Основные свойства древесины как конструкционного материала. Достоинства и недостатки.

Плотность.

Температурное расширение. α

Теплопроводность λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС.

Теплоемкость С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.

Механические свойства древесины

прочностью - способностью сопротивляться разрушению от механических воздействий; жесткостью - способностью сопротивляться изменению размеров и формы; твердостью - способностью сопротивляться проникновению другого твердого тела; ударной вязкостью - способностью поглощать работу при ударе.

Древесина, как и другие строительные материалы, имеет свои достоинства и недостатки.

Достоинства:

Наличие широкой, постоянно возобновляемой сырьевой базы;

Относительно малая плотность;

Высокая удельная прочность - отношение предела прочности при растяжении вдоль волокон к плотности: 100/500 = 0,2 (примерно равная стали);

Стойкость к солевой агрессии, к воздействию других химически агрессивных сред;

Биологическая совместимость с человеком и животными - в зданиях из древесины наилучший микроклимат;

Высокие эстетические и акустические свойства - лучшие концертные залы страны облицованы древесиной;

Малый коэффициент теплопроводности поперек волокон - стена из бруса шириной 200 мм эквивалентна по теплопроводности кирпичной стене шириной 640 мм;

Малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон - в деревянных зданиях нет необходимости устраивать температурные швы и подвижные опоры;

Меньшая трудоемкость механической обработки, возможность создания гнутоклееных конструкций.

Недостатки:

Анизотропия строения древесины;

Подверженность загниванию и поражению жуками-древоточцами;

Сгораемость в условиях пожара;

Изменение физико-механических характеристик под воздействием различных факторов (влаги, температуры);

Усушка, разбухание, коробление и растрескивание под влиянием атмосферных воздействий;

Наличие пороков (сучки, косослой и других), существенно снижающих качество изделий и конструкций;

Ограниченность сортамента лесоматериалов.

Виды конструкционных пластмасс Их физико-механические характеристики. Достоинства и недостатки. Область применения.

В зависимости от вида смол под влиянием на них температуры, пластмассы делятся на два вида: а) термопластичные пластмассы (или термопласты) на основе термопластичных смол; б) термореактивные (реапласты) на основе термореактивных смол.

Термопластичные пластмассы обычно называются по связующему веществу, исходя из наименования мономера с добавлением приставки «поли-»(поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и др.)

Термореактивные - по виду наполнителя (стеклопластики, древесные пластики и др.)

В зависимости от структуры пластмассы можно разделить на две основные группы:

1) пластмассы без наполнителя (не наполненные);

2) пластмассы с наполнителем (наполненные).

К пластмассам, которые находят и будут находить в будущем наибольшее применение в строительных конструкциях относятся стеклопластики, оргстекло, винипласт, полиэтилен, тепло- и звукоизоляционные материалы, древесные пластики.

Стеклопластики.

Стеклопластики представляют собой материалы, состоящие из стекловолокнистого наполнителя и связующего.

В качестве связующего обычно используются термореактивные смолы (полиэфирная, эпоксидная, фенолоформальдегидная). Стеклянное волокно является армирующим элементом, прочность которого достигает 1000-2000 МПа. Основой стекловолокон являются элементарные волокна.

Элементарные волокна (первичные нити) получают из расплавленной стеклянной массы, вытягивая ее через небольшие отверстия- фильеры; элементарные волокна (порядка 200) диаметром 6-20 мкм объединяют в нити, а несколько десятков нитей- в жгуты (крученые нити).

В стеклопластиках, применяемых в строительстве, используют следующие стекловолокнистые наполнители:

а) прямолинейные непрерывные волокна, вводимые в виде жгутов, нитей или элементарных волокон.

б) рубленое стекловолокно в виде хаотически расположенных отрезков длиной приблизительно 50 мм.

Механические свойства стеклопластиков зависят от вида стекловолокнистого наполнителя. Наиболее высокими механическими свойствами обладают стеклопластики, армированные непрерывным прямолинейным стекловолокном. В направлении волокон их прочность достигает 1000 МПа при растяжении, а модуль упругости до 40000 МПа, однако, в поперечном направлении прочность стеклопластиков не велика (примерно в 10 раз меньше).

Все стеклопластики, армированные в одном или в двух взаимноперпендикулярных направлениях, являются материалами анизотропными.

Стеклопластики, армированные рубленым стекловолокном, являются изотропными материалами.

Существуют следующие виды стеклопластиков:

1) Пресс - материалы типа СВАМ (стекловолокнистый анизотропный пресс- материал) является одним из первых высокопрочных стеклопластиков, полученных путем прессования стеклошпонов (шпонов из однонаправленного стекловолокна).

Получают его таким образом: после намотки определенного числа слоев пропитанной нити однонаправленный материал срезают. В развертке он представляет собой квадратный лист размером 3х3 м 2 . Затем поворачивают лист на 90 градусов и вновь наматывают слой нитей. Таким образом, получается стеклошпон с взаимно-перпендикулярным расположением волокон. Предел прочности СВАМ при растяжении и сжатии составляет 400-500 МПа, а при изгибе, приблизительно, 700 МПа.

2) Пресс - материалы АГ-4С и АГ-4В.

АГ-4С представляет собой однонаправленную ленту, полученную на основе крученых стеклянных нитей и аминофинолоформальдегидной смолы. АГ-4С предназначается для получения высокопрочных изделий методом прямого прессования или намотки.

Пределы прочности при сжатии и изгибе ниже, чем у СВАМ – 200-250 МПа, а при растяжении несколько выше.

Пресс – материал типа АГ-4В представляет собой стекловолокнит на основе срезов первичной нити. Специально подготовленный стекловолокнистый наполнитель смешивают с фенолоформальдегидной смолой, затем сушат.

Стеклопластики типа СВАМ, АГ-4С и АГ-4В используют для изготовления соединительных деталей (болтов, фасонок) и для профильных изделий, эксплуатируемых в химически агрессивных средах, где металл быстро корродирует. Все перечисленные стеклопластики являются светонепроницаемыми. Однако, в строительстве чаще всего применяют светопрозрачные стеклопластики. У нас в стране в больших объемах выпускается светопроницаемый полиэфирный листовой стеклопластик.

3) Полиэфирный стеклопластик изготавливают на основе рубленого стекловолокна и прозрачных полиэфирных смол, благодаря которым полиэфирный стеклопластик является светопроницаемым. Выпускается он в изделиях в виде волнистых или плоских листов, часто имеющих различные окраски. Прочностные характеристики существенно ниже, чем у предыдущих материалов, и составляют 60-90 МПа при растяжении и сжатии.

Полиэфирные стеклопластики получили широкое применение в ограждающих конструкциях (стеновые и кровельные панели), лестничных ограждениях и балконных ограждениях, навесах т.п. конструкциях. Весьма перспективны стеклопластики для совмещенных пространственных конструкций.

Древесные пластики.

