Анизотропия – как фундаментальное свойство древесины. Строение, физические и конструкционные свойства древесины и материалов на основе древесины.

Анизотропия – как фундаментальное свойство древесины. Строение, физические и конструкционные свойства древесины и материалов на основе древесины.

Анизотр древ - неодинаковость физ св-в древ в разных направлениях.
Обуславливается: - анатом. структурой древ (волокна располож в одном направл)
- микростроением клет. обол.
 - ярко выражен слоистостью по год.сл.
Прочность древ опред ее трубчато-волокнистым анизотропным строением. Она значит колеблется в завис от породы, располож в стволе и %го содержания наиболее прочной поздней древесины.
От направления волокон так же зависит усушка и уплотнение, проницаемость и обрабатываемость др.
Структура (строение) древесины:
1. Кора – сост из внешн защитного слоя и внутр, проводящего питательн вещ-ва
2. Камбий – слой тонкостенных клеток, за счёт деления к-х происходит прирост древ
3. Заболонь – образуют активные сокопроводящие клетки
4. Ядро – образ неактивн клетки, претерпевшие некоторые хим и физ изменения.
Древ, располож м/у камбием и сердцев, сост из 2 слоев: заболонь и ядро.
Ядровая часть (более плотная, прочная) темнее, заболонь (более эластична, но менее устойчива к загниванию) имеет более светлый оттенок.
Древесина хвойных пород состоит из двух видов клеток: прозенхимные (трахеиды - удлинённые, расположены вдоль ствола, занимают 90% объема) и паренхимные (одинаковые размеры по всем направлениям, занимают 7% объема; слабее трахеид).

Это паренхимные клетки, называемые сердцевинными лучами, по к-м питательн в-ва в дереве проходят поперёк волокон.

  Физические свойства древесины
1. Плотность - зависит от породы и влажности (малой <540кг/м3 сосна, средней 540-740 кг/м3 тополь, высокой >740 кг/м3 береза)
2. Биостойкость - по стойкости к загниванию породы древесины делятся на: стойкие - сосна сибирская, кедр, лиственница; среднестойкие - ель, пихта, бук; малостойкие - вяз, клен; нестойкие - берёза, осина, липа.
3. Химическая стойкость - древесина устойчива к воздействию сильных кислот и щелочей. Деревянные конструкц широко используются при строительстве складов минеральных удобрений и противогололедных реагентов.
4. Теплопроводн- благодаря трубчатому строению древесина плохо проводит тепло. Теплопроводность вдоль волокон больше, чем поперек волокон.
5. Температурное расширение -изменение размеров древесины при нагревании характеризуется коэффициентом линейного расширения α. Вдоль волокон меньше, чем поперек.
6.Гниение – результат жизнедеятельности грибов. Отсутствие мер защиты, непрерывн сушка.(W>12%, t = 10…32C, O2)
7.Огнестойкость – средняя скорость обугливания древесины. Обезвоживание – термическое разложение – образование угля – образование пепла. t=180-360C. Горят конструкции 30-120минут.
8.Старение. Эрозия -процесс разрушения поверхностных слоев древесины под воздействием солнца, осадков, ветра.
Конструкционные свойства:
1. Прочность- способность сопротивляться разрушению от механич воздействий;
2. Жесткость – способность сопротивляться изменению размеров и формы;
3.Твердостью- способность сопротивляться проникновению другого твердого тела;
4.Ударная вязкость-способность поглощать работу при ударе. Механические свойства древесины зависят от многих факторов.
Пороки древесины
1. Неправильность строения: косослой, свилеватость, крепь.
2. Трещины: метиковые, морозобой, отлуп.
3. Сучки: округло-овальные, сшивные, лапчатые.
Сучок – часть ветки, заключённый в древесину ствола. Снижают механич св-ва из-за нарушения однородности древесины. В наибольшей степени сучковатость понижает прочность растянутых элементов и растянутых частей изгибаемых элемент., в меньшей – сжатых.
Косослой оказывает отрицательное влияние на прочность древесины, особенно при растяжении вдоль волокон. Прочность косослойной древесины на 10–25% ниже прямослойной. Косослойная древесина при сушке сильнее коробится.
Трещины нарушают цельность древесины, создают опасность расслоения элементов. Наиболее опасными являются трещины по плоскостям скалывания в соединениях.

Расчет клеефанерных балок.

