Коэффициент объемной усушки определяют по формуле

где W – влажность образца.

Вследствие усушки образуются щели в местах соединения отдельных деревянных конструктивных элементов, а при увлажнении отдельные элементы конструкций увеличиваются в объеме. Поэтому целесообразно применять древесину с такой влажностью, которая соответствует условиям ее будущей службы в конструкции.

Средняя плотность древесины зависит от ее влажности и объема пор. Обычно среднюю плотность древесины приводят к нормальной 12% влажности, пользуясь формулой

, кг/м³,

где - средняя плотность при 12% влажности;

- средняя плотность при влажности W;

К₀ - коэффициент объемной усушки (для древесины березы, бука, лиственницы К₀ = 0,6, для древесины прочих пород К₀=0,5);

W – влажность древесины в момент определения средней плотности.

Прочность древесины вследствие ее анизотропности неодинакова в различных направлениях. Эту особенность необходимо учитывать при использовании древесины в строительных конструкциях.

Различают сжатие вдоль и поперек волокон. Предел прочности при сжатии определяют по формуле

где Р_макс. – максимальная разрушающая нагрузка, кг;

а и в - размеры поперечного сечения испытуемого образца.

Образец изготовляют в виде прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и высотой 30 мм (вдоль волокон).

Полученный при испытании данной древесины предел прочности при сжатии пересчитывают на стандартную влажность при 12% по формуле

,

где - предел прочности при сжатии вдоль волокон при влажности W;

W - влажность древесины;

- поправочный коэффициент на влажность.

Для березы, сосны, кедра, лиственницы, бука, ясеня , для дуба и других лиственных пород, ели, пихты .

Предел прочности при сжатии вдоль волокон для различных древесных пород находится в пределах от 35,0 до 70,0 МПа.

Для древесины определяют также предел прочности при сжатии поперек волокон в радиальном и тангентальном направлениях, при растяжении вдоль волокон, статическом изгибе. Результаты пересчитывают при 12% влажности.

Пределы прочности при растяжении вдоль волокон колеблются от 80,0 до 150,0 МПа, при статическом изгибе – от 50,0 до 100,0 МПа.

Пороками древесины называют неправильность строения ствола, повреждения и различные заболевания. Пороки значительно снижают механические свойства, поэтому образцы для испытаний приготовляют из древесины, не имеющей дефектов.

Оценка качества и сортировка лесоматериалов основаны главным образом на допустимости различных пороков в зависимости от назначения материалов. В каждом стандарте на определенный сортимент древесины имеется таблица допустимых пороков. Основные пороки древесины следующие:

трещины: метик, отлуп, морозобойные трещины, трещины усушки;

сучки: сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся;

гниль: биржевые грибы, плесени, цветные окраски, синева;

червоточина: короеды, усачи, домовой точильщик;

нарушения нормальной формы ствола: кривизна, закомелистость, сбежистость, косослой, свилеватость, завиток.

8.6. Виды лесоматериалов, применяемых в строительстве, и технология переработки древесины

В строительстве применяют как хвойные (сосна, ель, лиственница, пихта, кедр), так и лиственные породы (береза, дуб, бук, осина, ольха, клен, вяз). Хвойные породы применяют для изготовления деревянных конструкций зданий, балок, ферм, стеновых элементов, столярных изделий, для сооружения мостов и т.д. Лиственные породы используют в основном для изготовления столярных изделий, мостовых конструкций, фанеры.

Лесные материалы, применяемые в строительстве, делят на три основные группы: круглые лесоматериалы, пиленые и изделия из древесины.

Круглые лесоматериалы – отрезки древесного ствола разных пород и размеров, очищенные от коры и сучьев.

Отрезки ствола с толщиной (диаметром) верхнего отруба не менее 14 см называют бревнами, менее толстые отрезки ствола (8 – 13 см) – подтоварником и диаметром 3 – 7 см – жердями.

Установлены следующие группы бревен по толщине верхнего отруба:

средние – от 14 до 24 см с градацией 2 см;

крупные – от 26 см и более с градацией 2 см;

бревна строительные лиственных и хвойных пород диаметром в верхнем отрубе не менее 14 см и длиной 4 – 6,5 м с градацией через 0,5 м; бревна хвойных пород диаметром 20 – 32 см, длиной 6,5; 7,0; 7,5; 11; 15; 16; 18 м для линий связи и линий электропередачи; бревна хвойных пород для свай, гидротехнических сооружений и элементов мостов толщиной 22 – 34 см, длиной 6,5 – 8,5 м.

Подтоварник применяют для обрешетки в покрытиях, устройства настилов, ограждений.

