Деревина як конструкційний матеріал
В результаті рослинного походження і умов зростання дерева деревина має трубчасту шарувато-волокнисту будову. Стовбур складається з: 1) кора, 2) камбій, 3) заболонь, 4) ядро, 5) серцевина. Деревні волокна маються в своєму розпорядженні концентричними шарами навколо осі стовбура, які називають річними шарами, тому що кожен шар наростає протягом року. Річні шари діляться на ранню і пізню деревину. Основа деревини – трахеїди (до 90% всього об'єму). Трахеїдами є витягнуті уздовж стовбура порожнисті відмерлі клітки, провідні воду від коріння до крони. Вони додають деревині механічну міцність. Щільність і міцність деревини залежать від відносного вмісту в ній пізньої деревини, яке у сосни, наприклад, коливається від 10 до 30%. Розрізняють 3 плоскість: торцевий, тангенціальний, радіальний. Вологість деревини надає значний вплив на її властивості. Вологість деревини – це процентний вміст вільної води в порожнинах і гігроскопічної води в порах деревини. Два види вологи: зв'язана (гігроскопічна – міститься в клітках самої целюлози), вільна (капілярна – в міжклітинному просторі). Maксимальноє кількість вологи – межа гігроскопічності і =30%. Деревина хімічно стійка до калійно-натрієвих солей, до мінеральних добрив, низької концентрації плавикової, фосфорної і соляної кислоти, середньої концентрації оцетової і мурашиної кислоти. Не стійка до сірчаної і азотної кислоти. Фізичні властивості: 1) щільність; залежить від кількості порожнеч, товщини стінок волокон і змісту вологи (сосна і ялина – 5 кн/м3, береза 6 кн/м3) 2) температурне розширення – лінійне розширення при нагріванні, що характеризується коефіцієнтом лінійного розширення в деревині різно уздовж волокон під кутом до них. Коефіцієнт в 2-3 рази менше ніж у сталі 3) теплопровідність – унаслідок пористої будови деревина погано проводить тепло. Теплопровідність деревини уздовж волокон більша, ніж упоперек волокон. Механічні властивості деревини, що є природним полімером, вивчаються на основі реології – науки про зміну властивостей речовини в часі під дією тих або інших чинників, в даному випадку навантажень. 2 Реологіях властивості: повзучість – властивість матеріалу додаткова деформуватися з часом при постійному навантаженні; релаксація – зменшення напруги з часом. Різні механічні властивості матеріалів при різному напрямі зусилля до волокон називається анізотропією і обумовлено трубчастою будовою деревини. Для деревини в інженерних розрахунках прийнята транстропная модель анізотропії, яка припускає різні механічні і пружні властивості тільки в двох напрямах (вздовж і поперек волокон). Властивості в тангенціальному і радіальному напрямі практично однакові. При розтягуванні уздовж волокон і упоперек волокон характер руйнування крихкий, що є небезпечним. При тому, що зім'яло прочностниє характеристики практично не відрізняються від стискування. Сколювання уздовж волокон є одним із слабких місць в роботі деревини. См=0,50,6 кн/см2; характеризується крихким руйнуванням. Прочностниє характеристики залежать від породи деревини, від часу дії навантаження, від розмірів поперечного перетину, від конфігурації елементу. Це все враховується коефіцієнтом умови роботи.
Гост, сніп, серії