Усі породи дерев діляться на хвойні та листяні. Хвойні породи відрізняються від листяних більшою прямошаровістю волокон і наявністю їх складу більшої кількостісмолянистих речовин. Саме смолисті речовини збільшують опір деревини загниванню. Тому дерев'яні будівельні конструкції виготовляються здебільшого з деревини хвойних порід. Тому докладніше зупинимося на будові і властивостях хвойної деревини.

БУДОВА ХВОЙНОЇ ДЕРЕВИНИ

Деревина має трубчасту шарувато-волокнисту будову. У поперечному розрізі стовбур дерева складається з кори, тонкого шару камбію, заболоні, ядрової частини та серцевини. Камбій – це жива частина стовбура, що знаходиться під корою. Харчуючи висхідними соками, камбій бере участь безпосередньо в зростанні дерева, організує приріст основної деревини і кори. Серцевина – центральна внутрішня частина ствола діаметром всього 3-5 мм. Вона відноситься, швидше, до вад природного росту, ніж до корисної частини деревини, оскільки складається з пухких маломіцних клітин. Тому пиломатеріали дрібних сортаментів (дошки) з серцевиною відносяться до другого та третього сорту і не рекомендуються до застосування у розтягнутих елементах конструкцій, що несуть.

Вся основна частина стовбура дерева, розташована між тонким шаром камбію та серцевиною і містить міцні та щільні клітини, складається з двох частин: заболоні та ядра. Заболонь - молода, неомертвіла частина деревини, яка знаходиться ближче до зовнішнього контуру стовбура і здійснює висхідний рух соків від коренів до крони дерева. Ядро - стара, найбільш міцна і щільна частина деревини, що не бере участі в русі соків. Саме в ядерній частині полягає найбільша кількість смол, які надають матеріалу міцність та виділяють фітонцидні речовини. З віком дерева розміри ядра збільшуються за рахунок переходу частини заболонної деревини в ядрову, а ширина заболоні поступово зменшується. Найбільш міцний будівельний матеріал виходить із ядрової деревини. Щоб відрізнити заболонь від ядра, потрібно звернути увагу на колір: заболонь, як правило, світліша, ядро ​​темніше. Виняток становить деревина ялини, у якій відрізнити ядро ​​від заболоні важче. З точки зору мікробудування основну масу деревини (до 95%) складають деревні волокна, що розташовуються вздовж стовбура дерева, що росте і що складаються з подовжених порожнистих оболонок відмерлих клітин, званих трахеїдами.

Трахеїди в перерізі мають майже прямокутну порожнисту форму. Їхні пористі стінки є багатошаровим сплетенням тонких волоконець - фібрил, утворених з ниткоподібних молекул целюлози. Целюлоза входить до складу волокон, формуючи їх каркас і забезпечуючи їм міцність. Проміжки між клітинами-волокнами заповнені міжклітинною речовиною аморфної структури - лігніном, який склеює волокна між собою. Таким чином, целюлоза та лігнін є основними компонентами деревини. Спрощене, але наочне уявлення про будову деревини хвойних порід дає порівняння її з пучком соломи, в якому окремі соломинки-волокна склеєні між собою у поперечному напрямку клеєм аморфної будови.

Зростання дерева відбувається за рахунок поділу клітин камбію тільки у весняно-літньо-осінній період. Взимку дерево не росте. Щороку дерево додає по одному шару деревини. При цьому в кожному річному шарі є рання і пізня деревина. Рання деревина має трахеїди з великими розмірами поперечного перерізу та тонкою стінкою. У пізній деревині - трахеїди з меншими розмірами поперечного перерізу, але з більш товстими стінками. Таким чином, пізня деревина у своїй будові має менше порожнеч і більше деревини. Тому вона щільніша, темніша за кольором і міцніша за ранню деревину. У деревах хвойних порід 70-90% річного шару складає рання деревина і всього лише Річний шар - шар деревини, який у дерева, що росте, утворюється щорічно із зовнішньої частини стовбура під корою. На поперечному зрізі хвойного дерева річні шари представлені у вигляді світлих і темних смуг, що чергуються, кількість пар яких відповідає віку дерева в роках. Рання деревина - частина річного шару, що утворилася навесні при надлишку вологи, коли зростання йде інтенсивно. Пізня деревина - частина річного шару, яка утворилася в літньо-осінній період, коли вологи менше, зростання уповільнене, але поживних речовин ще достатньо. Сучки - радіально спрямовані волокна деревини (основи гілок); викликають викривлення волокон основного стовбура. Деревина сучків відрізняється від основної маси стовбура підвищеною твердістю, темнішим кольором і має самостійну систему річних кілець. Сучки знижують міцність деревини, ускладнюють її обробку, створюють внутрішню напругу в дерев'яних елементах.

Свиль (свиливість) - звивисте або сплутане розташування волокон, що утворює завиток. Свілеватість підвищує щільність деревини в місцях її розташування. Так само, як і сучки, утрудняє обробку деревини і створює внутрішні напруження.

10-30% – пізня деревина. Чим більше пізньої деревини в річних шарах, тим міцніше «чиста» (тобто без сучків, свилі, кососла та інших вад) деревина. У дерев'яних конструкціях повинен застосовуватися лісоматеріал, що містить у своїй структурі щонайменше 20% пізньої деревини.

У структурі деревини розрізняють також серцеві промені, які у хвойних породах займають близько 7% повного обсягу деревини, а в листяних - 18%. Їхні клітини мають радіальний напрямок, тому допомагають деревині працювати на сколювання в тангенціальному напрямку (вздовж волокон) і збільшують міцність на зминання в радіальному напрямку (поперек волокон). Саме вони й утворюють гілки (отже, і сучки).

Деревина листяних порід має дещо відмінну від хвойних структуру, в якій стінки клітин деревного волокна утворені трьома шарами мікрофібри. Кожен із шарів мікрофібри направлений по спіралі з різним кутомнахилу до поздовжньої осі клітини. Спіральний напрямок стінок клітин деревини листяних порід, зокрема, найбільш поширеної в Росії берези, призводить до жолоблення та розтріскування пиломатеріалу при сушінні та погіршенні цвяхості. Наявність цих недоліків та мала стійкість до загнивання обмежують застосування листяних порід для дерев'яних конструкцій. Разом з тим, високі показники міцності деревини твердих листяних порід (у тому числі і берези) дозволяють використовувати їх для виготовлення дрібних сполучних елементів (нагелів, шпонок, накладок), а також відповідальних опорних деталей. Такі деталі з деревини дуба можна не антисептувати, а з берези вони обов'язково мають бути антисептовані.

Крім пустотілих волокон, міжклітинної речовини, смоли та серцевинних променів, деревина містить велику кількість вологи (водних розчинів солей). Всю вологу, що міститься в деревині, можна розділити на три види: вільна, гігроскопічна та хімічно пов'язана волога. Вільна та гігроскопічна волога можуть бути видалені з деревини шляхом сушіння. Хімічно пов'язана волога виділяється з деревини лише в процесі її хімічної переробки, а також за гниття або горіння. До речі, за гниття 1 куб. м деревини з неї виділяється близько восьми літрів води.

Кількість води в деревині оцінюється таким показником, як вологість. Свіжозрубана деревина має вологість до 80-100%, а вологість сплавної деревини може досягати 180-200%. Для будівельних деталей має використовуватися деревина з вологістю в межах від 8 до 20%. Досягається такий показник у процесі правильно організованого сушіння.