Материалы, полученные на основе переработки натуральной древесины, соединенные синтетическими смолами называют древесными пластиками.

Древеснослоистые пластики (ДСП) изготавливают из тонких листов березового (иногда ольхового, липового или букового) шпона, пропитанного смолой и запрессованного при высоком давлении 150-180 кг\см 2 и температуре t=145-155ºC.

В зависимости от взаимного расположения слоев шпона в пакете, различают 4 основных марки ДСП:

ДСП-А – все слои параллельны друг другу, ДСП-Б – через каждые 10-12 параллельных слоев один поперечный, ДСП-В – перекрестное расположение, причем наружные слои располагаются вдоль плиты, ДСП-Г – звездообразная, каждый слой смещен по отношению к предыдущему на 25-30º.

Во всех случаях прочность ДСП превышает прочность цельной древесины, а для некоторых марок при действии усилий вдоль волокон шпона не уступает прочности стали.

В настоящее время в связи еще с высокой стоимостью ДСП, он применяется в основном для изготовления средств соединения элементов конструкций.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины (опилок), склеенных канифольной эмульсией. Сырьем для ДВП являются отходы лесопиления и деревообработки. Для изготовления твердых и сверхтвердых плит в древесноволокнистую массу добавляют фенолоформальдегидную смолу. При длительном действии влажной среды, древесноволокнистая плита весьма гигроскопична, набухает по толщине и теряет прочность, поэтому во влажных условиях применять ДВП не рекомендуется. Прочность сверхтвердых плит ДВП плотностью не менее 950 кг\м 3 при растяжении составляет около 25 МПа.

Древесностружечные плиты (ПС и ПТ) получают путем горячего прессования древесных стружек, перемешанных, вернее опыленных фенолоформальдегидными смолами.

Древесностружечные плиты в зависимости от плотности подразделяют на:

Легкие γ=350-500 кг\м 3

Средние ПС γ=500-650 кг\м 3

Тяжелые ПТ γ=650-800 кг\м 3

Прочность плит ПТ и ПС при растяжении составляет соответственно 3,6-2,9 МПа и 2,9-2,1 МПа. ПС и ПТ являются дешевым и доступным материалом, он широко используется в строительстве в качестве перегородок, подвесных потолков. Влагопоглощение плит колеблется в широких пределах, при этом они разбухают по толщине на 30-40%.

Воздухонепроницаемые ткани - новый, необычный конструкционный материал, состоящий из текстиля и эластичных покрытий.

Технический текстиль является прочностной основой воздухонепроницаемых тканей. Он изготовляется из высокопрочных синтетических волокон. Полиамидные волокна типа «капрон» применяются наиболее широко. Они имеют высокую прочность, значительную растяжимость и малую стойкость против старения. Полиэфирные волокна типа «лавсан» менее растяжимы и более стойки против старения.

достоинств этого материала:

недостатки

Применение пластмасс в качестве материала для строительных конструкций объясняется рядом достоинств этого материала:

Высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс (кроме пенопластов) 50-100 НПа, а для некоторых стеклопластиков прочность достигает 1000 НПа;

Малой прочностью (объемной массой) находящихся в пределах от 20 (для пенопластов) до 2000 кг\м 3 (для стеклопластиков);

Стойкостью к воздействию химически агрессивных сред;

Биостойкостью (неподверженность гниению);

Простотой формообразования и легкой обрабатываемостью;

Высокими электроизоляционными свойствами и некоторыми другими положительными свойствами.

Вместе с тем пластмассы имеют и недостатки , такие, например, как деформативность, ползучесть и падение прочности при длительных нагрузках, старение (ухудшение эксплуатационных свойств во времени), сгораемость, использование в качестве сырья дефицитных нефтепродуктов.

Влияние недостатков пластмасс можно уменьшить разными путями. Так, уменьшение деформативности добиваются применением рациональных форм поперечного сечения конструкций (трехслойные, трубчатые).

Сгораемость и старение можно уменьшить путем введения специальных добавок.

Физические свойства

Плотность. Древесина относится к классу легких конструкционных материалов. Ее плотность зависит от относительного объема пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Свежерубленая древесина имеет плотность 850 кг/м 3 . Расчетная плотность древесины хвойных пород в составе конструкций в помещениях со стандартной влажностью воздуха 12% принимают равной 500 кг/м 3 ., в помещении с влажностью воздуха более 75% и на открытом воздухе – 600 кг/м 3 .

Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль и под углами к волокнам. Коэффициент линейного расширения α вдоль волокон составляет (3 ÷ 5) ∙ 10 -6 , что позволяет строить деревянные здания без температурных швов. Поперек волокон древесины этот коэффициент меньше в 7 – 10 раз.

Теплопроводность древесины благодаря ее трубчатому строению очень мала, особенно поперек волокон. Коэффициент теплопроводности сухой древесины поперек волокон λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС. Брус толщиной 15 см эквивалентен по теплопроводности кирпичной стене толщиной в 2,5 кирпича (51 см)воле, а так жетакже при распиловке бревен в результате их сбега.

ластями, опильных станках. .- торцами.ниванию, чем хвой .

Теплоемкость древесины значительна, коэффициент теплоемкости сухой древесины составляет С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.

Еще одним ценным свойством древесины является ее стойкость ко многим химическим и биологическим агрессивным среда. Она является химически более стойким материалом, чем металл и железобетон. При обычной температуре плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину. Большинство органических кислот при обычной температуре не ослабляют древесину, поэтому она часто используется для конструкций в условиях химически агрессивных сред.

Механические свойства древесины характеризуются: прочностью - способностью сопротивляться разрушению от механических воздействий; жесткостью - способностью сопротивляться изменению размеров и формы; твердостью - способностью сопротивляться проникновению другого твердого тела; ударной вязкостью - способностью поглощать работу при ударе.

Для изготовления деревянных несущих конструкций обычно применяют лесные материалы хвойных пород: сосну, ель, лиственницу, кедр и пихту. Среди лесных насаждений России хвойные леса наиболее распространены. Древесина хвойных пород превосходит по прочности древесину большинства распространенных лиственных пород и меньше подвержена загниванию. Стволы хвойных деревьев имеют более правильную форму, что позволяет полнее использовать их объем. Наиболее часто используется сосна.

Сосна, по месту произрастания делится на сосну мяндовую и сосну рудовую. Мяндовая предпочитает низменные почвы, древесина ее неплотная, рыхлая, менее слоистая чем у рудовой сосны и поэтому склонна к загниванию во влажной среде. Она очень хорошо обрабатывается, прекрасно пропитывается и мало подвержена короблению. Рудовая сосна, в отличие от мяндовой, произрастает на холмах, различных возвышенностях и предпочитает каменистую суглинистую или супесчаную почву. Древесина ее смолиста и мелкослойна, обладает достаточно высокой плотностью. Именно эти качества обеспечили рудовой сосне достойное место в сфере домостроительных технологий (полы, конструкции крыш, стены, внутренние перегородки).

