Прочность древесины при сжатии вдоль волокон

Вопрос 35. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон. Прочность при сжатии вдоль волокон является одной из основных характеристик механических свойств древесины при ее использовании в строительных конструкциях, в качестве опор, элементов мебели и в других целях.

Для испытания древесины  на сжатие вдоль волокон используют образцы прямоугольной формы с поперечным сечением 20x20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм. В каждом образце но середине высоты измеряют штангенциркулем или микрометром поперечные размеры с погрешностью до 0,1 мм. Испытание проводят с помощью специального приспособления, обеспечивающего лучшее центрирование и равномерное распределение усилий по поперечному сечению и массе образца. При этом усилие должно быть направлено вдоль древесных волокон.

Образец нагружают плавно возрастающей нагрузкой до его разрушения в течение 0,5—1,5 мин. Начало разрушения образца устанавливается по движению рабочей стрелки силоизмерителя испытательной машины в обратном направлении. По шкале машины отсчитывают максимальную нагрузку Р_тлх с точностью до 10 Н.

Предел прочности при  влажности в момент испытания  вычисляют с округлением до 1 МПа по формуле

где Р_mах — максимальная нагрузка, Н; а, b — размеры поперечного сечения образца, мм.

Усредненные показатели предела  прочности при сжатии вдоль волокон  наиболее распространенных древесных  пород при влажности 12% и выше предела гигроскопичности (30%) приведены  в табл. 1.

Таблица 1 - Предел прочности древесины при  сжатии вдоль волокон, Мпа

В среднем предел прочности при сжатии вдоль волокон  при влажности 12% для большинства  отечественных пород можно при-пять равным 50 МПа.

Прочность древесины при сжатии поперек волокон. Данный

вид прочности древесины  имеет значение в производстве прессованной древесины, при использовании железнодорожных деревянных шпал, в ряде строительных конструкций и в других случаях. Согласно действующим стандартам, различают два вида испытаний древесины: сжатие поперек волокон и местное смятие.

В первом случае усилие прикладывается равномерно по всей поверхности образца. Во втором случае механические усилия действуют по всей ширине образца, но только на ограниченной части его длины. Для испытания древесины на сжатие поперек волокон используют образцы такой же формы и размеров, как при сжатии вдоль волокон. При этом обращается внимание на характер расположения годичных слоев на торцевой поверхности образца: они должны быть ориентированы параллельно одной паре противоположных граней и перпендикулярны другой паре. В зависимости от направления усилий испытания на сжатие поперек волокон проводят в радиальном и тангенциальном направлениях (рис. 1,а).

Рис. 1. Образцы для испытания древесины: а — образец для испытания древесины на сжатие; б — образец для испытания древесины на местное смятие; в - установка для измерения глубины вдавливания пуансона: / — манометр часового типа; 2 — корпус; 3 — подвижный нагружающий стержень; 4 — станина; 5 — сминающая пластина; 6 — образец

Для испытания древесины  на местное смятие применяют образец в форме квадратного бруска сечением 20x20 мм и длиной вдоль волокон 60 мм (рис. 1, б). При этом виде испытания нагрузка передается по всей ширине образца через стальную призму длиной 18 мм, помещаемую по середине образца перпендикулярно к его продольной оси.

Особенностью испытаний  древесины на сжатие поперек волокон и местное смятие заключается в том, что опытный образец не доводят до полного разрушения, а ограничиваются определением напряжения при пределе пропорциональности. Измерение деформации (укорочения) образца в процессе циклического равномерного ступенчатого возрастания механических усилий проводится автоматически по программе, заложенной в испытательную машину.

Установленная на полученном графике нагрузка при пределе  пропорциональности используется при  расчете условного предела прочности  при сжатии поперек волокон.

Характер деформирования древесины при сжатии поперек  волокон зависит от направления  механических усилий и вида древесной породы. У хвойных и лиственных пород при сжатии древесины поперек волокон в радиальном направлении наблюдается трехфазная диаграмма деформирования. При прессовании древесины хвойных пород в тангенциальном направлении происходит однофазное деформирование (рис. 2).

Рисунок 2 - Диаграмма деформирования древесины при сжатии поперек волокон: 1 — однофазное; 2 — трехфазное

Согласно имеющимся  ориентировочным данным, условный  предел прочности при сжатии поперек волокон в среднем для большинства отечественных пород примерно в 10 раз меньше предела прочности при сжатии вдоль волокон. Условный предел прочности при местном сжатии ввиду дополнительных сопротивлений в местах изгиба древесных волокон примерно в 1,5 раза выше предела прочности при сжатии поперек волокон.