Зниження вологості до 30% досягається повітряним сушінням у штабелях. Найбільш важким та відповідальним у загальному процесі сушіння деревини є процес сушіння від 30 до 8-20% вологості. Вважають, що максимальна кількість гігроскопічної вологи, яка може набрати деревина, становить при температурі 20°С приблизно 30% (це так звана точка насичення волокон). Точка насичення волокон є граничною зміни міцності деревини залежно від її вологості. Це пояснюється тим, що при зменшенні вологості від 200 до 30% у деревині видаляється тільки вільна волога, а видалення вільної вологи не викликає усушки, а отже, і деформацій. (Приблизна тривалість сушіння пиломатеріалів із свіжозрубаної деревини до вологості 30% вказано в таблиці). Подальша віддача вологи (вже гігроскопічної) відбувається значно повільніше. Рух і віддача вологи при висиханні відбувається як упоперек, так і вздовж волокон, проте з більшою інтенсивністю волога переміщається вздовж волокон. Рух вологи поперек волокон при висиханні призводить до стану, коли зовнішні шари деревини вже висохли, а внутрішні залишаються сирими. Це створює небажані внутрішні напруги в перерізі дерев'яного елемента, що є причиною його розтріскування або короблення.

Щоб уникнути такого небажаного ефекту, важливо, щоб зовнішні та внутрішні шари рівномірно висихали. Такі умови створює м'який режим сушіння, при якому всі процеси відбуваються повільніше і за меншої температури, ніж при жорсткому або нормальному режимі.

Навпаки, при збільшенні вологості від 0 до 30% відбувається насичення водою оболонок клітин, деревина набухає, і будівельні деталі збільшуються в об'єму. Гігроскопічна волога - волога, яку ввібрали пористі стінки клітин; кількість її обмежена здатністю клітин вбирати, тобто гігроскопічність. Хімічно пов'язана волога - вода, що входить до хімічний складдеревини. Вологість деревини - відношення маси води, що міститься в деревині, до маси абсолютно сухої (тобто не містить вільної та гігроскопічної вологи) деревини, виражене у відсотках. Усихання - зменшення лінійних розмірів та обсягу деревини при видаленні з неї гігроскопічної вологи. Видалення вільної вологи не викликає усушки. Чим більше клітинних стінок в одиниці обсягу деревини, тим більше в ній гігроскопічної вологи і вища усушка.

Зміна форми дерева при сушінні

Короблення - зміна форми пиломатеріалів та заготовок при сушінні, а також випилюванні та неправильному зберіганні. Найчастіше короблення відбувається через відмінність величини усушки за різними структурними напрямами (тобто в радіальному і тангенціальному напрямах). до деформацій (витріщення) дерев'яних елементів та конструкцій. Важливо також знати, що чим щільніше деревина, тим більші розміри усушки та розбухання за інших рівних умов. Відповідно до цього розміри усушки в радіальному і тангенціальному напрямках у пізньої (щільнішої) деревини значно більше, ніж у ранньої (більш пористої).

Стандартною вологістю деревини вважається вологість 12%. Саме за такої вологості порівнюються всі властивості деревини.

Переваги хвойної деревини

Поряд з такими актуальними характеристиками, як екологічність, природна краса, здатність «дихати» і створювати сприятливий мікроклімат у приміщенні, хвойна деревина має ще цілу низку позитивних властивостей, що роблять дерев'яний будинок міцним, теплим, надійним, довговічним і економічним.

Невелика вага. Деревина хвойних порід, що використовується в будівництві, при середній щільності 500 кг/м3 в 15,7 рази легше сталі і в 4,8 рази легше бетону, що дозволяє значно знизити матеріальні витрати на транспортування, облаштування фундаментів, обходитися без важких вантажопідйомних механізмів при зведенні будівель та споруд. Висока питома міцність. Одним із показників ефективності застосування конструкцій із різних матеріалів є так звана питома міцність матеріалу. Якщо на увазі, що розрахунковий опір (тобто межа міцності) деревини в середньому становить 14 МПа (мегапаскалів), стали 230 МПа, а бетону класу В25 - 30 МПа, то для деревини співвідношення розрахункового опору до щільності становить 28, для сталі – 29,3, а для бетону – 1 2,5 одиниці. Таким чином, питома міцність деревини всього на 4,4% менша, ніж сталі, і на 122% вище, ніж бетону. Цей показник підтверджує доцільність застосування дерев'яних і, зокрема, клеєних дерев'яних конструкцій нарівні з металевими конструкціями в багатопролітних будинках, де власна вага конструкцій має вирішальне значення.

Еластичність та в'язкість. З усіх традиційних будівельних матеріалів тільки деревина, володіючи високою еластичністю, дозволяє будівлі реагувати на нерівномірне осідання основ фундаментів без появи та розвитку тріщин. дерев'яні деталі, а також дає можливість обходитися фундаментами дрібного заглиблення. В'язкий характер руйнування конструкцій з деревини дозволяє перерозподілятися зусиллям в елементах конструкцій, що унеможливлює миттєве їх обвалення.

Незначне температурне розширення. Температурне розширення деревини при нагріванні чи охолодженні значно менше, ніж в інших будівельних матеріалів. Наприклад, коефіцієнт термічного розширення деревини вздовж волокон становить всього 3,6x10"6, сталі - 11,5x106, алюмінію - 23,8-27x10"6, бетону - 12,6x10"6 градус". Це говорить про те, що в умовах сильного нагріву дерев'яні елементи матимуть подовження у 2,5 рази менше, ніж сталеві, у 2,8 рази менше, ніж бетонні, та у 5,7 рази менше, ніж алюмінієві. Саме тому зникає необхідність розчленовувати дерев'яні будинки на блоки обмеженої довжини за допомогою пристрою температурних швів.

Розвиток сучасної техніки та технологій залежить від виробництва та використання різноманітних конструкційних матеріалів: деревини, металу, пластичних мас, скла тощо. Велике поширення набуло використання деревини. Вироби із неї застосовують практично у всіх сферах нашого життя. З цього матеріалу виготовляють папір, картон, штучний шовк, пластмасу, меблі, елементи будівель, музичні інструменти та сувеніри та багато інших потрібних речей.

Усі деревини ділять на дві групи: хвойні та листяні (рис. 13).

Рис. 13. Породи дерев: а – хвойні; б – листяні

Хвойні породи мають листя у формі голок. До них належать: ялина, сосна, кедр, модрина, ялиця тощо. Листяними породами є вільха, липа, дуб, бук, граб та інші (рис. 14).

Рис. 14. Деревина різних порід дерев: а – дуб; б – липа; в – береза; г – вільха; д - ялина; е – сосна

Дерева використовують для виготовлення конструкційних дерев'яних матеріалів. Дерев'яні матеріали легко піддаються обробці різними різальними інструментами: пилками, ножами, долотами, свердлами, напилками та іншими. Елементи конструкцій із деревних матеріалів надійно та міцно з'єднуються цвяхами, шурупами, а також склеюванням. Дерева найвищі з усіх рослин, хоча є серед них і карлики, до декількох сантиметрів заввишки (рис. 15).

Рис. 15. Високорослі (а) та карликові (б) дерева

Рис. 16. Будова дерева

Кожне дерево складається з трьох частин: кореня, стовбура та крони (рис. 16).

Коріньвсмоктує з ґрунту вологу та розчинені в ній поживні речовини та проводить їх до стовбура.

Стовбур- Це основна частина дерева. Він проводить воду з розчиненими в ній поживними речовинами від кореня до гілок та листя.

Крона- Верхня частина дерева, що складається з гілок та листя. Листя дерев вбирає вуглекислий газ, а виділяє кисень, тому ліси називають «легкими планети». Вони покращують стан довкілля, Очищаючи повітря і воду, сприяють розвитку рослинного та тваринного світу - всього живого на Землі.

Охорона природи– важливий обов'язок кожної людини. В Україні охорона природних ресурсів стала одним із найголовніших завдань, а такі рідкісні дерева, як модрина польська, сосна кедрова, сосна крейдова, дуб австрійський, береза ​​дніпровська та інші, занесені до Червоної книги України, охороняються законом та заборонені для промислового використання.

