Плотность пород древесины

Плотность древесного вещества

По мере роста дерево потребляет из окружающей среды влагу, кислород и другие питательные вещества. Конечно, они не пропадают бесследно. Если присмотреться к срубу дерева, можно заметить, что оно не состоит только из так называемого древесного вещества. При ближайшем рассмотрении можно увидеть поры, по которым циркулируют жизненные соки растения. Кроме того, влажность свежеспиленного дерева обычно составляет около 60-80 %, а это значит, что в составе его древесины имеется также вода.

Плотность чистого древесного вещества – это масса единицы объема материала, образующего стенки клеток. Иными словами – удельная плотность. Для большинства пород ее значение составляет примерно 1,53 г/см3. Плотность воды, для сравнения, – 1 г/см3.

Влажность древесины

      Влажности древесины — это отношение количества воды, содержащегося в древесине к ее весу.

  Относительная влажность воздуха в сочетании с температурой задают так называемые «классы условий эксплуатации», которые, в свою очередь, в комбинации с классами по длительности нагружения определяют коэффициент условий работы. Последний же, в свою очередь, влияет почти на все характеристики древесины (на модуль упругости и на прочность при растяжении, сжатии и скалывании) в диапазоне +/-45%. Кроме того, значение влажности древесины напрямую задаёт коэффициент mв, ослабляющий характеристики древесины

Поэтому довольно важно представлять, какова же может быть влажность той или иной деревяшки в вашей конструкции и как она зависит от влажности и температуры воздуха

Модуль упругости древесины

    В наше время во всём мире возводятся здания и сооружения  с применением деревянных клееных конструкций, имеющие пролеты от 20 до 120 м! При расчете таких конструкций (определении внутренних усилий от действия внешних нагрузок и воздействий) в обязательном порядке учитывается их деформированное состояние. Как правило, расчеты выполняются с использованием программных комплексов, где одной из многих исходных данных является величина модуля упругости древесины. В зависимости от величины модуля упругости можно получать различные значения внутренних усилий в сжатых и сжато-изгибаемых элементах деревянных конструкций и, как следствие, размеры поперечных сечений. Обоснованный выбор величины модуля упругости древесины является одной из важных задач при проектировании деревянных конструкций, который усугубляется еще и такими ее свойствами, как анизотропия и ползучесть.

    В  СНиП II-В.4–71 величина модуля упругости древесины вдоль волокон для конструкций, защищенных от нагрева при относительной влажности окружающего воздуха W≤75% и находящихся под действием постоянной и временной нагрузок, принималась равной Еk,0 = 10000 МПа. Такое ее значение применялось в расчетах деревянных конструкций по предельным состояниям второй группы. Что же касалось расчета на устойчивость, то здесь использовался безразмерный параметр в виде отношения кратковременного модуля упругости к временному сопротивлению сжатию.

    В нормах поновее (СНиП II–25–80 §5.6) при расчете деревянных конструкций по предельным состояниям второй группы, как и в предыдущих нормах, было принято Еk,0 = 10000 МПа, и это значение умножается на коэффициенты mв (условия эксплуатации), mт (температура воздуха) и mд (% нагрузок).  В расчетах элементов на прочность по деформированной схеме и на устойчивость было сделано допущение, что отношение Е/Rc = 300 и, таким образом, зависит от породы и сорта древесины, а так же и от влажности материала (mв),  длительности действия нагрузки (mд), температуры (mт), размеров сечения элементов. То есть в расчетах по деформированной схеме модуль упругости определяется из выражения Е1 = 300 Rc, где Rc – расчетное сопротивление сжатию древесины вдоль волокон.

В этом случае при значениях расчетного сопротивления древесины сосны и ели первого сорта Rc = 14–16 МПа модуль упругости Е1 = 4200–4800 МПа.

  Практика эксплуатации деревянных конструкций показывает, что использование кратковременного модуля упругости древесины, равного Ек = 10000 МПа, в условиях длительной эксплуатации приводит к занижению расчетных прогибов конструкций. И наоборот, заниженное значение модуля упругости в расчетах по деформированной схеме приводит к неоправданно завышенным сечениям деревянных элементов.

Что такое удельная плотность дерева

Плотность древесины представляет собой отношение массы к объему такой древесины, иными словами показывает какой вес 1 кубического метра дерева.

Зачастую этот показатель используют строители для определения веса пиломатериалов или сооружения различного рода конструкций.

Однако плотность древесины переменчивая величина даже в пределах одной породы дерева.

Основными факторами, которые влияют на плотность дерева являются:

• влажность;
• количество лет;
• место произрастания;
• тип и размер леса;
• пористость.

Плотность древесины понижается с уменьшением влажности окружающей среды.

Усредненный показатель плотности

Удельная плотность древесины является обобщенным показателем, который рассчитывается при влажности 12%. По факту показатель может отличаться от книжного, но ошибкой это не является.

Породы деревьев с малой плотностью

Сосна, ель, лиственница, абаш, липа и осина являются представителями пород малой плотности и малой объемной массой до 540 кг/м3. Показатель плотности свежесрубленных мягких пород увеличивается до 850 кг/м³.

Таблица плотности дерева при различных показателях влажности (кг/м3)

Значение плотности древесины при строительстве имеет огромное значение. Мягкая древесина из-за своей структуры и небольшого веса легко обрабатывается и пропитывается антисептиком, но при этом она не очень износоустойчивая. Однако она менее зависит от влажности, поэтому не так сильно впитывает воду как тяжелые сорта. Именно поэтому ее используют при строительстве во влажной местности.

Лиственные породы

Мы уже выяснили, что порода дерева влияет на плотность древесины. Таблица ниже включает точные значения объемного веса при различной влажности материала – от 15 до 100 %. Такой подход позволяет наиболее полно оценить изменение плотности древесины в различных условиях.