Når du designer, utvikler eller produserer trekonstruksjoner, er det viktig å kjenne til materialets styrkeegenskaper - treets designmotstand, som måles som ett kilo per kvadratcentimeter. For å studere indikatorene brukes prøver av standardstørrelser, saget fra brett eller tømmer av den nødvendige karakteren, uten ytre defekter, knuter og andre defekter. Deretter testes prøven for motstand mot kompresjon, bøying, strekking.
Tretyper
Tre er et allsidig materiale som enkelt kan bearbeides og brukes i ulike produksjonsområder: konstruksjon, møbler, redskaper og andre husholdningsartikler. Bruksområdet avhenger av tresort med forskjellige fysiske, kjemiske og mekaniske egenskaper. I konstruksjon er slike bartrær som gran, sedertre, furu, lerk, gran spesielt populære. I mindre grad løvtrær - bjørk, poppel, osp, eik, hassel, lind, or, bøk.
Bartresorter brukes i form av rundtømmer, tømmer, plater for fremstilling av støttepeler, takstoler, stolper, broer, hus, buer, industrianlegg og andre bygningskonstruksjoner. Hardvedmaterialer utgjør bare en fjerdedel av det totale forbruket. Dette skyldes de dårligere fysiske og mekaniske egenskapene til løvtre, så de prøver å bli brukt til produksjon av strukturer med lav lagerbelastning. Vanligvis går de til utkast og midlertidige objektnoder.
Tømmerbruk i bygg er regulert av reglene i henhold til treets fysiske og mekaniske egenskaper. Disse egenskapene avhenger av fuktighet og tilstedeværelsen av defekter. For bærende elementer bør luftfuktigheten ikke overstige 25 %, for andre produkter er det ingen slike krav, men det finnes standarder for spesifikke trefeil.
Kjemisk sammensetning
I 99 % av tremassen er organiske stoffer. Sammensetningen av elementærpartikler for alle bergarter er den samme: nitrogen, oksygen, karbon og hydrogen. De danner lange kjeder av mer komplekse molekyler. Tre består av:
- Cellulose er en naturlig polymer med høy grad av polymerisering av kjedemolekyler. Meget stabilt stoff, løses ikke opp i vann, alkohol eller eter.
- Lignin er en aromatisk polymer med en kompleks molekylstruktur. Inneholder store mengder karbon. Takket være ham vises lignifisering av trestammer.
- Hemicellulose er en analog av vanlig cellulose, men med lavere grad av polymerisering av kjedemolekyler.
- Extractivestoffer - harpiks, tannkjøtt, fett og pektiner.
Det høye innholdet av harpiks i bartrær bevarer materialet og lar det beholde sine opprinnelige egenskaper i lang tid, og hjelper til med å motstå ytre påvirkninger. Lavkvalitets treprodukter med et stort antall defekter brukes hovedsakelig i den trekjemiske industrien som råmateriale for fremstilling av papir, limtre eller utvinning av kjemiske elementer som tanniner som brukes til fremstilling av lær.
Utseende
Wood har følgende eksterne egenskaper:
- Farge. Visuell oppfatning av den reflekterte spektrale sammensetningen av lys. Viktig når du velger sagtømmer som etterbehandlingsmateriale.
- Fargen avhenger av treets alder og type, samt de klimatiske forholdene der det vokste.
- Shine. Evnen til å reflektere lys. Den høyeste andelen er notert i eik, ask, akasie.
- tekstur. Mønsteret dannet av årsringene på stammen.
- Mikrostruktur. Bestemmes av ringbredde og sentreinnhold.
Indikatorer brukes i den eksterne vurderingen av kvaliteten på loggingen. Visuell inspeksjon avdekker defekter og materialenes egnethet for senere bruk.
Tredefekter
Til tross for de åpenbare fordelene fremfor syntetiserte materialer, har tre, som alle naturlige råvarer, sine ulemper. Tilstedeværelsen, graden og området av lesjonen er regulertnormative dokumenter. De viktigste trefeilene inkluderer:
- bekjempe, råte, sopp og skadedyr;
- oblique;
- harpikslommer;
- knots;
- sprekker.
Knutenhet reduserer styrken til tømmer, spesielt viktig er antallet, størrelsen og plasseringen. Knuter er delt inn i typer:
- Sunn. Voks tett sammen med trekroppen og sitt godt i lommene, ikke ha råte.
- Rullegardin. Skrell og fall av etter saging av materialet.