У нашій країні є лісгоспи – спеціалізовані лісові господарства, в яких вирощують дерева для промислової переробки та виробництва деревних матеріалів. Вони вирощують різні породи дерев на величезних теренах. Через певний час, коли дерево досягне промислового віку, тобто матиме певну висоту та діаметр стовбура, здійснюють його заготівлю. При цьому лісові господарства дбають і про відновлення лісових насаджень – на місцях спиляних дерев висаджують нові молоді дерева.

У лісових господарствах дерева спочатку спилюють (рис. 17, а). Потім очищені від гілок стволи, які називають хлистами, переміщують до місця відвантаження. Цей процес називають трелюванням. Для трелювання використовують спеціальні трелювальні трактори (рис. 17, б). Потім деревину завантажують і транспортують на спеціальну естакаду, де хлист розпилюють на частини - колоди. Цей процес називають розкряжуванням (рис. 18).

Рис. 17. Заготівля деревини: а – спилювання; б - трелювання

Рис. 18. Розкряжування деревини

Колоди називають діловою деревиною, а вершину башмаку (де багато сучків) – дров'яною (рис. 19).

Рис. 19. Ділова (а) та дров'яна (б) деревина

Рис. 20. Пилорама

Для отримання деревних матеріалів ділову деревину розрізають уздовж стовбура на спеціальних машинах – пилорамах (рис. 20). Підприємства, що виробляють обробку деревини, називаються деревообробними. Там переробляють також відходи деревини: тирсу, кору, гілки, корінь. З них виготовляють різні матеріали: клей, штучний шовк, папір, картон, плити і т.п.

В результаті розпилювання ділової деревини утворюються різноманітні дерев'яні пиломатеріали (рис. 21). З пиломатеріалів виготовляють різноманітні вироби. Однак, щоб виріб був надійним у використанні, мав привабливий зовнішній вигляд та низку інших якісних ознак, необхідно враховувати при його виготовленні особливості будови деревини. Її вивчають за трьома розрізами стовбура: поперечним (торцевим), радіальним і тангенціальним (рис. 22).

Рис. 21. Види пиломатеріалів

Рис. 22. Основні розрізи ствола дерева: 1 – тангенціальний; 2 – радіальний; 3 – поперечний (торцевий)

Рис. 23. Річні кільця на поперечному розрізі ствола

Рис. 24. Текстура деяких порід деревини: а – дуб; б – береза; в – горіх; г – граб

По поперечному розрізу стовбура та кількості кілець, які видно на ньому, можна визначити, скільки дереву років, як швидко воно росло, як змінювалася за його зростання погода і т.п. (Рис. 23). На поперечному розрізі спостерігається чергування світлих та темних кілець.

Розріз деревини вздовж стовбура через серцевину називають радіальним. На ньому видно поздовжні смуги, що утворилися внаслідок зростання дерева. Розрізавши ствол на деякій відстані від серцевини, одержують тангенційний розріз. На ньому можна побачити характерний для кожного дерева малюнок певного кольору, який називають текстурою (рис. 24). Вона залежить від особливостей будови кожної породи деревини та напрямки розрізу стовбура.

Про інші властивості деревних матеріалів ти дізнаєшся з наступних параграфів підручника.

Лабораторно-практична робота №3. Ознайомлення з текстурою деревних матеріалів

Обладнання та матеріали: столярний верстат, зразки різних порід деревини, лупа, набір кольорових олівців, лінійка, крейда.

Послідовність виконання роботи

1. Розглянь зразки різних порід деревини.
2. Познач кожен зразок крейдою.
3. Зістав текстуру кожного зразка деревини з текстурою різних порід деревини, зображених на малюнку 24 підручника.
4. Поясни, в чому подібність та відмінність зразків (розміщення та ширина річних кілець, колір деревини, запах, інші ознаки).
5. За вищезгаданими властивостями та малюнком відповідної текстури, зображеним у підручнику, визнач породу деревини.
6. Заповни таблицю за таким зразком:

Нові терміни

листяна порода, хвойна порода, корінь, стовбур, крона, ділова деревина, дров'яна деревина, промисловий вік, батіг, колода, розкряжування, текстура.

Основні поняття

• Брус – обпилена чотиригранна колода.
• Червона книга України – книга, в якій записані рослини та тварини, які охороняються державою та заборонені для промислового використання.
• Пилорама – пристрій з електромотором, призначений для розпилювання колод на пиломатеріали.
• Поживні речовини – розчинені у воді речовини, які живлять рослину.
• Порода дерева – сукупність певних ознак, якостей, якими характеризується дерево.
• Природні ресурси – запаси чогось у природі, які можна використовувати у разі потреби.
• Властивість, ознака – особливість, характерна для чогось (наприклад, запах, колір, звукопровідність тощо).

Закріплення матеріалу

1. Які породи деревини належать до хвойних? До листяних?
2. Які дерев'яні матеріаличи виготовляють на деревообробних підприємствах?
3. Що називають текстурою деревини?
4. Яка будова дерева?
5. Які види пиломатеріалів ти знаєш?
6. Охарактеризуй роль лісу у житті.
7. Як впливають зелені насадження на покращення навколишнього природного середовища?
8. Які дерева твого регіону занесені до Червоної книги України?

Тестові завдання

1. До хвойних пород належать

А береза
Б сосна
У вільха
Г дуб
Дель
Є граб

2. До пиломатеріалів належать

А батіг
Б брус
У колода
Г дошка
Д всі вищезгадані
Є жоден із зазначених

3. Що виготовляють із колод?

А столи
Б пиломатеріали
У стільці

4. До листяних пород належать

А клен
Біль
В осика
Г сосна

5. Як називається природний рисунок на обробленій поверхні деревини?

А структура
Б поздовжні смуги
У текстурі
Г заболонь

Першим основним перевагою деревини проти іншими конструкційними матеріалами є постійне відновлення її запасів. Це характерно для нашої Батьківщини, значна частина якої вкрита лісами. радянський Союзмає неосяжну зелену фабрику, на території якої щодня, щогодини благодатні сили природи створюють чудовий матеріал, необхідний у різних галузях народного господарства. При створенні інших конструкційних матеріалів (сталі, бетону, пластмаси та ін) витрачається велика кількість вихідної сировини, запаси якої не відновлюються, а постійно вичерпуються. Крім того, при створенні більшості конструкційних матеріалів потрібні великі витрати енергії, дефіцит якої відчувається вже зараз у багатьох країнах. У процесі створення деревини використовується енергія сонця, запаси якої є колосальними.

Другою перевагою деревини є мала щільність і відносно висока питома міцність та жорсткість. У відповідній таблиці описуються ці показники для деревини та основних конструкційних матеріалів.

У цій таблиці дано максимальні (числитель) і мінімальні (знаменник) межі міцності та модулі пружності сосни (хвойні породи), ясена (листяні кільцесудинні) та берези (листяні розсіяно-судинні) при вологості 12%. З наведених даних видно, що максимальна питома міцність деревини всіх порід приблизно дорівнює питомій міцності кращих сортів сталі і в 4 рази перевищує питому міцність сталі. Максимальна питома жорсткість деревини всіх порід приблизно дорівнює питомій жорсткості
сталі і значно перевищує питому жорсткість дюралюмінію і стеклопластов.

Третьою перевагою деревини в порівнянні з іншими конструкційними матеріалами є легша оброблюваність.

Вирішальну роль при виборі деревини виготовлення багатьох виробів, конструкцій грають також її мала тепло- і електропровідність, висока звукоізоляційність, біологічна сумісність, високі акустичні властивості, естетичність, хімічна стійкість тощо.

Багаторічні спостереження свідчать про те, що і дерев'яні будинки, обладнаних предметами з натуральної деревини, людина почувається набагато краще, ніж у кам'яних та залізобетонних з внутрішніми інтер'єрами з пластмас. Заміна залізобетонних та кам'яних будівель дерев'яними у сільському господарстві сприяє підвищенню продуктивності тваринництва. Дослідження акустичних властивостей матеріалів показали, що деревина є найкращим і поки що незамінним для виготовлення дек музичних інструментів. Наявність агресивних середовищ у цехах хімічних виробництв диктує необхідність заміни металевих та залізобетонних конструкційдерев'яними як стійкішими щодо хімічних впливів.

Однак пороки, що істотно знижують якість виробів, з деревини, малі міцність і жорсткість і напрямках, перпендикулярних до волокон, суттєве зниження механічних характеристик при збільшенні вологості, навіть при нормальній температурі повзучість породжують у ряді випадків недовіру до деревини як конструкційного матеріалу. Ця недовіра є здебільшогонаслідком щодо малої вивченості міцності та жорсткості виробів із деревини. Ретельні теоретичні та експериментальні дослідженняці питання необхідні для вироблення рекомендацій раціонального використання деревини та виробів та визначення їх надійності та довговічності.

На особливу увагу заслуговує використання деревини в поєднанні з іншими конструкційними матеріалами. У цьому випадку можна використовувати позитивні властивості деревини та компенсувати її недоліки. Застосування різних матеріалів (деревини, металу, пластмас, залізобетону) у комплексі забезпечує найбільш ефективне використання властивостей, властивих кожному з них. Таким чином, роль деревини як конструкційного матеріалу має постійно зростати.

| Термін служби |

Деревина як природний матеріал

Деревина- традиційний матеріал для виготовлення підлогових покриттів, до яких входять паркет, паркетна дошка та дошка з масиву. Під деревиною розуміють тіло деревних та чагарникових рослин, оточене камбієм та корою.

Від ширини та видимості річних кілець дерева залежить фактура та малюнок поверхні виробів із деревини для різних варіантів її розпилу. Вважається, що з естетичної точки зору цінність деревини тим вища, чим рівномірніша будова річних шарів і чим менша різниця в ширині окремих шарів.

З погляду розпилу деревини розглядаються три основні види: поперечний (або торцевий); радіальний; тангенціальний.

Використання для виробництва будівельних матеріалів (паркету, дошки з масиву та паркетної дошки) натурального дерева визначає перенесення переваг і недоліків цього природного матеріалуна властивості підлогових покриттів. Найбільші складності створює залежність геометричних розмірів виробів від температурно-вологісного режиму зберігання, транспортування, укладання та експлуатації. У зв'язку з цим, крім правильної упаковки та дотримання умов зберігання та транспортування, існують певні обмеження температури та вологості приміщень (включаючи огороджувальні конструкції - основу та стіни) при укладанні та експлуатації паркету.

Цими ж міркуваннями визначається переважно вибір розмірних рядів виробів, включаючи співвідношення між довжиною і шириною і товщиною, параметри шпунтового з'єднання і допуски на точність обробки в процесі виготовлення. Якість підлогових покриттів із натурального дерева залежить від породи деревини, умов її зростання, обробки та експлуатації.

Колір деревини(рис. 4) обумовлений дубильними, барвними, смолистими речовинами та їх оксидами, що містяться в ній, і залежить від породи дерева, його віку, складу ґрунту та кліматичних умов місцевості, де воно зростало. З часом колір деревини змінюється, вона хіба що патинує, що з одного боку створює ауру старовини, з другого утрудняє ремонт підлоги, пов'язані з заміною окремих планок.

Текстура деревини- це природний малюнок, утворений волокнами та шарами деревини та обумовлений особливостями її структури. Залежить від розташування деревних волокон, розрізнення річних шарів, колірної гами деревини, кількості та розмірів серцевих променів. За кольором та текстурою визначають породу деревини.

Твердість деревинив першу чергу залежить від породи деревини, а також у великій мірі від умов зростання дерева, вологості та ін. У межах одного виду розкид значень може бути дуже значним. Зазвичай вказуються середні відносні показники твердості по Брінелю у відсотках дуба, відносна твердість дуба приймається за 100%.
Твердість по Бринелю визначається вдавлюванням в зразок сталевого загартованого кульки діаметром 10 мм з певною силою. Потім вимірюють лунку, що утворилася, і розраховують величину твердості по Брінелю (чим менше лунка, тим твердіше деревина). Чим твердіша деревина, тим вище число за цією шкалою.

Деревина є гігроскопічним матеріалом, який має властивість поглинати вологу з навколишнього середовища та віддавати її. Її вологість змінюється за зміни кліматичної характеристики навколишнього повітря. Наприклад, при відносній вологості повітря 50% та температурі +20 °С рівноважна вологість деревини складе 9%, при вологості повітря 30% та температурі +25 °С цей показник дорівнює 5%. Швидкість зміни вологості деревини залежить від породи.

При зміні вологості деревини відбувається зміна лінійних розмірів планок, що характеризується коефіцієнтом лінійного розширення. Цей показник виражається у % від ширини планки.

На діаграмі (рис. 3) представлені дані про зміну ширини планки залежно від породи деревини за зміни вологості деревини на 1%.

Використовуючи даний коефіцієнт, можна розрахунковим шляхом визначити теоретичну деформацію паркетного укладання (реальна деформація, як правило, виявляється меншою за розрахункову).

Деформація деревини, що є анізотропним матеріалом, відбувається неоднаково в різних напрямках і залежить від типу розпилу та наявності залишкових напруг після сушіння.

Слід також відзначити, що при нормальній вологості в приміщенні (нормою вважається вологість 40-65%) суттєвих лінійних змін у якісно висушеного паркетувідбуватися нічого очікувати, тобто. від якості сушіння залежить, як поводитиметься паркетна підлога при його експлуатації, наскільки довговічною вона буде. Хороші, з погляду мінімізації залишкових напруг, результати дають вакуумне або вакуумно-конвективне сушіння.

Вологість деревини планок за ГОСТ 862.1-85 при відвантаженні споживачеві має бути 9±3 %. Така вологість є оптимальною з погляду збереження паркетом своїх геометричних розмірів. У нормальних умовах експлуатації 19% вологості деревини відповідає 55% відносної вологості при температурі 20°C.

Свіжозрубане дерево може мати відносну вологість деревини 50-70%. Існують різні способи сушіння деревини, у т.ч. гарячим повітрям, НВЧ та за допомогою вакуумних камер. В ході технологічного процесуважливо не тільки довести вологість деревини до необхідної величини (9±3 %), але й не створити при цьому залишкової напруги, яка може в подальшому призвести до короблення паркету або його розтріскування.

Необхідно розуміти, що навіть добре висушений паркет реагуватиме на перепади вологості у приміщенні. Але при цьому зміни, що відбуваються в ньому, не матимуть критичного характеру, якщо відносна вологість і температура в приміщенні відповідають нормальним умовам.

Виходячи із загальних для різних порід деревини критеріїв оцінки, можна визначити характеристики, які трансформуються у споживчі властивості виробів з деревини, і скласти відповідну таблицю ("Властивості деревини різних порід, що використовуються в паркетному виробництві", див. на CD-ROM посилання дано нижче). Як критерії оцінки властивостей деревини застосовуються такі:

• твердість та стійкість до навантажень, що впливають на зносостійкість - термін служби паркетної підлоги;
• стабільність та ступінь усадки, що характеризують реакцію деревини на зміну температури та вологості та визначають, у тому числі сумісність різних порід у структурах художнього паркету;
• ступінь окислення, що визначає стабільність кольору деревини у процесі експлуатації;
• виразність текстури, що характеризує естетичні властивості поверхні деревини.

