2. Свойства древесины и пластмасс как конструкционных материалов Зависимость

деформативности древесины и конструкционных пластмасс от влажности ,температуры ,плотности, направления

волокон .»

кедр, пихта 500
Твердые лиственные:
дуб, береза, бук 700
Мягкие лиственные:
осина, тополь, ольха, липа 500

Термическое

расширение
увеличение размеров деревянного элемента при нагревании
Теплопроводность

без дополнительной защиты или защищая её покраской или поверхностной пропиткой.
Древесина

по-разному реагирует на действие химических веществ.
Плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину при обычных температурных режимах эксплуатации.
Серная кислота при концентрации более 5 % и особенно азотная кислота разрушают древесину и при обычных температурах.
Большинство органических кислот (уксусная, муравьиная, лимонная и др.) ослабляют древесину только в горячих растворах.
Газовые среды, например серный или сернистый ангидрид, вредно действуют на древесину при наличии увлажнения и повышенной температуры.

представляющей собой совокупность волокон, расположенных в основном лишь в одном

направлении.
Второй, не менее важной причиной анизотропии является ярко выраженная слоистость по годовым слоям.

Прочность и деформативность зависят от направления действия усилий и деформаций по отношению к волокнам.

Теплопроводность и линейное тепловое расширение, электропроводность, влагопроводность и изменение размеров при увлажнении-высыхании древесины также различны по трем направлениям структурной симметрии

сопротивление Rн - по результатам испытаний стандартных образцов на кратковременную

нагрузку
сосна вдоль волокон: при растяжении – 100 МПа,
при изгибе – 80 МПа,
при сжатии – 44 МПа
Расчетное сопротивление R - максимальное напряжение, которое может выдержать материал, при эксплуатации в конструкции, не разрушаясь при учете всех неблагоприятных факторов, снижающих его прочность
сосна вдоль волокон: при растяжении – 10 МПа,
при изгибе – 15 МПа,
при сжатии – 15 МПа

усилий по отношению к волокнам, длительности действия нагрузки и влажности

древесины.

Модуль упругости Е
В СП «Деревянные конструкции» даются значения модуля упругости для любой породы древесины:

вдоль волокон Е = 10 000 МПа
поперек волокон Е90 = 400 МПа

характеризуется пределом длительного сопротивления, который составляет ~50 % предела прочности

при стандартном нагружении.

Наибольшую прочность, в 1,5…2 раза превышающую кратковременную, древесина показывает при кратчайших ударных и взрывных нагрузках.

Это обстоятельство учитывается введением коэффициентов к расчетному сопротивлению (R) и модулю упругости (Е):
mд < 1 – когда длительно действующие нагрузки составляют более 80 % суммарных.
mн > 1 – при учете кратковременных воздействий.

течением времени) под действием неизменной нагрузки.

При уровне напряжений 

дл рост деформаций будет с течением времени затухать, а при  > дл деформации будут нелинейно возрастать вплоть до разрушения.






При этом нужно отметить, что деформации ползучести - это пластические деформации, то есть необратимые

и увеличению деформативности.
Количественно влажность древесины определяется процентным отношением содержания влаги

к массе древесины:


При условиях эксплуатации с повышенной влажностью к расчетному сопротивлению и модулю упругости древесины вводится понижающий коэффициент mв<1.

Различают два вида влаги, содержащейся в древесине – связанную (гигроскопическую) и свободную (капиллярную).
Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свободная в полостях клеток и в межклеточных пространствах.

гигроскопической влажности (влага в стенках клеток).
W>30% – влага заполняет пустоты.
W=70%

– полное водонасыщение в воздушной среде.
Древесина погруженная в воду может иметь влажность до 200%.

При изменении влажности от 0 до 30% происходит изменение объема древесины.
При этом изменение линейных размеров вдоль волокон, в радиальном и тангенциальном направлениях существенно различаются

С прочность древесины снижается, а деформативность увеличивается.

При повышенной температуре эксплуатации

к расчетному сопротивлению и модулю упругости древесины вводится понижающий коэффициент mт < 1.

При температуре эксплуатации до +35 С коэффициент mт=1.
При температуре эксплуатации 50 С коэффициент mт=0,8.
При промежуточный значениях температуры коэффициент mт определяется по интерполяции.

При температуре окружающей среды выше 50 С эксплуатация деревянных конструкций не допускается.

синтетических полимеров, способные приобретать заданную форму при нагревании под давлением

и устойчиво сохранять ее после охлаждения.

