Apabila mereka bentuk, membangun atau mengeluarkan struktur kayu, adalah penting untuk mengetahui sifat kekuatan bahan - rintangan reka bentuk kayu, yang diukur sebagai satu kilogram setiap sentimeter persegi. Untuk mengkaji penunjuk, sampel saiz standard digunakan, digergaji dari papan atau kayu gred yang diperlukan, tanpa kecacatan luaran, simpulan dan kecacatan lain. Seterusnya, sampel diuji untuk ketahanan terhadap mampatan, lenturan, regangan.
Jenis kayu
Kayu ialah bahan serba boleh yang boleh diproses dengan mudah dan digunakan dalam pelbagai bidang pengeluaran: pembinaan, perabot, perkakas dan barangan rumah yang lain. Luas aplikasi bergantung pada jenis kayu dengan sifat fizikal, kimia dan mekanikal yang berbeza. Dalam pembinaan, konifer seperti cemara, cedar, pain, larch, cemara sangat popular. Pada tahap yang lebih rendah, pokok daun luruh - birch, poplar, aspen, oak, hazel, linden, alder, beech.
Varieti konifer digunakan dalam bentuk kayu bulat, kayu, papan untuk pembuatan cerucuk penyokong, kekuda, tiang, jambatan, rumah, gerbang, kemudahan industri dan struktur bangunan lain. Bahan kayu keras menyumbang hanya satu perempat daripada jumlah penggunaan. Ini disebabkan oleh sifat fizikal dan mekanikal kayu keras yang lebih teruk, jadi mereka cuba digunakan untuk pembuatan struktur dengan beban galas yang rendah. Biasanya mereka pergi ke draf dan nod objek sementara.
Penggunaan kayu dalam pembinaan dikawal oleh peraturan mengikut sifat fizikal dan mekanikal kayu. Ciri-ciri ini bergantung pada kelembapan dan kehadiran kecacatan. Untuk elemen galas beban, kelembapan tidak boleh melebihi 25%, untuk produk lain tidak ada keperluan sedemikian, tetapi terdapat piawaian untuk kecacatan kayu tertentu.
Komposisi kimia
Dalam 99% daripada jisim kayu adalah bahan organik. Komposisi zarah asas untuk semua batu adalah sama: nitrogen, oksigen, karbon dan hidrogen. Mereka membentuk rantai panjang molekul yang lebih kompleks. Kayu terdiri daripada:
- Selulosa ialah polimer semula jadi dengan tahap pempolimeran molekul rantai yang tinggi. Bahan yang sangat stabil, tidak larut dalam air, alkohol atau eter.
- Lignin ialah polimer aromatik dengan struktur molekul yang kompleks. Mengandungi sejumlah besar karbon. Terima kasih kepadanya, lignifikasi batang pokok muncul.
- Hemiselulosa ialah analog selulosa biasa, tetapi dengan tahap pempolimeran molekul rantai yang lebih rendah.
- Ekstraktifbahan - resin, gusi, lemak dan pektin.
Kandungan resin yang tinggi dalam pokok konifer mengekalkan bahan dan membolehkannya mengekalkan sifat asalnya untuk masa yang lama, membantu menentang pengaruh luar. Produk kayu gred rendah dengan bilangan kecacatan yang tinggi digunakan terutamanya dalam industri kimia kayu sebagai bahan mentah untuk pembuatan kertas, kayu terpaku atau pengekstrakan unsur kimia seperti tanin yang digunakan dalam pembuatan kulit.
Penampilan
Kayu mempunyai sifat luaran berikut:
- Warna. Persepsi visual tentang komposisi spektrum cahaya yang dipantulkan. Penting apabila memilih kayu gergaji sebagai bahan kemasan.
- Warna bergantung pada umur dan jenis pokok, serta keadaan iklim tempat ia tumbuh.
