения составляет 5000 ± 1000 Н/мин. Обра­зец доводят до разрушения.

Предел прочности вычисляют по формуле

где Р_тах - максимальная нагрузка, Н (кгс);

/- расстояние между опорами, м (см);

Ь - ширина образца, м (см);

h - высота образца, м (см).

Вычисления производят с округлением до 1 МПа. Предел прочности приводят к стандартной влажности по соответствующей формуле (26). Поправочный коэффициент а = 0,04 для всех пород древесины.

Предел прочности образцов с влажностью, равной пределу гигро­скопичности или большей, пересчитывают, приводя к влажности 12 %:

где К'w12 - коэффициент, равный 1,54 - для клена; 1,62 - для дуба, липы, ясеня; 1,72 - для бука, груши, сосны, пихты, тополя; 1,83 - для бере­зы, граба, ели, лиственницы, ореха.

Характер разрушения может быть защепистым, что свидетельствует о высоком качестве древесины, и гладким, с небольшими тупыми высту­пами у древесины низкого качества. На изгиб работают шпалы, балки, фермы, мосты, ригели, стропила

Основные прочностные показатели различных древесных пород см. в Приложении 2.

4.5. Прочность при растяжении вдоль волокон

Предел прочности на растяжение древесины вдоль волокон опре­деляют на образцах точно установленных размеров (рис. 13)

Предел прочности образцов с влажностью IV в момент испытания вычисляют с точностью до 1 Мпа по формуле

где Рmах - максимальная нагрузка, Н (кгс);

а,Ь- размеры поперечного сечения рабочей части образца, м (см).

Прочность образца с влажностью, отличающейся от стандартной, пересчитывают к влажности 12 % по соответствующей формуле (26). По­правочный коэффициент а 0,01 для всех пород древесины. Предел прочности образца с влажностью, равной пределу гигроскопичности или большей, пересчитывают к влажности 12 % по формуле

где Kw12 - коэффициент, равный 1,3 для хвойных пород и 1,33 - для ли­ственных.

Предел прочности при растяжении древесины поперек волокон для всех изученных пород в среднем составляет 1/20 от предела прочности при растяжении вдоль волокон, что объясняется анизотропностью строения древесины. Из-за малой прочности древесины поперек волокон при проек­тировании конструкции стараются избегать действия на элементы растяги­вающих нагрузок, направленных соответствующим образом.

4.6. Прочность при скалывании вдоль волокон

Для этого вида испытания изготавливают образцы таким образом, чтобы годовые слои на торцах были параллельны плоскости скалывания при тангентальном и перпендикулярны при радиальном скалывании. От­клонения от размеров, указанных на рис. 15, скалываемой части образца не должны превышать 0,5 мм.

Рис. 14. Образцы для испытания древесины на скалывание вдоль волокон по плоскости: а) тангентальной: б) радиальной

Перед испытанием штангенциркулем измеряют с точностью до 0,1 мм по ожидаемой плоскости скалывания ширину Ь и длину скалывания /. Испы­тания проводят на специальном приспособлении, изображенном на рис. 15.

Рис. 15. Приспособление для испытания древесины на скалывание вдоль волокон: / - корпус; 2 пружина; 3 - подвижная планка; 4 - ролики; 5 - нажимная призма с шаровой опорой; 6 - образец: 7 - опора; 8-устройство для прижима надвижной опоры

Образец вставляют в приспособление и перемещением подвижной опоры обеспечивают прилегание опорных границ к соответствующим по­верхностям приспособления. Передвижная опора прижимается к образцу с силой 5-9 Н. Приспособление с образцом в собранном виде ставят на нижнюю головку испытательной машины так, чтобы верхняя торцевая поверхность длинной части образца находилась в центре приложения на­грузки. Испытывают образцы на скалывание сначала в тангентальной, а затем в радиальной плоскости. Скорость нагружения должна составлять 2000 ± 500 Н/мин (200 ± 50 кгс/мин).

Предел прочности т_и образца с влажностью W' в момент испытания вычисляют с точностью до 1 • Ю⁵ Н/м" (1 кгс/см*) по формуле

Предел прочности образцов при влажности IV в момент испытания пересчитывают к влажности 12 %

Предел прочности образцов с влажностью, равной пределу гигро­скопичности или большей, пересчитывают к влажности 12 %

4.7. Полевые методы определения прочностных характеристик древесины

Метод определения прочности по содержанию поздней древесины. Этим методом лучше всего определять прочность таких пород, как сосна, ель, лиственница, дуб, ясень.

Приближенно прочность древесины, МПа, можно подсчитать по эм­пирической формуле

где т - процентное содержание поздней древесины;

А, В - коэффициенты, принимаемые по табл. 4

Поиск по сайту: