Раздел 3 строительныЕ материалЫ и изделия из древесины
40. Изделие из древесины при стандартной влажности и температуре +20 0С имеет предел прочности при сжатии вдоль волокон (Rсж12%) 51 МПа, а при статическом изгибе (Rизг12%) 96,5 МПа. Изменятся ли эти прочностные показатели при влажности (W) 5, 10, 15 и 20?
Построить график зависимости прочностных показателей древесины от влажности.
41. Средняя плотность древесины (m10%) при влажности W = 10 % составляет 570 кг/м3. Определить среднюю плотность древесины и коэффициент конструктивного качества (к.к.к.) при стандартной влажности, если прочность на сжатие вдоль волокон (Rсж18%) при влажности (W) – 18 % составляет 44,5 МПа.
42. На торцовом срезе дуба имеется отрезок длиной (l) 3 см, состоящий из 7 годовых колец. Суммарная толщина части поздней древесины составляет 11 мм. Определить коэффициент конструктивного качества (к.к.к.) древесины при стандартной влажности.
43. При испытании стандартного образца древесины на растяжение при изгибе разрушающая нагрузка (Pmax) составила 200 кгс. Изделия из данной древесины после этого длительное время хранились в помещении с температурой (tсух) 22 0С. Изменится ли прочность древесины, если температура в помещении по мокрому термометру психрометра составит (tм) 17 0С? Как называется влажность древесины, приобретенная ею при длительном хранении в помещении с неизменными влажностью и температурой?
44. Определить усушку в продольном (Уl), радиальном (Ур) и тангентальном (Уt) направлениях и коэффициент объемной усушки древесины (Кv) стандартного образца размером 20×20×30 мм, если в абсолютно сухом состоянии образец имеет размеры 16×16×28 мм.
45. Предел прочности древесины при влажности (W) 20 % составляет: на сжатие (Rсж20%) 40 МПа, при изгибе (Rизг20%) – 72 МПа. Определить прочностные показатели древесины при стандартной влажности.
46. Чему равен предел прочности дуба на сжатие при стандартной влажности (Rсж12%), если стандартный образец размером 20×20×30 мм разрушился под давлением (Pmax) 30 кН при влажности 34 %.
47. При испытании стандартного образца на прочность при скалывании разрушающая нагрузка (Pmax) составила 522 кгс. Определить предел прочности при скалывании при стандартной влажности (Rск12%), если испытания древесины были проведены при влажности (W) 24 %.
48. Сколько сосновых досок размером 600×20×4 см можно пропитать 3-процентным раствором антисептика в количестве 100 л? Пористость древесины сосны составляет 45 %.
Методические указания к решению задач по разделу 3
40. Стандартной влажностью древесины считают влажность 12 %.
Прочностные свойства древесины снижаются с повышением ее влажности.
Прочность древесины на сжатие и статический изгиб при любой влажности (W) определяется из формул
МПа,
МПа,
где – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 % (при сжатии и статическом изгибе α = 0,04, при скалывании α = 0,03).
Определив прочностные показатели древесины на сжатие и изгиб, строят график в координатах прочность (R)-влажность(W).
41. Определяют среднюю плотность древесины при стандартной влажности (m12%) по формуле
кг/м3,
где Ку – коэффициент пересчета, равный для бука, березы, лиственницы 0,6, для остальных пород древесины – 0,5.
Далее определяют прочность древесины на сжатие при стандартной влажности по формуле
МПа.
Затем вычисляют коэффициент конструктивного качества:
42. Коэффициент конструктивного качества вычисляют по формуле
Величину средней плотности древесины при стандартной влажности определяют по формуле
кг/м3
(для лиственных пород),
где m – процент поздней древесины, %.
Величину прочности при сжатии древесины при стандартной влажности определяют по формуле
МПа
(для лиственных пород).
Процент поздней древесины определяют по формуле
%,
где i – суммарная толщина части поздней древесины на срезе, мм (см);
l – длина отрезка среза, мм (см).
43. Влажность древесины, приобретенная ею после длительного хранения, называется равновесной (Wp). Ее определяют с помощью диаграммы Н.Н. Чулицкого (прил. 7). Для этого сначала вычисляется психрометрическая разница:
После по таблице психрометра, зная величины t и tсух, определяют относительную влажность в помещении (Wотн). Зная Wотн и tсух, по диаграмме Н.Н. Чулицкого находят равновесную влажность древесины Wр.
Стандартный образец древесины при испытании на растяжение при изгибе имеет размеры 2×2×30 см.
Величина прочности на растяжение при изгибе определяется по формуле
кгс/см2,
где l – расстояние между опорами, l = 24 см;
b, h – ширина и высота сечения образца, b = h = 2 см.
Рассчитывают прочность на изгиб при равновесной влажности, исходя из формулы
кгс/см2.
44. Усушка в продольном направлении (вдоль волокон) определяется по формуле
%,
где l – размеры образца до усушки, мм (l = 30 мм);
l0 – размеры образца после усушки, мм (l0 = 28 мм).
Усушка в радиальном направлении определяется по формуле
%,
где а – размеры образца до усушки, мм (а = 20 мм);
а0 – размеры образца после усушки, мм (а0 = 16 мм).
Усушка в тангентальном направлении определяется по формуле
%,
где b – размеры образца до усушки, мм (b = 20 мм);
b0 – размеры образца после усушки, мм (b0 = 16 мм).
Далее вычисляют объемную усушку по формуле
%.
Коэффициент объемной усушки определяют из формулы
где Wг – предел гигроскопической влажности, Wг ≈ 30 %.
45. За стандартную влажностью древесины принята влажность 12 %.
Прочность древесины на сжатие при стандартной влажности определяется по формуле
МПа,
где – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 % (при сжатии и статическом изгибе α = 0,04, при скалывании α = 0,03).
Прочность древесины на изгиб при стандартной влажности определяется по формуле
МПа.
46. 1 Н = 0,1 кгс.
1 кН = 102 кгс.
30 кН = 30×102 = 3000 кгс.
Предел прочности при сжатии при влажности 34 % определяется по формуле
кгс/см2,
где b, l – ширина и длина стандартного образца, b = l = 2 см.
1 кгс/см2 = 0,1 МПа.
Прочность дуба на сжатие при стандартной влажности определяется по формуле
кгс/см2,
где – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 % (при сжатии и статическом изгибе α = 0,04).
47. Предел прочности при скалывании при влажности W = 24 % определяется по формуле
кгс/см2,
где b, l – размеры площади скалывания, см (для стандартного образца b = 2 см, l = 3 см).
Предел прочности при скалывании при стандартной влажности определяется по формуле
кгс/см2,
где – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 % (при скалывании α = 0,03).
48. Объем одной доски составит V = 6×0,2×0,04, м3.
Пористость доски составит Vпор = V×0,45, м3. Количество досок, которые можно пропитать 100 л антисептика, определяется по формуле
шт.