Ahşap yapılar tasarlarken, geliştirirken veya üretirken, malzemenin mukavemet özelliklerini - ahşabın santimetre kare başına bir kilogram olarak ölçülen tasarım direncini bilmek önemlidir. Göstergeleri incelemek için, harici kusurlar, düğümler ve diğer kusurlar olmadan, gerekli kalitedeki tahtalardan veya keresteden kesilmiş standart büyüklükteki örnekler kullanılır. Ardından numune, sıkıştırma, bükülme ve gerilmeye karşı direnç açısından test edilir.
Ahşap türleri
Ahşap, kolayca işlenebilen ve çeşitli üretim alanlarında kullanılan çok yönlü bir malzemedir: inşaat, mobilya, mutfak eşyaları ve diğer ev eşyaları. Uygulama alanı, farklı fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklere sahip ahşabın türüne bağlıdır. İnşaatta ladin, sedir, çam, karaçam, köknar gibi kozalaklı ağaçlar özellikle popülerdir. Daha az ölçüde, yaprak döken ağaçlar - huş, kavak, titrek kavak, meşe, ela, ıhlamur, kızılağaç, kayın.
İğne yapraklı çeşitleri, destek kazıkları, kafes kirişler, direkler, köprüler, evler, kemerler, endüstriyel tesisler ve diğer bina yapılarının imalatı için yuvarlak kereste, kereste, levhalar şeklinde kullanılır. Sert ağaç malzemeler toplam tüketimin sadece dörtte birini oluşturmaktadır. Bu, sert ahşap kerestenin daha kötü fiziksel ve mekanik özelliklerinden kaynaklanmaktadır, bu nedenle düşük taşıma yüklerine sahip yapıların imalatında kullanılmaya çalışılmaktadır. Genellikle taslak ve geçici nesne düğümlerine giderler.
Ahşabın inşaatlarda kullanımı, ahşabın fiziksel ve mekanik özelliklerine uygun olarak kurallarla düzenlenir. Bu özellikler neme ve kusurların varlığına bağlıdır. Taşıyıcı elemanlar için nem %25'i geçmemelidir, diğer ürünler için böyle bir gereklilik yoktur, ancak belirli ahşap kusurları için standartlar vardır.
Kimyasal bileşim
Ahşabın kütlesinin %99'u organik maddelerdir. Tüm kayalar için temel parçacıkların bileşimi aynıdır: azot, oksijen, karbon ve hidrojen. Daha karmaşık moleküllerin uzun zincirlerini oluştururlar. Ahşap şunlardan oluşur:
- Selüloz, zincir moleküllerinin yüksek derecede polimerizasyonuna sahip doğal bir polimerdir. Çok kararlı madde, suda, alkolde veya eterde çözünmez.
- Lignin, karmaşık bir moleküler yapıya sahip aromatik bir polimerdir. Çok miktarda karbon içerir. Onun sayesinde ağaç gövdelerinin odunlaşması ortaya çıkıyor.
- Hemiselüloz, sıradan selülozun bir analoğudur, ancak zincir moleküllerinin daha düşük polimerizasyon derecesine sahiptir.
- Çıkartıcımaddeler - reçineler, sakızlar, yağlar ve pektinler.
İğne yapraklı ağaçlardaki yüksek reçine içeriği, malzemeyi korur ve orijinal özelliklerini uzun süre korumasını sağlayarak dış etkilere direnmeye yardımcı olur. Çok sayıda kusurlu düşük kaliteli ahşap ürünler, esas olarak ahşap kimyası endüstrisinde kağıt, yapıştırılmış ahşap veya deri üretiminde kullanılan tanenler gibi kimyasal elementlerin çıkarılması için hammadde olarak kullanılır.
Görünüm
Ahşap aşağıdaki harici özelliklere sahiptir:
- Renk. Işığın yansıyan spektral bileşiminin görsel algısı. Kaplama malzemesi olarak testere kütüğü seçerken önemlidir.
- Renklenme, ağacın yaşına ve türüne ve ayrıca büyüdüğü iklim koşullarına bağlıdır.
- Parlaklık. Işığı yansıtma yeteneği. En yüksek oran meşe, dişbudak, akasyada belirtilmiştir.
- Doku. Gövdenin yıllık halkalarının oluşturduğu desen.
