Деревинні матеріали

6. Деревинні матеріали

83. Соснові дошки тривалий час зберігались на повітрі при t=20ºC і відносній вологості w_відн=80%. Визначити вологість дощок і їх середню густину, якщо при стандартній 12%–й вологості густина деревини сосни r₁₂=500 кг/м³.

Середню густину деревини при визначенні вологості легко знайти, знаючи середню густину при стандартній вологості r₁₂ і коефіцієнт об’ємної усушки (для сосни k=0,44):

84. Сосновий брусок має розміри 25х30х400 мм (aхbхc) при вологості w=21%. Як зміняться розміри бруска після повного висушування, а потім зволоження до межі насичення? Коефіцієнт усушки сосни k_у=0,44.

Величину усушки при висушуванні бруска знаходимо із умови

У=k_у·w=0,44·21=9,24%.

Нехай розмір зразка при вологості 0 дорівнює a₀, а при вологості w – a, тоді

,

Звідки

a₀=a·(100–У)/100=25·(100–9,24)/100=22,7 мм.

Аналогічно знайдемо інші розміри бруска. Вони становлять: b₀=27,2 мм і с₀=363 мм. Таким чином, після висушування брусок буде мати розміри: 22,7х27,2х363 мм.

При зволоженні сухого бруска його лінійні розміри збільшуються за рахунок розбухання деревини, що відповідає межі насичення, w_м.н=30%. При цій вологості характерне максимальне розбухання деревини P_max:

,

де k_р – коефіцієнт розбухання.

Коефіцієнт розбухання k_р пов’язаний із коефіцієнтом усушки залежністю k_р=100·k_у·(100–30·k_у).

Для сосни k_р=100·0,044/(1000–30·0,44)=0,5.

.

Аналогічно знайдемо інші розміри бруска після зволоження до межі насичення. Розміри соснового бруска 26,1х31,3х417,4 мм.

85. Середня густина дуба у абсолютно сухому стані r_о.д=650 кг/м³, а граба r_о.г=760 кг/м³. Знайти пористість і максимальне водопоглинання деревини дуба і граба.

Дійсна густина деревини, чи так званий показник густини деревної речовини r_д.р, у середньому для всіх порід становить 1,53 г/см³. Тоді пористість дуба і граба:

;

.

Вологість, яка характеризує максимальне водопоглинання деревини, знаходять за формулою

,

де w_п.н – вологість межі насичення кліткових стінок (w_п.н=30%); r_в – густина води.

Для дуба .

Для граба .

86. Зразки деревини у вигляді прямокутних призм розрізом 20х20 мм і висотою 30 мм при вологості w=20% зруйнувалися при випробуванні на стиск вдовж волокон при максимальному навантаженні F_ст=0,0147 МН. Інші зразки із цієї ж породи деревини у вигляді прямокутних призм розрізом 20х20 мм і висотою 300 мм при w=20% зруйнувались при випробуванні на статичний згин за одноточковою схемою при максимальному навантаженні F_зг=0,0014 МН.

Визначити породу деревини, з якої виготовлені зразки.

Межа міцності зразків при стиску при w=20%:

R_ст=F_сж/S=0,0147/(0,02·0,02)=36,75 МПа.

Межа міцності зразків при статичному згині при w=20% (l=0,24 м):

.

Перерахуємо отримані значення межі міцності на стандартну вологість деревини:

R_ст12=R_w·[1+0,04·(w–12)]=36,75·[1+0,04·(20–12)]=48,5 МПа;

R_зг12=R_w·[1+0,04·(w–12)]=63·[1+0.04·(20–12)]=83,16 МПа.

Можна зробити висновок, що випробуванні зразки виготовлені із деревини сосни, для якої за довідковими даними R_ст12=48,5 МПа, R_зг12=86 МПа.

87. Визначити орієнтовно межу міцності при стиску повздовж волокон і при статичному згині зразків деревини сосни і дуба, якщо відомо, що кількість m пізньої деревини у них становить відповідно 20 і 80%.

Кількість пізньої деревини, %, підраховується на торцевих зрізах деревини вимірюванням пізньої зони річних шарів із точністю до 0,1 мм на відстані 15–20 мм.

Для розв’язку використовуємо емпіричні формули.

Для деревини сосни

R_ст12=0,6·m+30=0,6·20+30=42 МПа;

R_зг12=1,4·m+56=1,4·20+56=84 МПа.

Для деревини дуба

R_ст12=0,32·m+29,5=0,32·80+29,5=55,1 МПа;

R_зг12=0,43·m+47,5=0,43·80+47,5=81,9 МПа.

88. Порівняти для модрини і липи при стандартній вологості межу міцності при стиску вздовж волокон і поперек волокон у радіальному і тангенціальному напрямках.

Руйнівне навантаження при стиску вздовж волокон F_ст виявилось для модрини 0,026 МН, липи – 0,018 МН; поперек волокон F_ст у радіальному напрямку для модрини – 0,0027 МН, для липи – 0,0034 МН; у тангенціальному напрямку – для модрини – 0,0037 МН, для липи – 0,0031 МН. Для випробування межі міцності деревини при стиску застосовують зразки–призми з розмірами a=20 мм і h=30 мм. Межу міцності при стиску вздовж волокон визначаємо за формулою R_ст12=F_ст/(a·b). А при стиску поперек волокон R^’_сж12=F^’_ст/(a·h)

Для модрини

R_ст12=0,026/(0,02·0,02)=65 МПа;

R^'_ст12=0,0027/(0,02·0,03)=4,5 МПа (в радіальному напрямку);

R^’’_ст12=0,0037/(0,02·0,03)=6,17 МПа (в тангенціальному напрямку).

Для липи

R _ст12=0,018/(0,02·0,02)=45 МПа;

R^’_ст12=0,0034/(0,02·0,03)=5,67 МПа (в радіальному напрямку);

R^’’_ст12=0,0031/(0,02·0,03)=5,17 МПа (в тангенціальному напрямку).

Таким чином, міцність при стиску вздовж волокон більше міцності при стиску поперек волокон для модрини в 10,5–14,4 рази, для липи – в 7,9–8,8 рази.