Når man designer, udvikler eller fremstiller trækonstruktioner, er det vigtigt at kende materialets styrkeegenskaber - træets designmodstand, som måles som et kilogram pr. kvadratcentimeter. For at studere indikatorerne bruges prøver af standardstørrelser, savet fra brædder eller tømmer af den krævede kvalitet, uden eksterne defekter, knaster og andre defekter. Derefter testes prøven for modstand mod kompression, bøjning, strækning.
Træsorter
Træ er et alsidigt materiale, der let kan forarbejdes og bruges i forskellige produktionsområder: byggeri, møbler, redskaber og andre husholdningsartikler. Anvendelsesområdet afhænger af træsorten med forskellige fysiske, kemiske og mekaniske egenskaber. I byggeriet er sådanne nåletræer som gran, cedertræ, fyr, lærk, gran især populære. I mindre grad løvtræer - birk, poppel, asp, eg, hassel, lind, el, bøg.
Nåletræsorter bruges i form af rundtømmer, tømmer, brædder til fremstilling af støttepæle, spær, pæle, broer, huse, buer, industrianlæg og andre bygningskonstruktioner. Hårdttræsmaterialer udgør kun en fjerdedel af det samlede forbrug. Dette skyldes de dårligere fysiske og mekaniske egenskaber af hårdttræ, så de forsøger at blive brugt til fremstilling af strukturer med lav bærende belastning. Norm alt går de til udkast og midlertidige objektknuder.
Anvendelse af træ i byggeri er reguleret af reglerne i overensstemmelse med træets fysiske og mekaniske egenskaber. Disse egenskaber afhænger af fugtighed og tilstedeværelsen af defekter. For bærende elementer bør luftfugtigheden ikke overstige 25 %, for andre produkter er der ingen sådanne krav, men der er standarder for specifikke træfejl.
Kemisk sammensætning
I 99 % af træmassen er organiske stoffer. Sammensætningen af elementarpartikler for alle bjergarter er den samme: nitrogen, oxygen, kulstof og brint. De danner lange kæder af mere komplekse molekyler. Træ består af:
- Cellulose er en naturlig polymer med en høj grad af polymerisering af kædemolekyler. Meget stabilt stof, opløses ikke i vand, alkohol eller æter.
- Lignin er en aromatisk polymer med en kompleks molekylær struktur. Indeholder en stor mængde kulstof. Takket være ham kommer der lignificering af træstammer.
- Hemicellulose er en analog til almindelig cellulose, men med en lavere grad af polymerisation af kædemolekyler.
- Extractivestoffer - harpiks, gummi, fedt og pektin.
Det høje indhold af harpiks i nåletræer bevarer materialet og giver det mulighed for at bevare sine oprindelige egenskaber i lang tid, hvilket hjælper med at modstå ydre påvirkninger. Lavkvalitets træprodukter med et stort antal defekter bruges hovedsageligt i den trækemiske industri som råmateriale til fremstilling af papir, limet træ eller udvinding af kemiske elementer såsom tanniner, der anvendes til fremstilling af læder.
Udseende
Wood har følgende eksterne egenskaber:
- Farve. Visuel opfattelse af lysets reflekterede spektrale sammensætning. Vigtigt, når du vælger savstammer som efterbehandlingsmateriale.
- Farven afhænger af træets alder og type, samt de klimatiske forhold, hvor det voksede.
- Shine. Evnen til at reflektere lys. Den højeste rate er noteret i eg, ask, akacie.
- tekstur. Mønsteret dannet af stammens årringe.
- Mikrostruktur. Bestemt af ringbredde og indhold af sentræ.
Indikatorer bruges i den eksterne vurdering af kvaliteten af logningen. Visuel inspektion afslører defekter og materialernes egnethed til efterfølgende brug.
Træfejl
På trods af de åbenlyse fordele i forhold til syntetiserede materialer, har træ, ligesom ethvert naturligt råmateriale, sine ulemper. Tilstedeværelsen, graden og området af læsionen er reguleretnormative dokumenter. De vigtigste træfejl omfatter:
- nederlag, råd, svamp og skadedyr;
- oblique;
- harpikslommer;
- knots;
- revner.
Knythed reducerer træets styrke, af særlig betydning er deres antal, størrelse og placering. Knob er opdelt i typer:
- Sund. Voks tæt sammen med træets krop og sæt dig fast i lommerne, må ikke rådne.
- Rullemenu. Skræl og fald af efter savning af materialet.