По качеству древесины бревна несущих элементов конструкций разделяют на три категории. К первой категории относят бревна высокого качества с минимальным допуском пороков, ко второй – бревна с несколько большим количеством пороков. Для этих категорий гниль и червоточина не допускаются. К третьей категории относят бревна с многими пороками древесины (кроме гнили), червоточина допускается только поверхностная, причиненная короедом.

Бревна лучшего качества применяют для изготовления ответственных элементов несущих конструкций – стропил, ферм, имеющих большие пролеты; бревна среднего качества используются для изготовления балок в конструкциях с небольшими пролетами; бревна низкого качества применяют для неответственных конструкций – настилов, стен мелких деревянных зданий, для крепления откосов траншей.

Пиломатериалы получают продольной распиловкой пиловочных бревен, качество которых обусловлено стандартом.

При распиловке 1 м³ круглого леса получают 0,6 м³ пиломатериала, а в отходы идет кора – около 6%, горбыль – 18%, опилки – 11% и мелочь – 7%. Отходы используют для изготовления плит, специальной щепы, продуктов химической промышленности.

В промышленности пиломатериалы в зависимости от наличия пороков и их размеров делят на сорта: для хвойных пород – четыре, а для лиственных – три.

Путем простой распиловки получают пластины, четверти и горбыль.

Пластины – половинки дерева, распиленного по оси ствола.

Четвертины получают путем распиловки дерева вдоль оси по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Горбыль – неполная пластина, отход при распиловке бревна на брусья и доски. Применяют горбыль для устройства щитового наката и временных построек.

Пиломатериалы разделяют по характеру обработки и отношению ширины к их толщине. Если ширина материала более двойной толщины, то такой материал называют досками, а при ширине не более двойной толщины – брусками и брусами.

По толщине доски подразделяют на тонкие – толщиной до 35 мм (тес) и толстые – толщиной более 35 мм.

Брусья имеют толщину и ширину более 100 мм, бруски – толщину и ширину менее 100 мм.

По характеру обработки доски бывают обрезные и необрезные, когда кромки совершенно не пропилены.

Пиломатериалы как хвойных, так и лиственных пород вырабатывают длиной 1 – 6,5 м с градацией через 25 см, для мостостроения – до 9,5 м.

Полуфабрикаты и изделия из лесных материалов следующие: доски, фанера, столярные изделия, паркет, строительные конструкции.

Строганые доски подразделяют на собственно строганые, шпунтованные, фальцованные.

Шпунтованные доски имеют на одной кромке выемку, а на другой – выступ. Форма шпунта может быть прямоугольной, треугольной, трапециевидной и сегментной. Эти доски применяют для устройства полов, перегородок.

Фальцованные доски имеют на обоих кромках фальцы в виде прямоугольных вырезов.

Паркет выпускают следующих видов: паркетные доски, наборный паркет, штучный паркет. Изготовляют из древесины твердых пород: дуба, бука, вяза, клена, ясеня, лиственницы.

Паркетные доски состоят из нижнего рабочего основания и верхнего лицевого покрытия из паркетных плиток, наклеенных на основание.

Наборный паркет состоит из паркетных плиток с прямыми кромками, наклеенных лицевой поверхностью на бумагу, которую после приклеивания паркета на основание снимают.

Штучный паркет состоит из отдельных планок, имеющих на кромках паз и гребень. Длина штучного паркета равна 150, 200, 250, 300 и 400 мм, а ширина – 30 – 60 мм.

Профильные (погонажные) изделия – плинтуса, служащие для заделки углов между стеной и полом; наличники, применяемые для обшивки оконных и дверных коробок; поручни, используемые для лестничных перил.

Строительная фанера занимает значительное место среди изделий из древесины для нужд строительства. Фанера представляет собой лист, склеенный из нескольких древесных шпонов, получаемых лущением распаренных кряжей на лущильных станках. Склеивают шпоны так, чтобы направления волокон двух соседних шпонов были взаимно перпендикулярны. Число шпонов – 3 – 13, а толщина получаемой фанеры – 2 – 20 мм. Ширина листов достигает 2 м, а длина – 3 м. Для склеивания шпона применяют фенолоформальдегидные, казеиновые и другие клеи.

Индустриальные строительные конструкции и изделия поступают на строительство в готовом виде. Номенклатура этих изделий весьма значительна и постоянно увеличивается за счета клееного сортимента в связи с растущим производством клеев с высокой клеящей способностью на основе полимерных материалов. Это такие конструкции, как клееные арки, фермы, балки, клеефанерные балки, щиты для наката и перегородок, гнутоклееные арки и рамы и т.д.

Столярные изделия наиболее часто применяют для заполнения дверных и оконных проемов. Комплект таких изделий состоит из деревянной коробки и дверного полотна или оконного переплета. Материалом для коробок служат бруски и доски хвойных и лиственных пород второго и третьего сорта, а для дверных полотен и переплетов применяют пиломатериалы первого и второго сорта.