Бревно и брус

Цельная древесина – древесина, полученная путем механической обработки природного сырья

1. /1 модуль/Лекция 1.doc
2. /1 модуль/Лекция 2.doc
3. /1 модуль/Лекция 3.doc
4. /1 модуль/Лекция 4.doc
5. /1 модуль/Лекция 5.doc
6. /1 модуль/Лекция 6.doc
7. /1 модуль/Лекция 7.doc
8. /1 модуль/Лекция 8.doc
9. /1 модуль/Лекция 9.doc
Цельная древесина – древесина, полученная путем механической обработки природного сырья
Физические свойства древесины плотность
Лекция №3 классификация пластмасс
Лекция №4 высокопрочные конструкционные пластмассы
Лекция №5 фанера
Лекция №6 Механические свойства древесины
Лекция №7 Расчет элементов деревянных конструкций
Лекция №8 Центрально сжатые элементы
Косой изгиб. Косым называется изгиб, при котором направление действия усилия не совпадает с направлением одной из главных осей поперечного сечения элемента (рис.

Лекция №1
Курс конструкций из дерева читается совместно с курсом конструкций из пластмасс. Основу пластмасс составляют полимеры — искусственно полученные органические вещества с длинными молекулярными цепочками. Древесина практически полностью состоит из природных полимеров, в основном — из целлюлозы. Отсюда и сходная реакция на различные внешние воздействия, близкие подходы к расчету и конструированию.
Область применения древесины и пластмасс:
Цельная древесина – древесина, полученная путем механической обработки природного сырья — традиционно используется в зданиях и сооружениях малых пролетов (4…6 м). К примеру, в США, Канаде, Норвегии малоэтажные деревянные дома на одну – две семьи являются основным видом жилищного строительства (70% — 80%).
Клееная древесина – материал, в котором отдельные части из цельной древесины соединены при помощи клея в монолитные элементы любого сечения, формы и длины. По сравнению с цельной древесиной клееный элемент отличается более благоприятным распределением материала — не имеет совпадающих в соседних слоях сучков, косослоя и других пороков древесины.
Применяется для перекрытия больших пролетов спортивных, общественных и производственных зданий (до 100 м без промежуточных опор).
Конструкционные пластмассы благодаря своим тепло- и звукоизоляционным характеристикам являются наиболее эффективными ограждающими конструкциями, а исключительно высокие прочностные характеристики некоторых видов пластмасс позволяют использовать их в особо ответственных конструкциях и производить усиление конструкций из древесины, металла и железобетона.
Древесина является среди всех строительных материалов единственным легкодоступным и самовозобновляющимся материалом. При этом она обладает небольшой объемной массой, хорошими теплоизоляционными и санитарно-гигиеническими свойствами, стойко сопротивляется разрушительному действию слабых агрессивных сред, легко обрабатывается, что упрощает изготовление конструкций.
Заготовленный лес в виде отрезков стволов стандартной длины (балансов) доставляется автомобильным, железнодорожным и водным транспортом или путем сплава по рекам и озерам на деревообрабатывающие предприятия.
Там из него изготавливают пиломатериалы, фанеру, древесные плиты, конструкции и строительные детали. При лесозаготовке и обработке древесины образуется большое количество отходов (опилок, стружек, щепы), эффективное использование которых для изготовления теплоизоляционных древесноволокнистых и древесностружечных плит, широко применяемых в строительстве, позволяет экономить большое количество деловой древесины.

Хвойную древесину используют для изготовления основных элементов деревянных конструкций и строительных деталей. Прямые высокие стволы хвойных деревьев с небольшим количеством сучков позволяют получать прямолинейные пиломатериалы с ограниченным количеством пороков. Хвойная древесина содержит смолы, благодаря чему она лучше сопротивляется увлажнению и загниванию, чем лиственная.
Лиственная древесина большинства пород является менее прямолинейной, имеет больше сучков и более подвержена загниванию, чем хвойная. Она почти не применяется для изготовления основных элементов деревянных строительных конструкций.
Дубовая древесина выделяется среди лиственных пород повышенной прочностью и стойкостью к загниванию. Однако, ввиду дефицитности и высокой стоимости она используется только для небольших соединительных деталей. Также ограниченно используется древесина ясеня, бука, граба, акации.
Березовая древесина также относится к твердым лиственным породам. Ее используют, главным образом, для изготовления строительной фанеры. Нуждается в защите от загнивания.
Древесина относится к группе лесных товаров, качество которых регламентируется:
ГОСТ 2462-71 – Круглые лесоматериалы хвойных пород;
ГОСТ 9463-72 – Круглые лесоматериалы лиственных пород.
Круглые лесоматериалы, называемые также бревнами, представляют собой части древесных стволов с гладко опиленными концами – торцами. Бревна имеют естественную усечено-коническую форму. Уменьшение их толщины по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины (для лиственницы 1 см на 1 м длины) бревна. Средние бревна имеют толщину от 14 до 24 см крупные – до 26 см. Бревна толщиной 13 см и менее (подтоварник) используют для временных построечных сооружений.
В результате механической обработки – продольной распиловки круглых лесоматериалов получают пиломатериалы, требования к которым определяются следующими документами:
ГОСТ 8486-86 — Пиломатериалы хвойных пород;
ГОСТ 2695-83 — Пиломатериалы лиственных пород.
Пиломатериалы имеют прямоугольное или квадратное сечение. Более широкие стороны пиломатериалов называют пластями, а узкие – кромками. Пиломатериалы имеют стандартную длину 1 … 6,5 м. с градацией через каждые 0,25 м. Ширина пиломатериалов колеблется от 75 до 275 мм, толщина – от 16 до 250 мм в соответствии с рекомендованным сортаментом пиломатериалов.
По форме поперечного сечения пиломатериалы разделяются на следующие группы (рис. 1.1.):
а) пластины – получают продольной распиловкой бревна на две равные части;
б) четвертины – получаются продольным распиливанием пластины на две симметричные части, причем плоскость проходит перпендикулярно основанию пластины;
в) брусья – пиломатериалы толщиной и шириной более 100 мм; в зависимости от числа пропиленных сторон различают брусья двухкантные, трехкантные и четырехкантные (кантом называется опиленная сторона бруса);
г) бруски – пиломатериалы, отличающиеся от брусьев меньшим размером имеющие ширину не более двойной толщины;
д) доски – пиломатериалы не более 100мм и шириной более двойной толщины;

