Сопротивление сжатию
Различают три основных направления усилий при сжатии древесины: 1) вдоль волокон, 2) поперек волокон в радиальном направлении и 3) поперек волокон в тангентальном направлении (рис. 21). Величина временного сопротивления сжатию в остальных направлениях принимает промежуточные значения между значениями, соответствующими основным направлениям.
1. Сопротивление сжатию вдоль волокон
Сравнительно высокое временное сопротивление древесины при сжатии вдоль волокон обусловливает широкое применение сжатых стоек в различных сооружениях.
Предел пропорциональности при сжатии вдоль волокон весьма высок. По данным Мадисоновской лаборатории (США), отношение предела пропорциональности к временному сопротивлению составляет:
- для хвойных пород 0,78
- для мягких лиственных 0,77
- для твердых лиственных 0,66
С уменьшением влажности сопротивление сжатию увеличивается.
Кривая изменения временного сопротивления сжатию у ели в зависимости от влажности показана на рис. 22. Из нее видно, что наиболее сильное возрастание временного сопротивления происходит в пределах от 15% до абсолютно сухого состояния.
Рис. 22. Диаграмма зависимости сопротивления древесины ели сжатию от влажности.
Для определения зависимости между влажностью и временным сопротивлением имеется эмпирическая формула:
σ15 = σW[1+ α(W-15)],
где σ15-временное сопротивление при 15% влажности, σW — временное сопротивление при влажности W, W — влажность древесины в %, α — коэффициент, зависящий от породы древесины.
Коэффициенты α для разных пород приведены в табл. 23.
Таблица 23 – Коэффициент а, определяющий зависимость временного сопротивления сжатию вдоль волокон от влажности
| Порода дерева | Коэффициент α |
| Береза | 0,045 |
| Дуб | 0,040 |
| Клен | 0,040 |
| Лиственница сибирская | 0,050 |
| Сосна | 0,050 |
| Ясень | 0,050 |
Для сосны, ели аянской, ели обыкновенной, пихты кавказской и дельта-древесины зависимость между влажностью и временным сопротивлением сжатию вдоль волокон более точно определяется по формуле:
σ15 = KσW
где К — переводный коэффициент (приведен в табл. 24).
Временное сопротивление сжатию зависит и от объемного веса древесины. Эта зависимость может быть выражена в виде уравнения прямой с параметрами, характерными для различных пород (табл. 25).
Таблица 24 Коэффициент К для пересчета временного сопротивления сжатию вдоль волокон древесины при различных значениях влажности в зависимости от σ15
| Влажность% | 0 | 1/4 % | 1/2 % | 3/4 % |
| 1. Для сосны | ||||
| 8 | 0,683 | 0,693 | 0,704 | 0,714 |
| 9 | 0,725 | 0,735 | 0,746 | 0,757 |
| 10 | 0,767 | 0,778 | 0,789 | 0,800 |
| 11 | 0,811 | 0,823 | 0,834 | 0,845 |
| 12 | 0,857 | 0,868 | 0,880 | 0,891 |
| 13 | 0,903 | 0,915 | 0,927 | 0,939 |
| 14 | 0,951 | 0,963 | 0,975 | 0,988 |
| 15 | 1,000 | 1,013 | 1,025 | 1,038 |
| 16 | 1,050 | 1,063 | 1,076 | 1,089 |
| 17 | 1,102 | 1,115 | 1,128 | 1,141 |
| 18 | 1,155 | 1,168 | 1,182 | 1,195 |
| 19 | 1,209 | 1,223 | 1,236 | 1,250 |
| 20 | 1,264 | — | — | — |
| 2. Для ели обыкновенной и аянской | ||||
| 8 | 0,749 | 0,757 | 0,764 | 0,771 |
| 9 | 0,779 | 0,786 | 0,794 | 0,802 |
| 10 | 0,810 | 0,818 | 0,826 | 0,835 |
| 11 | 0,843 | 0,852 | 0,860 | 0,869 |
| 12 | 0,878 | 0,888 | 0,897 | 0,906 |
| 13 | 0,916 | 0,926 | 0,936 | 0,946 |
| 14 | 0,956 | 0,967 | 0,978 | 0,989 |
| 15 | 1,000 | 1,012 | 1,023 | 1,035 |
| 16 | 1,047 | 1,059 | 1,072 | 1,085 |
| 17 | 1,098 | 1,111 | 1,125 | 1,138 |
| 18 | 1,152 | 1,167 | 1,182 | 1,197 |
| 19 | 1,212 | 1,229 | 1,245 | 1,261 |
| 20 | 1,277 | 1,295 | 1,313 | 1,330 |
| 3. Для пихты кавказской | ||||
| 8 | 0,724 | 0,733 | 0,741 | 0,750 |
| 9 | 0,760 | 0,769 | 0,778 | 0,788 |
| 10 | 0,798 | 0,807 | 0,818 | 0,828 |
| 11 | 0,838 | 0,848 | 0,858 | 0,868 |
| 12 | 0,879 | 0,889 | 0,899 | 0,909 |
| 13 | 0,920 | 0,930 | 0,940 | 0,950 |
| 14 | 0,960 | 0,970 | 0,980 | 0,990 |
| 15 | 1,000 | 1,010 | 1,019 | 1,029 |
| 16 | 1,038 | 1,047 | 1,056 | 1,065 |
| 17 | 1,073 | 1,081 | 1,090 | 1,098 |
| 18 | 1,105 | 1,113 | 1,120 | 1,12Т |
| 19 | 1,133 | 1,140 | 1,142 | 1,152 |
| 20 | 1,157 | — | — | — |
| 4. Для дельта-древесины | ||||
| 3 | 0,812 | 0,835 | 0,857 | 0,880 |
| 4 | 0,903 | 0,927 | 0,951 | 0,975 |
| 5 | 1,000 | 1,025 | 1,049 | 1,074 |
| 6 | 1,098 | 1,122 | 1,146 | 1,170 |
| 7 | 1,192 | 1,214 | 1,235 | 1,255 |
| 8 | 1,274 | — | — | — |
Таблица 25 Уравнения зависимости между объемным весом и временным сопротивлением сжатию (по Ванину)
| Порода дерева | Уравнение зависимости |
| Береза | σсж15=1700γ15-555 |
| Дуб | σсж15=1285γ15-380 |
| Ель | σсж15= 1000γ15-70 |
| Клен | σсж15=1200γ15-335 |
| Лиственница сибирская | σсж155=740γ15+21 |
| Сосна | σсж15=1250γ15+25 |
| Ясень | σсж15=1400γ15+25 |
Наклон волокон по отношению к направлению действующих усилий оказывает большое влияние на сопротивление сжатию (рис. 23). Заметное падение сопротивления начинается при угле между направлением силы и направлением волокон и 7—8°. При дальнейшем увеличении этого угла примерно до 45° сопротивление резко падает, после чего кривая сопротивления снижается более медленно.
Рис. 23. Диаграмма зависимости сопротивления сжатию от наклона волокон. 1—в тангентальной плоскости, 2 — в радиальной плоскости.
Рис. 24. Характер разрушения древесины при сжатии.
В радиальной плоскости линия разрушения от сжатия вдоль волокон обычно направлена перпендикулярно волокнам, а в тангентальной плоскости эта линия направлена под углом к направлению волокон (рис. 24). Сырая древесина при разрушении от сжатия дает менее шероховатую и иглистую поверхность, чем сухая, в которой встречаются отщепы и откалывание волокон.
Сопротивление сжатию вдоль волокон примерно в два раза меньше сопротивления растяжению в том же направлении.
2. Сопротивление сжатию поперек волокон
Сопротивление древесины сжатию поперек волокон составляет менее трет» сопротивления сжатию вдоль волокон для древесины хвойных пород (27%) и менее половины (40%) для древесины лиственных пород.
Среднее соотношение между сопротивлением сжатию вдоль волокон σсж вд и поперек волокон σсж п может быть выражено соотношением σсж п = 0,36 σсж вд
Предел пропорциональности при сжатии поперек волокон очень низок у хвойных пород (около 35% от разрушающей нагрузки у сосны) и довольно высок у лиственных пород (70% от разрушающей нагрузки для дуба и березы).
Сопротивление сжатию поперек волокон в радиальном и в тангентальном направлениях зависит в лиственных породах от величины сердцевинных лучей и от неоднородности строения годовых слоев. В древесине пород, где сердцевинные лучи хорошо развиты (дуб, бук, клен, береза), сопротивление радиальному сжатию в среднем в 1,5 раза выше сопротивления тангентальному сжатию. Древесине лиственных пород со слабо Развитыми сердцевинными лучами сопротивления .сжатию в радиальном и тангентальном направлениях примерно одинаковы.
У хвойных пород наблюдается обратное явление: сопротивление сжатию в тангентальном направлении в 1,5 раза выше сопротивления в радиальном направлении.
Влияние влажности на сопротивление древесины сжатию поперек волокон также довольно значительно. Поправочный коэффициент для сосны при сжатии в тангентальном направлении составляет 4,5% и в радиальном направлении 3,5% на 1% влажности.
Для лиственных парод поправочный коэффициент значительно выше и . в среднем принимается в 6%. В том и другом случае повышенная влажность понижает сопротивление сжатию.
- перетяжка мебели своими руками