Объемный вес древесины

Порода древесины	Плотность древесины в конструкциях групп, кг/м3
А1,А2иБ1	Остальные
Хвойная:
лиственница
сосна, ель, кедр, пихта
Твердая лиственная:
бук, ясень, клен, граб, акация, вяз, ильм
Мягкая лиственная:
осина, тополь, ольха, липа

Плотность свежесрубленной древесины хвойных и мягких лиственных пород может приниматься равной 850 кг/м³, твердых лиственных пород - 1000 кг/м³.

Температурное расширение - изменение размеров древесины при нагревании - характеризуется коэффициентом линейного расширения _т, зависящим от направления волокон. Расширение древесины меньше вдоль волокон и больше всего в тангенциальном направлении. Численно коэффициент линейного расширенияравен 1,7(10^-6...3,6(10^-6 °С^-1 - вдоль волокон, 24,2(10^-6...29,3(10^-6 °С^-1 - в радиальном направлении, и 26,7(10^-6... 41,9(10^-6 °С^-1 - в тангенциальном направлении.

Из-за незначительной величины коэффициент линейного расширения при проектировании конструкций не учитывается.

Так как расширение древесины вдоль волокон в 3 - 4 раза меньше, чем у стали и бетона, в деревянных зданиях и сооружениях отпадает необходимость устройства температурных швов.

Благодаря трубчатому строению древесина плохо проводит тепло. Малая теплопроводность (у хвойных пород вдоль волокон ( 0,33 ккал/м(ч((С, поперек -( 0,13 ккал/м(ч((С) обусловливает ее широкое применение в ограждающих частях отапливаемых зданий. При этом толщина деревянных стен значительно меньше, чем кирпичных.

Цвет - важная характеристика внешнего вида древесины, учитываемая при выборе породы для отделки помещений, изготовления мебели. Целлюлоза - основное вещество в древесине - имеет практически белый цвет. Многообразие цветовых оттенков придают древесине красящие, дубильные вещества и смолы.

Текстурой называется рисунок, образуемый на поверхности образцов при перерезывании анатомических элементов древесины. Чем сложнее строение древесины, тем богаче ее текстура. Красивую замысловатую текстуру имеют карельская береза, бук, платан (на радиальном разрезе), орех, дуб (на тангенциальном разрезе).

По своим химическим свойствам древесина является более стойким материалом, чем металл и железобетон, поэтому деревянные конструкции можно рекомендовать для применения в зданиях с химически агрессивной средой. В зависимости от вида химической агрессии древесину можно использовать без дополнительной защиты или, защищая ее покраской либо поверхностной пропиткой. Применение деревянных конструкций целесообразно при строительстве складов для агрессивных сыпучих материалов (калийных и натриевых солей, минеральных удобрений), разрушающих сталь и бетон.

Для зданий с химически агрессивной средой следует применять сплошные, монолитно склеенные безметалльные конструкции, не имеющие зазоров и щелей. Для покрытий используют клеефанерные панели с гладкой поверхностью, без выступающих частей.

Механические свойства древесины, являющейся природным полимером, изучают на основе реологии - науки об изменении свойств веществ во времени под действием тех или иных факторов и описывают следующими характеристиками:

• прочностью - способностью сопротивляться разрушению от механических воздействий;
• жесткостью - способностью сопротивляться изменению размеров и формы;
• твердостью - способностью сопротивляться проникновению другого твердого тела;
• ударной вязкостью - способностью поглощать работу при ударе.

Основой для определения механических свойств древесины служат испытания стандартных малых образцов, выполняемых из чистой (без пороков) древесины. При оценке результатов исследований и расчете конструкций необходимо учитывать ряд факторов, оказывающих значительное влияние на механические свойства древесины.

