Работа древесины его смятие, скалывание и раскалывание.

Работа древесины на растяжение, сжатие и поперечный изгиб.

Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в стандартных чистых образцах высок для сосны и ели, он в среднем равен 100 МПа. Модуль упругости Е₀=110000-120000 кг/см². Наличие сучков и косослоев значительно снижает сопротивление древесины растяжению. При разрыве поперёк волокон предел прочности в 12 – 17 раз меньше, чем вдоль волокон. Это связано с анизотропностью древесины. Испытание стандартных образцов на смятие вдоль волокон дают значение предела прочности в 2-2.5 раза меньше, чем при растяжении. Для сосны и ели при влажности 12% - предел придел прочности на сжатие в среднем составляет 40МПа, а модуль упругости вдоль волокон примерно такой же, как при растяжении. На работу древесины при сжатии пороки оказывают значительно меньшее влияние, чем при растяжении. Работа сжатых элементов конструкции более надёжна, чем растянутых. Поэтому широкое применение получили металлодеревянные конструкции, имеющие растянутые элементы из стали (нижние пояса ферм, растянутые раскосы) и сжатые, сжатые изгибаемые элементы из древесины. Предел прочности древесины при поперечном изгибе занимает промежуточное положение между прочностью нам растяжение и сжатие, в среднем он составляет 75Мпа (при влажности 12%). Что касается модуля упругости, то он примерно такой же, как при сжатии, так и при растяжении. Здесь влияние сучков и косослоев значительно, поскольку при изгибе имеется растянутая зона. Влияние пороков в брёвнах при работе на изгиб меньше, чем в пиломатериалах, поскольку в брёвнах отсутствует выход на кромку перерезанных при распиловке волокон, а так же нет отщеплений волокон в их присучковом косослое. Можно выделить 3 стадии работы древесного элемента при поперечном изгибе:

1) h₁=h₂, δ_-<δ₊ - здесь определение краевого напряжения древесины при изгибе по формуле Навье δ=M/W соответствует линейному распределению напряжений по высоте сечения и это действительно в пределах небольших напряжений.

2) h₁>h₂, δ₊>δ_- - на второй стадии при дальнейшем росте нагрузки и увеличении кривизны эпюры, эпюра сжимающих напряжений примет криволинейный характер, а нейтральная ось сдвинется в сторону растянутой кромки сечения, при этом фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжений больше величины по формуле.

3) h₁>>h₂, δ₊>>δ_- В третьей стадии проходит разрушение деревянного элемента. В стадии разрушения сначала в сжатой зоне происходит разрыв наружных волокон. Волокна древесины сжатой зоны теряют устойчивость.

В древесине различают смятие вдоль волокон, поперёк волокон и под углом к ним. Прочность древесины на смятие вдоль волокон мало отличается от прочности на сжатие вдоль волокон и современные нормы не делают между ними различий. Смятию древесины поперёк волокон древесина сопротивляется слабо. Это связано со строением древесины, из-за трубчатого строения смятие древесины поперёк волокон характеризуется значительными деформациями. После сплющивания и разрушения стенок клеток происходит уплотнение древесины. Уменьшение деформации и соответственно сопротивления сжимаемого образца увеличивается. О работе на смятие поперёк волокон древесины главным образом судят по значению допустимых в эксплуатации деформаций. Здесь велико значение фактора времени. Предельным здесь является напряжение при условном пределе пропорциональности. Этот придел минимален при смятии по всей поверхности, максимален при смятии на части длины и ширены. Среднее значение предела пропорциональности соответствует смятию на части длины. Это связано с поддержкой сжимаемой площадки соседними незагруженными участками. Т.е. сопротивление тем выше, чем уже сжимающий штамп.

Что касается работы древесины на смятие под углом к волокнам, то её сопротивление при этом возрастает с уменьшением угла. Это можно показать на диаграмме. Из диаграммы видно, что максимальное сопротивление древесина имеет при смятии вдоль волокон (при 0^о). Сопротивление древесины на смятие под углом к волокнам определяют по формуле:

Термин «скалывание» древесины означает разрушение материала в результате сдвига одной части материала относительно другой (той же самый срез)

Термин «раскалывание» древесины означает разрушение материала от действия растягивающих усилий, направленных перпендикулярно волокнам древесины.