Вплив вологості й температури на механічні властивості деревини

При збільшенні вологості в межах гігроскопічності (до 30%,) міцність деревини знижується, а деформативність зростає. При збільшенні вологості на 1 % міцність знижується на 3-5%. При збільшенні вологості за межею гігроскопічності механічні властивості деревини не змінюються. В усіх країнах прийнята за стандартну вологість 12%.

Формула перерахунку міцності від вологості (справедлива при w = 8…23 %)

, (3.1)

де - перехідний коефіцієнт: =0,05 – стиск вздовж волокон; = 0,04 – згин; =0,03 – сколювання вздовж волокон.

Якщо за вологості w = 20 % міцність становить = 20 МПа, то за стандартної вологості = 28 МПа.

Зі зростанням температури міцність деревини зменшується, а деформативність збільшується. За стандартну прийнята температура t = С. Перерахунок міцності до стандартної t = C проводять після зведення міцності до вологості 12% за формулою (діє від +10 до +50^оС)

, (3.2)

де для сосни при стисканні = 3,5 (ялини = 2,5); розтягу =4, згину = 4,5 (ялини = 3).

Зниження міцності деревини в конструкції, яку експлуатують при t = +30…+50^оC враховують коефіцієнтом умов роботи .

При замерзанні вологи в деревині – її деформації зменшуються, міцність підвищується, але деревина стає крихкою.

Розрахункові опори деревини. Методика їх визначення

Розрахункові опори визначають за даними короткочасних випробувань малих чистих зразків сухої деревини вологістю 12 % на розтяг, стиск, згин, зминання та сколювання. Необхідна кількість зразків для випробування , де v – коефіцієнт варіації: v = 0,25 – на розтяг; 0,15 – на згин; 0,13 – на стиск; t = 1,96 – показник достовірності досліду; m 0,05 – точність досліду.

Середнє значення міцності (тимчасовий опір деревини)

. (3.3)

Нормативний опір визначається із забезпеченістю 95 %

, (3.4)

де η – показник рівня забезпеченості, який для деревини приймають 2,33.

За нормативним опором з урахуванням тривалого опору деревини визначають розрахунковий опір із забезпеченістю 95 %

, (3.5)

де к_масш – коефіцієнт масштабності < 1; – коефіцієнт надійності за матеріалом, значення якого залежить від виду роботи деревини та її сорту, = 1,11…1,60.

За відсутності устаткування для випробування великих зразків нормують розрахунковий опір за результатами випробування малих чистих зразків деревини. У цьому випадку , де – коефіцієнт безпеки за матеріалом з урахуванням сортності.

Базові розрахункові опори деревини сосни та ялини наведено в табл. 3 [1]. Розрахункові опори для інших порід деревини встановлюють множенням на відповідні перехідні коефіцієнти т_п. Вплив на міцність матеріалу реальних умов експлуатації та специфіки роботи деревини в різних елементах визначають відповідними коефіцієнтами умов роботи за матеріалом.

Норми проектування передбачають три класи відповідальності будівель і споруд ( І, ІІ та ІІІ). Їм відповідають коефіцієнти надійності за призначенням γ_п, що дорівнюють 1; 0,95 та 0,9, на які треба ділити базові розрахункові опори.