Jak dowiedzieć się, które gatunki nadają się do mebli giętych, układania w stosy lub konstrukcji, analizując ich właściwości mechaniczne?

Na drewno wykorzystywane w meblarstwie lub budownictwie działają różne siły, które mogą je odkształcać lub łamać. Reakcja na te siły zależy od gatunku, struktury, kierunku włókien, gęstości, zawartości wody, wzrostu lub wad przetwarzania, ale także od charakteru, czasu trwania i intensywności tych sił. Reakcję drewna można przewidzieć na podstawie jego właściwości mechanicznych. Znajomość tych właściwości pomaga nam dowiedzieć się, który gatunek najlepiej nadaje się na przykład do utrzymania ciężaru domu lub do odkształcania w zakrzywione meble. Właściwości mechaniczne dają nam odpowiedzi na temat zachowania drewna na różnych etapach przetwarzania lub mówią nam, jak wytrzymałe będzie ono jako część ostatecznej struktury (domy, meble).

Odporność na działanie różnych sił jest mierzalna i może być porównywana między gatunkami. Aby jednak dokonać takiego porównania, oznaczenie musi być wykonane w tych samych warunkach temperatury i wilgotności, na identycznych próbkach drewna o określonych kształtach. Wszystkie te oznaczenia są znormalizowane. W tym artykule znajdziesz główne właściwości mechaniczne drewna, poziom wielkości i sposób, w jaki różnią się one w zależności od gatunku, kierunku włókien lub innych specyficznych cech.

Elastyczność, właściwość, która sprawia, że budynki szkieletowe są bardziej odporne na trzęsienia ziemi

Mówimy o domy szkieletowe są bardziej odporne na trzęsienia ziemi niż beton czy cegła, ponieważ drewno jest elastyczne. Oznacza to, że ma ono zdolność powrotu do swojego pierwotnego kształtu po ustaniu działającej na nie siły (siły sejsmicznej, w przypadku domów), pod warunkiem, że nie przekroczy ona granicy sprężystości. Elastyczność drewna nie jest nieskończona. Każdy gatunek ma granicę, po przekroczeniu której drewno ustępuje, a odkształcenie staje się trwałe. Elastyczność drewna jest wyrażona przez moduł sprężystości która jest mierzona w N/m² i różni się w zależności od orientacji włókien, wzdłużnej lub poprzecznej, oraz działającej siły - rozciągającej, ściskającej, zginającej lub skręcającej.

Elastyczne drewno lepiej pochłania wstrząsy i amortyzuje uderzenia. Jest to właściwość stojąca za wyborem niektórych gatunków do produkcji sprzętu sportowego (klonbuk lub bambus do kijów baseballowych) lub uchwyty narzędzi (karpen). Właściwością wynikającą z elastyczności jest odporność na zginanie. Na przykład w odniesieniu do ciężaru właściwego, żywiczny mają znacznie wyższą wytrzymałość na zginanie niż fagul. W rezultacie drewno iglaste jest wykorzystywane do konstrukcji nośnych domów, a buk do produkcji mebli.

Plastyczność

Możesz pamiętać Krzesło Thonetnajlepiej sprzedający się mebel wszech czasów. Jest to proste, ale bardzo eleganckie krzesło wykonane z cylindrycznych, zakrzywionych elementów z drewna bukowego. Plastyczność to podstawowa właściwość giętych mebli. Jest to zdolność materiałów do zachowania swojego kształtu po ustaniu działającej na nie siły. W rzeczywistości zakrzywione drewno jest połączeniem elastyczności i plastyczności drewna. Nie wydaje się to zbyt możliwe, ponieważ plastyczność jest odwrotnością elastyczności i zgodnie z zasadami matematycznymi powinna się wzajemnie znosić. A jednak nie znoszą się, lecz uzupełniają.

Zwykle drewno jest elastyczne, a po przekroczeniu pewnej granicy staje się kruche. Im bardziej jest elastyczne, tym bardziej się odkształca bez pękania. Takim drewnem jest buk. Poddany różnym zabiegom - parze, chemikaliom, prądom wysokiej częstotliwości (CIF) - staje się jeszcze bardziej elastyczny i może być formowany bez pękania. Po zamocowaniu w formie przybiera pożądany kształt i zachowuje go nawet po zakończeniu obróbki, dzięki plastyczności uzyskanej w wyniku obróbki.

