На главную: Строительное дело
Вход
Строительное делоМастеровойДревесиноведениеМеханический свойства древесиныПрочность древесины при сжатии

ДревесиноведениеВ начало раздела

Обработка древесины, сушка и классификация древесины, свойства дерева)
НЕ понравилась
1
Понравилось

Прочность древесины при сжатии

Прочность древесины при сжатии вдоль волокон. Наиболее, характерным из механических свойств древесины и важным в практическом отношении является се прочность при сжатии вдоль волокон. Для испытании применяется образец в форме прямоугольной призмы с основанием 20 мм X 20 мм и высотой (по направлению волокон) 30 мм; в каждом образце на половине высоты измеряются с точностью 0, 1 мм размеры поперечного сечения (а и b).

Машина для испытаний должна быть снабжена шаровой опорой; так как 5-тонная машина ГЗИП такой опоры не имеет, необходимо в этом случае применить переносную шаровую опору, показанную на рис. 69.

 Переносная шаровая опора: 1 - корпус: 2 -шаровая опора; 3 -нажимной штемпель; 4 - образец

Рис. 69. Переносная шаровая опора: 1 - корпус: 2 -шаровая опора; 3 -нажимной штемпель; 4 - образец

Применение шаровой опоры обязательно для лучшего центрирования образца, обеспечения приложения нагрузки ко всей площади торца и равномерного распределения напряжений по сечению образца.

Приспособление с образцом располагают между опорными, поверхностями машины; нагружение должно производиться вдоль волокон, равномерно на весь образец, со средней скоростью 4000 кг ±25% в минуту. Испытание доводят до явного разрушения образца и по шкале машины отсчитывают максимальный груз (Pmax) с точностью 5 кг. Предел прочности вычисляют с точностью 5 кг/см2 по формуле:

Прочность древесины при сжатии
 Формы разрушения при сжатии поперек волокон: справа-смятие у торцов; слева-сдвиг

Рис. 70. Формы разрушения при сжатии поперек волокон: справа-смятие у торцов; слева-сдвиг

Средний поправочный коэфициент на влажность для древесины лиственницы, сосны, кедра, ясеня, ильма, бука и березы равен 0, 05; для древесины прочих пород - 0, 04.

Деформация при сжатии вдоль волокон выражается в некотором (незначительном) укорочении образца. Разрушение обычно начинается с продольного изгиба отдельных волокон; во влажной древесине или в образцах из мягких и вязких пород наблюдается смятие у торцов и выпучивание боков, а в сухой древесине или в образцах из твердых пород - сдвиг одной части образца относительно другой по линии, проходящей на тангентальной поверхности под углом около 60° к оси образца (рис. 70).

При изучении под микроскопом явления разрушения древесины при сжатии вдоль волокон обнаружилось, что в самом начале разрушения, еще совершенно незаметном для невооруженного глаза, в толстых стенках поздних трахеид хвойныхпород появляются поперечные штрихи, так, называемые линии скольжения (рис. 71), составляющие с осью трахеид угол около 70°.

В дальнейшем эти линии скольжения соединяются в линии разрушения, которое заканчивается упомянутым сдвигом одной части образца по другой; при этом каждое волокно в отдельности ведет себя, как брусок при продольном изгибе (рис. 72).

 Начальная стадия разрушения при сжатии вдоль волокон (появление линий скольжения в стенках волокон)

Рис. 71. Начальная стадия разрушения при сжатии вдоль волокон (появление линий скольжения в стенках волокон)

 Разрушение древесины при сжатии вдоль волокон (продольный изгиб отдельных волокон)

Рис. 72. Разрушение древесины при сжатии вдоль волокон (продольный изгиб отдельных волокон)

Древесина оказывает довольно большое сопротивление сжатию вдоль волокон, что в связи с легкостью приложения усилия обусловливает частое применение древесины для работы в этих условиях (сваи, стойки, ноги стропильных ферм и np. ). Рассматриваемое свойство древесины хорошо изучено. Цифры, характеризующие прочность древесины наших пород при сжатии вдоль волокон, даны в сводной таблице физико-механических свойств древесины; в среднем же этот вид прочности древесины можно считать равным 400-500 кг/см2, т. е. примерно в 3 раза ниже, чем прочность при растяжении вдоль волокон. Для американских пород предел пропорциональности составляет: для хвойных пород 0, 78; мягких лиственных 0, 70 и для твердых лиственных 0, 60 от величины предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Для древесины некоторых наших пород (лиственница, сосна, пихта, дуб, ясень) предел пропорциональности составляет в среднем 0, 71 от величины предела прочности.

Нa рис. 73 дана диаграмма испытания на сжатие вдоль волокон древесины сосны, построенная аналогично тому, как это было описано для растяжения вдоль волокон.

 Диаграмма сжатия вдоль волокон древесины дуба

Рис. 73. Диаграмма сжатия вдоль волокон древесины дуба

Точка максимального подъема кривой соответствует разрушающей нагрузке, а точка перехода примерно прямолинейного участка диаграммы в криволинейный - пределу пропорциональности, величина которого для древесины в случае сжатия вдоль волокон настолько же условна, как и при растяжении. Криволинейный участок в нижней части диаграммы обусловлен наличием побочных явлений (обжатие неровностей образца в начале нагружения и т. п. ).

Отмеченная выше разница в относительной величине предела пропорциональности для древесины пород разных групп стоит, повидимому, в известной связи с различиями в строении древесины: более высокий предел пропорциональности для древесины хвойных пород надо объяснить большей однородностью и правильностью строения. Самый низкий предел пропорциональности для твердых лиственных пород, куда входят кольцепоровые породы, несомненно стоит в связи с гораздо меньшей правильностью строения их древесины. В то же время мягкие лиственные породы включающие рассеяннопоровые породы, и но степени правильности строения древесины и по величине предела пропорциональности занимают промежуточное положение между хвойными и кольцепоровыми лиственными породами.

Прочность древесины при сжатии поперек волокон. В местах врубок или соединений деревянных деталей с металлическими (под башмаками, болтами и пр. ) существенное практическое значение имеет прочность древесины при сжатии поперек волокон. Классическим примером работы древесины на сжатие поперек волокон служат железнодорожные шпалы (места под рельсами).

Испытание на сжатие поперек волокон сопряжено с затруднениями, так как в этих случаях далеко не всегда можно определить момент начала разрушения образца; древесина при сжатии поперек волокон сильно уплотняется, и бывали нередко случаи, когда образец уменьшает высоту до 1/3 первоначальной, а разрушения не наступает. По этой причине при испытанияхна сжатие поперек волокон ограничиваются определением напряжения при пределе пропорциональности по диаграмме сжатия, не доводя образец до разрушения. При этом остаются в силе замечания относительно условности величины предела пропорциональности.

 Расположение образца и металлической призмы при испытаниях на сжатие поперек волокон: 1 - образец; 2 - нажимная призма

Рис. 74. Расположение образца и металлической призмы при испытаниях на сжатие поперек волокон: 1 - образец; 2 - нажимная призма

 Диаграмма сжатия древесины поперек волокон

Рис. 75. Диаграмма сжатия древесины поперек волокон

По ОСТ НКЛ 250 образец для испытания на сжатие должен иметь форму прямоугольной призмы размерами 20 мм X 20 мм X 60 мм (последний размер по длине волокон); в образце измеряется его ширина а с точностью 0, 1 мм. Нагрузка передается через стальную призму шириной 2 см, расположенную посредине длины поперек образца (рис. 74).

Прилегающие к образцу ребра призмы имеют закругления радиусом 2 мм. Нагружение производится равномерно со скоростью 100 ± 20% кг/мин. на весь образец. Во время нагружения (не прекращая его) при помощи индикатора измеряют деформации образца через каждые 20 кг нагрузки для древесины мягких пород и 40 кг для твердых пород; испытание продолжается до явного перехода предела пропорциональности. При проведении испытаний на 5-тонной машине ГЗИП (груз и шкала на 500 кг) необходимо применять переносную шаровую опору с индикатором.