- Liderlig. Mørk i farven og har en tættere struktur i forhold til nabotræ;
- Mørket. Knob med det indledende stadie af forfald.
- Løs - råddent.
I henhold til placeringen er knuder opdelt i:
- stitched;
- clawed;
- overvokset;
- stesons.
Skrå reducerer også træets bøjningsstyrke og er kendetegnet ved tilstedeværelsen af revner og spirallag i rundtømmeret, i det savede materiale er de rettet i en vinkel mod ribberne. Produkter med en sådan defekt er af lav kvalitet og bruges udelukkende som midlertidige befæstninger.
Årsagerne til revner afhænger af ydre forhold og træsorter. De er dannet som følge af ujævn tørring, frost, mekanisk belastning og mange andre faktorer. De optræder både på levende træer og på afhuggede. Afhængigt af positionen på stammen og formen kaldes revner:
- frosty;
- sernitsa;
- metics;
- krymp.
Revner reducerer ikke kun træets kvalitet, men bidrager også til hurtig nedbrydning og ødelæggelse af fibre.
Råd dannes som følge af infektion med forrådnelse og andre typer svampe, der opstår på voksende og fældede træer. Svampe, der lever på levende stammer, er parasitære, som inficerer årringene og får dem til at skalle af. Andre arter sætter sig allerede på færdige strukturer og forårsager henfald, delaminering, revner.
Årsagen til fremkomsten af skadelige organismer er et gunstigt miljø for deres reproduktion: luftfugtighed over 50 % og varme. På godt tørret tømmer udvikles mikroorganismer ikke. En særlig kategori af skadedyr bør omfatte insekter, der foretrækker at slå sig ned i trækonstruktioner, der foretager bevægelser i dem og derved beskadiger fibrene og reducerer deres styrke.
Træfugtighed
En af de vigtige indikatorer for den normative og designmæssige modstand af træ. Det påvirker procentdelen af vand i stammens fibre. Fugt - procentdel af fugtmassen til tørt materiale. Beregningsformlen ser således ud: W=(m–m0)/m0 100, hvor m er arbejdsemnets begyndelsesmasse, m 0 - vægt af absolut tør prøve. Fugt bestemmes på to måder: ved tørring og ved brug af specielle elektroniske fugtmålere.
Træ er opdelt i flere typer efter fugtindhold:
- Våd. Medfugtindhold på mere end 100 %, hvilket svarer til et længere ophold i vandet.
- Friskskåret. Med et indhold på 50 til 100 %.
- Lufttør. Med fibervandindhold fra 15 til 20%.
- Tørt i rummet. Med et fugtindhold på 8 til 12%.
- Helt tørt. Med 0% vandindhold, opnået ved tørring ved 102°.
Vand er i træet i bundet og fri form. Fri fugt er i cellerne og det intercellulære rum, bundet - i form af kemiske bindinger.
Fugts indflydelse på træets egenskaber
Der er flere typer egenskaber afhængigt af fugtindholdet i træstrukturen:
- Krympning er et fald i mængden af træmassefibre, når bundet vand fjernes fra dem. Jo flere fibre, jo mere fugt af den bundne type. Fjernelse af fugt giver ikke sådan en effekt.
- Fordrejning - en ændring af træets form under tørring. Opstår, når træstammer ikke er ordentligt tørret eller savet.
- Fugtabsorption - træets hygroskopicitet eller evnen til at absorbere fugt fra omgivelserne.
- Hævelse - en stigning i mængden af træfibre, når materialet er i et fugtigt miljø.
- Vandabsorption - træets evne til at øge sin egen fugt ved at absorbere dryppende væske.
- Densitet - målt som masse pr. volumenenhed. Efterhånden som luftfugtigheden stiger, øges densiteten og omvendt.
- Permeabilitet - evnen til at lede vand igennem sig selv under højt tryk.
Efter tørringtræ mister sin naturlige elasticitet og bliver mere stift.
Hårdhed
Hårdhedskoefficienten bestemmes ved hjælp af Brinell-metoden eller Yankee-testen. Deres grundlæggende forskel ligger i måleteknikken. Ifølge Brinell placeres en hærdet stålkugle på en flad træoverflade og påføres 100 kilogram kraft på den, hvorefter dybden af det resulterende hul måles.
Yankee-testen bruger en 0,4 tommer kugle og måler, hvor meget kraft, i pund, der skal til for at skubbe bolden halvdelen af diameteren ind i træet. Følgelig, jo højere resultat, jo hårdere træ og jo større koefficient. Inden for samme sort er indikatorerne dog forskellige, hvilket afhænger af skæremetoden, fugtighed og andre faktorer.