Gatunki, które dobrze się zakrzywiają są również frasinul i ulmul. A im młodszy, tym łatwiej się wygina, zdrewnienie prowadzi do usztywnienia.

Wytrzymałość na ściskanie

Ściskanie jest najważniejszą siłą w budownictwie, ponieważ działa na strukturę wytrzymałościową domu. W przypadku domów o szkielecie drewnianym, słupy i ściany nośne muszą być w stanie rozładować tę siłę, pochodzącą od ciężaru własnego domu i dodatkowych sił, które mogą wystąpić (gruba pokrywa śnieżna na dachu), do poziomu fundamentów i gruntu bez osiadania lub deformacji. Aby tak się stało, wytrzymałość na ściskanie elementów drewnianych musi być większa niż wywierana siła ściskająca.

Ściskanie może występować równolegle do włókien lub poprzecznie (promieniowo lub stycznie do pierścieni rocznych). W drewnianych domach szkieletowych ściskanie wzdłuż włókien jest przenoszone przez słupki i poprzecznie przez podeszwę domu na styku podeszwy i słupka. Wytrzymałość drewna na ściskanie w kierunku poprzecznym wynosi tylko 15-201TPTP3T wytrzymałości w kierunku wzdłużnym. Wytrzymałość na ściskanie wzrasta wraz ze wzrostem gęstości i maleje wraz ze wzrostem wilgotności drewna. Na przykład, wzrost wilgotności drewna o 1% może prowadzić do spadku jego wytrzymałości na ściskanie o 4%.

Gatunki o dobrej wytrzymałości na ściskanie to drewno iglaste, dąbjesion, jesion, grab, grab, wiąz. Laricele, uważany za dąb żywiczny, ma nawet większą wytrzymałość na ściskanie w kierunku wzdłużnym niż dąb. Grab ma najwyższą wytrzymałość na ściskanie, zarówno w kierunku wzdłużnym, jak i poprzecznym.

Wytrzymałość na rozciąganie lub rozciąganie

W tym przypadku drewno jest poddawane działaniu sił, które chcą je wydłużyć, aby zwiększyć jego wymiary. Jest to w zasadzie odwrotność ściskania. Również w tym przypadku reakcja jest różna w zależności od kierunku włókien, wzdłużnego lub poprzecznego, ale poprzeczna wytrzymałość na rozciąganie jest rzadkością w zastosowaniach związanych z drewnem. I dobrze, że tak jest, ponieważ wytrzymałość na rozciąganie w kierunku poprzecznym jest słaba. Wytrzymałość na rozciąganie wzdłużne wzrasta wraz ze wzrostem gęstości i maleje wraz ze wzrostem wilgotności.

Drewno jest bardzo wytrzymałe na rozciąganie wzdłużne, które jest praktycznie najwyższą ze wszystkich jego wytrzymałości mechanicznych. Jest ona dwukrotnie większa od wytrzymałości na ściskanie w tym samym kierunku. Najwyższą wytrzymałość ma drewno liściaste o dużej gęstości i twardości (dąb, akacjaOdporność zmniejsza się, jeśli wady takie jak węzły lub skręcone włókna.

Wytrzymałość na zginanie

Jest to reakcja drewna na siły zginające. Statyczna wytrzymałość na zginanie określa poziom siły, przy której drewno pęka. Bardzo ważny jest sposób, w jaki drewno pęka. Im bardziej pęknięcie jest wykonane z dużymi, nierównymi włóknami, tym mocniejsze jest drewno. Statyczna wytrzymałość na zginanie jest związana z elastycznością, im bardziej elastyczne drewno, tym jest ono mocniejsze. Gatunki i wady wpływają na poziom wytrzymałości na zginanie statyczne.

W drewnianych domach szkieletowych wyboczenie jest siłą wywieraną, gdy wiatr lub siły sejsmiczne działają na belki lub słupki, które nie są konstrukcjami stężonymi i są sztywno przymocowane do podłogi. W wyniku tych oddziaływań element ulega odkształceniu w stosunku do swojej osi wzdłużnej.