На основании парных отсчетов (груз - деформация) строится диаграмма сжатия, на которой по оси абсцисс откладываются деформации, а по оси ординат - грузы. По этой диаграмме находят с точностью 5 кг груз при пределе пропорциональности (Р) как ординату точки перехода прямолинейного участка диаграммы в криволинейный (рис. 75). Напряжение при пределе пропорциональности вычисляется с точностью 1 кг/см2 по формуле:

Прочность древесины при сжатии

Поправочный коэфициент на влажность равен 0, 035 независимо от породы и направления сжатия, которое может быть радиальным (усилие направлено по сердцевинным лучам) и тангентальным (усилие направлено по касательной к годовым слоям).

Описанный метод испытания воспроизводит в лабораторной обстановке работу древесины при надавливании на часть ее поверхности (шпалы под рельсом); этот случай сжатия поперек волокон называют иногда смятием второго рода в отличие от смятия первого рода, когда груз распределяется по всей поверхности.

При сжатии древесины поперек волокон вначале происходит постепенное уплотнение образца, сопровождаемое значительным уменьшением его высоты; затем наступает разрушение в форме растрескивания образца и отслаивания боковых частей.

Испытания древесины наших лесных пород на сжатие поперек волокон систематически не проводились. Немногочисленные имеющиеся данные по этому вопросу приведены в табл. 42 (при влажности 15%).

Как видим, соотношение между пределами пропорциональности при радиальном и тангентальном сжатии для разных пород различно, что объясняется влиянием сердцевинных лучей. Так, древесина пород с широкими или весьма многочисленными лучами (дуб, бук, клен, отчасти береза) характеризуется более высоким пределом пропорциональности при радиальном сжатии (примерно в 1, 5-2 раза). Для прочих лиственных пород (с узкими лучами) пределы пропорциональности прр сжатии в обоих направлениях практически одинаковы или мало различаются. Для древесины же хвойных пород, наоборот, предел пропорциональности при тангентальном сжатии в 1, 5 раза выше, чем при радиальном, вследствие резкой неоднородности в строении годовых слоев: при радиальном сжатии деформируется главным образом более слабая ранняя древесина, а при тангентальном сжатии нагрузка с самого начала воспринимается и поздней древесиной.

Таблица 42

Предел пропорциональности при сжатии поперек волокон

Порода Предел пропорциональности при сжатии поперек волокон в кг/см3
радиальной тангентальном
Сосна 34 51
Лиственница 44 63
Дуб 76 56
Ясень 90 99
Вяз 51 39
Ильм 52 55
Карагач 53 50
Каштан съедобный 51 52
Клен остролистый 112 73
Бук 78 52
Береза бородавчатая 65 41
Осина 36 29
Липа - 29

По сравнению с пределом прочности при сжатии вдоль волокон предел пропорциональности при сжатии поперек волокон составляет в среднем 1/8 (от 1/6 до 1/10).

Если же сравнить в обоих случаях предел прочности, который при сжатии поперек волокон не является вполне определенной величиной, то, по имеющимся данным, предел прочности при сжатии поперек волокон составляет примерно 1/3 (0, 36) от величины предела прочности при сжатии вдоль волокон.

{nb_link}
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.




Смотрите также

 
 
 
Регистрация | Забыли пароль? | Контанкты | Правила
Последние комментарии | Теги | Каталог ссылок
О сайте | Карта сайта | Наша команда | Список пользователей
Статистика | RSS | RSS отзывов
2009 © DeloStroika.ru - Сайт представляет Вам материалы по строительной тематике: строительство домов, коттеджей, ремонтные работы в доме и ремонт в квартире. Самостоятельно Вы сможете научиться строить гараж, построить баню, построить бассей и другие хоз. постройки. Видео раздел предлагает к просмотру материалы внутренней отделки и интерьера помещений Вашей квартиры.
* При полном или частичном использовании материалов сайта, активная (dofollow) гиперссылка на страницу материала обязательна.
Запросов: 2 (0.00327)
Rambler's Top100