Експериментальні дослідження суцільної деревини конструкційних розмірів з врахуванням фактора вологості

Abstract

Матеріали, елементи та конструкції з деревини можуть експлуатуватися в середовищах з різною вологістю. Вологість деревини безпосередньо впливає на її міцнісні та деформівні властивості. В даній статті було детально проаналізовано відомі малочисельні роботи вітчизняних та закордонних авторів, які досліджували вплив вологи на різні породи деревини. За даними роботами важко виявити вплив вологості на основні фізико-механічні властивості деревини. І вони, як правило стосувалися випробування деревини за м’якого режиму навантажень, що не в повній мірі відображає їх реальний напружено-деформований стан. Авторами розроблено методику і експериментально досліджено механічну поведінку різних листяних (берези, вільхи, ясена) та хвойних (модрини, сосни, ялини) порід дерев на стиск вздовж волокон одноразовим короткочасним навантаженням призматичних зразків за жорсткого режиму випробувань (за приростом переміщень плити випробувальної машини) різної вологості (30%, 21%, 12%). Вік всіх зразків деревини був 60 років. Переріз призм 30х30х120мм І сорту деревини без вад та пошкоджень. Загальна кількість випробуваних зразків – 126 шт. На основі проведених експериментальних досліджень побудовані повні діаграми деформування деревини листяних (берези, вільхи, ясена) та хвойних (модрини, сосни, ялини) порід деревини від початку навантаження і до точки граничних деформацій відповідно за вологості 30%, 21%, 12%. Вперше експериментальним шляхом отримані критичні деформації різних порід деревини за відповідного максимального напруження за різної вологості. Встановлено, що при зменшенні вологості від 30% до 12%, міцність деревини всіх порід збільшується. Критичні деформації зменшуються.

Materials, elements and structures made of wood can be operated in environments with different humidity. Humidity of wood directly affects its strength and deformable properties. The works of domestic and foreign authors who studied the effect of moisture on the strength and deformability of wood of different species were analyzed in detail. It turned out that there are very few such works. According to these works, it is difficult to detect the effect of moisty on the basic physical and mechanical properties of wood. And they usually concerned the testing of wood under a soft load regime, which does not fully reflect their real stress-strain state. We have developed a method of experimental studies of various deciduous (birch, alder, ash) and coniferous (larch, pine, spruce) compression along the fibers with a single short-term load under a rigid test mode (by increasing the displacement of the press plate) with different moisture (30%, 21% , 12%). The age of all wood samples was 60 years. Section of prisms 30x30x120mm and grades of wood without defects and damages. The total number of tested samples - 126 pcs. After conducting experimental research and processing the results, complete diagrams of deformation of wood "σ-u" deciduous (birch, alder, ash) and coniferous (larch, pine, spruce) wood species from the beginning of loading and to the point of ultimate deformation, respectively, at a moisty of 30% , 21%, 12%. For the first time, critical deformations of different wood species at the corresponding maximum stress at different moisty were obtained experimentally. It was found that with a decrease in moisty from 30% to 12%, the strength of wood of all species increases. The critical deformations herewith are reduced.

Материалы, элементы и конструкции из древесины могут эксплуатироваться в различных средах с различной влажностью. Влажность непосредственно влияет на прочностные и деформируемые свойства. В данной статье проанализировано существующие немногочисленные работы отечественных и зарубежных авторов, исследовавших воздействие влаги на различные породы древесины. По данным работам трудно выявить влияние влажности на основные физико-механические свойства древесины. Они, как правило, касались испытания древесины при мягком режиме нагружения, не в полной мере отражая их реальное напряженно-деформированное состояние. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования различных лиственных (березы, ольхи, ясеня) и хвойных (лиственницы, сосны, ели) на кратковременное сжатие вдоль волокон при жестком режиме испытаний различной влажности (30%, 21% , 12%). Возраст всех образцов древесины был 60 лет. Сечение призм 30х30х120мм I сорта древесины без пороков и повреждений. Общее количество испытуемых образцов - 126 шт. Экспериментальные исследования проходили на сервогидравлической испытательной машине. На базе экспериментальных исследований и обработки результатов построены полные диаграммы деформирования древесины лиственных (березы, ольхи, ясеня) и хвойных (лиственницы, сосны, ели) пород древесины от начала нагружения до точки предельных деформаций при влажности 30% , 21%, 12%. Впервые экспериментальным путем получены значения критических деформаций различных пород древесины при максимальном напряжении при различной влажности. Было установлено, что при уменьшении влажности от 30% до 12%, прочность древесины всех пород увеличивается. Критические деформации при этом уменьшаются.