Раздел 5. Древесные материалы

Древесину издавна широко применяют в строительстве благодаря присущим ей свойствам. Однако свойства строительных материалов из древесины в большой степени зависят от ее влажности и от направления волокон, поэтому инженеру-строителю необходимо уметь производить соответствующие расчеты. Так, например, зная предел прочности древесины при стандартной 12% влажности и ее влажность в условиях эксплуатации, можно рассчитать ее прочность при данных условиях.

Кроме того, существуют эмпирические формулы для ориентировочного определения прочности древесины в зависимости от ее средней плотности, которыми следует уметь пользоваться в повседневной строительной практике. Для этих же целей важно уметь определять объем древесины (например, досок) по данным их обмера.

Примеры таких расчетов и рассматриваются в данном разделе.

ЗАДАЧА 125. Масса образца стандартных размеров 223 см, вырезанного из древесины дуба, равна 8,8 г. При сжатии вдоль волокон предел прочности его оказался равным 38 МПа. Найти влажность, среднюю плотность (в кг/м³ и г/см³) и предел прочности при сжатии древесины дуба при стандартной 12 %-ной влажности, если масса высушенного образца составляет 7,0 г.

ЗАДАЧА 126. Масса 1 м³ древесины сосны при 12 %-ной влажности составляет 532 кг, а предел прочности этой древесины при сжатии равен 48 МПа (480 кгс/см²). Средняя плотность обычного (тяжелого) бетона марки «500» равна 2350 кг/м³. Определить расчетом, какой из этих конструкционных материалов обладает более высоким конструктивным качеством.

ЗАДАЧА 127. Деревянная мостовая ферма, эксплуатируемая в природных условиях, летом находилась при температуре 26 °С и относительной влажности воздуха 45 %. С наступлением осени температура воздуха понизилась до 10 °С, а его относительная влажность возросла до 80 %. Определить с помощью диаграммы Н.Н. Чулицкого, на сколько процентов изменилась влажность древесины в ферме и какие изменения это вызвало в материале фермы.

ЗАДАЧА 128. Деревянный брусок сечением 2x2 см при стандартном испытании на изгиб разрушился при нагрузке 1500 Н (150 кгс). Влажность образца составляет 25 %. Чему равна прочность древесины при изгибе? Расстояние между опорами l = 2,4 см .

ЗАДАЧА 129. Масса древесины сосны до сушки составляла 180 г, а поcле сушки при 105 °С – 90 г. Рассчитать абсолютную и относительную влажность древесины.

ЗАДАЧА 130. Какой будет масса деревянного бруса, хранящегося в воз душно-сухих условиях в помещении (W_др = 20 %) и во влажных условиях

(W_др = 85 %), если при влажности 12 % его масса равна 2 кг?

ЗАДАЧА 131. Определите величину усушки древесины и ее размер при стандартной 12%-ной влажности, если размер образца при влажности 25 % равен 150 мм, а в абсолютно сухом состоянии – 143 мм.

ЗАДАЧА 132. При влажности 10 % средняя плотность древесины сосны равна 0,45 г/см³, а коэффициент объемной усушки k₀ = 0,44. Рассчитайте среднюю плотность древесины сосны при влажности 20 %.

ЗАДАЧА 133. Пиломатериал в течение длительного времени хранился летом под навесом при средней температуре Т = +18°С и относитель­ной влажности воздуха W_отн = 77 %. Определить влажность досок я их плотность, если при стандартной 12 %-ной влажности плотность древесины равна 450 кг/м³. Коэффициент объем ной усушки .

ЗАДАЧА 134. Образец древесины размером 10×10×8 см имеет влажность 20%. После высушивания до влажности 0% размеры его стали следующими 9,5×9,5×7,8 см. Определить объемную усушку и коэффициент объемной усушки.

ЗАДАЧА 135. Образец дуба размером 2×2×3 см и влажностью 12 % разрушился при испытании его на сжатие вдоль волокон при максимальной нагрузке 3180 кгс. Определить предел прочности дуба при сжатии при стандартной влажности и при влажности 20, 25 и 30%. Построить график зависимости прочности от влажности.

ЗАДАЧА 136.Определить количество фтористого натрия, применяемого для антисептирования древесины в виде 3%-ного раствора. Общий объем пропитываемой древесины 2 м³, пропитка полная, пористость древесины 60%. Плотность фтористого натрия 1,06 г/см³.

ЗАДАЧА 137. Определить какое количество сосновых досок размером 600×20×4 см можно пропитать 3%-ным раствором антисептика в количестве 400 л. Пористость древесины 55%. Пропитка полная.

ЗАДАЧА138 . На сколько, примерно, дуб прочнее сосны на сжатие, если известно, что образец дуба тяжелее сосны в два раза, а масса 1 м³ сосны при 12%-ной влажности, равна 420 кг?

ЗАДАЧА 139. Определить, достигнут ли предел гигроскопической влажности у древесины ели, масса которой в абсолютно сухом состоянии составляла 79 г, а после длительного пребывания в воде – 106 г?