Wanneer houtstrukture ontwerp, ontwikkel of vervaardig word, is dit belangrik om die sterkte-eienskappe van die materiaal te ken – die ontwerpweerstand van hout, wat gemeet word as een kilogram per vierkante sentimeter. Om die aanwysers te bestudeer, word monsters van standaardgroottes gebruik, gesaag van planke of hout van die vereiste graad, sonder eksterne defekte, knope en ander defekte. Vervolgens word die monster getoets vir weerstand teen kompressie, buiging, strek.
Tipe hout
Hout is 'n veelsydige materiaal wat maklik verwerk kan word en word in verskeie produksieareas gebruik: konstruksie, meubels, eetgerei en ander huishoudelike items. Die toepassingsgebied hang af van die tipe hout met verskillende fisiese, chemiese en meganiese eienskappe. In konstruksie is sulke konifere soos spar, sederhout, denne, lariks, spar veral gewild. In 'n mindere mate, bladwisselende bome - berk, populier, esp, eikebome, hasel, linde, els, beuk.
Naaldvariëteite word gebruik in die vorm van ronde hout, hout, planke vir die vervaardiging van ondersteunende pale, kappe, pale, brûe, huise, boë, industriële fasiliteite en ander boustrukture. Hardehoutmateriaal maak slegs 'n kwart van die totale verbruik uit. Dit is te wyte aan die slegter fisiese en meganiese eienskappe van hardehouthout, so hulle probeer om gebruik te word vir die vervaardiging van strukture met lae draende laste. Gewoonlik gaan hulle na konsep- en tydelike voorwerpnodes.
Die gebruik van hout in konstruksie word deur die reëls gereguleer in ooreenstemming met die fisiese en meganiese eienskappe van hout. Hierdie eienskappe hang af van humiditeit en die teenwoordigheid van defekte. Vir lasdraende elemente moet die humiditeit nie 25% oorskry nie, vir ander produkte is daar nie sulke vereistes nie, maar daar is standaarde vir spesifieke houtdefekte.
Chemiese samestelling
In 99% van die massa van hout is organiese stowwe. Die samestelling van elementêre deeltjies vir alle gesteentes is dieselfde: stikstof, suurstof, koolstof en waterstof. Hulle vorm lang kettings van meer komplekse molekules. Hout bestaan uit:
- Sellulose is 'n natuurlike polimeer met 'n hoë mate van polimerisasie van kettingmolekules. Baie stabiele stof, los nie in water, alkohol of eter op nie.
- Lignien is 'n aromatiese polimeer met 'n komplekse molekulêre struktuur. Bevat 'n groot hoeveelheid koolstof. Danksy hom verskyn verharding van boomstamme.
- Hemisellulose is 'n analoog van gewone sellulose, maar met 'n laer graad van polimerisasie van kettingmolekules.
- Extractivestowwe - harse, tandvleis, vette en pektiene.
Die hoë inhoud van harse in naaldbome bewaar die materiaal en laat dit sy oorspronklike eienskappe vir 'n lang tyd behou, wat help om eksterne invloede te weerstaan. Laegraadse houtprodukte met 'n groot aantal defekte word hoofsaaklik in die houtchemiese industrie gebruik as 'n grondstof vir die vervaardiging van papier, gelymde hout of die onttrekking van chemiese elemente soos tanniene wat in die vervaardiging van leer gebruik word.
Voorkoms
Wood het die volgende eksterne eienskappe:
- Kleur. Visuele persepsie van die gereflekteerde spektrale samestelling van lig. Belangrik wanneer saaghout as 'n afwerkingsmateriaal gekies word.
- Die kleur hang af van die ouderdom en tipe boom, asook die klimaatstoestande waar dit gegroei het.
- Bly. Die vermoë om lig te reflekteer. Die hoogste koers word aangeteken in eikehout, as, akasia.
- tekstuur. Die patroon wat gevorm word deur die jaarringe van die stam.
- Mikrostruktuur. Bepaal deur ringwydte en laathoutinhoud.
Aanwysers word gebruik in die eksterne assessering van die kwaliteit van aanteken. Visuele inspeksie onthul defekte en die geskiktheid van materiaal vir latere gebruik.
Houtdefekte
Ondanks die ooglopende voordele bo gesintetiseerde materiale, het hout, soos enige natuurlike grondstof, sy nadele. Die teenwoordigheid, graad en area van die letsel word gereguleernormatiewe dokumente. Die belangrikste houtdefekte sluit in:
- neerlaag, verrotting, swam en plae;
- oblique;
- harssakke;
- knope;
- krake.