Specjalnym rodzajem wytrzymałości na zginanie jest odporność, W zależności od odporności na zginanie dynamiczne, gatunki dzieli się na sprężyste (lub wytrzymałe) i kruche. Gatunki sprężyste to te zalecane dla budownictwa i obszarów, w których mogą występować wstrząsy i wibracje (artykuły sportowe, uchwyty narzędzi). Gatunki sprężyste to jesion, świerk, modrzew, modrzew, wiąz i kruche, kasztan lub topola. Wady wzrostu lub obróbka znacznie zmniejszają odporność drewna. Jesion jest jednym z najbardziej odpornych na wstrząsy gatunków.

Wytrzymałość na ścinanie

Ścinanie to kolejna siła występująca głównie w budownictwie. Siła ścinająca działa w określonej płaszczyźnie. W zależności od kombinacji sposobu działania siły i płaszczyzny, istnieją 3 rodzaje ścinania: poprzeczne (siła i płaszczyzna są poprzeczne do włókna), wzdłużne równoległe do włókna (siła i płaszczyzna są równoległe do włókna) i wzdłużne prostopadłe do włókna (siła jest wzdłuż włókna, a płaszczyzna jest poprzeczna).

Wytrzymałość na ścinanie wzrasta wraz z gęstością i jest najwyższa przy wilgotności drewna 10%. Niektóre defekty, takie jak skręcone włókna, zwiększają wytrzymałość na ścinanie, inne (skręcone włókna, pęknięcia) ją zmniejszają. Wytrzymałość na ścinanie jest 8-10 razy niższa niż wytrzymałość na rozciąganie wzdłużne i 6-8 razy niższa niż wytrzymałość na ściskanie równolegle do włókien. Buk i dąb są o 50-75% bardziej odporne na ścinanie niż świerk lub jodła.

Twardość

Jest to opór, z jakim drewno reaguje, gdy twarde ciało ma tendencję do penetracji go. Twardość dzieli gatunki na twarde i miękkie i mówi nam, jak łatwo pracują, jak zachowują się po wbiciu gwoździa lub śruby, jak mocno można je szlifować, jak bardzo są odporne na zużycie.

W wartościach bezwzględnych występują twardość Janki i twardość Brinella, w zależności od metody oznaczania. Najwyższa twardość występuje na przekroju poprzecznym, a twardość na przekroju promieniowym jest porównywalna z twardością styczną. Według twardości, świerk, topola i wierzba są gatunkami miękkimi, brzoza i modrzew średnie gatunki oraz dąb i akacja twarde gatunki.

Odporność na rozszczepianie

Jest to właściwość, która pomaga nam wybrać odpowiednie drewno do produkcji klepek, gontów, dachówek lub mówi nam, jak trudno jest rozłupać drewno opałowe. Jest to odporność drewna na siłę rozszczepiającą włókna w kierunku wzdłużnym. Siła ta nie rozrywa włókien, a jedynie je rozdziela. Wytrzymałość jest również ważna w budownictwie, podczas montażu komponentów. Na przykład grube śruby używane do mocowania słupów mogą spowodować rozszczepienie drewna.

Drewno najłatwiej rozłupuje się w płaszczyźnie osiowej, płaszczyźnie promieni rdzenia. Podobnie jak w przypadku ścinania, zależy to od płaszczyzny, w której działa siła. Opór w płaszczyźnie promieniowej jest niższy niż w płaszczyźnie stycznej, dlatego rozłupywanie następuje osiowo, w kierunku promieniowym. Wady takie jak skręcone włókno, włókno szczelinowe, węzły zwiększają odporność na rozłupywanie, podczas gdy pęknięcia ją zmniejszają. Wytrzymałość na rozłupywanie to najniższa wytrzymałość mechaniczna drewna.

Wiele można powiedzieć o właściwościach mechanicznych drewna, ale na tym poprzestanę. Chciałem tylko pokazać, dlaczego nie każde drewno może być używane wszędzie i jak można wytłumaczyć dominujące użycie jednego gatunku na danym obszarze. Wszelkie uzupełnienia są mile widziane, zwłaszcza jeśli istnieją przykłady zastosowania różnych gatunków. A jeśli przegapiłeś projekt, ponieważ wybrałeś niewłaściwe drewno, podziel się z nami swoimi doświadczeniami, będzie to bardzo pomocne. Ci, którzy mają jakieś pytania lub wątpliwości, mogą je jak zwykle zostawić w przeznaczonym do tego miejscu. Z pewnością odpowiem.