Форма изменяемости деревянных элементов

Влага в древесине. Влажность.

В древесине различают 2 вида влаги: связанная (гигроскопическая), свободная (капиллярная). Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свободная влага в полостях клеток и межклеточных пространствах. Максимальное количество связанной влаги – предел гигроскопичности (предел насыщения волокон), составляет 30%.

W= (G₁-G₂)/G₂×100% - влажность древесины.

G₁ - вес до высушивания;

G₂ - вес после высушивания.

В древесине влажность может изменяться в большом диапазоне с учётом этого различают: сырой лес (пиломатериал W>25%, g = 600кг/м³), воздушно сухой лес (W=18-25%, g = 550кг/м³), сухой лес (W<18, g = 500кг/м³).

Клеёная древесина должна иметь влажность от 8 до 12%. Увеличение влажности больше 30% может быть за счёт свободной влаги. Свежесрубленная древесина содержит 80-100% влажности. Влажность сплавного леса может быть до 200%. При изменении Влажности от 0 до предела насыщения волокон (30%) объём древесины увеличивается и древесина разбухает. Снижение же влажности в этих пределах уменьшает размеры и приводит к усушке древесины. Такие изменения как разбухание и усушка зависят от плотности древесины: чем плотнее древесина, тем больше её разбухание и усушка. Линейная усушка вдоль волокон, в радиальном и тангенсальном направлениях существенно различается. Из-за малости продольной усушкой пренебрегают. Радиальная усушка – 12-14%, тангенсальном – 6-8% (или наоборот). Следствием неравномерности усушивания является корабление досок. При увеличении влажности свыше точки насыщения волокон дальнейшего разбухания не происходит, чем толще материал, тем больше коробление волокон.

Кроме коробления поперечных сечений пиломатериалы могут искривляться по длине.

Закон коробления – покоробившаяся доска всегда направлена выпуклостью к середине бревна из которого она выпилена.

Изменение влажности сопряжено с такими показателями, как усушка и разбухание, что в свою очередь самым неблагоприятным образом сказывается на напряжённом состоянии элемента деревянной конструкции. Усушка в свою очередь приводит к нежелательному короблению деревянных элементов, как по сечению этих элементов, так и по их длине. Именно с короблением связано, например, требование предъявляемое к половой рейке (b≤144 мм).

При изготовлении клеёного пакета различают согласованное и несогласованное расположение годовых колец досок.

Предпочтительно применять согласованное расположение годовых колец.

Из-за разной деформативности древесины и фанеры, что может быть вызвано усушкой или разбуханием, нормой ограничивают ширину клеёного шва при соединении древесины с фанерой до 10 см.

Вообще для клеёных конструкций предпочтительнее использовать тонкие доски, они менее подвержены короблению, их легче сушить и гнуть (при необходимости [гнутоклеёные конструкции]).

Конструкция так же учитывает образование усушечных трещин. Особенно опасно в тангенсальном направлении. Как правило они возникают в центре пиломатериала.

В таких узлах расстановка болтов или других деталей производится в 2 или в 4 ряда с таким расчётом, что бы не находились на оси элемента.

Наибольшую опасность представляют тангенсальные трещины, нежели чем радиальные.

Поэтому конструкторы часто намеренно выполняют радиальные пропилы в элементах деревянных конструкций, чтобы избежать опасности возникновения других усушечных трещин.

6.Прочность древесины и сопротивление её огню.

Горение представляет собой реакцию соединения горючих компонентов древесины с кислородом, сопровождающуюся выделением тепла и дыма, и появлением пламени и тления. Возгорание древесины может возникнуть в результате кратковременного нагрева её до 250 ⁰С или длительном воздействии более низких температур. При горении происходит химическая деструкция древесины (разложение) называемая – пиролизом. В результате нагрева, сначала из испаряется влага, пока влага не испарится температура древесины остаётся 100 ⁰С. При повышении температуры до 150 - 200 ⁰С древесина высыхает, изменяет цвет (желтеет), появляются первые признаки её деструкции (обугливание). Далее происходит термическое разложение её компонентов. Интенсивность горения зависит от подачи и количества кислорода в воздухе.

(6)Огнестойкость деревянных конструкций.

Огнестойкость конструкций – это способность конструкций нести нагрузку и сохранять свою несущую способность, не разрушаясь в условиях пожара. Наибольшую огнестойкость имеют массивные элементы.

Деревянная стружка и древесная пыль являются взрывоопасными. В пожарном отношении деревянные конструкции неправомерно рассматриваются более опасными, чем металлические и железобетонные. Во время пожара металлические и железобетонные конструкции быстро теряют прочность и внезапно может произойти хрупкое разрушение, в то время как деревянные массивные конструкции могут достаточно медленно терять свою несущую способность. Иначе говоря древесина обладает высоким пределом огнестойкости.

Железобетон имеет довольно высокую огнестойкость, кроме одного его вида – это струнобетон.