Knoopheid verminder die sterkte van hout, van besondere belang is hul aantal, grootte en ligging. Knope word in tipes verdeel:
- Gesond. Groei styf saam met die liggaam van die boom en sit stewig in sakke, moenie vrot hê nie.
- Aftreklys. Skil en val af nadat die materiaal gesaag is.
- Geil. Donker van kleur en het 'n digter struktuur in verhouding tot naburige hout;
- Verdonker. Knope met die beginstadium van verval.
- Los - vrot.
Volgens die ligging word knope verdeel in:
- gestik;
- geklou;
- oorgroei;
- stiefseuns.
Skuin verminder ook die buigsterkte van die hout en word gekenmerk deur die teenwoordigheid van krake en spiraallae in die ronde hout, in die gesaagde materiaal is hulle teen 'n hoek na die ribbes gerig. Produkte met so 'n defek is lae graad, word uitsluitlik as tydelike versterkings gebruik.
Die oorsake van krake hang af van eksterne toestande en houtspesies. Hulle word gevorm as gevolg van ongelyke droging, ryp, meganiese spanning en baie ander faktore. Hulle verskyn beide op lewende bome en op afgekapte bome. Afhangende van die posisie op die stam en vorm, word krake genoem:
- ryp;
- sernitsa;
- metics;
- krimp.
Krake verminder nie net die kwaliteit van hout nie, maar dra ook by tot die vinnige verval en vernietiging van vesels.
Vrot word gevorm as gevolg van infeksie met verrotting en ander soorte swamme wat op groeiende en afgekapte bome voorkom. Swamme wat op lewende stamme leef, is parasities, wat die jaarringe besmet en laat afdop. Ander spesies vestig reeds op voltooide strukture en veroorsaak verval, delaminering, krake.
Die rede vir die voorkoms van skadelike organismes is 'n gunstige omgewing vir hul voortplanting: humiditeit van meer as 50% en hitte. Op goed gedroogde hout ontwikkel mikroörganismes nie. 'n Spesiale kategorie van plae moet insekte insluit wat verkies om in houtstrukture te gaan sit, en daardeur beweeg, en sodoende die vesels beskadig en hul sterkte verminder.
Houtvog
Een van die belangrike aanwysers vir die normatiewe en ontwerpweerstand van hout. Dit beïnvloed die persentasie water in die vesels van die stam. Vog - persentasie van die massa vog tot droë materiaal. Die berekeningsformule lyk soos volg: W=(m–m0)/m0 100, waar m die aanvanklike massa van die werkstuk is, m 0 - gewig van absolute droë monster. Vog word op twee maniere bepaal: deur droog te word en spesiale elektroniese vogmeters te gebruik.
Hout word volgens voginhoud in verskeie tipes verdeel:
- Nat. Metvoginhoud van meer as 100%, wat ooreenstem met 'n lang verblyf in die water.
- Vars gesny. Met 'n inhoud van 50 tot 100%.
- Lug droog. Met veselwaterinhoud wat wissel van 15 tot 20%.
- Kamer-droog. Met 'n voginhoud van 8 tot 12%.
- Heeltemal droog. Met 0% waterinhoud, verkry deur te droog teen 102°.
Water is in die boom in gebonde en vrye vorm. Vrye vog is in die selle en intersellulêre ruimte, gebind - in die vorm van chemiese bindings.
Invloed van vog op houteienskappe
Daar is verskeie tipes eienskappe afhangende van die voginhoud in die houtstruktuur:
- Krimp is 'n afname in die volume van houtpulpvesels wanneer gebonde water daaruit verwyder word. Hoe meer vesels, hoe meer vog van die gebonde tipe. Die verwydering van vog gee nie so 'n effek nie.
- Verdraaiing - 'n verandering in die vorm van hout in die proses van droog. Kom voor wanneer stompe nie behoorlik gedroog of gesaag is nie.
- Vogabsorpsie - die higroskopisiteit van hout of die vermoë om vog uit die omgewing te absorbeer.
- Swelling - 'n toename in die volume van houtvesels wanneer die materiaal in 'n vogtige omgewing is.
- Waterabsorpsie - die vermoë van hout om sy eie vog te verhoog deur drup vloeistof te absorbeer.
- Digtheid – gemeet as massa per volume-eenheid. Soos humiditeit toeneem, neem digtheid toe, en omgekeerd.
- Deurlaatbaarheid - die vermoë om water onder hoë druk deur homself te laat beweeg.
Na droginghout verloor sy natuurlike elastisiteit en word styfer.
Hardheid
Die hardheidskoëffisiënt word bepaal deur die Brinell-metode of die Yankee-toets te gebruik. Hul fundamentele verskil lê in die meettegniek. Volgens Brinell word 'n geharde staalbal op 'n plat houtoppervlak geplaas en 100 kilogram-krag word daarop toegepas, waarna die diepte van die resulterende gat gemeet word.