- Bersinar. Keupayaan untuk memantulkan cahaya. Kadar tertinggi dicatatkan dalam oak, abu, akasia.
- Tekstur. Corak yang dibentuk oleh gelang tahunan batang.
- Mikrostruktur. Ditentukan mengikut lebar gelang dan kandungan kayu lewat.
Penunjuk digunakan dalam penilaian luaran kualiti pembalakan. Pemeriksaan visual mendedahkan kecacatan dan kesesuaian bahan untuk kegunaan seterusnya.
Kecacatan kayu
Walaupun terdapat kelebihan yang jelas berbanding bahan tersintesis, kayu, seperti mana-mana bahan mentah semula jadi, mempunyai kelemahannya. Kehadiran, tahap dan kawasan lesi dikawaldokumen normatif. Kecacatan kayu utama termasuk:
- kalah, reput, kulat dan perosak;
- serong;
- poket resin;
- simpul;
- retak.
Knotness mengurangkan kekuatan kayu, yang paling penting ialah bilangan, saiz dan lokasinya. Simpul dibahagikan kepada jenis:
- Sihat. Tumbuh rapat dengan badan pokok dan duduk teguh di dalam poket, jangan reput.
- Turun ke bawah. Kupas dan jatuh selepas menggergaji bahan.
- Miang. Berwarna gelap dan mempunyai struktur yang lebih padat berbanding kayu bersebelahan;
- Gelap. Simpulan dengan peringkat awal pereputan.
- Longgar - busuk.
Mengikut lokasi, simpulan dibahagikan kepada:
- dijahit;
- bercakar;
- tumbuh;
- anak tiri.
Slant juga mengurangkan kekuatan lenturan kayu dan dicirikan oleh kehadiran rekahan dan lapisan lingkaran dalam kayu bulat, dalam bahan gergaji ia diarahkan pada sudut ke rusuk. Produk dengan kecacatan sedemikian adalah gred rendah, digunakan secara eksklusif sebagai kubu sementara.
Punca keretakan bergantung pada keadaan luaran dan spesies kayu. Mereka terbentuk akibat pengeringan yang tidak rata, fros, tekanan mekanikal dan banyak faktor lain. Mereka muncul pada pokok hidup dan pada pokok yang dipotong. Bergantung pada kedudukan pada batang dan bentuk, retak dipanggil:
- beku;
- sernitsa;
- metik;
- kecut.
Retakan bukan sahaja mengurangkan kualiti kayu, tetapi juga menyumbang kepada pereputan yang cepat dan pemusnahan gentian.
Reput terbentuk akibat jangkitan kulat reput dan jenis lain yang muncul pada pokok yang tumbuh dan ditebang. Kulat yang hidup pada batang hidup adalah parasit, yang menjangkiti cincin tahunan dan menyebabkan mereka mengelupas. Spesies lain sudah mengendap pada struktur yang telah siap dan menyebabkan pereputan, penembusan, keretakan.
Punca kemunculan organisma berbahaya adalah persekitaran yang sesuai untuk pembiakan mereka: kelembapan melebihi 50% dan haba. Pada kayu yang dikeringkan dengan baik, mikroorganisma tidak berkembang. Kategori khas perosak harus termasuk serangga yang lebih suka menetap di dalam struktur kayu, membuat pergerakan di dalamnya, dengan itu merosakkan gentian dan mengurangkan kekuatannya.
Kelembapan kayu
Salah satu penunjuk penting untuk rintangan normatif dan reka bentuk kayu. Ia menjejaskan peratusan air dalam gentian batang. Kelembapan - peratusan jisim lembapan kepada bahan kering. Formula pengiraan kelihatan seperti ini: W=(m–m0)/m0 100, dengan m ialah jisim awal bahan kerja, m 0 - berat sampel kering mutlak. Kelembapan ditentukan dalam dua cara: dengan mengeringkan dan menggunakan meter kelembapan elektronik khas.