- Mikroyapı. Halka genişliğine ve geç odun içeriğine göre belirlenir.
Göstergeler, günlüğe kaydetme kalitesinin dış değerlendirmesinde kullanılır. Görsel inceleme, kusurları ve malzemelerin sonraki kullanım için uygunluğunu ortaya çıkarır.
Ahşap kusurları
Sentezlenmiş malzemelere göre bariz avantajlarına rağmen, ahşabın da herhangi bir doğal hammadde gibi dezavantajları vardır. Lezyonun varlığı, derecesi ve alanı düzenlenirnormatif belgeler. Ana ahşap kusurları şunları içerir:
- yenilgi, çürüme, mantar ve zararlılar;
- eğik;
- reçine cepler;
- düğümler;
- çatlaklar.
Düğümlenme ahşabın gücünü az altır, özellikle önemli olan sayıları, boyutları ve konumlarıdır. Düğümler türlere ayrılır:
- Sağlıklı. Ağacın gövdesiyle birlikte sımsıkı büyüyün ve ceplere sıkıca oturun, çürümesin.
- Aşağı açılır. Malzemeyi kestikten sonra soyun ve atın.
- Azgın. Koyu renkli ve komşu ahşaba göre daha yoğun bir yapıya sahip;
- Karartılmış. Çürümenin ilk aşaması olan düğümler.
- Gevşek - çürümüş.
Konuma göre düğümler ayrılır:
- dikişli;
- pençeli;
- aşırı büyümüş;
- üvey oğullar.
Eğim ayrıca ahşabın eğilme mukavemetini az altır ve yuvarlak kerestede çatlakların ve spiral tabakaların varlığı ile karakterize edilir, biçilmiş malzemede nervürlere açılı olarak yönlendirilirler. Bu tür kusurlu ürünler düşük kalitelidir ve yalnızca geçici tahkimat olarak kullanılır.
Çatlakların nedenleri dış koşullara ve ahşap türlerine bağlıdır. Düzensiz kuruma, don, mekanik stres ve diğer birçok faktörün bir sonucu olarak oluşurlar. Hem yaşayan ağaçlarda hem de kesilmiş ağaçlarda görülürler. Gövde ve şekle göre pozisyona bağlı olarak çatlaklar:
- soğuk;
- sernitsa;
- metik;
- küçültmek.
Çatlaklar yalnızca ahşabın kalitesini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda liflerin hızla bozulmasına ve tahribatına da katkıda bulunur.
Rot, büyüyen ve kesilen ağaçlarda ortaya çıkan paslandırıcı ve diğer mantar türleri ile enfeksiyonun bir sonucu olarak oluşur. Canlı gövdelerde yaşayan mantarlar, yıllık halkaları enfekte eden ve soyulmalarına neden olan parazitlerdir. Diğer türler zaten bitmiş yapılara yerleşir ve çürümeye, delaminasyona, çatlamaya neden olur.
Zararlı organizmaların ortaya çıkmasının nedeni üremeleri için uygun bir ortamdır: %50'nin üzerinde nem ve ısı. İyi kurutulmuş kereste üzerinde mikroorganizmalar gelişmez. Özel bir haşere kategorisi, ahşap yapılara yerleşmeyi tercih eden, içlerinde hareket eden, böylece liflere zarar veren ve mukavemetlerini az altan böcekleri içermelidir.
Ahşap nemi
Ahşabın normatif ve tasarım direnci için önemli göstergelerden biri. Gövde liflerindeki su yüzdesini etkiler. Nem - nem kütlesinin kuru malzemeye oranı. Hesaplama formülü şöyle görünür: W=(m–m0)/m0 100, burada m iş parçasının ilk kütlesidir, m 0 - mutlak kuru numunenin ağırlığı. Nem iki şekilde belirlenir: kurutularak ve özel elektronik nem ölçerler kullanılarak.
Ahşap, nem içeriğine göre birkaç türe ayrılır:
- Islak. İlesuda uzun süre kalmaya karşılık gelen %100'den fazla nem içeriği.
- Taze kesilmiş. %50 ila %100 içerikle.
- Havayla kurutun. %15 ila %20 arasında değişen lifli su içeriği ile.
- Oda kuruluğu. %8 ila 12 nem içeriği ile.