Древесина обладает свойством ползучести - под воздействием постоянной нагрузки в ней наблюдается рост деформаций, который со временем затухает, если нагрузка не превышает определенного предела. В этом случае после снятия нагрузки часть деформаций (упругие) исчезает сразу, другая часть (эластичные) - постепенно, а остаточные деформации остаются. Если же нагрузка превысила предельную, то деформации в деревянном элементе возрастают до разрушения образца. Пределом длительного сопротивления древесины называется максимальное напряжение, не вызывающее разрушения деревянного образца при любой продолжительности действия приложенной нагрузки.

В связи с ползучестью деформации элементов из дерева растут во времени, что приводит к снижению прочности конструкции. Исследования, проведенные Ф. Б. Белянкиным, Ю. М. Ивановым и другими учеными в области ползучести, позволяют уверенно назначать расчетные характеристики древесины и материалов на ее основе при различных видах напряженного состояния с учетом длительного воздействия нагрузки.

Для древесины характерно неодинаковое сопротивление действию усилий в различных направлениях по отношению к волокнам. Такое свойство носит название анизотропии древесины. Наибольший предел прочности древесины достигается при действии усилия вдоль волокон, наименьший - поперек волокон. При действии силы под углом к волокнам сопротивление древесины имеет промежуточное значение.

Влажность древесины оказывает значительное влияние на механические свойства деревянных конструкций, значение влажности элементов нормируется в зависимости от условий их изготовления и эксплуатации.

Изменение влажности от 0 до 30 % существенно влияет на ее прочность, жесткость и деформативность. При увеличении влажности в этих пределах прочность древесины снижается до 30 % от максимальной, дальнейшее увеличение влажности не приводит к снижению прочности древесины.

При повышении температуры снижаются предел прочности и модуль упругости древесины, и повышается ее хрупкость. Опытным путем установлено, что при изменении температуры от 20 до 50 °С прочность древесины на сжатие уменьшается на 20...40 %, на растяжение - на 12...15 % и на скалывание - на 15...20 %. Повышение температуры в тех же пределах приводит к снижению модуля упругости, полученного при влажности 15 %, в 2,5 раза, а при 30 % - в 2,75 раза. Поэтому нельзя применять деревянные конструкции в зданиях, где температура в течение длительного времени превышает 50 °С.

При отрицательных температурах влага в древесине превращается в лед, и прочность древесины на сжатие возрастает, но она становится более хрупкой, и в ней развиваются трещины.

Качество лесоматериалов определяется, в основном, степенью однородности древесины, от которой зависит ее прочность. Степень однородности определяется размерами и количеством участков, где однородность древесины нарушена и, соответственно, прочность снижена. Такие участки называются пороками древесины. Пороки подразделяются на группы, виды и разновидности. Основные группы пороков: сучки, трещины, пороки формы ствола, пороки строения, химические окраски, грибные поражения, биологические повреждения, инородные включения, механические повреждения и пороки обработки, покоробленность.

Сучки - части ветвей, заключенные в древесине ствола. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают образование местных косослоев, затрудняют механическую обработку. Сучки различают по виду (открытые и заросшие), а открытые - по форме (круглые, овальные, продолговатые); по положению в сортименте (пластевые, кромочные, ребровые, торцовые); взаимному расположению (разбросанные, групповые, разветвленные); степени срастания (сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся, выпадающие); состоянию древесины (здоровые, загнившие, гнилые, табачные); выходу на поверхность (односторонние, сквозные).

Пороки формы ствола: сбежистость - изменение диаметра по длине ствола дерева более чем на 0,8 см на 1 м длины; закомелистостъ - резкое увеличение диаметра комлевой части ствола; овальность; наросты; кривизна.

Пороки строения древесины: наклон волокон (косослой) - их отклонение от продольной оси ствола дерева; крень (местная, сплошная) - изменение строения древесины, выражающееся в увеличении ширины поздней зоны годичных слоев; свилеватость (волнистая, путанная) - извилистое или путаное расположение волокон древесины; сердцевина, двойная сердцевина, засмолок и др. В зависимости от видов, величин, расположения и количества пороков пиломатериалы разделяются по сортам.