Захист деревинимає на увазі порівняно широке коло заходів та засобів, покликаних перешкодити впливу на неї впливів, що руйнують її або змінюють її характеристики у небажаному напрямку. Це, перш за все, захист від вологості, що передбачає нанесення на поверхню дерева (з просоченням його на деяку глибину) лаків, воскових мастик або масел. Захист від вологості в процесі зберігання та транспортування передбачає використання відповідного пакування, що захищає як від вологості, так і від механічних впливів під час перевезення.

Для певних умов експлуатації передбачається просочування деревини пірофобними та антисептичними засобами.

З метою підвищення твердості деревини при виготовленні деяких видів підлогових покриттів вона піддається спеціальному пресуванню, що підвищує щільність поверхневих шарів. Для таких видів покриттів для підлоги, як паркетна дошка і пронто-паркет, використовується багатошарова структура в підоснові матеріалу з взаємно-перпендикулярним кріпленням шарів, що сприяє підвищенню стабільності геометричних розмірів елементів підлогових покриттів.

І, нарешті, завданням захисту натуральної деревини служить підтримання нормальних умов експлуатації підлогових покриттів з неї. Бо незважаючи на всі захисні покриття та заходи з гідроізоляції підлог, ми цінуємо натуральні дерев'яні підлоги, крім усього іншого, за їхню здатність "дихати", тобто. забезпечувати вологообмін із навколишнім повітрям. Зайва вологість або навпаки пересушене повітря шкідливі для нас так само, як і для виробів, що використовуються, з натурального дерева. При цьому слід мати на увазі, що ні упаковка, ні будь-які види захисних покриттів, що використовуються для підлог, не забезпечують повної вологонепроникності.

Основні властивості деревини як конструкційного матеріалу. Достоїнства і недоліки.

Фізичні властивості

Густина.

Температурне розширення. α

Теплопровідність λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС.

.

Теплоємність С = 1,6 КДЖ/кг?

Механічні властивості деревини

міцністю - здатністю чинити опір руйнуванню від механічних впливів; жорсткістю - здатністю чинити опір зміні розмірів та форми; твердістю - здатністю чинити опір проникненню іншого твердого тіла; ударною в'язкістю - здатністю поглинати роботу під час удару.

Деревина, як і інші будівельні матеріали, має свої переваги та недоліки.

Переваги:

Наявність широкої, постійно відновлюваної сировинної бази;

Відносно мала щільність;

Висока питома міцність - відношення межі міцності при розтягуванні вздовж волокон до густини: 100/500 = 0,2 (приблизно рівна сталі);

Стійкість до сольової агресії, впливу інших хімічно агресивних середовищ;

Біологічна сумісність із людиною та тваринами - у будинках з деревини найкращий мікроклімат;

Високі естетичні та акустичні властивості - найкращі концертні зали країни облицьовані деревиною;

Малий коефіцієнт теплопровідності поперек волокон - стіна з бруса шириною 200 мм еквівалентна теплопровідності цегляній стіні шириною 640 мм;

Малий коефіцієнт лінійного розширення вздовж волокон - у дерев'яних будинках немає необхідності влаштовувати температурні шви та рухомі опори;

Найменша трудомісткість механічної обробки, можливість створення гнутоклеєних конструкцій.

Недоліки:

Анізотропія будови деревини;

Схильність до загнивання і поразки жуками-деревочками;

спалювання в умовах пожежі;

Зміна фізико-механічних характеристик під впливом різних факторів (вологи, температури);

Усихання, розбухання, короблення та розтріскування під впливом атмосферних впливів;

Наявність пороків (сучки, кососла та інших), що істотно знижують якість виробів і конструкцій;

Обмеженість сортаменту лісоматеріалів.

Види конструкційних пластмас. Їх фізико-механічні характеристики. Достоїнства і недоліки. Галузь застосування.

Залежно від виду смол під впливом на них температури пластмаси діляться на два види: а) термопластичні пластмаси (або термопласти) на основі термопластичних смол; б) термореактивні (реапласти) з урахуванням термореактивних смол.

Термопластичні пластмасизазвичай називаються по сполучній речовині, виходячи з найменування мономеру з додаванням приставки «полі-» (полівінілхлорид, поліетилен, полістирол та ін.)

Термореактивні- за видом наповнювача (склопластики, деревні пластики та ін.)

Залежно від структури пластмаси можна поділити на дві основні групи:

1) пластмаси без наповнювача (не заповнені);

2) пластмаси з наповнювачем (наповнені).

До пластмас, які знаходять і знаходитимуть у майбутньому найбільше застосування в будівельних конструкціях відносяться склопластики, оргскло, вініпласт, поліетилен, тепло- та звукоізоляційні матеріали, деревні пластики.

Склопластик.

Склопластики являють собою матеріали, що складаються зі скловолокнистого наповнювача та сполучного.

Як сполучне зазвичай використовуються термореактивні смоли (поліефірна, епоксидна, фенолоформальдегідна). Скляне волокно є армуючим елементом, міцність якого сягає 1000-2000 МПа. Основою скловолокон є елементарні волокна.

Елементарні волокна (первинні нитки) одержують із розплавленої скляної маси, витягуючи її через невеликі отвори-фільєри; елементарні волокна (порядку 200) діаметром 6-20 мкм об'єднують у нитки, а кілька десятків ниток - у джгути (кручені нитки).

У склопластиках, що застосовуються у будівництві, використовують такі скловолокнисті наповнювачі:

а) прямолінійні безперервні волокна, що вводяться у вигляді джгутів, ниток або елементарних волокон.

б) рубане скловолокно як хаотично розташованих відрізків довжиною приблизно 50 мм.

Механічні властивості склопластиків залежить від виду скловолокнистого наповнювача. Найбільш високими механічними властивостями мають склопластики, армовані безперервним прямолінійним скловолокном. У напрямку волокон їхня міцність досягає 1000 МПа при розтягуванні, а модуль пружності до 40000 МПа, однак, у поперечному напрямку міцність склопластиків не велика (приблизно в 10 разів менше).

Всі склопластики, армовані в одному або двох взаємноперпендикулярних напрямках, є анізотропними матеріалами.

Склопластики, армовані рубаним скловолокном, є ізотропними матеріалами.

Існують такі види склопластиків:

1) Прес - матеріали типу СВАМ(Скловолокнистий анізотропний прес-матеріал) є одним з перших високоміцних склопластиків, отриманих шляхом пресування склошпонів (шпонів з односпрямованого скловолокна).

Отримують його таким чином: після намотування певної кількості шарів просоченої нитки однонаправлений матеріал зрізають. У розгортці він є квадратним листом розміром 3х3 м 2 . Потім повертають лист на 90 градусів і знову намотують шар ниток. Таким чином, виходить склошпон із взаємно-перпендикулярним розташуванням волокон. Межа міцності СВАМ при розтягуванні та стисканні становить 400-500 МПа, а при згинанні, приблизно, 700 МПа.

2) Прес - матеріали АГ-4С та АГ-4В.

АГ-4Сявляє собою односпрямовану стрічку, отриману на основі кручених скляних ниток та амінофінолформальдегідної смоли. АГ-4С призначається для отримання високоміцних виробів методом прямого пресування чи намотування.

Межі міцності при стисканні та згинанні нижче, ніж у СВАМ – 200-250 МПа, а при розтягуванні дещо вищі.

Прес – матеріал типу АГ-4Вє скловолокном на основі зрізів первинної нитки. Спеціально підготовлений скловолокнистий наповнювач змішують із фенолоформальдегідною смолою, потім сушать.

Склопластики типу СВАМ, АГ-4С та АГ-4В використовують для виготовлення сполучних деталей (болтів, фасонок) та для профільних виробів, що експлуатуються у хімічно агресивних середовищах, де метал швидко корродує. Усі перелічені склопластики є світлонепроникними. Однак, у будівництві найчастіше застосовують світлопрозорі склопластики. В Україні у великих обсягах випускається світлопроникний поліефірний листовий склопластик.

