| < Твердость, пластичность, упругость и гибкость |
Прочность
Напряжение при растяжении древесины
Напряжение сжатия древесины
Нагруженная давлением деревянная деталь в тисках
Напряжение при изгибе древесины
Напряжение древесины на срез
Напряжение древесины на срез при соединении врубкой "ласточкин хвост"
Напряжение древесины на скручивание
Нагрузка древесины на продольный изгиб
Раскалывающая нагрузка на древесину
Под прочностью понимают внутреннее сопротивление древесины действующей извне силе. В зависимости от вида нагрузки различают прочность на разрыв, прочность на сжатие, прочность при изгибе, прочность на срез, прочность на скручивание, прочность на продольный изгиб и сопротивление раскалыванию. Прочность зависит от породы древесины, свойств древесины и содержания влаги.
Прочность древесины на разрыв для мебели или внутренней отделки имеет небольшое значение. Различают продольную и поперечную нагрузку. Поперечная прочность на разрыв, то есть прочность на разрыв в направлении поперек волокон, составляет всего лишь 5—10% от прочности вдоль волокон. Столь сильная зависимость от направления нагрузки ведет к тому, что сучки, косослойность, трещины и другие дефекты значительно снижают прочность древесины. Прочность древесины на разрыв определяется по DIN 52188.
Прочность древесины на сжатие — это степень сопротивления древесины против сжимания. Испытание для определения прочности на сжатие производится по DIN 52185. Прочность на сжатие бывает продольной и поперечной. В направлении параллельно волокнам древесина имеет прочность на сжатие в 5—8 раз большую, чем в направлении поперек волокон.
Прочность на сжатие при столярных работах может не учитываться. Но в случае применения прессов и тисков могут остаться отпечатки. Их возникновение можно предотвратить применением плоских подкладок. Вдавленные места могут быть выправлены обратно с помощью теплой чистой воды.
Прочность при изгибе (несущая прочность) имеет особое значение для тонких, длинных и плоских встроенных элементов. Элемент сгибается в случае приложения нагрузки в месте, отличном от места закрепления, как, например, полочная доска, сиденье скамьи, доски пола, стоячие вешалки и откидные крышки.
Прочность древесины на изгиб определяется по DIN 52186. Обычно она тем выше, чем больше плотность и тем меньше, чем выше содержание влаги в древесине. Наклон волокон и сучки снижают прочность на изгиб.
Прочность на срез — это сопротивление действующей извне силе, которая пытается сдвинуть по определенной плоскости (плоскости среза) одну часть материала относительно другой части. В этой плоскости образуется напряжение среза. Различают прочность на срез параллельно волокнам и перпендикулярно волокнам.
Прочность на срез параллельно волокнам имеет место при заклинивании, шиповом соединении, соединении в четверть и креплении раскосами (соединении врубкой). Напряжения на срез также появляются в процессе обработки древесины, например при распиливании, долблении и обработке напильником. Прочность на срез в направлении параллельно волокнам очень мала.
Прочность на срез в направлении перпендикулярно волокнам необходима прежде всего для различных видов деревянных соединений, например соединение в шип, шпоночное соединение.
Чистая нагрузка на срез встречается редко, чаще всего изделие одновременно подвергается изгибу и растяжению или сжатию.
Испытание для определения прочности на срез производится по DIN 52187.
Под прочностью на скручивание (кручение) понимают сопротивление древесины против скручивания вокруг продольной оси волокон. Часто древесина только скручивается. При этом ослабляется строение древесины, но это не приводит к немедленной поломке. Прочность на скручивание зависит от породы древесины, ее плотности и влажности. Напряжению скручивания, например, подвергаются деревянные детали, обрабатываемые на токарном станке, или ножки стула при повороте тела во время сидения.
Прочность на продольный изгиб должна учитываться тогда, когда тонкие деревянные конструкции нагружаются давлением по их продольной оси. То есть прочность на продольный изгиб — это особый случай прочности на сжатие. Если строительные конструкции, например стойки, колонны, столбы, штанги, бруски или ножки мебели, слишком сильно нагружены по длине, то они изгибаются в самую слабую сторону. Прочность на продольный изгиб зависит от длины и толщины конструктивного элемента, при этом отношение длины к минимальной толщине обозначается как гибкость балки.
Деформация при продольном изгибе (выпучивание) зависит от гибкости изделия, породы древесины, формы поперечного сечения, а также от крепления обоих концов стержня.
Сопротивление раскалыванию — это сопротивление древесины против разделения своей структуры при введении клина в направлении волокон. При раскалывании трещина проходит по направлению клина. Обычно древесина раскалывается в радиальном направлении легче, чем в тангенциальном. Поперек волокон древесину расколоть нельзя. Незначительное сопротивление раскалыванию имеют ель, сосна, лиственница, дуб, ясень, лесной бук и ольха. Высокое сопротивление раскалыванию имеют клен, береза, вяз, тополь, липа, конский каштан, граб и фруктовые деревья. Хорошо раскалывающуюся древесину применяют для производства кровельной драни, бочарных клепок, колесных спиц, перекладин и весел.
Колотая древесина имеет следующее достоинство: ее поверхность проходит параллельно волокнам, поэтому на поверхности имеется мало разрезанных волокон, что положительно сказывается на несущей способности (например, перекладин) и на проникновении жидкости (вода для весел).
