Міцність деревини при зсуві

Враховуючи волоконну будову деревини, розрізняють три види випробувань на зсув: сколювання вздовж волокон, сколювання впоперек волокон і перерізання деревини впоперек волокон.

Схеми дії сил при цих випробуваннях, а також площини руйнування, які задаються, показані на рис. 26. Кожен вид випробувань на зсув може бути проведений не тільки в радіальному, як показано на схемах, але і в тангенціальному напрямках.

Для випробування деревини на сколювання вздовж волокон (у тангенціальній площині) використовують спеціальний зразок (рис.27,а). Такої ж форми зразок, але з іншим розташуванням річних шарів, застосовується для сколювання в радіальній площині.

Рнс.26. Випадки зсуву деревини:

а - сколювання вздовж волокон; б - сколювання впоперек волокон; в - перерізання деревини впоперек волокон.

 

Рис. 27. Зразки для випробувань деревини на сколювання:

а - вздовж волокон; б - впоперек волокон.

Рис. 28. Пристосування для випробування на сколювання деревини вздовж волокон: 1 - корпус; 2 - пружина; 3 - ролик; 4 - рухома планка;

5 - натискна призма; 6 - зразок; 7 - рухома опора; 8 - притискний пристрій.

 

Після вимірювання фактичної товщини зразка b і довжини очікуваної площадки сколювання l, його розташовують у пристосуванні (рис. 28). При випробуваннях зразок навантажують через натискну призму з кульовою опорою.

 

Таблиця 8.

Міцність деревини при сколюванні вздовж волокон

Порода Границя міцності (МПа) при сколюванні в площині Порода Границя міцності (МПа) при сколюванні в площині
радіальній при вологості, % тангенціальній при вологості, % радіальній при вологості, % тангенціальній при вологості, %
30 і більше 30 і більше 30 і більше 30 і більше
Модрина Сосна Ялина Кедр Ялиця сибірська Граб Ясен Клен Бук 9,9 7,5 6,9 6,6   6,4 15,6 13,9 12,4 11,6 6,3 4,3 4,1 4,0   4,5 8,8 9,4 8,4 7,0 9,4 7,3 6,8 7,0   6,5 19,4 13,4 14,2 14,5 5,8 4,5 4,4 4,3   4,2 10,6 8,7 9,0 8,9 Горіх грецький Дуб Береза В'яз Груша Липа Вільха Осика Тополя   11,0 10,2 9,3 9,1 8,9 8,6 8,1 6,3 6,1   5,9 7,2 5,0 6,5 5,6 5,6 5,2 3,6 3,4   11,6 12,2 11,2 10,2 14,2 8,1 10,0 8,6 7,2   6,1 9,0 5,9 7,3 8,1 5,0 6,3 5,0 4,2

 

Тривалість навантаження повинна бути 0,5-1,5хв. Визначивши максимальне навантаження Рmax (Н), обчислюють границю міцності за формулою

. (19)

Міцність деревини при сколюванні вздовж волокон у листяних порід приблизно в 1,6 рази вища, ніж у хвойних. При тангенціальному сколюванні міцність деревини листяних порід на 10-30% вища, ніж при радіальному. Для деревини хвойних порід міцність при сколюванні в обох випадках приблизно однакова. У середньому для всіх порід границя міцності при сколюванні вздовж волокон складає приблизно 1/5 частини границі міцності при стиску вздовж волокон.

Для випробування на сколювання впоперек волокон повинен застосовуватися зразок, форма і розміри якого показані на рис.27,б. При руйнуванні зразка можливе виривання волокон, тому з обох кінців виступаючої частини зразка передбачені обмежувальні пропилювання глибиною 3мм. До випробування визначають фактичну площу сколювання F (основу виступу) як добуток довжини виступу (вздовж волокон) і його товщини.

Випробування проводять за допомогою пристосування, відмінного від показаного на рис.28 тільки розмірами деяких деталей. Процедура випробувань така ж, як при сколюванні вздовж волокон. Границю міцності τW (МПа) обчислюють як відношення максимального навантаження Рmax (Н) до площі сколювання F (мм2).

 

Рис. 29. Схема випробувань деревини на перерізання впоперек волокон

 

Випробування на перерізання деревини впоперек волокон проводять на зразках у вигляді пластинки шириною b = 20 мм, товщиною а = 5 мм і завдовжки 50 мм (рис.29). Навантаження передають на зразок через рухомий ніж. Границю міцності обчислюють за формулою

, (20)

де Рmax - максимальне навантаження, Н; а і b - розміри поперечного перерізу зразка, мм.

Подальші операції та розрахунки при випробуваннях на сколювання і перерізання впоперек волокон такі ж, як і при сколюванні вздовж волокон. Границя міцності при сколюванні впоперек волокон в 2 рази менша, а границя міцності при перерізанні впоперек волокон в 4 рази більша від границі міцності при сколюванні вздовж волокон.