Дерево как материал для конструкций

Конструкции из древесины

На протяжении тысячелетий древесина использовалась человечеством в качестве надежного строительного материала, основы для изготовления множества бытовых изделий: мебели, посуды, инструментов и прочего. Из дерева могут быть выполнены различные конструкции: окна и двери, потолки и стены, межкомнатные перекрытия, строительные леса. Популярность данного материала объясняется его ценными свойствами.

Оконные конструкции изготавливались ранее исключительно из древесины, но при появлении окон из пластика началась массовая замена на них конструкций из дерева. Этому способствовали более низкие цены на ПВХ и простота в уходе за ним. Но со временем к потребителям пришло осознание того, что ценнее все-таки свойства натурального материала, и в настоящее время деревянные окна успешно конкурируют с пластиковыми.

Строение и текстура древесины

Основными частями растущего живого дерева являются ствол, корень и крона (листья или хвоя). Ствол состоит из древесины и коры, между которыми расположен слизистый слой камбия — живых клеток, деление которых и приводит к нарастанию этих частей дерева. В качестве материала для конструкций в основном используется древесина ствола, которая обрабатывается для получения досок, бревен, фанеры, реек, брусьев, опилок и прочего.

Форма ствола, а также строение и текстура (естественный рисунок из волокон и сердцевинных лучей) древесины зависят от почвы и климата, где произрастает растение. Обычно волокна направлены параллельно оси ствола, но при определенных условиях роста растения могут образовывать спирали, волнистые или запутанные в клубки линии. Окна из дерева такой текстуры отличаются особой оригинальностью.

В зависимости от степени отклонения направления древесных волокон, а также их извилистости различают следующие пороки древесины:

  • свилеватость — беспорядочное или извилистое расположение волокон (характерна карельской березе, многим тропическим породам деревьев);
  • косослой — расположение волокон по спирали (по или против часовой стрелки) вокруг оси дерева (встречается у многих пород, особенно у лиственницы, ели, граба, сосны);
  • волнистость — чередование возвышение и впадин (встречается у клена, бука, ясеня).

Пороки структуры древесины могут быть как ее недостатком, так и преимуществом, давая на срезах очень красивые и оригинальные рисунки. Особой декоративностью отличаются текстуры таких лиственных пород деревьев как бук, дуб, орех, ясень, груша. При подготовке деревянного материала для конструкций стараются не скрыть эти особенности древесины, а наоборот, сделать их более четкими.

Физические свойства древесины

Долговечность конструкции из дерева при ее эксплуатации во многом зависят от учета физических свойств древесины при подготовке из нее материала.

К основным физическим свойствам древесины относятся:
  • Внешний вид — окраска, блеск, рисунок волокон (текстура);
  • Относительная влажность — процентное отношение веса влаги, содержащейся в древесине конкретного объема, к ее весу в сыром виде. Показывает степень возможности выполнения с данной древесиной определенной технологической операции (усушка, склеивание и прочее). На влажность в некоторой степени оказывает влияние месяц срубки дерева.
  • Абсолютная влажность — процентное отношение массы влаги к весу полностью сухой древесины (влияет на плотность материала).
  • Гигроскопичность — способность поглощать влагу из внешней среды. Показатель зависит от степени влажности и не зависит от пористости и породы дерева (большей гигроскопичностью обладают сухие древесины). Для предотвращения разбухания деревянных евро окон раму покрывают лакокрасочными материалами.
  • Пористость и водопоглощение — процентное соотношение объема пор ко всему объему древесины влияет на ее способность поглощать воду в жидком состоянии.
  • Усушка и коробление — в результате сушки древесина теряет влагу и меняется в размере (усушка). Следствием неравномерной сушки может быть покоробленность (деформация) и возникновения трещин.
  • Теплопроводность — невысокая вследствие пористости, возрастает при увеличении влажности.
  • Звукопроводимость — способна резонировать (усиление звука без искажения тона), поэтому часто используется для изготовления музыкальных инструментов.
  • Электропроводимость — незначительная в сухой древесине, что позволяет изготавливать из нее изоляционный материал.

Механические свойства древесины

Надежность конструкций из дерева определяется их способностью сопротивляться усиленному механическому воздействию (растяжению, сжатию, изгибу и прочему). Во многом это зависит от следующих основных механических свойств древесины:
  • Твердость — степень усилия, необходимого для внедрения в древесину на определенную глубину инструмента (пуансона). Выделяют три группы пород деревьев: мягкие (большинство хвойных, ольха, тополь, каштан, осина), твердые (дуб, лиственница, бук, яблоня, береза, ясень) и очень твердые (тис, белая акация).
  • Ударная вязкость — способность древесины поглощать механическую энергию в процессе ее разрушения и деформации воздействием ударной нагрузкой. То есть чем меньше показатель необходимой для разрушения образца работы, тем выше хрупкость материала. Лиственные породы оказывают сопротивление примерно в два раза большее, чем хвойные.
  • Прочность — величина усилия, которое способен выдержать материал до заданного показателя деформации или разрушения. Максимальное напряжение, достигаемое к моменту разрушения древесины, является пределом ее прочности. Средний показатель предела прочности при растяжении вдоль волокна для всех пород практически одинаковый (примерно 130 МПа), а при растяжении поперек — в 20 раз меньше. Для сжатия вдоль волокон показатель выше примерно в 8 раз, чем при сжатии поперек.
  • Способность изгибаться — лучше гнутся лиственные породы, чем хвойные. Также влажность усиливает это свойство.

При изготовлении различных конструкций окон из дерева, должны учитываться показатели всех свойства используемой древесины — чем они лучше, тем она ценнее как материал.

×

Подать заявку

Ваше имя*
Ваш e-mail*
Ваш телефон
Текст сообщения*