3) Поліефірний склопластиквиготовляють на основі рубаного скловолокна та прозорих поліефірних смол, завдяки яким поліефірний склопластик є світлопроникним. Випускається він у виробах у вигляді хвилястих або плоских листів, які часто мають різні забарвлення. Характеристики міцності істотно нижче, ніж у попередніх матеріалів, і становлять 60-90 МПа при розтягуванні і стиску.

Поліефірні склопластики отримали широке застосування в огороджувальних конструкціях (стінові та покрівельні панелі), сходових огорожах та балконних огорожах, навісах тощо. конструкціях. Дуже перспективні склопластики для суміщених просторових конструкцій.

Дерев'яні пластики.

Матеріали, отримані на основі переробки натуральної деревини, з'єднані синтетичними смолами, називають дерев'яними пластиками.

Деревношарові пластики(ДСП) виготовляють з тонких листів березового (іноді вільхового, липового або букового) шпону, просоченого смолою та запресованого при високому тиску 150-180 кг см 2 і температурі t=145-155ºC.

Залежно від взаємного розташування шарів шпону в пакеті розрізняють 4 основні марки ДСП:

ДСП-А- Усі шари паралельні один одному, ДСП-Б- через кожні 10-12 паралельних шарів один поперечний, ДСП-В– перехресне розташування, причому зовнішні шари розташовуються вздовж плити, ДСП-Г- зіркоподібна, кожен шар зміщений по відношенню до попереднього на 25-30 º.

У всіх випадках міцність ДСП перевищує міцність цільної деревини, а для деяких марок при дії зусиль вздовж волокон шпону не поступається міцності сталі.

В даний час у зв'язку з високою вартістю ДСП, він застосовується в основному для виготовлення засобів з'єднання елементів конструкцій.

Деревоволокнисті плити(ДВП) виготовляють з хаотично розташованих волокон деревини (тирсу), склеєних каніфольною емульсією. Сировиною для ДВП є відходи лісопиляння та деревообробки. Для виготовлення твердих і надтвердих плит деревоволокнисту масу додають фенолоформальдегідну смолу. При тривалій дії вологого середовища деревноволокниста плита дуже гігроскопічна, набухає по товщині і втрачає міцність, тому у вологих умовах застосовувати ДВП не рекомендується. Міцність надтвердих плит ДВП щільністю не менше 950 кг 3 при розтягуванні становить близько 25 МПа.

Деревностружкові плити(ПС та ПТ) отримують шляхом гарячого пресування деревних стружок, перемішаних, вірніше запилених фенолоформальдегідними смолами.

Деревностружкові плити в залежності від щільності поділяють на:

Легкі γ=350-500 кг м 3

Середні ПС γ=500-650 кгм 3

Тяжкі ПТ γ=650-800 кг\м 3

Міцність плит ПТ та ПС при розтягуванні складає відповідно 3,6-2,9 МПа та 2,9-2,1 МПа. ПС і ПТ є дешевим і доступним матеріалом, він широко використовується в будівництві як перегородки, підвісних стель. Вологопоглинання плит коливається в широких межах, при цьому вони набухають по товщині на 30-40%.

Повітронепроникні тканини - новий, незвичайний конструкційний матеріал, Що складається з текстилю та еластичних покриттів.

Технічний текстиль є основою міцності повітронепроникних тканин. Він виготовляється із високоміцних синтетичних волокон. Поліамідні волокна типу капрон застосовуються найбільш широко. Вони мають високу міцність, значну розтяжність та малу стійкість проти старіння. Поліефірні волокна типу «лавсан» менш розтяжні та стійкіші проти старіння.

переваг цього матеріалу:

недоліки

Застосування пластмас як матеріал для будівельних конструкцій пояснюється поруч переваг цього матеріалу:

Висока міцність, що становить для більшості пластмас (крім пінопластів) 50-100 НПа, а для деяких склопластиків міцність досягає 1000 НПа;

Малою міцністю (об'ємною масою), що знаходяться в межах від 20 (для пінопластів) до 2000 кг\м 3 (для склопластиків);

Стійкістю до дії хімічно агресивних середовищ;

Біостійкість (несхильність до гниття);

Простотою формоутворення та легкою оброблюваністю;

Високі електроізоляційні властивості та деякі інші позитивні властивості.

Водночас пластмаси мають і недоліки , такі, наприклад, як деформативність, повзучість і падіння міцності при тривалих навантаженнях, старіння (погіршення експлуатаційних властивостей у часі), спалювання, використання як сировини дефіцитних нафтопродуктів.

Вплив недоліків пластмас можна зменшити різними шляхами. Так, зменшення деформативності досягають застосуванням раціональних форм поперечного перерізу конструкцій (тришарові, трубчасті).

Згоряння та старіння можна зменшити шляхом введення спеціальних добавок.

Фізичні властивості

Густина.Деревина відноситься до класу легких конструкційних матеріалів. Її щільність залежить від відносного обсягу пір та вмісту в них вологи. Стандартна густина деревини повинна визначатися при вологості 12%. Свіжерубана деревина має щільність 850 кг/м 3 . Розрахункова щільність деревини хвойних порід у складі конструкцій у приміщеннях зі стандартною вологістю повітря 12% приймають рівною 500 кг/м 3 ., у приміщенні з вологістю повітря понад 75% та на відкритому повітрі – 600 кг/м 3 .

Температурне розширення.Лінійне розширення при нагріванні, що характеризується коефіцієнтом лінійного розширення, в деревині по-різному вздовж і під кутами до волокон. Коефіцієнт лінійного розширення α вздовж волокон становить (3 ÷ 5) ∙ 10 -6 , що дозволяє будувати дерев'яні будинки без температурних швів. Поперек волокон деревини цей коефіцієнт менший у 7 – 10 разів.

Теплопровідністьдеревини завдяки її трубчастій будові дуже мала, особливо поперек волокон. Коефіцієнт теплопровідності сухої деревини поперек волокон λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС.Брус товщиною 15 см еквівалентний по теплопровідності цегляній стіні завтовшки 2,5 цегли (51 см) волі, а також при розпилюванні колод в результаті їх втечі.

ластями, опильних верстатах. .- торцями. ниванню, ніж хвой.

Теплоємністьдеревини значна, коефіцієнт теплоємності сухої деревини становить С = 1,6 КДЖ/кг?

Ще однією цінною властивістю деревини є її стійкість до багатьох хімічних та біологічних агресивних середовищ. Вона є хімічно стійкішим матеріалом, ніж метал і залізобетон. При звичайній температурі плавикова, фосфорна та соляна (низька концентрація) кислоти не руйнують деревину. Більшість органічних кислот при звичайній температурі не послаблюють деревину, тому часто використовується для конструкцій в умовах хімічно агресивних середовищ.

Механічні властивості деревини характеризуються: міцністю- здатністю чинити опір руйнуванню від механічних впливів; жорсткістю- здатністю чинити опір зміні розмірів та форми; твердістю- здатністю чинити опір проникненню іншого твердого тіла; ударною в'язкістю- здатністю поглинати роботу під час удару.

Для виготовлення дерев'яних несучих конструкцій зазвичайзастосовують лісові матеріали хвойних порід: сосну, ялинку, модрину, кедр і ялицю. Серед лісових насаджень Росії хвойні ліси найпоширеніші. Деревина хвойних порід перевершує по міцності деревину більшості поширених листяних порід і менше схильна до загнивання. Стовбури хвойних дерев мають більш правильну форму, що дозволяє повніше використовувати їх об'єм. Найчастіше використовується сосна.