Ельпо ряду характеристик уступает сосне. Она хуже обрабатывается, менее плотная и менее прочная, чем сосна. Существенно ухудшает потребительские свойства ели ее сучковатость и повышенная твердость. Склонность древесины ели к загниванию ограничивает ее использование в местах, подверженных влиянию влаги. В домостроении ель используется в изготовлении дверных блоков, полов, внутренних перегородок, мебели.

Лиственница отличается высокой плотностью, устойчивостью против гниения, твердостью. Последнее существенно затрудняет обработку лиственницы, что в какой-то мере ограничивает ее применение в строительстве. Но остальные качества, плюс обладание высокой стойкостью от коробления обеспечивают лиственнице репутацию ценного строительного материала.

Лиственница, как никакой другой материал, требует очень умеренного режима сушки с соблюдением всех мер предосторожности. Дело в том, что при интенсивной сушке в лиственнице появляются трещины. В домостроении лиственница применяется прежде всего там, где требуется высокая устойчивость против гниения. Кроме этого лиственница зарекомендовала себя как хороший материал для изготовления паркетных планок.

Кедр сибирскийпо своим физико-механическим свойствам занимает промежуточное место между елью и пихтой. Древесина у кедра мягкая, легкая, хорошо подвергается обработке. При специальной обработке приобретает повышенную стойкость против гниения. В домостроении задействуется в основном там же, где и сосна. Но это хороший материал и для узлов и конструкций, испытывающих перепады влажностного и температурного режимов.

Пихта сибирскаяпо своим качествам сходна с древесиной ели, но уступает ей по прочности и плотности. И в чем не уступает ели только пихта кавказская. Применение пихты довольно распространенное (особенно пихты кавказской). Это и дверные и оконные блоки, полы, плинтуса, раскладки, фризы и много других изделий. Во внешних деревянных конструкциях пихта не задействуется ввиду низкой стойкости против загнивания.

Применение древесины твердых лиственных пород (дуба, бука, ясеня, граба, клена) допускается лишь в тех районах, где эти породы являются местным строительным материалом.

Дуб черешчатый (летний)обладает большой прочностью и стойкостью против загнивания и употребляется главным образом на мелкие ответственные части деревянных конструкций в виде нагелей, шпонок, вкладышей и т.п. Единственное, что не следует забывать – древесина дуба подвержена раскалыванию при забивании в нее гвоздей или завинчивании шурупов без предварительной проходки канала отверстия сверлом меньшего диаметра.

Букпо основным качествам (прочность и твердость) мало в чем уступает дубу, но его древесина имеет высокую гигроскопичность и поэтому больше подвержена гниению. В то же время древесина бука высокотехнологична: хорошо обрабатывается любым инструментом, хорошо гнется под паром. В домостроении применяется не так широко, как дуб (из-за гигроскопичности), но зато очень востребована в отделочных работах.

Для изготовления открытых наслонных стропил и обрешетки в покрытиях постоянных зданий с чердаком, а также для строительства временных зданий (складов, навесов, сараев и др.) и сооружений вспомогательного назначения (эстакад, вышек и др.) следует широко применять древесину мягких лиственных пород – осину, березу, бук, липу, тополь и ольху, но с обязательной усиленной защитой от гниения.

Круглые лесоматериалы.Применяемые в промышленном и гражданском строительстве лесоматериалы делятся на круглые и пиленые. Для каждого из этих видов материалов соответствующими стандартами установлены их классификация, сортность, сортамент, вид обработки, требования к качеству, допускаемые отклонения от нормальных размеров и условия приемки.

Бревно строительное может использоваться в круглом виде или в качестве сырья для получения пиломатериалов. Пиловочные бревна имеют следующие стандартные размеры.

Таблица 1.1.

Длина бревен от 3 до 6,5 м с градацией через 0,5 м. Увеличение толщины бревна по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины. Более массивная часть бревна называетсякомлем, а противоположная –верхнимотрубом. Диаметр бревна замеряется в верхнем отрубе. Бревна длиной более 6,5 м заготовляют по специальному заказу для опор линий электропередач и связи.

Пиленые лесоматериалы.К пиленым лесным материалам относятся:

двукантные брусья, у которых опилены лишь две стороны (рис. 1.2.а);

четырехкантные брусья, у которых опилены все четыре стороны (рис.1.2.б и в);

Бруски, опиленные с четырех сторон, толщиной не более 10 см и шириной не более двойной ширины (рис.1.2.г);

доски толщиной не более 10 см и шириной более двойной толщины: доски делятся на тонкие, толщиной до 3,2 см (рис.1.2.д) и толстые – более 3,2 см (рис.1.2.е).

Рис. 1.2. Пиленые лесоматериалы: а – двукантный брус,

б – обзольный четырехкантный брус, в - чистообрезной

четырехкантный брус, г – брусок, д – тонкая доска,

Сортамент древесины

Лесоматериалы, получаемые строительством, делят на круглые и пилёные .

Круглые лесоматериалы , называемые также бревнами, представляют собой части древесных стволов с гладко опиленными концами – торцами. Они имеют стандартную длину 3 – 6,5 м. с градацией через каждые 0,5 м. Бревна имеют естественную усечено-коническую форму. Уменьшение их толщины по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины (для лиственницы 1 см на 1 м длины) бревна. Средние бревна имеют толщину от 14 до 24 см крупные – до 26 см. Бревна толщиной 13 см (подтоварник) и менее используют для временных построечных сооружений. Круглые лесоматериалы в зависимости от качества подразделяются на 1,2 и 3 сорта.

Пиломатериалы получают в результате продольной распиловки бревен на лесопильных рамах или круглопильных станках. Пиломатериалы подразделяются по характеру обработки: на обрезные (опиленные с 4 сторон по всей длине); обзольные (часть поверхности не опилена по всей длине из-за сбега бревна); необрезные (не опилены две кромки).

Пиломатериалы прямоугольного сечения делятся на доски, бруски и брусья. Более широкие стороны пиломатериалов называют пластями, а узкие – кромками. Пиломатериалы имеют стандартную длину 1– 6,5м с градацией через каждые 0,25м. Ширина пиломатериалов колеблется от 75 до 275 мм, толщина – от 16 до 250 мм. По качеству древесины и обработки доски и бруски разделяют на пять сортов (отборный, 1, 2, 3, 4-й), а брусья на четыре (1, 2, 3, 4-й).

Плотность древесины.

Плотность древесины – это отношение массы древесины к её объёму. Плотность определяется количеством древесного вещества в единице объёма. Выражается плотность в кг/м3 (килограмм на метр кубический) либо г/см3.

В древесине имеются пустоты (полости клеток, межклеточные пространства). Если бы удалось спрессовать древесину, чтобы все пустоты исчезли, то получилось бы сплошное древесное вещество. Плотность древесины вследствие пористого строения меньше, чем плотность древесного вещества, то же правило можно применить к древесным продуктам, например плотность берёзы или ели ниже плотности берёзовой или хвойной фанеры.

Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжёлая древесина, как правило, является более прочной.

Величины древесной плотности колеблются в очень широких пределах. Наибольшую плотность имеет древесина самшита – 960 кг/м3, берёзы железной – 970 кг/м3 и саксаула – 1040 кг/м3; наименьшую плотность имеет древесина пихты сибирской – 375 кг/м3 и ивы белой – 415 кг/м3. С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12% составляет 670 кг/м3, а при влажности 25% - 710 кг/м3. В пределах годичного слоя плотность древесины различная: плотность поздней древесины в 2-3 раза больше, чем ранней, поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше её плотность.

По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:

Породы высокой плотности – 750 кг/м3 и выше – акация белая, берёза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.

Породы средней плотности – 550 - 740 кг/м3 – лиственница, тис, берёза, бук, вяз, груша, дуб. Ильм, карагач, клён, платан, рябина, яблоня, ясень.

Породы малой плотности – 510 кг/м3 и менее – сосна, ель, пихта, кедр, тополь, ольха, липа, ива, каштан, орех маньчжурский, бархатное дерево.

Древесина хвойных пород обладает малой плотностью, а рассеянно-сосудистых лиственных пород – высокой плотностью, поэтому она чисто обрабатывается, хорошо лакируется и полируется.

Рис. 12.11. Сегментная металлодеревянная ферма с клееным верхним поясом линейного очертания

1 – стальной башмак опорного узла; 2 – то же, нижнего пояса; 3 – металлический вкладыш

Рис. 12.13. Определение расчетного изгибающего момента в верхних поясах сегментных металлодеревянных ферм.

Эпюры изгибающих моментов в ферме с разрезным (а) и неразрезным (б) верхним поясом и схемы работы криволинейного элемента - постоянная нагрузка по всему пролету и временная (снеговая) на половине пролета.

Снеговая нагрузка принимается по схеме 2 прил. 3 СНиП (1) для сводчатых покрытий, при этом наиболее невыгодное сочетание нагрузок получается обычно при учете односторонней снеговой нагрузки, распределенной по закону треугольника.

Геометрические размеры элементов ферм определяют, заменяя криволинейный верхний пояс прямолинейным, т.е. соединяя узлы верхнего пояса прямыми линиями – хордами.

Конструктивный расчет ферм заключается в подборе сечения поясов, раскосов, конструировании и расчете узлов. Верхний пояс ввиду криволинейности и приложения нагрузки между узлами рассчитывается как сжато-изгибаемый элемент.

Расчетный изгибающий момент в панелях верхнего пояса определяется как сумма моментов от поперечной нагрузки и момента от продольной силы, возникающего за счет выгиба панели (рис. 12.13).

При разрезном верхнем поясе момент определяется по формуле

(12.3)

где М 0 – изгибающий момент, определенный по балочной схеме,

D 1 – горизонтальная проекция панели между центрами узлов;

q– расчетная условно равномерно распределенная нагрузка (в пределах панели);

N– расчетная сжимающая сила в панели верхнего пояса;

f 0 – стрела подъема (кривизны) панели;

d- длина панели по хорде;

R– радиус кривизны верхнего пояса,

l– пролет фермы;

f– высота фермы в середине пролета между осями поясов.

При неразрезном верхнем поясе расчетные изгибающие моменты в пролете и на опорах определяются как для неразрезной многопролетной балки с равными пролетами по приближенным формулам:

для опорных (крайних) панелей

(12.4)

(12.5)

для средних панелей

(12.6)

(12.7)

Моменты от продольных сил определены, исходя из предположения, что каждая панель представляет собой однопролетную балку, причем крайние панели считаются шарнирно опертыми с одного конца и с жестко закрепленным другим концом, а средние панели – с обоими жестко закрепленными концами. При определении гибкости расчетную длину крайних панелей принимают равной 0,8 длины хорды, а средних панелей – 0,65d.

Сечение нижнего пояса подбирается по формуле для центрально-растянутых стальных элементов по площади нетто, то есть с учетом ослаблений от отверстий для узловых болтов. При расположении узлового болта с эксцентриситетом относительно оси нижнего пояса, нижний пояс проверяется на внецентренное растяжение с учетом нагрузки от собственного веса.

Сжатые раскосы рассчитываются на продольный изгиб с расчетной длиной, равной длине раскоса между центрами узлов фермы. Растянутые раскосы рассчитываются на растяжение с учетом имеющихся ослаблений. В целях унификации все раскосы принимаются одинакового сечения.

Затем определяется количество глухарей (нагелей), необходимых для крепления пластинок к раскосам, рассматривая наиболее нагруженный элемент. Проверяют стальные пластинки на растяжение по ослабленному сечению и на устойчивость из плоскости, принимая расчетную длину планки равной расстоянию от узлового болта до ближайшей к нему болта раскоса. Для уменьшения расчетной длины планок ставится дополнительный стяжной болт вне раскоса.

Конструируется и рассчитывается опорный узел фермы:

Выполняется проверка торца верхнего пояса на смятие;

Назначаются размеры опорной плиты из условия опирания и закрепления анкерными болтами;

Определяется необходимая длина сварных швов для крепления уголков нижнего пояса к фасонкам опорного узла.

При необходимости рассчитывается стальной вкладыш в узлах разрезного верхнего пояса и узловой болт. Узловой болт, на который надеваются пластинки раскосов, рассчитывается на изгиб от равнодействующей усилий R б, возникающих в примыкающих раскосах при односторонней нагрузке. Момент в узловом болте

где а – плечо приложения силы R б,

а=δ+0,5δ 1 (δ – толщина пластинки – наконечника, δ 1 – толщина крайнего ребра узлового вкладыша).

Строительный подъем ферм назначается равным 1/200 пролета. Выполняется проверка фермы на действие монтажных нагрузок.

См.п18

Рисунок 8 – Геометрическая и расчетная схема арки

В стрельчатых арках определяют угол наклона α и длину l хорды, центральный угол φ и длину S/2 полуарки, координаты центра a и b, угол наклона опорного радиуса φ 0 и уравнение дуги левой полуарки . Затем половину пролета арки делят на четное число, но не менее шести равных частей и в этих сечениях определяют координаты х и у, углы наклона касательных α и их тригонометрические функции.

Статический расчет

Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции R a и R b определяют как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) H a и H b определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире.

Определение реакций и усилий удобно производить в сечениях только одной левой полуарки в следующем порядке:
- сначала усилия от единичной нагрузки справа и слева, затем от левостороннего, правостороннего снега, ветра слева, ветра справа и массы оборудования.

Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами.

Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок.

Усилия от двустороннего снега и собственной массы определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок.

Процесс изготовления начинается с тщательной технической сушки досок хвойных пород, разделенных по сердцевине, до необходимого уровня влажности, который, однако, не должен превышать 15%. При этом необходимо следить за тем, чтобы в процессе не деформировалась.

