Прочностные свойства древесины

Прочность древесины варьируется между разными видами, но также внутри вида и внутри дерева. Это также зависит от типа и направления приложенной силы относительно древесного зерна. Древесина обладает очень хорошими характеристиками сжатия и растяжения в направлении зерна, но особенно слаба против силы, которая раздвигает зерно. Эти различные сильные стороны связаны с тем, как древесина используется в живом дереве, поскольку дерево выращивает древесину в соответствии со своими потребностями и обстоятельствами. Вот почему качество древесины варьируется в зависимости от факторов окружающей среды, таких как климат и количество осадков, а также от таких факторов, как состояние почвы и методы ведения лесного хозяйства.

Чтобы безопасно и эффективно строить из древесины, инженеры должны иметь информацию об уровне и изменчивости прочностных свойств. Это достигается путем сочетания работы по тестированию для установления базовой информации и [процесса оценки прочности: гиперссылка на страницу] для регулирования, стандартизации и обеспечения уверенности в значениях прочности, которые будут использоваться в проекте. На современном лесопильном предприятии процесс сортировки автоматизирован, надежен и быстр.

Чаще всего инженерам нужно знать прочность на изгиб (какая нагрузка может привести к разрушению балки) и жесткость (насколько отклоняется балка под нагрузкой), но обычно также необходимо иметь представление о свойствах растяжения и сжатия (параллельно). и перпендикулярно к зерну) и свойств сдвига. Другие важные свойства включают устойчивость к раскалыванию, твердость, ударную вязкость и сопротивление ползучести.

Эти свойства должны быть определены стандартизированным тестированием в контролируемых условиях. Почти все свойства зависят от содержания влаги в древесине, поэтому тестирование проводится для эталонной температуры и влажности - обычно соответствующих кондиционированию до 12% влажности.

Существуют факторы, влияющие на свойства пиломатериалов, которые знакомы всем, кто работал с древесиной. К ним относятся размер и положение сучков, плотность, уклон и спиральность зерна, плотность древесины, соотношение ранней и поздней древесины в кольцах, трещины, реакция древесины, разрушение, гниль и другие повреждения. Это, однако, не единственные факторы, и есть некоторые, которые менее очевидны, но часто более влиятельны. Они включают в себя относительные количества молекул основного компонента, из которых состоит клеточная стенка (лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза), степень кристалличности целлюлозы, ориентация этих кристаллов внутри клеточной стенки (угол микрофибрилл) и количество и характер экстрактивных веществ.

Пиломатериалы часто выбираются для особых прочностных свойств. В то время как большинство конструкционных пиломатериалов являются хвойными породами, которые, как правило, имеют относительно скромную прочность (например, сосна и ель), существуют виды, которые имеют тенденцию быть более прочными (например, лиственница и пихта Дугласа), которые можно использовать в более требовательных применениях. Очень прочные тропические лиственные породы, такие как зеленое сердце, могут использоваться в экстремальных случаях, например, в доке, чтобы противостоять ударам с судов. Тем не менее, в большинстве случаев самое главное знать свойства и проектировать соответственно. При правильном использовании такие породы, как ель, идеально подходят для многоэтажного строительства с каркасом из светлого дерева и могут использоваться для высотного строительства при использовании в таких изделиях из конструкционного дерева, как глулам, кросс-ламинированная древесина и клееный брус.

Древесина имеет очень хорошую прочность для своего веса и использовалась в обеих мировых войнах для строительства самолетов. Высококачественная древесина по-прежнему высоко ценится при строительстве самолетов для дома и, по тем же причинам, благодаря хорошему сочетанию производительности и веса, музыкальных инструментов.

В Эдинбургском университете Нейпир есть много интернет-ресурсов для тех, кто интересуется древесиной.

http://blogs.napier.ac.uk/cwst/

Автор: д-р Дэн Ридли-Эллис FIMMM

Вернуться к Все о древесине