Die Yankee-toets gebruik 'n 0,4 duim bal en meet hoeveel krag, in pond, dit neem om die bal die helfte van die deursnee in die boom te druk. Gevolglik, hoe hoër die resultaat, hoe harder die boom en hoe groter die koëffisiënt. Binne dieselfde variëteit verskil die aanwysers egter, wat afhang van die snymetode, humiditeit en ander faktore.
Hieronder is 'n tabel van Brinell- en Yankee-houthardheid vir die mees algemene spesies.
| Naam | Brinell-hardheid, kg/mm2 | Yankee-hardheid, pond |
| Acacia | 7, 1 | |
| Birch | 3 | 1260 |
| Kareliese berk | 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 |
| Europese okkerneut | 5 | |
| Spaanse okkerneut | 3, 5 | |
| Aspen | 420 | |
| Fir | 350-500 | |
| Rowan | 830 | |
| Pine | 2, 5 | 380-1240 |
| Cherry | 3, 5 | |
| Appelboom | 1730 | |
| Ash | 4-4, 1 | 1320 |
Uit die tabel van houthardheid kan gesien word dat:
- aspen, sparren, denne - baie sagte bome;
- berk, linde, els en lariks is sagte houtsoorte;
- ielm en okkerneut is medium hard;
- eik, appel, kersie-as, peer en het 'n koëffisiënt van normale hardheid;
- beuk, sprinkaan en taxus is baie harde variëteite.
Hardehout is duursaamtot meganiese spanning en word gebruik vir kritieke komponente van houtstrukture.
Density
Digtheid hou direk verband met die voginhoud van die vesels. Daarom, om homogene metingsaanwysers te verkry, word dit tot 'n vlak van 12% gedroog. 'n Toename in die digtheid van hout lei tot 'n toename in sy massa en sterkte. Volgens vog word hout in verskeie groepe verdeel:
- Die gesteentes met die laagste digtheid (tot 510 kg/m3). Dit sluit spar, denne, spar, populier, sederhout, wilgerboom en okkerneut in.
- Rooie met medium digtheid (in die reeks van 540-750 kg/m3). Dit sluit lariks, taxus, olm, berk, beuk, peer, eikebome, as, lijsterbes, appel in.
- Gesteentes met hoë digtheid (meer as 750 kg/m3). Hierdie kategorie sluit berk en vee in.
Hieronder is 'n digtheidstabel vir verskillende boomspesies.
| Rasnaam | Rotsdigtheid, kg/m3 |
| Acacia | 830 |
| Birch | 540-700 |
| Kareliese berk | 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 |
| Europese esdoorn | 530-650 |
| Kanadese esdoorn | 530-720 |
| field maple | 670 |
| Larch | 950-1020 |
| Alder | 380-640 |
| Walnut | 500-650 |
| Aspen | 360-560 |
| Fir | 350-450 |
| Rowan | 700-810 |
| Lilac | 800 |
| Plum | 800 |
| Pine | 400-500 |
| Poplar | 400-500 |
| Thuya | 340-390 |
| Voëlkersie | 580-740 |
| Cherry | 630 |
| Appelboom | 690-720 |
Naaldspesies het die laagste digtheid, terwyl bladwisselende spesies die hoogste digtheid het.
Stabiliteit
Die berekende weerstand van hout sluit so iets soos stabiliteit inblootstelling aan vog. Die graad word op 'n vyfpuntskaal gemeet wanneer die lugvogtigheid verander:
- Onstabiliteit. Beduidende vervorming verskyn selfs met 'n effense verandering in humiditeit.
- Gemiddelde stabiliteit. 'n Merkbare mate van vervorming verskyn met 'n effense verandering in humiditeit.
- Relatiewe stabiliteit. 'n Geringe mate van vervorming verskyn met 'n effense verandering in humiditeit.
- Stabiliteit. Geen sigbare vervorming met effense verandering in humiditeit.
- Absolute stabiliteit. Daar is absoluut geen vervorming nie, selfs met 'n groot verandering in humiditeit.
Hieronder is 'n stabiliteitskaart van gewone houtspesies.
| Rasnaam | Graad van stabiliteit |
| Acacia | 2 |
| Birch | 3 |
| Kareliese berk | 3 |
| Beech | 1 |
| Cherry | 4 |
| Elm | 2 |
| Pear | 2 |
| Oak | 4 |
| Spruce | 2 |
| Cedar | 4 |
| Europese Maple | 2 |
| Kanadese esdoorn | 2 |
| Veldesdoorn | 1 |
| Larch | 2-3 |
| Alder | 1 |
| American Walnut | 4 |
| Brasilië-neut | 2 |
| Walnut | 4 |
| Europese okkerneut | 4 |
| Spaanse okkerneut | 3 |
| Aspen | 1 |
| Fir | 2 |
| Poplar | 1 |
| Voëlkersie | 1 |
| Cherry | 2 |
| Appelboom | 2 |
Die syfers is bereken vir hout met 'n voginhoud van 12%.
