Розділ «4. ВПЛИВ СУЧКІВ ТА ТРІЩИН НА МЕЖУ МІЦНОСТІ ТА ДЕФОРМАТИВНІСТЬ КРУГЛИХ СОРТИМЕНТІВ»

Сумарна деформація контрольних зразків з ]¥=17 % після зняття навантаження за 30-кратного прикладання повторного статичного навантаження була у 4 рази більшою за деформацію зразків з ]¥>30 %. Для зразків з сучками 0°Л = 41 мм та 0°Л = 42 мм вона була більшою за деформацію зразків з ]¥>30 % на 17-20 %. Для зразків з великими сучками 0^= 70 мм та 0°Л = 73 мм різниця між деформаціями вологих та підсушених зразків майже не відрізнялася.

Природно, що суха і волога деревина по різному сприймають повторне статичне навантаження. Анатомічні елементи сухої деревини знаходяться у склоподібному стані і при прикладанні навантаження у першому циклі, відбувається зминання всіх анатомічних елементів, скорочуються субмікроскопічні відстані між фібрілами, які носять незворотний характер. Це веде до появи деформацій за перших циклів навантаження і дуже незначної протидії пружних деформацій після його зняття.

Під час випробувань вологої деревини деформації з'являються одразу при прикладанні навантаження і при його знятті повернення деформацій іде швидше. Залишкові деформації є меншими за величиною, ніж у сухої деревини і у контрольних зразках після зняття навантаження і відпочинку зразків, спостерігалося їх повне відновлення. Це явище пояснюється наявністю у деревині гігроскопічної вологи, яка розташована у субмікропорах, і, яка при стисканні переміщується у більш великі внутрішні поверхні пор та у стінки клітин. При знятті навантаження волога повертається у субмікропори, що сприяє поверненню зразків у попередні розміри.

4.3. Вплив сучків та тріщин на межу міцності круглих сортиментів у разі статичного поперечного згину

Межу міцності деревини за статичного згину визначали під час випробувань балок будівельних розмірів з круглим поперечним перерізом за відстані між опорами машини 100 см та прикладанні згинаючого зусилля на середині довжини зразка. Випробування проводилися на чотирьох партіях балок довжиною від 3,5 до 4 м із середнім діаметром стовбурів 11-14 см. Дослідні балки мали як ділянки з сучками різних розмірів, так і контрольні ділянки без сучків (табл. 4.4). Середній діаметр сучків становив 40-84 мм. Відстань між мутовками у балках в середньому дорівнювала 40 см (рис. 4.10, а). У кожній балці одна або дві ділянки з великою відстанню між мутовками була контрольною. Вологість частини зразків була вищою за межу насичення клітинних стінок ]¥>30 %, а частина зразків була висушена до вологості ]¥ = 15-18 %.

Таблиця 4.4. Характеристика балок з сучками

Випробування проводили на випробувальній машині (рис.4.10, б)

Рис. 4.10. Випробування круглих сортиментів на статичний поперечний згин: а) зразки для випробування; б) зразок круглого сортименту під час випробування

При випробуваннях найбільші сучки у мутовках розташовували у двох варіантах: у партіях № 1 і № 2 у стиснутій, в партіях № 3 та № 4 - в розтягнутій зонах балки. У разі такого розташування самих великих сучків, у першому варіанті, дрібні сучки зустрічалися в розтягнутій зоні, а в другому варіанті - у стиснутій зоні балки. В зв'язку з цими умовами з'явилася можливість встановити переважний вплив на межу міцності деревини найбільшого сучка у мутовці.

За розташування найбільших сучків у стиснутій зоні, зразків з вологістю більше межі насичення клітинних стінок спостерігається деяке підвищення межі міцності у порівнянні з контрольними зразками. Так, за середніх діаметрів сучків 42-52 мм, розташованих у стиснутій зоні, спостерігається підвищення межі міцності на 2-3 %, а сучків з середнім діаметром 59-85 мм відповідно на 6-8 % [178-180].

При розміщенні великих сучків у розтягнутій зоні вологих зразків спостерігається протилежна залежність - зменшення межі міцності, і чим більшим є сучок, тим більшим є зменшення межі міцності у порівнянні з контрольними зразками. Так, за середніх діаметрів сучків 40-19 мм межа міцності зменшується відповідно на 6-9 %. У разі збільшення діаметрів сучків до 64-81 мм спостерігається зменшення на 10-16 %. Результати випробувань та статистичних обрахунків наведені у табл. 5.5-5.7.

Дослідження міцності на згин зразків із вологістю меншою за межу насичення клітинних стінок показали, що відсутність вільної води підвищило межу міцності у середньому на 5-10 %. За розташування сучків із середніми діаметрами 38-45 мм у стиснутій зоні межа міцності підвищувалася на 10-15 %, а сучки з середніми діаметрами 75-84 мм підвищували межу міцності відповідно на 16-19 %.

Таблиця 4.5. Визначення межі міцності за статичного поперечного згину у разі розташування сучків у стиснутій та розтягнутій зонах (Рівненська область)

У разі розташування сучків у розтягнутій зоні підсушених зразків спостерігалася аналогічна залежність, як і під час випробування мокрої деревини, тобто сучки із середніми діаметрами 40-42 мм знижують межу міцності деревини на 12-15 %, а сучки із середніми діаметрами 76-81 мм на 18-23 %.

Таблиця 4.6. Визначення межі міцності за статичного поперечного згину у разі розташування сучків у стиснутій та розтягнутій зонах (Житомирська область)

Руйнування зразків у стиснутій зоні починалося з утворення складки. Якщо навантаження припадало на сучок, то спостерігався зсув деревини присучкової зони у бік сучка. У розтягнутій зоні виникає тріщина на межі переходу річного шару в сучок з того боку зразка, що має менший діаметр, або у вигляді розриву волокон. Руйнування сучків у розтягнутій та стиснутій зонах не спостерігалося, що можна пояснити більшою щільністю деревини сучків.

Таблиця 4.7. Визначення межі міцності за статичного поперечного згину у разі розташування сучків у стиснутій та розтягнутій зонах (Київська область)

Вплив сучків за різного їх розташування відносно згинаючого зусилля був досліджений Н. Н. Бураковим [2], Н. Л. Леонтьєвим та А. Л. Михайличенко [5], В. П. Левченко [181, 182]. Заданими Н. Н. Буракова зниження межі міцності за тангенціального згину за наявності сучків в небезпечному перерізі досягало 37 %, за радіального згину - 33 %. За дослідженнями Н. Л. Леонтьева та А. А. Михайличенка зниження межі міцності під впливом сучків з відносними розмірами 0,42 за тангенціального згину дорівнювало 35 %, за радіального згину сучки з відносними розмірами 0,41 знизили міцність на 16 %.

Як відомо, руйнування дерев'яних балок за статичного поперечного згині відбувається спочатку в стиснутій зоні небезпечного перерізу з утворенням складки, а потім в розтягнутій зоні, що пояснюється різною міцністю деревини за стиску та розтягу вздовж волокон. Це справедливо для деревини без сучків незалежно від форми поперечного перерізу, якщо його перетин за довжиною балки постійний.

У балках з круглим поперечним перерізом за відсутності сучків складка руйнування в стиснутій зоні дещо зміщується у бік опори, що викликано природнім зменшенням поперечного перерізу в результаті наявності збігу. В розтягнутій зоні руйнування має защепистий вигляд.