Конструкционная защита древесины

Химические способы защиты древесины, безусловно, эффективны, но они не всегда могут быть применены по ряду причин. Например, ограничения в их применении возникают из-за технологических и организационно-производственных сложностей обработки лесоматериалов, изделий и конструкций.

Вероятность и скорость биоразрушения древесины в конструкциях зависят главным образом от температурно-влажностных условий, в которых она эксплуатируется. Как правило, в области конструкционной изыскивают простые и доступные меры по устройству либо тепло-, пароизоляции, либо вентиляции, а также обеспечению надежных стыков, защите от атмосферных воздействий и т.п., направленных на поддержание «сухого» режима.

Значение конструкционной профилактики трудно переоценить, если учесть, что она в ряде случаев является единственной и достаточной мерой защиты деревянных конструкций от неблагоприятных эксплуатационных воздействий. Конструкционная противогнилостная профилактика деревянных конструкций должна осуществляться во всех зданиях и сооружениях независимо от срока службы.

Основные требования конструкционной противогнилостной профилактики:

1) предохранение древесины конструкций от непосредственного увлажнения атмосферными осадками, грунтовыми и поверхностными водами, а также от промерзания и конденсационного увлажнения;

2) систематическая просушка древесины конструкций путем обеспечения осушающего температурно-влажностного режима (вентиляция помещения);

3) применение для конструкций древесины, которая прошла атмосферную или камерную сушку (при влажности менее 18% грибы не развиваются).

Клееная древесина многие годы используется не только для монтажа стеновых конструкций, но и в качестве материала для изготовления стропильных ферм, рамных и арочных систем. Однако, справедливости ради, заметим, что раньше сложный крыши из конструкционного бруса не всегда имел нужную прочность. Причина проста: строители не могли в полной мере использовать преимущества материала из-за недостатков в его производстве. Наиболее сложным местом были швы.

В стене такая древесина показывала себя превосходно, поскольку здесь она подвергалась, в основном, лишь сжатию. А вот, монтаж стропильных систем требовал большей прочности из-за сложных нагрузок в разных направлениях (растяжение, скручивание и, естественно, сжатие). Недостаточная сдвиговая прочность приводила к частичному разрушению несущей системы крыши уже в первый год эксплуатации. Слабые места в конструкционной древесине особенно усложняли монтаж и эксплуатацию сложных крыш.

За несколько последних лет качество клееного бруса в России существенно улучшилось. Это дало возможность клееной древесине вытеснить из многих сфер строительства сталь и бетон, стропильные фермы из которых теперь значительно уступают деревянным по многим показателям. Но главное, теперь можно с успехом строить из конструкционного бруса большепролетные системы и производить монтаж сложных крыш.

Из многочисленных инноваций в производстве деревянных ферм, пожалуй, главной стало их армирование. Армирование существенно сказалось на усилении всевозможных сжатоизгибаемых и просто изгибаемых систем, устранив недостаток их сдвиговой прочности.

Для придания высокой надежности стропильным фермам внутрь составной древесины вклеивают стержни с периодическим профилем класса A300-400, 14-25 мм. в диаметре. При стандартных нагрузках на системы крышы допустимо использование также и арматуры класса A240. Её предварительно обезжиривают, обрабатывают антикоррозийным веществом, в отдельных случаях, на прутьях по длине склеивания нарезается резьба.

В качестве клеящего состава используются сложные эпоксидные смолы, в которых содержится маршалит (молотый песок) или смолы типа ЭД-20. С их помощью стальные стержни вкладываются под углом 30-40о по направлению к волокнам. Стыки и узлы модулей стропильных систем крепятся болтами или даже сваркой, если это позволяет термостойкость используемого клея. Таким образом, с помощью закладных элементов обеспечивалась сверхпрочность анкеровки узловых соединений ферм для крыши.

Следующим шагом в совершенствовании монтажа стропильных систем стало использование V-образных анкеров. Ими крепят закладные детали в клееном брусе. Надежность сопряжений стропильных ферм с использованием такого метода превышает прочность соединений бетонных конструкций. Испытания показали, что при запредельных нагрузках разрушается сама стропильная ферма, а соединение остается неповрежденным.

С описанной технологией монтаж сложных крыш значительно облегчился, а срок их эксплуатации вырос в несколько раз. Армирование открыло широкие возможности для монтажа стропильных систем стадионов, ледовых дворцов и других масштабных объектов. Теперь у строителей появился материал, который подчас не уступает стали в прочности, но при этом значительно легче, что очень важно в монтаже сложных крыш. Кроме того многие производители способны сейчас производить клееные фермы для крыш толщиной до полуметра и высотой свыше двух метров.

Антисептик для конструкционной древесины Видарон (Vidaron)

Продукт готов к применению.

Свойства:
- не вымывается;
- от грибка;
- от насекомых;
- глубоко проникает;
- для применения снаружи и внутри помещений.

Описание:
Готовая к применению, водная пропитка для предохранения древесины от действия насекомых и домового грибка, вызывающих глубокий распад древесины. Пропитка не вызывает коррозии металлических элементов. Эффективно защищает от действия атмосферных условий – не вымывается. Может покрываться любым финишным изделием.

Применение:
Для повсеместного и промышленного предохранения деревянных элементов, строительной и конструкционной древесины, устанавливаемой в открытом пространстве, подверженным действию атмосферных условий, а также в закрытых помещениях. Продукт допущен к в классах безопасности I, II, III.

Состав:
- триазолы, амины, пропиконазол.

Способ применения:
Подготовка основания:
- древесина, предназначенная для пропитки, должно быть очищена и сухая, с влажностью не выше 25%.
Пропитка:
- препарат перед применением и во время покраски старательно перемешивать;
- нанесение и высыхание изделия не может происходить при плохих атмосферных условиях;
- наносить при температуре основания и окружения от +5 до +30°C;
- наносить двукратно кистью, распылением, с интервалом не менее 2 часа, методом погружения целых элементом – в течение не менее 30 минут или в камерах под давлением;
- древесину после пропитывания выдержать мин. 72 часа под , на прокладках;
- в помещениях, в которых пропитывалась древесина, можно находиться после интенсивного проветривания в течение 3 суток.
Внимание – краситель является только показателем места покраски, не обладает никакими биоцидными свойствами и может вымыться.

Цветовая гамма:
бесцветный, коричневый, зеленый.

Способ упаковки:
упаковки из синтетических материалов – 5 кг, 20 кг.

Расход и производительность:
− 140 кг/м3 древесины, 3 класс безопасности – дерево, на которое воздействуют вымывающие факторы;
− 800 г пропитки/м2 площади древесины – двукратная покраска, 2 класс безопасности, древесина, на которую не воздействуют вымывающие факторы (упаковка 5 кг дo 6,25 м2);
− 600 г пропитки/м2 площади древесины – двукратная покраска, 1 класс безопасности, древесина, на которую не воздействуют вымывающие факторы (упаковка 5 кг дo 8 м2).