Kayu dibahagikan kepada beberapa jenis mengikut kandungan lembapan:
- Basah. Dengankandungan lembapan lebih daripada 100%, yang sepadan dengan tinggal lama di dalam air.
- Dipotong baru. Dengan kandungan 50 hingga 100%.
- Udara kering. Dengan kandungan air gentian antara 15 hingga 20%.
- Bilik-kering. Dengan kandungan lembapan 8 hingga 12%.
- Sangat kering. Dengan kandungan air 0%, diperoleh dengan pengeringan pada suhu 102°.
Air di dalam pokok dalam bentuk terikat dan bebas. Kelembapan bebas berada dalam sel dan ruang antara sel, terikat - dalam bentuk ikatan kimia.
Pengaruh kelembapan pada sifat kayu
Terdapat beberapa jenis sifat bergantung pada kandungan lembapan dalam struktur kayu:
- Pengecutan ialah pengurangan dalam isipadu gentian pulpa kayu apabila air terikat dikeluarkan daripadanya. Lebih banyak gentian, lebih banyak kelembapan jenis terikat. Mengeluarkan lembapan tidak memberikan kesan sedemikian.
- Meleding - perubahan dalam bentuk kayu dalam proses pengeringan. Berlaku apabila balak tidak dikeringkan atau digergaji dengan betul.
- Penyerapan lembapan - hygroscopicity kayu atau keupayaan untuk menyerap kelembapan dari persekitaran.
- Bengkak - peningkatan isipadu gentian kayu apabila bahan berada dalam persekitaran lembap.
- Penyerapan air - keupayaan kayu untuk meningkatkan kelembapannya sendiri dengan menyerap cecair yang menitis.
- Ketumpatan - diukur sebagai jisim per unit isipadu. Apabila kelembapan meningkat, ketumpatan meningkat, begitu juga sebaliknya.
- Kebolehtelapan - keupayaan untuk melepasi air melalui dirinya sendiri di bawah tekanan tinggi.
Selepas keringkayu kehilangan keanjalan semula jadi dan menjadi lebih tegar.
Kekerasan
Pekali kekerasan ditentukan menggunakan kaedah Brinell atau ujian Yankee. Perbezaan asas mereka terletak pada teknik pengukuran. Menurut Brinell, bola keluli yang dikeraskan diletakkan di atas permukaan kayu yang rata dan daya 100 kilogram dikenakan padanya, selepas itu kedalaman lubang yang terhasil diukur.
Ujian Yankee menggunakan bola 0.4 inci dan mengukur berapa banyak daya, dalam paun, yang diperlukan untuk menolak bola separuh diameter ke dalam pokok. Sehubungan itu, semakin tinggi hasilnya, semakin keras pokok dan semakin besar pekalinya. Walau bagaimanapun, dalam varieti yang sama, penunjuk berbeza, yang bergantung pada kaedah pemotongan, kelembapan dan faktor lain.
Di bawah ialah jadual kekerasan kayu Brinell dan Yankee untuk spesies yang paling biasa.
| Nama | Kekerasan Brinell, kg/mm2 | Kekerasan Yankee, paun |
| Acacia | 7, 1 | |
| Birch | 3 | 1260 |
| Karelian birch | 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 |
| walnut Eropah | 5 | |
| Walnut Sepanyol | 3, 5 | |
| Aspen | 420 | |
| Fir | 350-500 | |
| Rowan | 830 | |
| Pine | 2, 5 | 380-1240 |
| Cherry | 3, 5 | |
| Pokok epal | 1730 | |
| Ash | 4-4, 1 | 1320 |
Dari jadual kekerasan kayu dapat dilihat bahawa:
- aspen, cemara cemara, pain - pokok yang sangat lembut;
- birch, linden, alder dan larch ialah kayu lembut;
- elm dan walnut sederhana keras;
- oak, epal, abu ceri, pir dan mempunyai pekali kekerasan biasa;
- beech, belalang dan yew adalah jenis yang sangat keras.