Помимо полимера пластмассы могут содержать наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и другие компоненты.

расположения наполнителя в материале
слоистые, волокнистые, с хаотичным расположением,
по типу полимера
например

акрилопласты.

Конструкционные пластмассы сгораемы, имеют невысокую огнестойкость, их жесткость невелика (за исключением стеклопластиков), подвержены старению.

химически стойкий материал, получаемый горячим прессованием эпоксидных, фенолформальдегидных, полиэфирных и

других смол, смешанных со стеклянным наполнителем.
Стеклянное волокно выполняет роль арматуры, оно защищено от влияния внешней среды связующим.
Стеклянные нити получают из расплавленной стеклянной массы, протягиваемой через мельчайшие отверстия — фильеры.
Первичные нити служат исходным сырьем для получения крученых нитей, стекложгутов, стеклохолстов и стеклотканей, вид которых определяет механические свойства стеклопластика.

швеллеров, в обшивках ограждающих светопроницаемых панелей, в узловых соединениях в

виде фасонок, болтов и гаек.
Листовой материал применяют в качестве обшивок плит, стенок профильных балок, соединительных элементов немагнитных деревянных и пластмассовых конструкций





Стеклопластики:
с непрерывным однонаправленным волокном и хаотически направленным рубленым волокном

сеток с размером ячейки 20x20 мм.

Плотные клееные материалы применяют для

армирования конструкционных стеклопластиков, получаемых методом намотки, контактного формования и прессования.

Клееные сетки предназначены для армирования пленок, бумаг.

Нетканые перекрестные сетки - перспективный армирующий материал при изготовлении строительных конструкций.

вдоль и поперек ткани.

Для создания высокопрочных конструкционных не расслаивающихся стеклопластиков

разработаны многослойные стеклоткани толщиной 1…10 мм. Отдельные слои тканей связывают друг с другом в процессе тканеобразования.

Многослойные ткани могут быть комбинированными, с включением различного количества синтетических волокон.

эфира метакриловой кислоты.

Основные достоинства органического стекла:
- высокая степень прозрачности, светопропускание

в среднем составляет 92%;
- относительно малая плотность (1,2 г/см3);
- хорошо пропускает ультрафиолетовое излучение, 70…90 %;
- обладает повышенными теплотехническими свойствами, теплопроводность в пять раз ниже чем у силикатного стекла.
Недостатки органического стекла:
- низкая поверхностная твердость - при длительном воздействии атмосферы, статической нагрузки на поверхности стекла появляются микротрещины – «серебро»;
горючесть.

По своей природе органическое стекло является термопластом, при повышении температуры до 90 °С переходит из стеклообразного состояния в эластичное.

без наполнителей.

Изготовляют в виде плоских или волнистых листов толщиной до

2 мм и шириной до 1200 мм.

Может быть прозрачным.

Свойства винипласта близки к свойствам оргстекла.

Основными достоинствами являются самозатухаемость, высокая стойкость в химически агрессивных средах

садов, жилищ, соляриев, навесов, перегородок, навесных потолков).
Представляет собой полые прозрачные

панели, которые состоят из разнесенных между собой листов, соединенных продольными ребрами жесткости.
Количество листов в панели может быть от двух до четырех при общей толщине панели от 4 до 25 мм





Сотовый поликарбонат более ударопрочный чем оргстекло. За счет воздушных прослоек имеет более высокие теплотехнические характеристики. Трудновоспламеним.
Недостатком этого материала является неустойчивость к солнечной радиации (устраняется нанесением прозрачного ультрафиолетового стабилизирующего слоя)

покрытий.

Свойства воздухонепроницаемых тканей определяются свойствами составляющих их текстилей и покрытий.

Пневматические

строительные конструкции:
а – пневмокаркасное покрытие; б – воздухоопорное

Тентовое вантово-стоечное покрытие

темно-коричневого цвета.

Полиуретановый пенопласт
имеет высокие механические характеристики, особенно при сдвиге, что

важно для трехслойных ограждающих конструкций без ребер. С целью экономии полиуретановой композиции при изготовлении используют наполнители в виде минеральных гранул, полученных на основе обожженных глин, стекла, перлита.

Пенополистирольный пенопласт
получают вспениванием гранул что обеспечивает высокое содержание воздуха, до 98%, а следовательно легкость и низкую теплопроводность материала. Экструзионный пенополистирол имеет исключительно низкий процент водопоглощения, менее 1 %, не является питательной средой для грибов плесени, не растворяется в воде, а также устойчив к воздействию большинства химических веществ.