Период гарантии:
36 месяцев с даты производства.

Хранение и транспортировка:
Препарат беречь от замерзания. Хранить в сухих, вентилированных помещениях, вдалеке от пищевых продуктов и кормов, в местах, недоступных для детей. При транспортировке предохранить от перемещения, повреждения или порчи. Не допустить проникания в почву и воды. С отходами препарата обходиться согласно с нормами об отходах или использовать в соответствии с назначением. Упаковочные отходы предназначить на переработку.

Здоровье и безопасность:
Содержит пропиканазол. Может вызвать аллергическую реакцию. Беречь от детей. Не вдыхать пар/ распыленную жидкость. При попадании в глаза срочно промыть большим количеством воды и обратиться к врачу. Носить соответствующую защитную одежду и соответствующие защитные перчатки. Применять исключительно в хорошо проветриваемых помещениях. В случае отравления или аллергической реакции немедленно обратиться к врачу. В случае возникновения каких-либо тревожных симптомов срочно вызвать врача или отвести пострадавшего в больницу, показать упаковку препарата или этикетку.

ВНИМАНИЕ! Пациента без сознания уложить в боковой стандартной позиции, обеспечить ему спокойствие, защитить от потери тепла, контролировать дыхание пульс. Никогда не вызывать рвоты и не давать ничего проглатывать человеку без сознания или в обмороке. Подробная информация содержится в карте характеристики препарата. Продукт биоцидный, следует применять с соблюдением особенных мер предосторожности. Перед применением следует прочитать этикетку и информационный вкладыш.

Древесина в строительстве

Монолитная древесина Монолитная конструкционная древесина получается в результате двукратного опиливания бревна. Благодаря этому боковые и передние части элементов являются плоскими и имеют форму прямоугольника. Наиболее распространены: доски, брусья, рейки и четырехкантные бревна – отесанные с четырех сторон.

Клееная древесина Производится путем склеивания нескольких слоев продольных деревянных планок или полосок фанеры. Таким образом создаются конструкционные элементы, длина которых доходит даже до 40 м. Они выравниваются с четырех сторон и если возникает такая необходимость – фрезеруются и пропитываются. Из клееной древесины создаются элементы нестандартных форм (дуга, трапеция).

Наиболее часто используемым для ее производства материалом являются сосна, ель или скандинавская ель. Клееная древесина предназначена главным образом для выполнения больших конструкций, но иногда находит применение также в односемейном строительстве. Она превосходит традиционные пиломатериалы по прочности, поэтому из нее можно выполнить элементы очень большой ширины.
Проста в обработке. Имеет небольшую влажность – 10-12 %. Изготовленные из нее конструкции не деформируются. Многие элементы из конструкционной в заводских условиях лаком или специальной пропиткой и завернуты в пленку на время транспортировки. Двутавровые балки Изготавливают из плиты OSB, фанеры или клееной древесины.

Характеризуются очень высокой прочностью, небольшим весом, не склонны к деформации, высокой точностью размеров. Из-за малого веса монтаж таких балок очень простым, при этом не требуется использования сложных инструментов. В основном применяются в качестве балок перекрытия, стропил или столбов. На период транспортировки балки укладываются на специальные паллеты. Больше всего подходят хвойные…

Для сооружения конструкционных элементов должна использоваться, прежде всего, древесина хвойных деревьев – сосны, ели. Это сорта, обладают большой прочностью, а благодаря достаточно большому содержанию смолы - стойкостью к воздействию изменяющихся атмосферных условий. Кроме того, они общедоступны и относительно дешевы.

Самой легкой и наиболее прочной конструкционной древесиной является лиственничная. Но лиственница, как вид, находится под охраной, ее вырубка ограничена, поэтому она продается по очень высоким ценам. Иногда конструкционная древесина производится из лиственных деревьев – тополя или ольхи. Деревянные детали используются для изготовления самых разных конструкций – стен, стропил, лестниц, навесов, перекрытий: Древесина – прекрасный конструкционный материал. Она прочна, легко обрабатывается, относительно недорого стоит и, что важно, имеет небольшой вес.

Чаще всего в строительстве применяются:

Доски. Обычно имеют ширину от 75 до 250 мм и толщину 19-45 мм. Используются в основном, как укрепляющие конструкцию элементы. Применяются также для изготовления кровельной обрешетки. Иногда из досок изготавливают стропила в виде решеток (как правило в домах, где чердак не является жилым помещением);

Балки имеют ширину от 100 до 250 мм и толщину от 50 до 100 мм. Применяются в основном для изготовления стропил и балок перекрытий;

Бруски имеют обычно квадратное сечение со сторонами 100x100 мм, 175x175 мм. Чаще всего из них изготавливают мауэрлаты (нижние горизонтальные опоры стропил);

Рейки (планки).

Их ширина обычно составляет порядка 38-75 мм. Используются для изготовления различных видов каркасов (под плиты, под облицовку деревом). Применяются также в качестве контрреек при изготовлении стропил.

Конструкционная древесина в Украине - наиболее простой тип строительных пиломатериалов, изготавливаемый в основном из ели или сосны. Этот тип продукции является высокотехнологичным и постепенно получает широкое применение в современном строительстве.

Процесс изготовления начинается с тщательной технической хвойных пород, разделенных по сердцевине, до необходимого уровня влажности, который, однако, не должен превышать 15%. При этом необходимо следить за тем, чтобы в процессе не деформировалась. Высушенные доски проходят через строгальную линию, а затем сортируются вручную или автоматически по прочности. В это же время маркируются и вырезаются дефекты. В первую очередь сортировка производится для обеспечения необходимого уровня качества (нормы DIN 4074 - сортировка по прочности). В процессе сортировки могут также учитываться и эстетические требования, что бывает необходимо при производстве клееной продукции для внутренней отделки помещений. Затем производится сращивание заготовок на зубчатый шип. Это процесс производства теоретически бесконечной клееной доски.

После высыхания клея, заготовки проходят через строгальную линию и торцуются по длине. Конструкционная древесина широко применяется в современном производстве деревянных конструкций благодаря высокому уровню качества.

| Срок службы |

Древесина как природный материал

Породы древесины
Термообработаная древесина (дымчатая)

Древесина - традиционный материал для изготовления напольных покрытий, в число которых входят паркет, паркетная доска и доска из массива. Под древесиной понимают тело древесных и кустарниковых растений, окруженное камбием и корой.

От ширины и видимости годичных колец дерева зависит фактура и рисунок поверхности изделий из древесины для разных вариантов ее распила. Считается, что с эстетической точки зрения ценность древесины тем выше, чем равномернее строение годичных слоев и чем меньше различия в ширине отдельных слоев.

С точки зрения распила древесины рассматриваются три основных вида: поперечный (или торцевой) ; радиальный ; тангенциальный .