- Tamamen kuru. 102°'de kurutularak elde edilen %0 su içeriği ile.
Su ağaçta bağlı ve serbest haldedir. Serbest nem hücrelerde ve hücreler arası boşlukta bulunur ve kimyasal bağlar şeklinde bağlanır.
Nemin ahşap özellikleri üzerindeki etkisi
Ahşap yapısındaki nem içeriğine bağlı olarak birkaç tür özellik vardır:
- Çekme, bağlı su onlardan uzaklaştırıldığında odun hamuru liflerinin hacminde bir azalmadır. Daha fazla lif, bağlı tipte daha fazla nem. Nemi uzaklaştırmak böyle bir etki sağlamaz.
- Çözgü - kurutma sürecinde kereste şeklinde bir değişiklik. Kütükler uygun şekilde kurutulmadığında veya kesilmediğinde oluşur.
- Nem emme - ahşabın higroskopikliği veya ortamdaki nemi emme yeteneği.
- Şişme - malzeme nemli bir ortamdayken ağaç liflerinin hacminde artış.
- Su emme - ahşabın damlayan sıvıyı emerek kendi nemini artırma yeteneği.
- Yoğunluk - birim hacim başına kütle olarak ölçülür. Nem arttıkça yoğunluk artar ve bunun tersi de geçerlidir.
- Geçirgenlik - suyu yüksek basınç altında kendi içinden geçirme yeteneği.
Kuruduktan sonraahşap doğal elastikiyetini kaybeder ve daha sert hale gelir.
Sertlik
Sertlik katsayısı Brinell yöntemi veya Yankee testi kullanılarak belirlenir. Temel farkları ölçüm tekniğinde yatmaktadır. Brinell'e göre sertleştirilmiş çelik bir bilye düz, ahşap bir yüzeye yerleştiriliyor ve üzerine 100 kilogramlık bir kuvvet uygulanıyor, ardından ortaya çıkan deliğin derinliği ölçülüyor.
Yankee testi 0,4 inçlik bir top kullanır ve topu ağaca yarı çapı kadar itmek için ne kadar kuvvet gerektiğini pound cinsinden ölçer. Buna göre, sonuç ne kadar yüksek olursa, ağaç o kadar sert ve katsayı o kadar büyük olur. Bununla birlikte, aynı çeşitlilik içinde göstergeler, kesme yöntemine, neme ve diğer faktörlere bağlı olarak farklılık gösterir.
Aşağıda en yaygın türler için Brinell ve Yankee ahşap sertlik tablosu verilmiştir.
| Ad | Brinell sertliği, kg/mm2 | Yankee sertliği, pound |
| Akasya | 7, 1 | |
| Huş | 3 | 1260 |
| Karelya huş ağacı | 3, 5 | 1800 |
| Karaağaç | 3 | 1350 |
| Armut | 4, 2 | |
| Meşe | 3, 7-3, 9 | 1360 |
| Ladin | 660 | |
| Ihlamur | 400 | |
| Karaçam | 2, 5 | 1200 |
| Kızılağaç | 3 | 590 |
| Avrupa cevizi | 5 | |
| İspanyol Ceviz | 3, 5 | |
| Aspen | 420 | |
| Köknar | 350-500 | |
| Rowan | 830 | |
| Çam | 2, 5 | 380-1240 |
| Kiraz | 3, 5 | |
| Elma ağacı | 1730 | |
| Kül | 4-4, 1 | 1320 |
Ahşap sertlik tablosundan şu görülebilir:
- aspen, ladin köknar, çam - çok yumuşak ağaçlar;
- huş, ıhlamur, kızılağaç ve karaçam yumuşak ağaçlardır;
- karaağaç ve ceviz orta sert;
- meşe, elma, kiraz külü, armut ve normal sertlik katsayısına sahiptir;
- kayın, çekirge ve porsuk çok sert çeşitlerdir.
Sert ağaç dayanıklıdırmekanik strese karşı kullanılır ve ahşap yapıların kritik bileşenleri için kullanılır.
