9. Скалывание древесины

9.1. Особенности работы древесины на скалывание

Малый стандартный образец

Скалывание, наряду с растяжением поперек волокон, является наиболее слабым видом сопротивления древесины. Характер разрушения хрупкий. Пороки резко снижают сопротивление древесины скалыванию.

Средний временный предел прочности при скалывании древесины вдоль волокон при изгибе не клееных элементов 1 сорта равно 1,8 МПа, клееных 1,6 МПа

Различают: скалывание вдоль волокон; скалывание поперек волокон; скалывание под углом к волокнам.

В деревянных конструкциях древесина чаще всего работает на скалывание вдоль волокон. Предел прочности на скалывание поперек волокон примерно в два раза меньше. Предел прочности на скалывание под углом к волокнам занимает промежуточное положение, а расчетное сопротивление под угломопределяется по формуле

где расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон;расчетное сопротивление древесины скалыванию поперек волокон.

9.2. Расчет элементов

При расчете соединений элементов деревянных конструкций пользуются формулой

где расчетная скалывающая сила;

площадь скалывания;

расчетное среднее по длине площадки скалывания сопротивление древесины, определяется по формуле

,

где расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон при расчете по максимальному напряжению,;

расчетная длина площадки скалывания, принимаемая не более 10 глубин врезки в элемент, отношение должно быть не менее 3;

плечо сил скалывания, см;

Для элементов с несимметричной врезкой, например, в лобовых врубках, ; при расчете симметрично загруженных элементов с симметричной врезкой;полная высота поперечного сечения элемента;

коэффициент, зависящий от вида скалывания древесины: при одностороннем скалывании ; при двухстороннем скалывании -.

Расчет на скалывание коротких клееных деревянных балок, нагруженных большими сосредоточенными силами вблизи опор, производится по формуле

Лекция 5 Конструкционные пластмассы, применяемые в строительстве

Содержание: Общие сведения о пластмассах. Основные виды конструкционных пластмасс, их свойства и области применения.

1. Общие сведения о пластмассах

Пластмассами называются материалы, которые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер – высокомолекулярное химическое соединение.

Получают синтетические полимеры из мономеров, которые способны взаимосоединяться с образованием молекул многократно увеличенной молекулярной массы.

Название полимера образуется от названия того мономера, из которого он был получен (этилен – полиэтилен, пропилен – полипропилен, стирол - полистирол, винилхлорид – поливинилхлорид).

Получение синтетических полимеров осуществляется посредством реакций полимеризации и поликонденсации.

Полимеризацией называется реакция соединения нескольких молекул мономеров в макромолекулу полимера, не сопровождающаяся выделением побочных продуктов.

Поликонденсацией называется реакция взаимодействия молекул нескольких мономеров, сопровождаемая получением макромолекулы полимера и выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, газов и т.д.).

Полимерам присущи следующие основные состояния:

- два агрегатных: твердое и жидкое;

- два фазовых: аморфное и кристаллическое;

- три релаксационных физических: стеклообразное, высокоэластичное, и вязкотекучее, причем границы между этими состояниями обычно характеризуются значениями температур стеклования Т_с и текучести Т_т.

В зависимости от поведения при нагревании – охлаждении полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные полимеры при первичном, а также повторном нагреваниях, становятся пластичными, а при охлаждении переходят в твердое состояние (поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и т.д.).

Термореактивные полимеры приобретают пластичность только при первичном нагревании, после отверждения они переходят в неплавкое, нерастворимое состояние (полимеры на основе фенолоформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных, карбамидных смол и др.).

Пластмассы могут быть однородными, состоящими из одного полимера, и неоднородными и состоять из связующего, пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов, антистатиков, красителей, порообразователей и т.д. Неоднородные пластмассы называют полимерными композиционными материалами. К ним относятся и конструкционные пластмассы.

Для производства конструкционных пластмасс используют смолы:

 полиэфирные смолы – класс термореактивных, отверждаются при повышенной и комнатной температуре при помощи катализатора гипериза (светло-желтая жидкость с резким запахом) и соускорителя реакции метилвинилаэросила, набирает 60% прочности в течение суток без выделения побочных продуктов. Отверждение сопровождается выделением большого количества тепла, увеличением плотности, уменьшением объема смолы. В отвержденном состоянии обладает высокой стойкостью к воде, кислотам, бензину, маслам. Применяются в качестве связующего при изготовлении стеклопластика и как основу для клеев, лаков, пластобетонов, шпаклевок и т.д.;

- фенолоформальдегидные смолы (ФФС) – термореактивные, отверждаются в присутствии кислот с выделением летучих веществ и воды, для удаления которых требуется дополнительное давление. Этим смолы быстро отверждаются при повышенной температуре, обладают высокой прочностью, хорошей адгезией к стекловолокну, древесине, бумаге, стойки к термодеструкции, имеют высокие физико-механические и диэлектрические свойства, не растворяются в продуктах нефтепереработки и органических растворителях, стойки к действию слабых кислот. Применяются для изготовления стеклопластиков, древесных и бумажных пластиков, фанеры, клееной древесины;

- эпоксидные смолы – отверждение происходит без выделения побочных продуктов, с малой усадкой по сравнению с другими полимерами, катализатор отверждения  ПЭПА (полиэтиленполиамин). Отвержденные эпоксидные смолы обладают высокими физико-механическими свойствами, хорошей адгезией к большинству материалов, они бензино- , масло- и водостойкие. Применяются как связующее при изготовлении стеклопластиков и прессовочных композиций, в качестве клеев, герметиков, коррозие- и водостойких покрытий, обладающих хорошей атмосферо- и светостойкостью. Последнее время применяют модифицированные эпоксидные смолы;

- карбамидные (мочевиноформальдегидные) смолы – отверждение происходит под действием органических кислот, кислых солей и эфиров. Сами смолы растворяются в воде, но отвержденные практически не растворимы ни в чем. Карбамидные смолы бесцветны, обладают достаточно высокой теплостойкостью и светостойкостью. Используются в качестве связующего в пресс-порошках, применяемых для изготовления строительных деталей, клеев и пропитки тканевых материалов. На основе карбамидных смол получают пористый материал (мипору), имеющий высокие теплозвукоизоляционные показатели и малую плотность;

- кремнийорганические смолы обладают повышенной атмосферо- и светостойкостью. Применяются в качестве лаков, эмалей, красок, а также для придания гидрофобных свойств поверхности пористых материалов (мрамору, тканям, бумаге и т.д.)

Добавки к пластмассам:

- наполнители уменьшают расход связующего, снижают стоимость, уменьшают усадку, придают большую механическую прочность. В качестве твердых наполнителей применяют непрерывное и рубленное стекловолокно, стеклоткань, асбестовое волокно, древесную стружку, опилки, тальк и т.д.;

- пластификаторы снижают хрупкость, увеличивают гибкость, эластичность, относительное удлинение, морозостойкость;

- стабилизаторы способствуют сохранению физико-механических свойств во времени, снижают скорость процессов деструкции материалов под влиянием атмосферных воздействй. По характеру действия стабилизаторы делятся на актиосоданты или термостабилизаторы ( против термоокслительной деструкции) и светостабилизаторы ( против фотолиза и фотоокисления).

- антистатики уменьшают электризацию полимерных материалов в процессе их переработки и эксплуатации изделий из них. В качестве антистатика для пластмасс применяют поверхностно активные вещества и электропроводящие наполнители (сажа, графит, порошки металлов).