Использование для производства описываемых строительных материалов (паркета, доски из массива и паркетной доски) натурального дерева определяет перенос достоинств и недостатков этого природного материала на свойства напольных покрытий. Наибольшие сложности создает зависимость геометрических размеров изделий от температурно-влажностного режима хранения, транспортировки, укладки и эксплуатации. В связи с этим, кроме правильной упаковки и соблюдения условий хранения и транспортирования, существуют определенные ограничения температуры и влажности помещений (включая ограждающие конструкции - основание и стены) при укладке и эксплуатации паркета.

Этими же соображениями определяется в основном выбор размерных рядов изделий, включая соотношение между длиной и шириной и толщину, параметры шпунтового соединения и допуски на точность обработки в процессе изготовления. Качество напольных покрытий из натурального дерева зависит от породы древесины, условий ее роста, обработки и эксплуатации.

Цвет древесины (рис. 4) обусловлен содержащимися в ней дубильными, красящими, смолистыми веществами и их оксидами и зависит от породы дерева, его возраста, состава почвы и климатических условий местности, где оно росло. Со временем цвет древесины меняется, она как бы патинирует, что с одной стороны создает ауру старины, а с другой затрудняет ремонт пола, связанный с заменой отдельных планок.

Текстура древесины - это естественный рисунок, образованный волокнами и слоями древесины и обусловленный особенностями ее структуры. Зависит от расположения древесных волокон, различимости годовых слоев, цветовой гаммы древесины, количества и размеров сердцевинных лучей. По цвету и текстуре определяют породу древесины.

Твердость древесины в первую очередь зависит от породы древесины, а также в большой степени от условий роста дерева, влажности и пр. В пределах одного вида разброс значений может быть весьма значительным. Обычно указываются средние относительные показатели твердости по Бринелю в процентах по отношению к дубу, относительная твердость дуба принимается за 100%.
Твердость по Бринелю определяется вдавливанием в испытываемый образец стального закаленного шарика диаметром 10 мм с определенной силой. Затем измеряют образовавшуюся лунку и рассчитывают величину твердости по Бринелю (чем меньше лунка, тем тверже древесина). Чем тверже древесина, тем выше число по этой шкале.

Древесина является гигроскопичным материалом , который обладает свойством поглощать влагу из окружающей среды и отдавать ее. Ее влажность изменяется при изменении климатической характеристики окружающего воздуха. Например, при относительной влажности воздуха 50% и температуре +20 °С равновесная влажность древесины составит 9%, при влажности воздуха 30% и температуре +25 °С этот показатель равен 5%. Скорость изменения влажности древесины зависит от породы.

При изменении влажности древесины происходит и изменение линейных размеров планок, характеризуемое коэффициентом линейного расширения . Данный показатель выражается в % от ширины планки.

На диаграмме (рис. 3) представлены данные об изменении ширины планки в зависимости от породы древесины при изменении влажности древесины на 1%.

Используя данный коэффициент, можно расчетным путем определить теоретическую деформацию паркетной укладки (реальная деформация, как правило, оказывается меньше расчетной).

Деформация древесины, являющейся анизотропным материалом, происходит неодинаково в различных направлениях и зависит от типа распила и от наличия остаточных напряжений после сушки.

Следует также отметить, что при нормальной влажности в помещении (нормой считается влажность 40-65%) существенных линейных изменений у качественно высушенного паркета происходить не будет, т.е. от качества сушки зависит, как будет себя вести паркетный пол при его эксплуатации, насколько долговечным он будет. Хорошие, с точки зрения минимизации остаточных напряжений, результаты дают вакуумная или вакуумно-конвективная сушка.

Влажность древесины планок по ГОСТ 862.1-85 при отгрузке потребителю должна быть 9±3 %. Такая влажность является оптимальной с точки зрения сохранения паркетом своих геометрических размеров. В нормальных условиях эксплуатации 19% влажности древесины соответствует 55% относительной влажности воздуха при температуре 20°C.

Свежесрубленное дерево может иметь относительную влажность древесины 50-70%. Существуют различные способы сушки древесины, в т.ч. горячим воздухом, СВЧ и с помощью вакуумных камер. В ходе технологического процесса важно не только довести влажность древесины до требуемой величины (9±3 %), но и не создать при этом остаточных напряжений, которые могут в дальнейшем привести к короблению паркета или его растрескиванию.

Необходимо понимать, что даже хорошо высушенный паркет будет реагировать на перепады влажности в помещении. Но при этом изменения, происходящие в нем, не будут носить критический характер, если относительная влажность и температура в помещении соответствуют нормальным условиям.

Исходя из общих для разных пород древесины критериев оценки, можно определить характеристики, которые трансформируются в потребительские свойства изделий из древесины , и составить соответствующую таблицу ("Свойства древесины различных пород, используемых в паркетном производстве", см. на CD-ROM ссылка дана ниже). В качестве критериев оценки свойств древесины применяются следующие:

твердость и стойкость к нагрузкам, влияющие на износостойкость - срок службы паркетного пола;
стабильность и степень усадки, характеризующие реакцию древесины на изменение температуры и влажности и определяющие, в том числе совместимость разных пород в структурах художественного паркета;
степень окисления, определяющая стабильность цвета древесины в процессе эксплуатации;
выразительность текстуры, характеризующая эстетические свойства поверхности древесины.

Защита древесины подразумевает сравнительно широкий круг мер и средств, призванных воспрепятствовать влиянию на нее воздействий, разрушающих ее или изменяющих ее характеристики в нежелательном направлении. Это, прежде всего защита от влажности, предусматривающая нанесение на поверхность дерева (с пропиткой его на некоторую глубину) лаков, восковых мастик или масел. Защита от влажности в процессе хранения и транспортировки предусматривает использование соответствующей упаковки, защищающей как от влажности, так и от механических воздействий при перевозке.

Для определенных условий эксплуатации предусматривается пропитка древесины пирофобными и антисептическими средствами.

С целью повышения твердости древесины при изготовлении некоторых видов напольных покрытий она подвергается специальному прессованию, повышающему плотность поверхностных слоев. Для таких видов напольных покрытий, как паркетная доска и пронто-паркет, используется многослойная структура в подоснове материала с взаимно-перпендикулярным креплением слоев, что способствует повышению стабильности геометрических размеров элементов напольных покрытий.

И, наконец, задаче защиты натуральной древесины служит поддержание нормальных условий эксплуатации напольных покрытий из нее. Ибо несмотря на все защитные покрытия и меры по гидроизоляции полов, мы ценим натуральные деревянные полы, кроме всего прочего, за их способность "дышать", т.е. обеспечивать влагообмен с окружающим воздухом. Излишняя влажность или наоборот пересушенный воздух вредны для нас также, как и для используемых нами изделий из натурального дерева. При этом следует иметь в виду, что ни применяемая упаковка, ни любые виды защитных покрытий, используемых для полов, не обеспечивают полной влагонепроницаемости.

Урок № 3-4. Древесина как природный конструкционный материал.

