ДК 10. Механические свойства древесины (упругость, жесткость, прочность, твердость).

Основные механические характеристики древесины: прочность, жесткость, твердость, упругость.

Древесина - материал с ярко выраженной анизотропией, т.е. обладает разными механическими свойствами в разных направлениях. Само строение древесины определяет три взаимно перпендикулярные направления: вдоль волокон, поперек волокон радиально (по радиусу поперечного сечения ствола) и поперек волокон тангенциальном (по касательной к годичному слою), по которым свойства древесины существенно различаются. Вдоль волокон древесина обладает наибольшими прочностными и упругими свойствами, а поперек волокон – наименьшими.

Упругость – свойство принимать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки и характеризуется: Е-модуль упругости и G-модуль сдвига.

Древесина деформируется как упругое тело, если напряжение будет ≤ предела длительности; если >, то упруго-пластические деформации

σ ≤ R_дл σ > R_дл (остаточн. деформ.)

Ползучесть – явление нарастания деформаций без увеличения нагрузки.

Релаксация – процесс уменьшения напряжений при сохранении заданной при загружении деформацией.

Жесткость – способность сопротивляться упругому деформированию, характеризуется EI

Прочность – способность сопротивляться разрушению от действия внешних сил. Древесина – среднепрочный материал, характеризуется пределом прочности и пропорциональности.

Предел прочности – max напряжение, соответствующее разрушающей кратковременной нагрузке. Предел пропорц. – напряжение, соответствующее точке перехода прямолинейного участка в криволинейный.

Твердость – выражается в Н нагрузки, необходимой для вдавливания стальной полусферы R=5, 64мм (для сосны твердость Н=1000Н).

ДК11. Дайте классификацию соединений элементов деревянных конструкций. Приведите расчет нагельного соединения.

По работе: жесткие (клеевые), податливые.

По виду связи: без специальных связей (лобовая врубка, лобовой упор), с деревянными связями (устарело), с металлическими и пластмассовыми связями, с клеевыми связями (наиболее индустриально).

По характеру работы: 1) соединение без специальных связей, требующее расчета (лобовая врубка и упор), 2) соединение со связями работающее на сжатие (шпонки, колодки), 3) соединение со связями работающее на изгиб (нагели, гвозди), 4) соединение со связями раб. на растяжение (гвозди, глухари), 5) соединение со связями раб. на сдвиг (клеевое),

По характеру разрушения: с хрупким разрушением (на сдвиг, растяжение, разрыв), с вязким разрушением

По способу соединения: 1) сращивание элементов по длине, 2) сплачивание по ширине, 3) соединения элементов под углом друг к другу, 4) наращивание – соединение по высоте.

Нагелями называются вкладыши соединяющие элементы и препятствующие их взаимному сдвигу и работают на изгиб.

Нагели расставляются в шахматном порядке и прямыми рядами.

В нагельном соединении происходит смятие древесины и изгиб нагеля – гибкий нагель, раскалывание древесины и изгиб нагеля – жесткий нагель.

Несущая способность нагельного соединения определяется из 3-х условий:

1) по смятию древесины крайнего элемента

T_a=k₁× a× d (кН)

2)из условия смятия древесины среднего элемента T_c=k₂× c× d

3)из условия изгиба нагеля T_u=(k₃× a²+k₄× d²)

Где k₁÷ k₄-в зависимости от вида соединения и материала нагеля(СНиП т.17)

Если нагель работает под углом, то 1-я и 2-я формулы умножаются на k_a(СНиП т.19), а 3-я на Ö k_a

В гвоздевом соединении k_a не учитывается

Выбираем T_min, полная несущая способность: T=T_min× m× n,

m-число срезов, n-число нагелей

n³ N/m× T_min - четное число и симметрично относительно стыка.

ДК 12. Основные виды конструкционных пластмасс. Область применения.

Древесные пластики: Древеснослоистые пластики (ДСП) - материал из тонких листов лущеного березового, липового или букового шпона, пропитанного и склеенного между собой фенольноформальдегидными смолами, получаемый в процессе терм. обработки под большим давлением. ρ =1300 кг/м³. Производится в виде листов δ = 3...60 мм. Применяет для конструкций в химически агрессивных средах как заменитель металла, а листовой материал для обшивок плит и панелей. Строительная фанера –это листовой материал, состоящий из 3-х или более слоев лущеного шпона, склеенных между собой при взаимно перпендикулярном расположении волокон фенолформальдегидным клеем. ρ = 600 кг/м³. Для несущих и ограждающих конструкций рекомендуется фанера марки ФСФ сорта не ниже В/ВВ. Стандартные размеры листов фанеры 1525× 1525 мм, δ = 6, 8, 9, 10, 12мм. Используется напр. для обшивки панелей.

Фанерные трубы и профили швеллерного сечения применяются в качестве стержней решетчатых несущих конструкций и в каркасах трехслойных ограждающих панелей.

Фанера бакелизированная (ФБС) изготавливается из нечетного числа очень тонких березовых шпонов, склеенных фенолоформальдегидными смолами при горячем прессовании ρ = 1050 кг/м³. Высокопрочная фанера применяется в несущих и ограждающих конструкциях, не защищенных от атмосферных воздействий, и для ответственных узловых деталей. δ =5, 6, 12, 14, 16, 18 мм.

Древесноволокнистые плиты (ДВП)изготавливаются горячим прессованием волокнистой массы древесины, смоченной фенолоформальдегидными смолами с добавлением антисептиков и гидрофобизаторов для обеспечения водо- и огнестойкости. Бывают: сверхтвердые ρ = 950 кг/м³, твердые и полу-твердые ρ = 800 кг/м³. Первые два вида применяются для устройства обшивок панелей, подвесных потолков, перегородок, третий - теплоизоляционный и отделочный материал.

Древесностружечные плиты (ДСП) – получаются методом горячего прессования стружечной массы с фенолоформальдегидными смолой. Выпускается в виде листов δ = 10-20мм. Применяется для внутренних обшивок панелей в помещениях с невысокой влажностью и с обязательной защитой от гниения.

Стеклопластики: Стеклопластик СВАМ - стекловолокнистый анизотропный материал, получаемый горячим прессованием из стеклошпонов с ориентированным расположением стекловолокна. Применяется в элементах несущих конструкций.

Стеклопластик АГ-4С получается горячим прессованием из полуфабриката АГ-4, представляющего собой ленты и брикеты на основе фенолоформальдегидной смолы и наполнителя в виде однонаправленных нитей из непрерывного стекловолокна. Это высокопрочный материал. Из него могут изготовляться болты, гайки, нагели. Кроме листов при прессовании могут изготовляться стержни круглого, прямоугольного, углового, швеллерного сечений.

Стеклопластик полиэфирный – из хаотически расположенного рубленного волокна по схеме армирования РС и полиэфирных смол, выпускается в виде плоских и волнистых листов. Используют для устройства световых фонарей, навесов, стеновых панелей, перегородок и т.д.

2. Термопласты (не содержат наполнителя и носят название по связующему):

Органическое стекло – получается из полиметилметакрелатовой экспозиции методом экструзии (выдавливание). Применяется: фонари верхнего света, светопрозрачные ограждения, элементы в виде плоских и волнистых листов для куполов и оболочек. Легко склеивается и сваривается.

ПВХ получается из поливинилхлорида прессованием или экструзией. Плоские листы применяются в обшивках панелей, волнистые - в качестве ограждающих элементов. Разнообразное применение находят профильные изделия. Производят также пленки, поставляемые в рулонах.