Свойства древесины учитываемые в строительстве

Дефекты значительно влияют на главное свойство древесины ценное в строительстве, такое как ее прочность. Во время роста дерева и на его пути к строительству в нем образуются участки, где правильность строения или монолитность древесины нарушается. Они называются пороками древесины.

Основные пороки сучки, которые прорезают волокна древесины поперек. Серьезный порок косослой, когда древесные волокна на небольшой угол отклоняются от оси элемента. К числу пороков относятся трещины в древесине. Главнейшим пороком, недопустимым в древесине, является гниль.

Лесоматериалы, получаемые строительством, делятся по качеству на сорта от первого до пятого. Но такая сортировка не учитывает особенностей работы древесины под нагрузкой, так как указывает лишь на число, а не на размеры сучков.

Независимо от основных свойств древесина делится по качеству на три категории, зависящие в основном от насыщения сучками - относительного размера всех сучков на ограниченном участке длины.

Древесина I категории может использоваться во всех, без исключения, элементах деревянных конструкций, но нужно ее применять только в самых ответственных стержнях, работающих на растяжение. Сучки в ней на длине 20 см не должны занимать больше 1/4 ширины сечения.

Древесина II категории, сучки в которой не превышают 1/3 ширины сечения, может применяться во всех элементах конструкций, за исключением растянутых, с напряжением более 70% расчетного.

В древесине III категории допускаются самые большие сучки, размером до 1/2 ширины сечения. Она может применяться во второстепенных элементах конструкции: настилах, обшивках и т. д.

Свойство древесины - плотность

Свойства древесины полностью определяются ее пористоволокнистым строением. Наиболее распространенная воздушно-сухая древесина сосны имеет объемный вес y=500 кг/м3 и коэффициент теплопроводности поперек волокон л=0,12 ккал/ч*м3*град. Коэффициент линейного температурного расширения вдоль волокон - не более 0,000005.

Свойство древесины - прочность

Прочность древесины резко различается в зависимости от того, как к ней прикладывается нагрузка. Прочнее всего древесина вдоль волокон. Ценные свойства древесины - наибольшие силы она выдерживает, когда они направлены параллельно волокнам, например до 1000 кГ/см2 при растяжении. Поперек волокон древесина примерно в 10 раз слабее, так как силы, приложенные перпендикулярно волокнам, легко сминают стенки волокнистых трубок или отделяют одну от другой.

Свойства древесины - жесткость

Жесткость древесины - насколько она удлиняется или укорачивается под нагрузкой вдоль волокон - определяется модулем упругости. В среднем для сосны он равен Е=100000 кГ/см2, что примерно в 20 раз меньше, чем у стали.

Свойства древесины - влажность

Влажность древесины имеет очень большое значение для деревянных конструкций. Она определяется процентным содержанием воды в древесине по весу. Она вычисляется в лаборатории после сушки небольших образцов в сушильном шкафу. В свежесрубленном древесном стволе вода заполняет все полости клеток и пропитывает их стенки. Влажность ее более 100%, и делать из такой древесины конструкции постоянного назначения нельзя.

При хранении на складах вода из древесины постепенно испаряется и влажность ее уменьшается. Одновременно возрастают и ее прочность и жесткость, но меняются размеры. При высыхании древесина сжимается, усыхает поперек волокон на величину до 7%. Вдоль волокон величина усушки ничтожна - до 0,1%. В результате разной величины усушки в центральном и в кольцевых направлениях бревна и брусья прорезаются трещинами, а доски коробятся.

Когда влажность в древесине снижается до 40%, из нее разрешается изготовлять некоторые конструкции, не защищенные от намокания и не страдающие при ее дальнейшей усушке, например стойки. Из древесины, высушенной до 25% влажности, делаются все виды деревянных конструкции, за исключением клееных. Они обычно высыхают во время эксплуатации.

Воздушно-сухая древесина имеет влажность до 15% и получается в результате ее естественной или искусственной сушки. Благодаря своим свойствам такая древесина применяется для изготовления всех видов деревянных конструкций и строительных изделий, в том числе и клееных конструкций. Размеры ее при дальнейшем высыхании уже почти не меняются. Увеличение влажности в древесине в сыром помещении, под дождем и в воде приводит к ее разбуханию и увеличению размеров, особенно в поперечном направлении.

В естественных условиях на складах древесина сохнет очень медленно. Толстые доски, брусья и бревна сохнут много месяцев и даже лет. Поэтому на деревообрабатывающих заводах древесину сушат искусственно. В сушильных камерах, обогреваемых паром, при температуре до 90°С доски и бруски высыхают за двое-трое суток и при этом мало коробятся и трескаются.

Брусья и бревна сушат при повышенной до 130°С температуре в ваннах с горячими маслянистыми жидкостями или в герметически закрытых стальных цилиндрах-автоклавах при повышенном давлении, а также электрическими токами высокой частоты. При этом свойства древесины меняются за считанные часы, при высыхании в них появляются лишь незначительные трещины.