Цель: ознакомить учащихся со значением древесины как конструкционного материала в народном хозяйстве страны, ее породами, строением, основными видами пороков и применением, научить определять по внешнему виду образцов древесные породы и виды пороков.

Инструменты и оборудование: комплекты образцов древесных пиломатериалов, шпона, фанеры, образцы древесины с пороками, инструкционно -технологические карты.

Ход урока:

I. Вводная часть.

1. Закрепление пройденного материала.

Разгадав этот кроссворд, вы сможете прочитать слово, которое является самым главным в изученном на прошлом занятии. (Верстак)

Вопросы:

1.Клин должен выступать над крышкой стола на высоту, меньшую, чем высота. (заготовки)

2.Как называется изучаемая нами дисциплина? (Технология)

3.Основание верстака - это (подверстачье)

4.Он может быть режущим и измерительным. (Инструмент)

5.Профессия рабочего, занятого ручной обработкой древесины. (Столяр)

6.Служит для закрепления заготовок. (Зажим)

7.Деревянные брусочки, пред назначенные для упора заготовок (Клинья)

2. Сообщение цели урока

II. Изложение программного материала.

Лесные массивы занимают в нашей стране площадь свыше 700 миллионов гектаров. Несмотря на такие огромные лесные богатства, все должны бережно относиться к лесу, так как он существенно влияет на климат, на растительный и животный мир Кроме того, лес имеет большое народнохозяйственное значение. Главный его продукт - древесина - применяется в строительстве, мебельном, спичечном производстве, химической промышленности и др. Лесные богатства в нашей стране охраняются законом.

oДавайте сравним свойства древесины и таких материалов, как, например, ме-талл и камень.

Приходим к выводу, что древесина - легкий, прочный, хорошо обрабатываемый режущим инструментом материал, отличается красивым внешним видом.

Одновременно выявляем и его отрицательные качества: легкая загораемость, короб-ление при высушивании, загниваемость.

o Какие древесные породы вам известны и на какие виды подразделяются? Лиственные и хвойные.

Деревья, имеющие листву, называются лиственными, а имеющие хвою - хвойными. К лиственным породам относятся береза, осина, дуб, ольха, липа и др.; к хвойным - сосна, ель, кедр, пихта и др.

o Из чего же состоит дерево?

Из ствола, корня, сучьев, листьев или хвои Древесина как природный конструкционный материал получается из стволов деревьев при распиливании их на части Рис.3

Ствол дерева имеет более толстую часть у основания и более тонкую - вершинную. По-верхность ствола (рис. 3) покрыта корой (7). Кора - "одежда" для дерева, состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего - лубяного. Пробковый слой коры является отмершим. Лубяной слой (6) - проводник соков, питающих дерево. Древесина ствола состоит из множества слоев, которые на разрезе видны как годичные кольца (4).

o Что по ним можно узнать?

Можно определить возраст дерева. Рыхлый и мягкий центр дерева - сердцевина (1). От сердцевины к коре в виде светлых блестящих линий простираются сердцевидные лучи (2). Они служат для проведения воды, воздуха и питательных веществ внутрь дерева Кам-бий (5) - тонкий слой живых клеток, расположенный между корой и древесиной. Только в результате деятельности камбия происходит образование новых клеток. " Камбий " - от латинского " обмен " (питательными веществами).

Для изучения строения древесины различают три основных разреза ствола (рис. 4). Разрез (1), проходящий перпендикулярно сердцевине ствола, называют торцевым. Он перпендикулярен годичным кольцам и волокнам. Разрез (2), проходящий через сердцевину ствола, называют радиальным . Он параллелен годичным слоям и волокнам. Тангенциальный разрез (3) проходит параллельно сердцевине ствола и удален от нее на некоторое расстояние.

Породы древесины определяют по их следующим характерным признакам: текстуре, запаху, твердости, цвету. (Показать, как определять породы древесины по плакату.)

Недостатками древесины являются еще и пороки: сучковатость (рис. 5р), червоточины (рис 5,6). Они ограничивают использование древесины в промышленном производстве, но могут оказаться ценными при изготовлении декоративных изделий.

Рис.5

Переходим к рассмотрению пиломатериалов и древесных материалов.

При продольной распиловке стволов деревьев на лесопильных рамах получают различные пиломатериалы (рис 6): брусья (а, б), бруски (в), доски (г, д), пластины (е), четвертины (ж) и горбыли (з)

Рис.6

Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласть, кромка, торец, ребро . ( Указать на плакате. В качестве конструкционного материала широко применяют фанеру. )

oКак ее получают?

Путем наклеивания друг на друга трех и более тонких листов древесины - шпона . Шпон в переводе с немецкого - " щепка ". Шпон срезают (лущат) острым ножом специаль-ного лущильного станка при вращении бревна длиной около 2,0 м (рис. 7). При этом бревно, как рулон, раскатывается в ленту шпона. Ленту шпона разрезают на квадратные листы, которые высушивают в сушилках, намазывают клеем и укладывают друг на друга так, чтобы направление волокон в них было перпендикулярно друг другу. Листы склеивают под прессом. Так получают фанеру.

Фанера прочнее древесины, почти не рассыхается и не растрескивается, хорошо гнется и обрабатывается.

o Где ее применяют?

В строительстве, при изготовлении мебели, в машиностроении, самолетостроении.

o Вы, наверное, слышали слово ДСП, а что это значит?

Древесностружечные плиты. Их получают путем прессования и склеивания измельченной древесины в виде стружек, опилок, древесной пыли. Плиты изготавливают толщиной около 10-26 мм. Они прочны, почти не коробятся, хорошо обрабатываются режущими инструментами.

o Что из них изготавливают?

Мебель, двери, перегородки, стены, полы. Однако с течением времени они выделяют вредные для здоровья вещества, поэтому их нежелательно применять в жилых помещениях

o А что такое ДВП?

Древесноволокнистые плиты. Их прессуют в виде листов из пропаренной и измельченной до отдельных волокон древесной массы. Они имеют приятный серый цвет, ровные поверхности, гнутся, как и фанера. Применяют их для внутренней отделки помещений: облицовывания стен, по-толков, полов, в производстве мебели, дверей.

o В чем общий недостаток фанеры, ДСП и ДВП?

Они боятся сырости.

III. Практическая часть

1.Учащиеся разрезают обычным ножом брусок древесины мягкой породы (сосна, липа) вдоль и поперек волокон. В результате выполнения этой операции они приходят к выводу, что древесина легко расщепляется вдоль волокон при небольшом усилии,- а поперек -невозможно, даже приложив большое усилие.

2.Учащиеся пробуют определить породы древесины по образцам, рассматривают образцы пиломатериалов, фанеры, ДСП и ДВП.

Проверяют, легко ли обрабатываются образцы каким-либо инструментом (напильником, ножовкой и другими).

IV. Заключительная часть.

Подвести итоги урока, отметить наиболее активных учащихся во время обсуждения материала.

Провести уборку мастерской.