Nedenfor er en tabel over Brinell og Yankee træhårdhed for de mest almindelige arter.
| Navn | Brinell hårdhed, kg/mm2 | Yankee hårdhed, pund |
| Acacia | 7, 1 | |
| Birk | 3 | 1260 |
| karelsk birk | 3, 5 | 1800 |
| Elm | 3 | 1350 |
| Pear | 4, 2 | |
| Oak | 3, 7-3, 9 | 1360 |
| gran | 660 | |
| Linden | 400 | |
| Larch | 2, 5 | 1200 |
| Alder | 3 | 590 |
| europæisk valnød | 5 | |
| spansk valnød | 3, 5 | |
| Aspen | 420 | |
| Fir | 350-500 | |
| Rowan | 830 | |
| Pine | 2, 5 | 380-1240 |
| Cherry | 3, 5 | |
| Æbletræ | 1730 | |
| Ash | 4-4, 1 | 1320 |
Fra tabellen over træhårdhed kan det ses, at:
- aspen, grangran, fyr - meget bløde træer;
- birk, lind, el og lærk er bløde træsorter;
- elm og valnød er middelhårde;
- eg, æble, kirsebæraske, pære og har en koefficient for normal hårdhed;
- bøg, græshoppe og taks er meget hårde sorter.
Hårdttræ er holdbarttil mekanisk belastning og bruges til kritiske komponenter i trækonstruktioner.
Density
Densitet er direkte relateret til fibrenes fugtindhold. Derfor, for at opnå homogene måleindikatorer, tørres det til et niveau på 12%. En stigning i tætheden af træ fører til en stigning i dets masse og styrke. Alt efter fugt er tømmer opdelt i flere grupper:
- Barter med den laveste tæthed (op til 510 kg/m3). Disse omfatter gran, fyr, gran, poppel, cedertræ, pil og valnød.
- Røde med medium tæthed (i området 540-750 kg/m3). Disse omfatter lærk, taks, elm, birk, bøg, pære, eg, ask, røn, æble.
- Sten med høj densitet (mere end 750 kg/m3). Denne kategori omfatter birk og lager.
Nedenfor er en tæthedstabel for forskellige træarter.
| Racenavn | Stentæthed, kg/m3 |
| Acacia | 830 |
| Birk | 540-700 |
| karelsk birk | 640-800 |
| Bøg | 650-700 |
| Cherry | 490-670 |
| Elm | 670-710 |
| Pear | 690-800 |
| Oak | 600-930 |
| gran | 400-500 |
| Willow | 460 |
| Cedar | 580-770 |
| europæisk ahorn | 530-650 |
| Canadisk ahorn | 530-720 |
| field maple | 670 |
| Larch | 950-1020 |
| Alder | 380-640 |
| Valnød | 500-650 |
| Aspen | 360-560 |
| Fir | 350-450 |
| Rowan | 700-810 |
| Lilla | 800 |
| Plum | 800 |
| Pine | 400-500 |
| Poplar | 400-500 |
| Thuya | 340-390 |
| Fuglekirsebær | 580-740 |
| Cherry | 630 |
| Æbletræ | 690-720 |
Nåletræarter har den laveste tæthed, mens løvfældende arter har den højeste tæthed.
Stabilitet
Den beregnede modstand af træ inkluderer noget som stabilitet tiludsættelse for fugt. Graden måles på en fempunktsskala, når luftfugtigheden ændres:
- Ustabilitet. Betydelig deformation forekommer selv med en lille ændring i fugtigheden.
- Gennemsnitlig stabilitet. En mærkbar grad af deformation vises med en lille ændring i fugtigheden.
- Relativ stabilitet. En lille grad af deformation vises med en lille ændring i fugtigheden.
- Stabilitet. Ingen synlig deformation med en lille ændring i luftfugtighed.
- Absolut stabilitet. Der er absolut ingen deformation, selv med en stor ændring i luftfugtighed.