Kayu keras tahan lamakepada tekanan mekanikal dan digunakan untuk komponen kritikal struktur kayu.
Ketumpatan
Ketumpatan secara langsung berkaitan dengan kandungan lembapan gentian. Oleh itu, untuk mendapatkan penunjuk ukuran homogen, ia dikeringkan ke tahap 12%. Peningkatan ketumpatan kayu membawa kepada peningkatan dalam jisim dan kekuatannya. Mengikut kelembapan, kayu dibahagikan kepada beberapa kumpulan:
- Batuan ketumpatan terendah (sehingga 510 kg/m3). Ini termasuk cemara, pain, spruce, poplar, cedar, willow dan walnut.
- Merah dengan ketumpatan sederhana (dalam julat 540-750 kg/m3). Ini termasuk larch, yew, elm, birch, beech, pir, oak, abu, rowan, epal.
- Batuan dengan ketumpatan tinggi (lebih daripada 750 kg/m3). Kategori ini termasuk birch dan stok.
Di bawah ialah jadual kepadatan untuk spesies pokok yang berbeza.
| Nama baka | Ketumpatan batuan, kg/m3 |
| Acacia | 830 |
| Birch | 540-700 |
| Karelian birch | 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 |
| Maple Eropah | 530-650 |
| Maple Kanada | 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 |
| Ceri burung | 580-740 |
| Cherry | 630 |
| Pokok epal | 690-720 |
Spesies konifer mempunyai ketumpatan paling rendah, manakala spesies daun luruh mempunyai ketumpatan tertinggi.
Kestabilan
Rintangan kayu yang dikira termasuk perkara seperti kestabilan kepadapendedahan kepada kelembapan. Darjah diukur pada skala lima mata apabila kelembapan udara berubah:
- Ketidakstabilan. Ubah bentuk yang ketara kelihatan walaupun dengan sedikit perubahan dalam kelembapan.
- Kestabilan purata. Tahap ubah bentuk yang ketara muncul dengan sedikit perubahan dalam kelembapan.
- Kestabilan relatif. Tahap ubah bentuk yang sedikit muncul dengan sedikit perubahan dalam kelembapan.
- Kestabilan. Tiada ubah bentuk yang kelihatan dengan sedikit perubahan dalam kelembapan.
- Kestabilan mutlak. Tiada ubah bentuk sama sekali walaupun dengan perubahan besar dalam kelembapan.
Di bawah ialah carta kestabilan spesies kayu biasa.
| Nama baka | Tahap kestabilan |
| Acacia | 2 |
| Birch | 3 |
| Karelian birch | 3 |
| Beech | 1 |
| Cherry | 4 |
| Elm | 2 |
| Pear | 2 |
| Oak | 4 |
| Spruce | 2 |
| Cedar | 4 |
| Maple Eropah | 2 |
| Maple Kanada | 2 |
| Mapel padang | 1 |
| Larch | 2-3 |
| Alder | 1 |
| American Walnut | 4 |
| Brazil Nut | 2 |
| Walnut | 4 |
| walnut Eropah | 4 |
| Walnut Sepanyol | 3 |
| Aspen | 1 |
| Fir | 2 |
| Poplar | 1 |
| Ceri burung | 1 |
| Cherry | 2 |
| Pokok epal | 2 |
Angka dikira untuk kayu dengan kandungan lembapan 12%.
Ciri mekanikal
Kualiti kayu ditentukan oleh penunjuk berikut:
- Ketahanan haus - keupayaan kayu untuk menahan haus semasa geseran. Dengan peningkatan kekerasan bahan, hausnya berkurangan dengan taburan yang tidak sekata di atas permukaan sampel. Kandungan lembapan kayu juga mempengaruhi rintangan haus. Semakin rendah, semakin tinggi rintangan.