- Kåt. Mørk i fargen og har en tettere struktur i forhold til nabotre;
- Mørket. Knuter med det innledende stadiet av forfall.
- Løs - råtten.
I henhold til plasseringen er knuter delt inn i:
- stitched;
- clawed;
- overgrown;
- stesons.
Skrå reduserer også treverkets bøyestyrke og kjennetegnes ved tilstedeværelse av sprekker og spirallag i rundtømmeret, i det sagede materialet er de rettet i vinkel mot ribbene. Produkter med en slik defekt er av lav kvalitet og brukes utelukkende som midlertidige befestninger.
Årsakene til sprekker avhenger av ytre forhold og treslag. De dannes som et resultat av ujevn tørking, frost, mekanisk stress og mange andre faktorer. De vises både på levende trær og på avkuttede. Avhengig av posisjonen på stammen og formen kalles sprekker:
- frosty;
- sernitsa;
- metics;
- krympe.
Rekker reduserer ikke bare kvaliteten på tre, men bidrar også til rask forråtnelse og ødeleggelse av fibre.
Råte dannes som følge av infeksjon med råtne og andre typer sopp som oppstår på voksende og felte trær. Sopp som lever på levende stammer er parasittiske, som infiserer årringene og får dem til å flasse av. Andre arter setter seg allerede på ferdige strukturer og forårsaker forfall, delaminering, sprekker.
Årsaken til at skadelige organismer dukker opp er et gunstig miljø for deres reproduksjon: fuktighet over 50 % og varme. På godt tørket tømmer utvikles ikke mikroorganismer. En spesiell kategori av skadedyr bør inkludere insekter som foretrekker å bosette seg i trekonstruksjoner, gjøre bevegelser i dem, og dermed skade fibrene og redusere deres styrke.
Trefuktighet
En av de viktige indikatorene for den normative og designmessige motstanden til tre. Det påvirker prosentandelen av vann i fibrene i stammen. Fuktighet - prosentandel av massen av fuktighet til tørt materiale. Beregningsformelen ser slik ut: W=(m–m0)/m0 100, der m er startmassen til arbeidsstykket, m 0 - vekt av absolutt tørr prøve. Fuktighet bestemmes på to måter: ved tørking og ved bruk av spesielle elektroniske fuktmålere.
Tre er delt inn i flere typer etter fuktinnhold:
- Vått. Medfuktighetsinnhold på mer enn 100 %, noe som tilsvarer et langt opphold i vannet.
- Nyskåret. Med et innhold på 50 til 100 %.
- Lufttørr. Med fibervanninnhold som varierer fra 15 til 20%.
- Tørt i rommet. Med et fuktighetsinnhold på 8 til 12%.
- Helt tørt. Med 0 % vanninnhold, oppnådd ved tørking ved 102°.
Vann er i treet i bundet og fri form. Fri fuktighet er i cellene og det intercellulære rommet, bundet - i form av kjemiske bindinger.
påvirkning av fuktighet på treegenskaper
Det finnes flere typer egenskaper avhengig av fuktighetsinnholdet i trestrukturen:
- Krymping er en reduksjon i volumet av tremassefibre når bundet vann fjernes fra dem. Jo flere fibre, jo mer fuktighet av den bundne typen. Å fjerne fukt gir ikke en slik effekt.
- Vridning - en endring i formen på tømmer i ferd med å tørke. Oppstår når stokker ikke tørkes eller sages ordentlig.
- Fuktabsorpsjon - treets hygroskopisitet eller evnen til å absorbere fuktighet fra omgivelsene.
- Hvelling - en økning i volumet av trefibre når materialet er i et fuktig miljø.
- Vannabsorpsjon - treets evne til å øke sin egen fuktighet ved å absorbere dryppende væske.
- Tetthet - målt som masse per volumenhet. Når luftfuktigheten øker, øker tettheten, og omvendt.
- Permeabilitet – evnen til å føre vann gjennom seg selv under høyt trykk.
Etter tørkingtre mister sin naturlige elastisitet og blir mer stivt.
Hardness
Hardhetskoeffisienten bestemmes ved hjelp av Brinell-metoden eller Yankee-testen. Deres grunnleggende forskjell ligger i måleteknikken. I følge Brinell plasseres en herdet stålkule på en flat treoverflate og påføres 100 kilogram kraft på den, hvoretter dybden til det resulterende hullet måles.
