8. Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон

Древесина об­ладает высокой прочностью при действии сжимающих и растя­гивающих напряжений, и по прочности на сжатие соответствует высокопрочным бетонам, а по прочности на растяжение и на изгиб – намного превосходит их. При этом, как уже отмечалось в предыдущих пунктах, прочностные характеристики древесины находятся в прямой зависимо­сти от содержания поздней древесины, пористости и влажности. Кроме этого, прочность древесины как ярко выраженного анизотропного материала зависит от направления механических сил по отношению к расположению волокон.

Анизотропия является следствием медленно развивающейся оптимизации (упорядочения) микро- и макроструктуры в условиях роста дерева и максимального сопротивления ствола механическим нагрузкам с выделением упрочняющих (армирующих) волокон в его тканях. Эти волокна ориентированы по направлению действия главных напряжений и сочетаются с более податливыми волокнами ранней древесины (см. п. 1). Следствием этого является то, что максимальное сопротивление древесина оказывает растяжению вдоль волокон - прочность древесины при растяжении вдоль волокон (60…170 МПа) в среднем в 2,5 раза превосходит соответствующий предел прочности при сжа­тии. В свою очередь, прочность древесины при сжатии вдоль волокон (40…60 МПа) в 3…6 раз больше, чем прочность при сжатии поперек волокон.

Предел прочности при сжатии вдоль волокон определяют на образцах в форме прямоугольной призмы основанием 2020 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Размеры сечения образцов измеряют штангенциркулем на середине длины с погрешностью не более 0,1 мм. Образец помещают в приспособление для испытания на сжатие (рис. 7). Приспособление устанавливают на опорную плиту пресса и нагружают до разрушения образца. По шкале пресса устанавливают разрушающую нагрузку. После испытаний определяют влажность образцов по п. 2.

Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон в состоянии естественной влажности R_сж^W, МПа, вычисляют по формуле

, (33)

где P_р – разрушающая нагрузка, Н (кгс);

a и b – размеры поперечного сечения образца, м (см).

Полученные значения пересчитывают на стандартную влажность 12 % R_сж^12%, МПа, по формуле

, (34)

где  - поправочный коэффициент, равный 0,04;

W – влажность образца в момент испытаний, %.

Результаты вычислений округляют до 0,5 МПа и заносят в табл. 9.

Таблица 9

Результаты определения прочности древесины при сжатии вдоль волокон

Номер образца	Размеры сечения ab, см	Разрушающая нагрузка Рр, кгс	Влажность древесины W, %	Предел прочности при сжатии, МПа
				Rсж^W		Rсж^12%
				текущее	среднее

9. Определение предела прочности древесины при статическом изгибе

Прочность древесины при изгибе составляет около 70 % прочности при растяжении и примерно в 1,8 раза превышает прочность при сжатии вдоль во­локон.

Предел прочности древесины при статическом изгибе определяют на образцах в форме прямоугольной призмы с поперечным сечением 2020 мм и длиной вдоль волокон 300 мм. Размеры сечения образцов измеряют штангенциркулем на середине длины с погрешностью не более 0,1 мм. Образец помещают на нижнюю плиту гидравлического пресса так, чтобы изгибающее усилие было направлено по касательной к годичным слоям (тангенциальный изгиб) и с помощью специальных приспособлений нагружают до разрушения по схеме, представленной на рис. 8. По шкале пресса устанавливают разрушающую нагрузку с погрешностью не более 1 %.

Предел прочности древесины при статическом изгибе в состоянии естественной влажности R_изг^W, МПа, вычисляют по формуле:

, (35)

г де P_p – разрушающая нагрузка, Н (кгс);

l – расстояние между центрами опор, мм (см);

h – высота образца, мм (см);

b – ширина образца, мм (см).

Полученные значения приводят к прочности при стандартной влажности R_изг^12%, МПа, по формуле

, (36)

где  - поправочный коэффициент, равный 0,04;

W – влажность образца в момент испытаний, %.

Результаты испытаний и вычислений округляют до 1 МПа и заносят в табл. 10.

Таблица 10

Результаты определения прочности древесины при статическом изгибе

Номер образца	Размеры сечения bh, см	Разрушающая нагрузка Рр, кгс	Влажность древесины W, %	Предел прочности при изгибе, МПа
				Rизг^W		Rизг^12%
				текущее	среднее