Сосна, за місцем виростання ділиться на сосну мендову та сосну рудову. Мендова віддає перевагу низинним грунтам, деревина її нещільна, пухка, менш шарувата ніж у рудової сосни і тому схильна до загнивання у вологому середовищі. Вона дуже добре обробляється, чудово просочується і мало схильна до жолоблення. Рудова сосна, на відміну від мендової, виростає на пагорбах, різних височинах і віддає перевагу кам'янистому суглинистому або супіщаному грунту. Деревина її смолиста і дрібношарова, має досить високу щільність. Саме ці якості забезпечили рудовій сосні гідне місце у сфері домобудівних технологій (підлоги, конструкції дахів, стіни, внутрішні перегородки).

Ельпо ряду характеристик поступається сосні. Вона гірше обробляється, менш щільна та менш міцна, ніж сосна. Істотно погіршує споживчі властивості їли її сучкуватість та підвищена твердість. Схильність деревини ялини до загнивання обмежує її використання в місцях, що зазнають впливу вологи. У будинку ялина використовується у виготовленні дверних блоків, підлог, внутрішніх перегородок, меблів.

Модрина відрізняється високою щільністю, стійкістю проти гниття, твердістю. Останнє суттєво ускладнює обробку модрини, що певною мірою обмежує її застосування у будівництві. Але інші якості плюс володіння високою стійкістю від короблення забезпечують модрині репутацію цінного будівельного матеріалу.

Модрина, як ніякий інший матеріал, вимагає дуже помірного режиму сушіння з дотриманням усіх запобіжних заходів. Справа в тому, що при інтенсивному сушінні у модрині з'являються тріщини. У домобудуванні модрина застосовується насамперед там, де потрібна висока стійкість проти гниття. Крім цього модрина зарекомендувала себе як гарний матеріал для виготовлення паркетних планок.

Кедр сибірський за своїми фізико-механічними властивостями займає проміжне місце між ялиною та ялицею. Деревина у кедра м'яка, легка, добре обробляється. При спеціальній обробці набуває підвищеної стійкості проти гниття. У домобудівництві задіюється в основному там же, де і сосна. Але це хороший матеріал і для вузлів і конструкцій, що зазнають перепадів вологого та температурного режимів.

Ялиця сибірська за своїми якостями подібна до деревини ялини, але поступається їй за міцністю і щільністю. І в чому не поступається ялині ялиця кавказька. Застосування ялиці досить поширене (особливо ялиця кавказького). Це і дверні та віконні блоки, підлоги, плінтуси, розкладки, фризи та багато інших виробів. У зовнішніх дерев'яних конструкціях ялиця не задіяна через низьку стійкість проти загнивання.

Застосування деревини твердих листяних порід (дуба, бука, ясеня, граба, клена) допускається лише тих районах, де ці породи є місцевим будівельним матеріалом.

Дуб черешчастий (літній) має велику міцність і стійкість проти загнивання і використовується головним чином на дрібні відповідальні частини дерев'яних конструкцій у вигляді нагелів, шпонок, вкладишів і т.п. Єдине, що не слід забувати - деревина дуба схильна до розколювання при забиванні в неї цвяхів або загвинчуванні шурупів без попередньої проходки каналу отвору свердлом меншого діаметру.

Букпо основним якостям (міцність і твердість) мало чим поступається дубу, але його деревина має високу гігроскопічність і тому більше схильна до гниття. У той же час деревина бука високотехнологічна: добре обробляється будь-яким інструментом, добре гнеться під парою. У домобудуванні застосовується не так широко, як дуб (через гігроскопічність), але дуже затребувана в оздоблювальних роботах.

Для виготовлення відкритих наслонних крокв та обрешітки в покриттях постійних будівель з горищем, а також для будівництва тимчасових будівель (складів, навісів, сараїв та ін.) та споруд допоміжного призначення (естакад, вишок та ін.) слід широко застосовувати деревину м'яких листяних порід – осику, березу, бук, липу, тополю та вільху, але з обов'язковим посиленим захистом від гниття.

Круглі лісоматеріали. Застосовувані в промисловому та цивільному будівництві лісоматеріали поділяються на круглі та пиляні. Для кожного з цих видів матеріалів відповідними стандартами встановлені їх класифікація, сортність, сортамент, вид обробки, вимоги до якості, відхилення від нормальних розмірів та умови приймання.

Колода будівельна може використовуватися в круглому вигляді або як сировина для отримання пиломатеріалів. Пилювальні колоди мають такі стандартні розміри.

Таблиця 1.1.

Довжина колод від 3 до 6,5 м із градацією через 0,5 м. Збільшення товщини колоди по довжині називається втечею. У середньому втік становить 0,8 см на 1 м довжини. Більш масивна частина колоди називається комлем, а протилежна - верхнім висівком. Діаметр колоди вимірюється у верхньому висівці. Колоди довжиною понад 6,5 м заготовляють за спеціальним замовленням для опор ліній електропередач та зв'язку.

Пиляні лісоматеріали. До пиляних лісових матеріалів відносяться:

двокантні бруси, у яких обпиляно лише дві сторони (рис. 1.2.а);

чотирикантні бруси, у яких обпиляно всі чотири сторони (рис.1.2.б і в);

Бруски, обпиляні з чотирьох сторін, товщиною не більше 10 см і шириною не більше подвійної ширини (рис.1.2.г);

дошки товщиною не більше 10 см та шириною більше подвійної товщини: дошки діляться на тонкі, товщиною до 3,2 см (рис.1.2.д) та товсті – більше 3,2 см (рис.1.2.е).

Рис. 1.2. Пиляні лісоматеріали: а – двокантний брус,

б - обзольний чотирикантний брус, в - чистообрізний

чотирикантний брус, г – брусок, д – тонка дошка,

Сортамент деревини

Лісоматеріали, які отримують будівництво, ділять на кругліі пиляні.

Круглі лісоматеріали, Звані також колодами, являють собою частини деревних стовбурів з гладко обпиляними кінцями - торцями. Вони мають стандартну довжину 3 – 6,5 м. з градацією через кожні 0,5 м. Колоди мають природну усічено-конічну форму. Зменшення їх товщини по довжині називається втечею. У середньому втеча становить 0,8 см на 1 м довжини (для модрини 1 см на 1 м довжини) колоди. Середні колоди мають товщину від 14 до 24 см великі – до 26 см. Колоди завтовшки 13 см (підтоварник) і менш використовують для тимчасових споруд. Круглі лісоматеріали в залежності від якості поділяються на 1,2 та 3 сорти.

Пиломатеріалиотримують в результаті поздовжнього розпилювання колод на лісопильних рамах або круглопильних верстатах. Пиломатеріали поділяються за характером обробки: на обрізні (обпиляні з 4 сторін по всій довжині); обзольні (частина поверхні не обпиляна по всій довжині через збіг колоди); необрізні (не обпиляні дві кромки).

Пиломатеріали прямокутного перерізу діляться на дошки, бруски та бруси. Більш широкі сторони пиломатеріалів називають пластами, а вузькі кромками. Пиломатеріали мають стандартну довжину 1-6,5м з градацією через кожні 0,25м. Ширина пиломатеріалів коливається від 75 до 275 мм, товщина – від 16 до 250 мм. За якістю деревини та обробки дошки та бруски поділяють на п'ять сортів (добірний, 1, 2, 3, 4-й), а бруси на чотири (1, 2, 3, 4-й).

Щільність деревини.

Щільність деревини – це ставлення маси деревини до її обсягу. Щільність визначається кількістю деревини в одиниці обсягу. Виражається щільність кг/м3 (кілограм на метр кубічний) або г/см3.

У деревині є порожнини (порожнини клітин, міжклітинні простори). Якби вдалося спресувати деревину, щоб усі порожнечі зникли, то вийшла б суцільна деревна речовина. Щільність деревини внаслідок пористої будови менше, ніж густина деревної речовини, те ж правило можна застосувати до деревних продуктів, наприклад густина берези або ялини нижче густини березової або хвойної фанери.