Поперечные сечения клеефанерных балок: А — клеефанерная балка с плоской стенкой, двутаврового и коробчатого сечения; Б — клеефанерная балка с волнистой фанерой стенкой; В – конструкция поясов клеефанерных балок: 1 — дощатый пояс балки: 2 — фанерная стенка; 3 — ребра жесткости; 4 — зазор
Волнистая стенка в балках служит податливой связью, ограничивающей смещение поясов. Пояса проверяют на растяжение и устойчивость, фанерная стенка проверяется на устойчивость и растяжение.

Клеефанерные балки с плоской стенкой и ребрами жесткости: а- балка постоянной высоты; б – двускатная балка; в – балка с криворлин очертанием верхнего пояса
Клеефанерные балки сост из фанерных стенок и дощатых поясов. Попереч сеч –двутавровое, коробчат. Фанерная стенка помимо работы на сдвигающее усилие может восприн норм напряж. Для несущ спос фанерной стенки надо располаг фанеру так, чтобы волокна ее наружн шпонов были направл вдоль оси балки. (Мод упруг при продольн располож больше чем при попер их располож.) Стенки раб на изгиб в направл наиб прочности и жесткости их сечений. Доски по длине соед зубчатым шипом.в месте перелома, в коньке соед углов зубчатым шипом. Клеефанерн рекоменд использ для пролетов до 18м. Их высоту назнач в пределах 1/8-1/12 пролета. Толщ ст приним не менее 8 мм. Верхн сжат пояса и ребра жестк вып из досок 2го сорта, нижние растян 1го сорта.

Балки.

Поперечные сечения клеефанерных балок: А — клеефанерная балка с плоской стенкой, двутаврового и коробчатого сечения; Б — клеефанерная балка с волнистой фанерой стенкой; В – конструкция поясов клеефанерных балок: 1 — дощатый пояс балки: 2 — фанерная стенка; 3 — ребра жесткости; 4 — зазор

1)прочность поясов:

растянутого;

2) проверка стенки на срез по Н.О.:

,

где суммарная толщина стенок.

3) проверка скалывания по швам м/д поясами и стенкой:

,

где число вертикальных швов;

высота поясов.

4) прочность стенки в опасном сеч-ии на действие главных растягивающих напряжений в изгибаемых элементах:

,

где нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов;

касательное напряжение в стенке на уровне внутренней кромки поясов;

расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом

5)проверка уст-сти стенки с продольным расположением волокон наружных слоев по отношению к оси элемента на действие касательных и нормальных напряжений:

,

где  и  коэффициенты,

расчетная высота стенки, равная  при расстоянии м/д ребрами  и равной a при .При поперечном расположении наружных волокон фанерной стенки по отношению к оси лемента проверка уст-ти производится на действие касательных напряжений в случаях, когда:

Расчет треугольных ферм.

Фермы представляют собой стержневые системы, состоящие из шарнирно соединённых в узлах элементов, работающих в основном на продольные усилия. Изгибающий момент воспринимается поясами, а поперечная сила – решеткой.

+↓ расход материалов,
-↑ трудоемкость (узлы)
Треугольные фермы – под кровлю из волокнистых асбестоцементных листов, стальную, черепичную и др подобные кровли с уклонами 1/3, 1/4.

 

Расчет ферм с разрезными и неразрезными поясами следует производить по деформированной схеме с учетом податливости узловых соединений. В фермах с неразрезными поясами осевые усилия в элементах и перемещения допускается определять в предположении шарнирных узлов.

Фермы следует проектировать со строительным подъемом не менее пролета, осуществляемым в клееных конструкциях путем выгиба по верхнему и нижнему поясам.

Элементы решетки ферм следует центрировать в узлах. В случае нецентрированных узлов ферм следует учитывать возникающие в элементах изгибающие моменты. Стыки сжатых поясов ферм следует располагать в узлах или вблизи узлов, закрепленных от выхода из плоскости ферм.

Фермы могут быть сборными из ДК или металлодеревянными. В металлодеревянных фермах растянутый нижний пояс выполняют из стали. Детали решетки выполняют из стали или (и) древесины.

Арки из клееных элементов.

Арки подраздел по:
-статич схеме
-очертанию,
-спос восприят распора
-по сеч-ю,
 -мат-лу
Арки примен в качестве несущ констр и использ в: спорт, складски, производст, выставочн,сельхоз…
Типы:
-2хшарнирн криволин
-3хшарн криволин,
 -3хшарн стрельчат
Арки- распрн сист. Распоры восприн затяжками, фундам, диафрагмами.
Пролет достиг 60м. Сечение мб прямоуг сплошн, коробчат, двутавр.