е) горбыли – боковые части бревен, у которых с одной стороны во всю длину идет пропил, а с другой необработанная поверхность бревна.

Рис. 1.1. Основные виды пиломатериалов:
а – пластина;
б – четвертина;
в – брус двухкантный, трехкантный, четырехкантный;
г – брусок;
д – доска;
е – горбыль.
Строение древесины. Конструкции из дерева изготавливаются, как правило, из древесины хвойных пород, при рассмотрении строения древесины будем ограничиваться только хвойными породами.

Рис. 1.2. Главные разрезы ствола дерева
1 – кора;
2 – камбий;
3 – сердцевина;
4 – ядро;
5 – годовые слои;
6 – сердцевинные лучи.
На поперечном сечении ствола дерева различают следующие части (рис.1.2.): под корой расположен тонкий слой живых клеток — камбий. В растущем дереве камбий обусловливает прирост древесины и коры. В центре сечения ствола расположена сердцевина имеющая форму небольшого круглого пятнышка диаметром 2…5 мм.
Вся основная древесина, расположенная между тоненьким слоем камбия и сердцевиной, состоит из двух частей, немного отличающихся одни от других цветовыми оттенками – внутренняя зона, более темная, называется ядром, а более светлая — заболонью. С возрастом размеры ядра увеличиваются а ширина заболони постепенно уменьшается. В то же время процент площади поперечного сечения ствола, приходящийся на заболонь, увеличивается от корней к кроне.
На поперечном сечении ствола можно увидеть концентрические слои, окружающие сердцевину. Каждое такое кольцо представляет собой ежегодный прирост древесины и называется годичным слоем. Ширина годичных слоев колеблется в зависимости от возраста, породы, условий произрастания.
Видимые в древесине волокна состоят из клеток двух видов – прозенхимных и паренхимных.
Прозхенхимные клетки или трахеиды, представляют собой вытянутые вдоль ствола пустотелые отмершие клетки, проводящие воду от корней к кроне; именно они придают древесине механическую прочность. Длина их составляет 2…5 мм, ширина – 0,03…0,07 мм. Толщина стенок прозенхимных клеток в весенней (ранней) части годичного слоя 0,002…0,003 мм, в осенней (поздней) части 0,005…0,007 мм, соответственно, осенняя древесина более плотная и прочная.
Паренхимные клетки, входящие в состав сердцевинных лучей, занимают в древесине хвойных пород около 7% объема. Стенки клеток представляют слоистую структуру из первичной и вторичной стенки, причем, вторичная стенка состоит из трех слоев, что позволяет им легко впитывать и удерживать влагу.
Стенки клеток состоят из микрофибрилл — длинных целлюлозных цепочек с размером поперечного сечения – 0,5 до 3 мк. Целлюлоза – это длинноцепной полисахарид, состоящий из гликозидных остатков, связанных между собой эфирными мостиками (рис.1.3.).

Рис.1.3. Структура молекулы целлюлозы.
n – число гликозидных остатков.
Определенная часть молекул целлюлозы располагается идеально в параллельные пряди-кристаллы и удерживается в таком порядке с помощью гидроксильных связей по боковым сторонам молекул – такие области, имеющие совершенный порядок в трех пространственных направлениях называются кристаллитами или «мицеллами» . Эти области кристаллической целлюлозы недоступны для воды – они составляют 30…40% от всего объема целлюлозы. Остальная часть целлюлозы аморфная, легко подхватывает любую доступную им молекулы воды. Молекулярные цепи проходят через несколько мицелл (кристаллических областей) (рис.1.4.).

Рис. 1.4. Молекулярная структура микрофибрилл.
L – длина молекулярной цепи;
A, A’ и B’ – концы цепей, лежащие в кристаллизованной области;
B – конец цепи в аморфной (не кристаллизованной) области.
Важная составляющая древесины – лигнин. Это аморфное, безазотистое вещество, нерастворимо в воде, в минеральных и органических кислотах, а также в большинстве щелочей. Содержание лигнина определяет достаточно высокую стойкость древесины по отношению к слабоагрессивным средам.
При изучении курса полезно пользоваться «инженерным» представлением о строении древесины – представляя (условно) древесину в виде системы трубчатых волокон плотно прижатых друг к другу.
Литература и др. информационные источники.
1. Карлсен Г.Г. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. М., 1986г.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *