Один из важных технологических показателей древесины и полученных из неё пиломатериалов – модуль упругости. Показатель необходимо учитывать при расчетах прогибов деревянных конструкций, на которые ложится существенная нагрузка – каркасов сооружений, балок перекрытий. Эти конструкции могут достигать в длину 120м, необходимо определить их прочность с учётом прогиба.
Упругость – способность материала возвращаться к исходной форме после удаления нагрузки. Массив древесины сформирован из волокон целлюлозы, расположенных в одном направлении параллельно друг другу. Это оказывает влияние на свойства, существенно зависящие от направления волокон.
На модуль упругости пиломатериалов влияют следующие факторы:
С точки зрения физики модуль упругости – это отношение приложенной силы к значению относительной деформации. Если сила превышает способность к противодействию, возникает остаточная деформация, которая может сгладиться с течением времени при колебании влажности или температуры. При увеличении нагрузки наступает предел, пиломатериал ломается. Чем быстрее древесные волокна возвращают первоначальную форму после прекращения действия нагрузки, тем выше предел прочности.
Модуль упругости строительных материалов необходимо учитывать, чтобы обеспечить безопасность людей при возведении зданий и сооружений. Нормативные документы, а именно ГОСТ 16483.9-73, содержит определение показателя, особенности расчётов и проектирования конструкций из древесины. Стандарт распространяется на древесину, устанавливает методику определения модуля упругости при статическом изгибе. Эти методы не распространяются на материалы, используемые в авиастроении.
Для испытания готовят прямоугольные бруски сечением 20х20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм, прикладывают изгибающие усилия перпендикулярно или под углом к радиальной поверхности. Образец неоднократно нагружают по определённой схеме, по окончании испытания определяют влажность в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.7-71, рассчитывают показатель по формуле.
При расчетах определяют следующие показатели:
У всех пород деревьев показатель Еа выше остальных в 20–90 раз из-за яркой анизотропии массива древесины, физические свойства сильно разнятся в зависимости от наклона волокон.
Показатели модуля упругости для распространённых пород деревьев:
Порода дерева | Растяжение | Сжатие |
---|---|---|
Дуб | Еа – 14300, Еt – 890, Er – 1160; | Еа – 14300, Еt – 970; Er –1340, статический изгиб – 15400. |
Сосна | Еа – 12100, Еt – 500; Er – 580; | Еа – 12100, Еt – 570; Er – 690; статический изгиб – 12600. |
Ель | Еа – 14600, Еt – 490, Er – 690; | Еа – 14500, Еt – 430, Er – 660; статический изгиб – 11000. |
Береза | Еа – 18300, Еt – 490, Er – 670; | Еа – 16100, Еt – 520, Er – 670; статический изгиб – 15400. |
Массив дерева с высоким модулем упругости используют для изготовления спортивных снарядов, мебели, лестниц, балок, пролетов. Самые высокие показатели у ясеня, бука, лиственницы.
Забор – неотъемлемый атрибут частного дома. Участок со строением, не обнесённый забором, выглядит незавершённым, привлекает…
При возведении зданий и сооружений для изготовления несущих конструкций, подвергающихся серьёзным нагрузкам, используют твёрдые породы…
Морение является одним из популярных методов отделки деревянных изделий. На поверхность наносится специальный состав, пропитывающий…
При выборе мебели, паркета, оконных и дверных блоков, деревянных лестниц и прочих предметов из дерева…
Для повышения прочности древесины использовали различные методы, материал обжигали, вымачивали, вываривали в соляном растворе или…
Ранее термин лессировка применялся только в живописи. Это техника предусматривает нанесение тонких полупрозрачных слоёв краски…