Yoğunluk
Yoğunluk, liflerin nem içeriği ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle homojen ölçüm göstergeleri elde etmek için %12 oranında kurutulur. Ahşabın yoğunluğundaki bir artış, kütlesinde ve mukavemetinde bir artışa yol açar. Neme göre kereste birkaç gruba ayrılır:
- En düşük yoğunluklu kayalar (510 kg/m3'ye kadar). Bunlara köknar, çam, ladin, kavak, sedir, söğüt ve ceviz dahildir.
- Orta yoğunlukta kırmızılar (540-750 kg/m3 aralığında). Bunlara karaçam, porsuk, karaağaç, huş ağacı, kayın, armut, meşe, dişbudak, üvez ağacı, elma dahildir.
- Yüksek yoğunluklu kayalar (750 kg/m'den fazla3). Bu kategori huş ağacı ve stok içerir.
Aşağıda farklı ağaç türleri için bir yoğunluk tablosu bulunmaktadır.
| Irk adı | Kaya yoğunluğu, kg/m3 |
| Akasya | 830 |
| Huş | 540-700 |
| Karelya huş ağacı | 640-800 |
| Kayın | 650-700 |
| Kiraz | 490-670 |
| Karaağaç | 670-710 |
| Armut | 690-800 |
| Meşe | 600-930 |
| Ladin | 400-500 |
| Söğüt | 460 |
| Sedir | 580-770 |
| Avrupa akçaağaç | 530-650 |
| Kanada akçaağaç | 530-720 |
| alan akçaağaç | 670 |
| Karaçam | 950-1020 |
| Kızılağaç | 380-640 |
| Ceviz | 500-650 |
| Aspen | 360-560 |
| Köknar | 350-450 |
| Rowan | 700-810 |
| Leylak | 800 |
| Erik | 800 |
| Çam | 400-500 |
| Kavak | 400-500 |
| Mazı | 340-390 |
| Kuş kiraz | 580-740 |
| Kiraz | 630 |
| Elma ağacı | 690-720 |
İğne yapraklı türler en düşük yoğunluğa sahipken, yaprak döken türler en yüksek yoğunluğa sahiptir.
İstikrar
Ahşabın hesaplanan direnci, stabilite gibi bir şeyi içerir.neme maruz kalma. Derece, hava nemi değiştiğinde beş noktalı bir ölçekte ölçülür:
- Kararsızlık. Nemdeki hafif bir değişiklikle bile önemli deformasyon görülür.
- Ortalama kararlılık. Nemdeki hafif bir değişiklikle gözle görülür derecede deformasyon görülür.
- Göreceli kararlılık. Nemde hafif bir değişiklikle hafif bir deformasyon meydana gelir.
- İstikrar. Nemdeki hafif değişiklikle gözle görülür deformasyon yok.
- Mutlak kararlılık. Nemde büyük bir değişiklik olsa bile kesinlikle deformasyon olmaz.
Aşağıda yaygın ahşap türlerinin bir stabilite tablosu bulunmaktadır.
| Irk adı | Kararlılık derecesi |
| Akasya | 2 |
| Huş | 3 |
| Karelya huş ağacı | 3 |
| Kayın | 1 |
| Kiraz | 4 |
| Karaağaç | 2 |
| Armut | 2 |
| Meşe | 4 |
| Ladin | 2 |
| Sedir | 4 |
| Avrupa Akçaağaç | 2 |
| Kanada Akçaağaç | 2 |
| Akçaağaç | 1 |
| Karaçam | 2-3 |
| Kızılağaç | 1 |
| Amerikan Ceviz | 4 |
| Brezilya Fındığı | 2 |
| Ceviz | 4 |
| Avrupa cevizi | 4 |
| İspanyol Ceviz | 3 |
| Aspen | 1 |
| Köknar | 2 |
| Kavak | 1 |
| Kuş kiraz | 1 |
| Kiraz | 2 |
| Elma ağacı | 2 |
Rakamlar, nem içeriği %12 olan ahşap için hesaplanmıştır.
Mekanik özellikler
Ahşabın kalitesi aşağıdaki göstergelerle belirlenir:
- Aşınma direnci - ahşabın sürtünme sırasında aşınmaya direnme yeteneği. Malzemenin sertliği arttıkça, numune yüzeyi üzerinde eşit olmayan bir dağılımla aşınması azalır. Ahşabın nem içeriği de aşınma direncini etkiler. Ne kadar düşükse, direnç o kadar yüksek olur.