Meganiese kenmerke
Die kwaliteit van hout word deur die volgende aanwysers bepaal:
- Slytasieweerstand – die vermoë van hout om slytasie tydens wrywing te weerstaan. Met 'n toename in die hardheid van die materiaal, neem die slytasie daarvan af met 'n ongelyke verspreiding oor die oppervlak van die monster. Die voginhoud van die hout beïnvloed ook slytasieweerstand. Hoe laer dit is, hoe hoër is die weerstand.
- Vervormbaarheid - die vermoë om vorm te herstel na die verdwyning van die waarnemende kragte. Wanneer hout saamgepers word,vervorming van die werkstuk, wat met die las verdwyn. Die hoofaanwyser van vervormbaarheid is elastisiteit, wat toeneem met die voginhoud van hout. Met geleidelike droging gaan elastisiteit verlore, wat lei tot 'n afname in weerstand teen vervorming.
- Buigsaamheid - die natuurlike vermoë van hout om onder vragte te buig. Bladwisselende spesies het goeie prestasie, konifere in 'n mindere mate. Hierdie vermoëns is belangrik in die vervaardiging van gebuigde produkte, wat eers bevogtig en dan gebuig en gedroog word.
- Impaksterkte - die vermoë om impakkrag te absorbeer sonder om hout te kap. Toetsing word uitgevoer met behulp van 'n staalbal wat vanaf 'n hoogte op die werkstuk laat val word. Bladwisselende variëteite toon beter resultate as konifere.
Konstante vragte verswak die eienskappe van hout geleidelik en lei tot moegheid van die materiaal. Selfs die duursaamste boom is nie in staat om eksterne invloede te weerstaan nie.
Regulatoriese spesifikasies
Aanwysers van normatiewe weerstand is nodig vir die vervaardiging van verskeie tipes strukture. Hout word as geskik beskou as die aanwysers nie laer is as die berekende waardes nie. In toetse word slegs standaardmonsters met 'n voginhoud van nie meer as 15% gebruik nie. Vir hout met 'n ander vogwaarde word 'n spesiale formule vir ontwerpweerstand gebruik, dan word die aanwysers omgeskakel na standaardwaardes.
Wanneer jy houtstrukture ontwerp, is dit belangrik om die werklike sterktewaardes van die bronmateriaal te ken. In werklikheid is hulle minder as die normatiewe wat op toetsmonsters verkry is. Verwysingsdataverkry deur laai en vervorming van monsters van standaardgroottes.
Ontwerpkenmerke
Die ontwerpweerstand van hout is die spanning in verskillende vlakke van houtmonsters wat geskep word deur sekere vragte wat 'n boom enige tyd kan weerstaan totdat dit heeltemal vernietig is. Hierdie syfers verskil vir strek, druk, buig, skeer en druk.
Werklike syfers word verkry deur die normatiewe data te vermenigvuldig met die koëffisiënte van die werksomstandighede.
| Naam | Ontwerp houtweerstandskoëffisiënt | ||
| Stress langs vesels | Spanning oor die vesels | Chiping | |
| Larch | 1, 2 | 1, 2 | 1 |
| Siberiese seder | 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 |
| Esdoorn, Ash | 1, 3 | 2 | 1, 6 |
| Acacia | 1, 5 | 2, 2 | 1, 8 |
| Beuk, berk | 1, 1 | 1, 6 | 1, 3 |
| Elm | 1 | 1, 6 | 1 |
| populier, els, esp, linde | 0, 8 | 1 | 0, 8 |
Werksomstandighede word deur 'n hele lys faktore beïnvloed. Bogenoemde koëffisiënte neem sulke faktore in ag. Enige blootstelling aan vog op strukture lei tot 'n vermindering in finale werkverrigting.
Gevolgtrekking
Wanneer jy houtstrukture ontwerp, is dit belangrik om die berekende aanwysers van die materiale wat in konstruksie gebruik word, te ken. Individuele nodusse sal permanente of tydelike vragte ervaar wat tot hul volledige vernietiging kan lei. Die data gespesifiseer in GOST en SNiP is verkry deur standaardmonsters te toets. Die werklike waardes sal egter baie verskil van die normatiewe. Daarom word die formules wat deur die standaarde verskaf word vir berekeninge gebruik.