Yankee-testen bruker en 0,4 tommers ball og måler hvor mye kraft, i pund, det tar å skyve ballen halve diameteren inn i treet. Følgelig, jo høyere resultat, desto hardere er treet og jo høyere koeffisient. Men innenfor samme variant er indikatorene forskjellige, noe som avhenger av kuttemetoden, fuktighet og andre faktorer.
Nedenfor er en tabell over Brinell- og Yankee-trehardhet for de vanligste artene.
| Navn | Brinell hardhet, kg/mm2 | Yankee hardhet, pounds |
| Acacia | 7, 1 | |
| Birch | 3 | 1260 |
| karelsk bjørk | 3, 5 | 1800 |
| Elm | 3 | 1350 |
| Pear | 4, 2 | |
| Oak | 3, 7-3, 9 | 1360 |
| Spruce | 660 | |
| Linden | 400 | |
| Larch | 2, 5 | 1200 |
| Alder | 3 | 590 |
| europeisk valnøtt | 5 | |
| spansk valnøtt | 3, 5 | |
| Aspen | 420 | |
| Fir | 350-500 | |
| Rowan | 830 | |
| Pine | 2, 5 | 380-1240 |
| Cherry | 3, 5 | |
| Epletre | 1730 | |
| Ash | 4-4, 1 | 1320 |
Fra tabellen over trehardhet kan det sees at:
- osp, gran, furu - veldig myke trær;
- bjørk, lind, or og lerk er myke tresorter;
- alm og valnøtt er middels harde;
- eik, eple, kirsebæraske, pære og har en koeffisient for normal hardhet;
- bøk, gresshoppe og barlind er veldig harde varianter.
Løvtre er slitesterkttil mekanisk påkjenning og brukes til kritiske komponenter i trekonstruksjoner.
Density
Tetthet er direkte relatert til fuktighetsinnholdet i fibrene. Derfor, for å oppnå homogene måleindikatorer, tørkes den til et nivå på 12%. En økning i tettheten til tre fører til en økning i masse og styrke. Etter fuktighet deles tømmer inn i flere grupper:
- De bergartene med laveste tetthet (opptil 510 kg/m3). Disse inkluderer gran, furu, gran, poppel, sedertre, selje og valnøtt.
- Røde med middels tetthet (i området 540–750 kg/m3). Disse inkluderer lerk, barlind, alm, bjørk, bøk, pære, eik, ask, rogn, eple.
- Steiner med høy tetthet (mer enn 750 kg/m3). Denne kategorien inkluderer bjørk og lager.
Nedenfor er en tetthetstabell for forskjellige treslag.
| Rasenavn | bergartetthet, kg/m3 |
| Acacia | 830 |
| Birch | 540-700 |
| karelsk bjørk | 640-800 |
| Beech | 650-700 |
| Cherry | 490–670 |
| Elm | 670-710 |
| Pear | 690-800 |
| Oak | 600–930 |
| Spruce | 400-500 |
| Willow | 460 |
| Cedar | 580-770 |
| europeisk lønn | 530-650 |
| kanadisk lønn | 530-720 |
| field maple | 670 |
| Larch | 950-1020 |
| Alder | 380-640 |
| Walnut | 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 |
| Epletre | 690-720 |
Bartrearter har lavest tetthet, mens løvfellende arter har høyest tetthet.
Stabilitet
Den beregnede motstanden til tre inkluderer noe slikt som stabilitet tileksponering for fuktighet. Graden måles på en fempunktsskala når luftfuktigheten endres:
- Ustabilitet. Betydelig deformasjon vises selv med en liten endring i fuktighet.
- Gjennomsnittlig stabilitet. En merkbar grad av deformasjon vises med en liten endring i fuktighet.
- Relativ stabilitet. En liten grad av deformasjon vises med en liten endring i fuktighet.
- Stabilitet. Ingen synlig deformasjon med liten endring i fuktighet.
- Absolutt stabilitet. Det er absolutt ingen deformasjon selv med store endringer i fuktighet.
