- •Испытания древесины
- •270800 «Строительство»
- •В ведение
- •1. Определение содержания поздней древесины в годичном слое
- •2. Определение влажности древесины
- •3. Определение равновесной влажности древесины
- •4. Определение плотности древесины
- •5. Определение плотности древесины в полевых условиях
- •6. Определение усушки древесины
- •7. Определение разбухания древесины
- •8. Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон
- •9. Определение предела прочности древесины при статическом изгибе
- •10. Определение предела прочности древесины при скалывании вдоль волокон
- •Аттестационные вопросы
- •Библиографический список рекомендуемой литературы
- •Осредненные физико-механические свойства и признаки древесины хвойных пород (при стандартной влажности 12 %)
- •Осредненные физико-механические свойства и признаки древесины лиственных пород (при стандартной влажности 12 %)
- •Определение равновесной влажности древесины
- •Коэффициент пересчета плотности древесины на стандартную влажность*
- •Полная усушка древесины разных пород
- •Испытания древесины
- •270800 «Строительство»
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 2020 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 RсжW, МПа, вычисляют по формуле
, (33)
где Pр – разрушающая нагрузка, Н (кгс);
a и b – размеры поперечного сечения образца, м (см).
Полученные значения пересчитывают на стандартную влажность 12 % Rсж12%, 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 ab, см |
Разрушающая нагрузка Рр, кгс |
Влажность древесины W, % |
Предел прочности при сжатии, МПа |
||
RсжW |
Rсж12% |
|||||
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 2020 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 RизгW, МПа, вычисляют по формуле:
, (35)
г де Pp – 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 Rизг12%, 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 bh, см |
Разрушающая нагрузка Рр, кгс |
Влажность древесины W, % |
Предел прочности при изгибе, МПа |
||
RизгW |
Rизг12% |
|||||
текущее |
среднее |
|||||
|
|
|
|
|
|
|