- Deforme edilebilirlik - etki eden kuvvetlerin kaybolmasından sonra şekli eski haline getirme yeteneği. Ahşap sıkıştırıldığında,Yükle birlikte kaybolan iş parçasının deformasyonu. Deforme edilebilirliğin ana göstergesi, ahşabın nem içeriği ile artan elastikiyettir. Kademeli kuruma ile elastikiyet kaybolur ve bu da deformasyona karşı direncin azalmasına neden olur.
- Esneklik - ahşabın yükler altında bükülme konusundaki doğal yeteneği. Yaprak döken türler iyi performansa sahiptir, daha az ölçüde kozalaklı ağaçlar. Bu yetenekler, önce nemlendirilip sonra bükülüp kurutulan bükülmüş ürünlerin imalatında önemlidir.
- Darbe mukavemeti - ahşabı kırmadan darbe kuvvetini emme yeteneği. Test, iş parçasının üzerine bir yükseklikten düşürülen çelik bir bilye kullanılarak gerçekleştirilir. Yaprak döken çeşitler, kozalaklı ağaçlardan daha iyi sonuçlar verir.
Sabit yükler ahşabın özelliklerini kademeli olarak bozar ve malzemenin yorulmasına neden olur. En dayanıklı ağaç bile dış etkilere dayanamaz.
Yasal Özellikler
Normatif direnç göstergeleri, çeşitli yapı türlerinin üretimi için gereklidir. Göstergeler hesaplanan değerlerden düşük değilse ahşap uygun kabul edilir. Testlerde, yalnızca nem içeriği %15'ten fazla olmayan standart numuneler kullanılır. Farklı nem değerine sahip ahşap için tasarım direnci için özel bir formül kullanılır, ardından göstergeler standart değerlere dönüştürülür.
Ahşap yapılar tasarlarken, kaynak malzemenin gerçek dayanım değerlerini bilmek önemlidir. Gerçekte, test numunelerinde elde edilen normatif olanlardan daha azdır. Referans verisistandart boyutlardaki numunelerin yüklenmesi ve deformasyonu ile elde edilir.
Tasarım özellikleri
Ahşabın tasarım direnci, bir ağacın tamamen yok olana kadar herhangi bir süre dayanabileceği belirli yükler tarafından oluşturulan ahşap numunelerin farklı düzlemlerindeki gerilmelerdir. Bu rakamlar esneme, sıkıştırma, bükme, kesme ve ezme için farklılık gösterir.
Gerçek rakamlar, normatif verilerin çalışma koşullarının katsayıları ile çarpılmasıyla elde edilir.
| Ad | Tasarım ahşap direnç katsayısı | ||
| İpler boyunca stres | İpler arasındaki gerilim | Yongalama | |
| Karaçam | 1, 2 | 1, 2 | 1 |
| Sibirya sediri | 0, 9 | 0, 9 | 0, 9 |
| Çam | 0, 65 | 0, 65 | 0, 65 |
| Köknar | 0, 8 | 0, 8 | 0, 8 |
| Meşe | 1, 3 | 2 | 1, 3 |
| Akçaağaç, Dişbudak | 1, 3 | 2 | 1, 6 |
| Akasya | 1, 5 | 2, 2 | 1, 8 |
| Kayın, huş | 1, 1 | 1, 6 | 1, 3 |
| Karaağaç | 1 | 1, 6 | 1 |
| Kavak, kızılağaç, titrek kavak, ıhlamur | 0, 8 | 1 | 0, 8 |
Çalışma koşulları bir dizi faktörden etkilenir. Yukarıdaki katsayılar bu faktörleri hesaba katar. Yapıların neme maruz kalması nihai performansta düşüşe neden olur.
Sonuç
Ahşap yapılar tasarlarken, inşaatta kullanılan malzemelerin hesaplanmış göstergelerini bilmek önemlidir. Bireysel düğümler, tamamen yok olmalarına yol açabilecek kalıcı veya geçici yükler yaşayacaktır. GOST ve SNiP'de belirtilen veriler, standart numunelerin test edilmesiyle elde edildi. Bununla birlikte, gerçek değerler normatif olanlardan büyük ölçüde farklı olacaktır. Bu nedenle hesaplamalarda standartların sağladığı formüller kullanılır.