Nedenfor er et stabilitetskart over vanlige treslag.
| Rasenavn | Stabilitetsgrad |
| Acacia | 2 |
| Birch | 3 |
| karelsk bjørk | 3 |
| Beech | 1 |
| Cherry | 4 |
| Elm | 2 |
| Pear | 2 |
| Oak | 4 |
| Spruce | 2 |
| Cedar | 4 |
| European Maple | 2 |
| Canadisk Maple | 2 |
| Field maple | 1 |
| Larch | 2-3 |
| Alder | 1 |
| American Walnut | 4 |
| Brasilnøtt | 2 |
| Walnut | 4 |
| europeisk valnøtt | 4 |
| spansk valnøtt | 3 |
| Aspen | 1 |
| Fir | 2 |
| Poplar | 1 |
| Fuglekirsebær | 1 |
| Cherry | 2 |
| Epletre | 2 |
Tallene er beregnet for tre med et fuktinnhold på 12%.
Mekaniske egenskaper
Treets kvalitet bestemmes av følgende indikatorer:
- Slitasjemotstand - treets evne til å motstå slitasje under friksjon. Med en økning i hardheten til materialet, reduseres slitasjen med en ujevn fordeling over overflaten av prøven. Fuktighetsinnholdet i treverket påvirker også slitestyrken. Jo lavere den er, desto høyere motstand.
- Deformerbarhet - evnen til å gjenopprette formen etter at de handlende kreftene har forsvunnet. Når tre komprimeres,deformasjon av arbeidsstykket, som forsvinner med belastningen. Hovedindikatoren på deformerbarhet er elastisitet, som øker med fuktighetsinnholdet i tre. Ved gradvis tørking går elastisiteten tapt, noe som fører til redusert motstand mot deformasjon.
- Fleksibilitet - treets naturlige evne til å bøye seg under belastning. Løvfellende arter har god ytelse, bartrær i mindre grad. Disse egenskapene er viktige ved fremstilling av bøyde produkter, som først fuktes og deretter bøyes og tørkes.
- Slagstyrke - evnen til å absorbere støtkraft uten å flise tre. Testing utføres med en stålkule som slippes ned på arbeidsstykket fra en høyde. Løvfellende varianter viser bedre resultater enn bartrær.
Konstante belastninger forringer gradvis egenskapene til tre og fører til utmatting av materialet. Selv det mest holdbare treet tåler ikke ytre påvirkninger.
Forskriftsspesifikasjoner
Indikatorer på normativ motstand er nødvendige for fremstilling av ulike typer strukturer. Tre anses som egnet dersom indikatorene ikke er lavere enn de beregnede verdiene. I tester brukes kun standardprøver med et fuktighetsinnhold på ikke mer enn 15 %. For tre med en annen fuktighetsverdi brukes en spesiell formel for designmotstand, deretter konverteres indikatorene til standardverdier.
Ved prosjektering av trekonstruksjoner er det viktig å kjenne til de faktiske styrkeverdiene til kildematerialet. I virkeligheten er de mindre enn de normative oppnådd på testprøver. Referansedataoppnådd ved lasting og deformasjon av prøver av standardstørrelser.
Designegenskaper
Designmotstanden til tre er påkjenningene i forskjellige plan av treprøver som skapes av visse belastninger som et tre tåler så lang tid før det er fullstendig ødelagt. Disse tallene er forskjellige for strekk, kompresjon, bøying, skjæring og knusing.
Faktiske tall oppnås ved å multiplisere de normative dataene med koeffisientene til arbeidsforholdene.
| Navn | Design-tremotstandskoeffisient | ||
| Stress langs fibre | Spenning over fibrene | Chipping | |
| Larch | 1, 2 | 1, 2 | 1 |
| sibirsk sedertre | 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 |
| Maple, Ash | 1, 3 | 2 | 1, 6 |
| Acacia | 1, 5 | 2, 2 | 1, 8 |
| Bøk, bjørk | 1, 1 | 1, 6 | 1, 3 |
| Elm | 1 | 1, 6 | 1 |
| Poppel, or, osp, lind | 0, 8 | 1 | 0, 8 |
Arbeidsforholdene påvirkes av en hel liste med faktorer. De ovennevnte koeffisientene tar hensyn til slike faktorer. Enhver eksponering for fuktighet på strukturer resulterer i en reduksjon i sluttytelsen.
Konklusjon
Når du designer trekonstruksjoner, er det viktig å kjenne til de beregnede indikatorene for materialene som brukes i konstruksjonen. Individuelle noder vil oppleve permanente eller midlertidige belastninger som kan føre til fullstendig ødeleggelse. Dataene spesifisert i GOST og SNiP ble oppnådd ved å teste standardprøver. Imidlertid vil de faktiske verdiene avvike sterkt fra de normative. Derfor brukes formlene gitt av standardene for beregninger.