Між щільністю та міцністю деревини існує тісний зв'язок. Більш важка деревина, як правило, є міцнішою.

Величини деревної густини коливаються в дуже широких межах. Найбільшу щільність має деревина самшиту – 960 кг/м3, берези залізної – 970 кг/м3 та саксаулу – 1040 кг/м3; найменшу щільність має деревина ялиці сибірської – 375 кг/м3 та верби білої – 415 кг/м3. Зі збільшенням вологості щільність деревини збільшується. Наприклад, густина деревини бука при вологості 12% становить 670 кг/м3, а при вологості 25% - 710 кг/м3. У межах річного шару щільність деревини різна: щільність пізньої деревини в 2-3 рази більше, ніж ранньої, тому що краще розвинена пізня деревина, то вище її щільність.

За густиною при вологості 12% деревину можна розділити на три групи:

Породи високої щільності – 750 кг/м3 і вище – акація біла, залізна береза, граб, самшит, саксаул, фісташка, кизил.

Породи середньої щільності - 550 - 740 кг/м3 - модрина, тис, берези, бук, в'яз, груша, дуб. Ільм, карагач, клен, платан, горобина, яблуня, ясен.

Породи малої щільності – 510 кг/м3 та менше – сосна, ялина, ялиця, кедр, тополя, вільха, липа, верба, каштан, горіх маньчжурський, оксамитове дерево.

Деревина хвойних порід має малу щільність, а розсіяно-судинних листяних порід - високу щільність, тому вона чисто обробляється, добре лакується і полірується.

Рис. 12.11. Сегментна металодерев'яна ферма з клеєним верхнім поясом лінійного контуру

1 – сталевий черевик опорного вузла; 2 – те саме, нижнього пояса; 3 – металевий вкладиш

Рис. 12.13. Визначення розрахункового згинального моменту у верхніх поясах сегментних металодерев'яних ферм.

Епюри згинальних моментів у фермі з розрізним (а) та нерозрізним (б) верхнім поясом та схеми роботи криволінійного елемента - постійне навантаження по всьому прольоту та тимчасове (снігове) на половині прольоту.

Снігове навантаження приймається за схемою 2 дод. 3 СНиП (1) для склепінчастих покриттів, при цьому найбільш невигідне поєднання навантажень виходить зазвичай при обліку одностороннього снігового навантаження, розподіленого за законом трикутника.

Геометричні розміри елементів ферм визначають, замінюючи криволінійний верхній пояс прямолінійним, тобто. з'єднуючи вузли верхнього пояса прямими лініями хордами.

Конструктивний розрахунок ферм полягає у підборі перерізу поясів, розкосів, конструюванні та розрахунку вузлів. Верхній пояс через криволінійність і додаток навантаження між вузлами розраховується як стисло-згинальний елемент.

Розрахунковий згинальний момент у панелях верхнього пояса визначається як сума моментів від поперечного навантаження та моменту від поздовжньої сили, що виникає за рахунок вигину панелі (рис. 12.13).

При верхньому розрізному поясі момент визначається за формулою

(12.3)

де М 0 - згинальний момент, визначений за балковою схемою,

D1 – горизонтальна проекція панелі між центрами вузлів;

q-розрахункова умовно рівномірно розподілена навантаження (в межах панелі);

N-розрахункова стискаюча сила в панелі верхнього пояса;

f 0 - стріла підйому (кривизни) панелі;

d-довжина панелі по хорді;

R-радіус кривизни верхнього пояса,

l-проліт ферми;

f-висота ферми в середині прольоту між осями поясів.

При нерозрізному верхньому поясі розрахункові згинальні моменти в прольоті та на опорах визначаються як для нерозрізної багатопрогонової балки з рівними прольотами за наближеними формулами:

для опорних (крайніх) панелей

(12.4)

(12.5)

для середніх панелей

(12.6)

(12.7)

Моменти від поздовжніх сил визначені, виходячи з припущення, що кожна панель є однопролітною балкою, причому крайні панелі вважаються шарнірно оперти з одного кінця і з жорстко закріпленим іншим кінцем, а середні панелі - з обома жорстко закріпленими кінцями. При визначенні гнучкості розрахункову довжину крайніх панелей приймають 0,8 довжини хорди, а середніх панелей – 0,65d.

Перетин нижнього пояса підбирається за формулою для центрально-розтягнутих сталевих елементів площею нетто, тобто з урахуванням ослаблень від отворів для вузлових болтів. При розташуванні вузлового болта з ексцентриситетом щодо осі нижнього пояса нижній пояс перевіряється на позацентрове розтягування з урахуванням навантаження від власної ваги.

Стиснені розкоси розраховуються на поздовжній вигин з розрахунковою довжиною, що дорівнює довжині розкосу між центрами вузлів ферми. Розтягнуті розкоси розраховуються на розтяг з урахуванням наявних послаблень. З метою уніфікації всі розкоси приймаються однакового перерізу.

Потім визначається кількість глухарів (нагелів), необхідних для кріплення пластинок до розкосів, розглядаючи найбільш навантажений елемент. Перевіряють сталеві пластинки на розтяг по ослабленому перерізі і на стійкість з площини, приймаючи розрахункову довжину планки, що дорівнює відстані від вузлового болта до найближчого до нього болта розкосу. Для зменшення розрахункової довжини планок ставиться додатковий стяжний болт поза розкосом.

Конструюється та розраховується опорний вузол ферми:

Виконується перевірка торця верхнього пояса на зминання;

Призначаються розміри опорної плити з умови спирання та закріплення анкерними болтами;

Визначається необхідна довжина зварних швів для кріплення куточків нижнього пояса до фасон опорного вузла.

При необхідності розраховується сталевий вкладиш у вузлах верхнього розрізного пояса і вузловий болт. Вузловий болт, на який надягають платівки розкосів, розраховується на вигин від рівнодіючої зусиль R б, що виникають у сусідніх розкосах при односторонньому навантаженні. Момент у вузловому болті

де а - плече застосування сили R б,

а=δ+0,5δ 1 (δ – товщина пластинки – наконечника, δ 1 – товщина крайнього ребра вузлового вкладиша).

Будівельне піднесення ферм призначається рівним 1/200 прольоту. Перевірка ферми на дію монтажних навантажень.

Див.п18

Малюнок 8 – Геометрична та розрахункова схема арки

У стрілчастих арках визначають кут нахилу і довжину хорди, центральний кут і довжину S/2 піварки, координати центру a і b, кут нахилу опорного радіуса 0 і рівняння дуги лівої напіварки . Потім половину прольоту арки ділять на парне число, але не менше шести рівних частин і в цих перерізах визначають координати х і у, кути нахилу дотичних α та їх тригонометричні функції.

Статичний розрахунок

Опорні реакції тришарнірної арки складаються з вертикальних та горизонтальних складових. Вертикальні реакції Ra і Rb визначають як в однопрогонової вільно опертої балки з умови рівності нулю моментів в опорних шарнірах. Горизонтальні реакції (розпір) H a і H b визначають із умови рівності нулю моментів у ковзанному шарнірі.

Визначення реакцій та зусиль зручно проводити в перерізах лише однієї лівої піварки у наступному порядку:
- Спершу зусилля від одиничного навантаження праворуч і ліворуч, потім від лівостороннього, правостороннього снігу, вітру ліворуч, вітру праворуч та маси обладнання.

Згинальні моменти слід визначати у всіх перерізах та ілюструвати епюрами.

Поздовжні та поперечні сили можна визначати тільки у перерізах у шарнірів, де вони досягають максимальних величин і необхідні для розрахунків вузлів. Необхідно також визначати поздовжню силу в місці дії максимального згинального моменту при такому ж поєднанні навантажень.

Зусилля від двостороннього снігу та власної маси визначають шляхом підсумовування зусиль від односторонніх навантажень.