3хшарн арки изгот из полуарок для удобства транспортир. Соедин монтажн соед Соед можно выполн с дерев накладками на болтах, обеспечив жесткость узла из пл-ти. В опорах устан метал башмаки.


Арки рассчит на пост+врем снег по всему прол, пост+врем снегов распред по треугольн. Сечение арки по макс изгиб мом и продольн силе.

 

 

 

Анизотропия – как фундаментальное свойство древесины. Строение, физические и конструкционные свойства древесины и материалов на основе древесины.

Анизотр древ - неодинаковость физ св-в древ в разных направлениях.
Обуславливается: - анатом. структурой древ (волокна располож в одном направл)
- микростроением клет. обол.
 - ярко выражен слоистостью по год.сл.
Прочность древ опред ее трубчато-волокнистым анизотропным строением. Она значит колеблется в завис от породы, располож в стволе и %го содержания наиболее прочной поздней древесины.
От направления волокон так же зависит усушка и уплотнение, проницаемость и обрабатываемость др.
Структура (строение) древесины:
1. Кора – сост из внешн защитного слоя и внутр, проводящего питательн вещ-ва
2. Камбий – слой тонкостенных клеток, за счёт деления к-х происходит прирост древ
3. Заболонь – образуют активные сокопроводящие клетки
4. Ядро – образ неактивн клетки, претерпевшие некоторые хим и физ изменения.
Древ, располож м/у камбием и сердцев, сост из 2 слоев: заболонь и ядро.
Ядровая часть (более плотная, прочная) темнее, заболонь (более эластична, но менее устойчива к загниванию) имеет более светлый оттенок.
Древесина хвойных пород состоит из двух видов клеток: прозенхимные (трахеиды - удлинённые, расположены вдоль ствола, занимают 90% объема) и паренхимные (одинаковые размеры по всем направлениям, занимают 7% объема; слабее трахеид).

Это паренхимные клетки, называемые сердцевинными лучами, по к-м питательн в-ва в дереве проходят поперёк волокон.

  Физические свойства древесины
1. Плотность - зависит от породы и влажности (малой <540кг/м3 сосна, средней 540-740 кг/м3 тополь, высокой >740 кг/м3 береза)
2. Биостойкость - по стойкости к загниванию породы древесины делятся на: стойкие - сосна сибирская, кедр, лиственница; среднестойкие - ель, пихта, бук; малостойкие - вяз, клен; нестойкие - берёза, осина, липа.
3. Химическая стойкость - древесина устойчива к воздействию сильных кислот и щелочей. Деревянные конструкц широко используются при строительстве складов минеральных удобрений и противогололедных реагентов.
4. Теплопроводн- благодаря трубчатому строению древесина плохо проводит тепло. Теплопроводность вдоль волокон больше, чем поперек волокон.
5. Температурное расширение -изменение размеров древесины при нагревании характеризуется коэффициентом линейного расширения α. Вдоль волокон меньше, чем поперек.
6.Гниение – результат жизнедеятельности грибов. Отсутствие мер защиты, непрерывн сушка.(W>12%, t = 10…32C, O2)
7.Огнестойкость – средняя скорость обугливания древесины. Обезвоживание – термическое разложение – образование угля – образование пепла. t=180-360C. Горят конструкции 30-120минут.
8.Старение. Эрозия -процесс разрушения поверхностных слоев древесины под воздействием солнца, осадков, ветра.
Конструкционные свойства:
1. Прочность- способность сопротивляться разрушению от механич воздействий;
2. Жесткость – способность сопротивляться изменению размеров и формы;
3.Твердостью- способность сопротивляться проникновению другого твердого тела;
4.Ударная вязкость-способность поглощать работу при ударе. Механические свойства древесины зависят от многих факторов.
Пороки древесины
1. Неправильность строения: косослой, свилеватость, крепь.
2. Трещины: метиковые, морозобой, отлуп.
3. Сучки: округло-овальные, сшивные, лапчатые.
Сучок – часть ветки, заключённый в древесину ствола. Снижают механич св-ва из-за нарушения однородности древесины. В наибольшей степени сучковатость понижает прочность растянутых элементов и растянутых частей изгибаемых элемент., в меньшей – сжатых.
Косослой оказывает отрицательное влияние на прочность древесины, особенно при растяжении вдоль волокон. Прочность косослойной древесины на 10–25% ниже прямослойной. Косослойная древесина при сушке сильнее коробится.
Трещины нарушают цельность древесины, создают опасность расслоения элементов. Наиболее опасными являются трещины по плоскостям скалывания в соединениях.