Nedenfor er et stabilitetsdiagram over almindelige træsorter.
| Racenavn | Stabilitetsgrad |
| Acacia | 2 |
| Birk | 3 |
| karelsk birk | 3 |
| Bøg | 1 |
| Cherry | 4 |
| Elm | 2 |
| Pear | 2 |
| Oak | 4 |
| gran | 2 |
| Cedar | 4 |
| European Maple | 2 |
| Canadisk ahorn | 2 |
| Field maple | 1 |
| Larch | 2-3 |
| Alder | 1 |
| American Walnut | 4 |
| Brasiliernød | 2 |
| Valnød | 4 |
| europæisk valnød | 4 |
| spansk valnød | 3 |
| Aspen | 1 |
| Fir | 2 |
| Poplar | 1 |
| Fuglekirsebær | 1 |
| Cherry | 2 |
| Æbletræ | 2 |
Tallene er beregnet for træ med et fugtindhold på 12%.
Mekaniske egenskaber
Kvaliteten af træ bestemmes af følgende indikatorer:
- Slidstyrke - træets evne til at modstå slid under friktion. Med en stigning i materialets hårdhed falder dets slid med en ujævn fordeling over prøvens overflade. Træets fugtindhold påvirker også slidstyrken. Jo lavere den er, jo højere modstand.
- Deformerbarhed - evnen til at genoprette formen efter forsvinden af de handlende kræfter. Når træ komprimeres,deformation af emnet, som forsvinder med belastningen. Hovedindikatoren for deformerbarhed er elasticitet, som stiger med fugtindholdet i træ. Ved gradvis tørring tabes elasticiteten, hvilket fører til et fald i modstanden mod deformation.
- Fleksibilitet - træets naturlige evne til at bøje under belastning. Løvfældende arter har god ydeevne, nåletræer i mindre grad. Disse evner er vigtige ved fremstilling af bøjede produkter, som først fugtes og derefter bøjes og tørres.
- Slagstyrke - evnen til at absorbere slagkraft uden at flise træ. Testen udføres med en stålkugle, som falder ned på emnet fra en højde. Løvfældende sorter viser bedre resultater end nåletræer.
Konstante belastninger forringer gradvist træets egenskaber og fører til træthed af materialet. Selv det mest holdbare træ er ikke i stand til at modstå ydre påvirkninger.
lovgivningsmæssige specifikationer
Indikatorer for normativ modstand er nødvendige til fremstilling af forskellige typer strukturer. Træ anses for egnet, hvis indikatorerne ikke er lavere end de beregnede værdier. I forsøg anvendes kun standardprøver med et fugtindhold på højst 15 %. For træ med en anden fugtværdi anvendes en speciel formel for designmodstand, hvorefter indikatorerne konverteres til standardværdier.
Når man designer trækonstruktioner, er det vigtigt at kende kildematerialets faktiske styrkeværdier. I virkeligheden er de mindre end de normative opnået på testprøver. Referencedataopnået ved indlæsning og deformation af prøver af standardstørrelser.
Designegenskaber
Træets designmodstand er spændingerne i forskellige planer af træprøver skabt af visse belastninger, som et træ kan modstå et stykke tid, indtil det er fuldstændig ødelagt. Disse tal er forskellige for stræk, kompression, bøjning, klipning og knusning.
Faktiske tal opnås ved at gange de normative data med koefficienterne for arbejdsforholdene.
| Navn | Design træmodstandskoefficient | ||
| Stress langs fibre | Spænding på tværs af fibrene | Chipning | |
| Larch | 1, 2 | 1, 2 | 1 |
| sibirisk ceder | 0, 9 | 0, 9 | 0, 9 |
| Pine | 0, 65 | 0, 65 | 0, 65 |
| Fir | 0, 8 | 0, 8 | 0, 8 |
| Oak | 1, 3 | 2 | 1, 3 |
| Ahorn, Ash | 1, 3 | 2 | 1, 6 |
| Acacia | 1, 5 | 2, 2 | 1, 8 |
| Bøg, birk | 1, 1 | 1, 6 | 1, 3 |
| Elm | 1 | 1, 6 | 1 |
| Poppel, el, asp, lind | 0, 8 | 1 | 0, 8 |
Arbejdsforholdene er påvirket af en lang række faktorer. Ovenstående koefficienter tager højde for sådanne faktorer. Enhver eksponering for fugt på strukturer resulterer i en reduktion i den endelige ydeevne.
Konklusion
Når man designer trækonstruktioner, er det vigtigt at kende de beregnede indikatorer for de materialer, der bruges i byggeriet. Individuelle noder vil opleve permanente eller midlertidige belastninger, der kan føre til deres fuldstændige ødelæggelse. Dataene specificeret i GOST og SNiP blev opnået ved at teste standardprøver. De faktiske værdier vil dog afvige meget fra de normative. Derfor bruges formlerne fra standarderne til beregninger.