- Kebolehubah bentuk - keupayaan untuk memulihkan bentuk selepas kehilangan kuasa bertindak. Apabila kayu dimampatkan,ubah bentuk bahan kerja, yang hilang dengan beban. Penunjuk utama kebolehubah bentuk ialah keanjalan, yang meningkat dengan kandungan lembapan kayu. Dengan pengeringan beransur-ansur, keanjalan hilang, yang membawa kepada penurunan rintangan kepada ubah bentuk.
- Fleksibiliti - keupayaan semula jadi kayu untuk membengkok di bawah beban. Spesies daun luruh mempunyai prestasi yang baik, konifer pada tahap yang lebih rendah. Kebolehan ini penting dalam pembuatan produk bengkok, yang mula-mula dilembapkan dan kemudian dibengkokkan dan dikeringkan.
- Kekuatan hentaman - keupayaan untuk menyerap daya hentaman tanpa memotong kayu. Pengujian dijalankan menggunakan bola keluli, yang dijatuhkan ke bahan kerja dari ketinggian. Varieti daun luruh menunjukkan hasil yang lebih baik daripada konifer.
Beban berterusan secara beransur-ansur merosot sifat kayu dan membawa kepada keletihan bahan. Malah pokok yang paling tahan lama tidak dapat menahan pengaruh luar.
Spesifikasi Kawal Selia
Penunjuk rintangan normatif diperlukan untuk pembuatan pelbagai jenis struktur. Kayu dianggap sesuai jika penunjuk tidak lebih rendah daripada nilai yang dikira. Dalam ujian, hanya sampel standard dengan kandungan lembapan tidak lebih daripada 15% digunakan. Untuk kayu dengan nilai lembapan yang berbeza, formula khas untuk rintangan reka bentuk digunakan, kemudian penunjuk ditukar kepada nilai standard.
Apabila mereka bentuk struktur kayu, adalah penting untuk mengetahui nilai kekuatan sebenar bahan sumber. Pada hakikatnya, mereka adalah kurang daripada yang normatif yang diperoleh pada sampel ujian. Data rujukandiperoleh dengan memuatkan dan ubah bentuk sampel bersaiz standard.
Ciri reka bentuk
Rintangan reka bentuk kayu ialah tegasan dalam satah sampel kayu yang berbeza yang dihasilkan oleh beban tertentu yang mana pokok boleh menahan sebarang jumlah masa sehingga ia musnah sepenuhnya. Angka ini berbeza untuk regangan, mampatan, lenturan, ricih dan penghancuran.
Angka sebenar diperoleh dengan mendarab data normatif dengan pekali keadaan kerja.
| Nama | Reka bentuk pekali rintangan kayu | ||
| Tekanan sepanjang gentian | Ketegangan pada gentian | Chipping | |
| Larch | 1, 2 | 1, 2 | 1 |
| Cdar Siberia | 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 |
| Beech, birch | 1, 1 | 1, 6 | 1, 3 |
| Elm | 1 | 1, 6 | 1 |
| Poplar, alder, aspen, linden | 0, 8 | 1 | 0, 8 |
Keadaan kerja dipengaruhi oleh senarai keseluruhan faktor. Pekali di atas mengambil kira faktor tersebut. Sebarang pendedahan kepada kelembapan pada struktur mengakibatkan pengurangan prestasi akhir.
Kesimpulan
Apabila mereka bentuk struktur kayu, adalah penting untuk mengetahui penunjuk yang dikira bagi bahan yang digunakan dalam pembinaan. Nod individu akan mengalami beban kekal atau sementara yang boleh membawa kepada kemusnahan sepenuhnya. Data yang dinyatakan dalam GOST dan SNiP diperoleh dengan menguji sampel standard. Walau bagaimanapun, nilai sebenar akan sangat berbeza daripada nilai normatif. Oleh itu, formula yang disediakan oleh piawaian digunakan untuk pengiraan.
