Ағаш конструкцияларды жобалау, әзірлеу немесе өндіру кезінде материалдың беріктік қасиеттерін білу маңызды - ағаштың жобалық кедергісі, ол шаршы сантиметрге бір килограмммен өлшенеді. Көрсеткіштерді зерттеу үшін сыртқы ақаулары, түйіндері және басқа ақаулары жоқ, қажетті сорттағы тақталардан немесе ағаштан кесілген стандартты өлшемдердің үлгілері қолданылады. Содан кейін үлгі қысуға, иілуге, созуға төзімділікке сыналады.
Ағаш түрлері
Ағаш - оңай өңделетін және өндірістің әртүрлі салаларында: құрылыста, жиһазда, ыдыс-аяқта және басқа да тұрмыстық заттарда қолданылатын әмбебап материал. Қолдану аймағы әртүрлі физикалық, химиялық және механикалық қасиеттері бар ағаш түріне байланысты. Құрылыста шырша, балқарағай, қарағай, балқарағай, шырша сияқты қылқан жапырақты ағаштар әсіресе танымал. Аз дәрежеде жапырақты ағаштар - қайың, терек, көктерек, емен, жаңғақ, линден, алдер, бук.
Қылқан жапырақты сорттар дөңгелек ағаш, ағаш, тірек қадалар, фермалар, тіректер, көпірлер, үйлер, аркалар, өнеркәсіптік нысандар және басқа құрылыс құрылымдарын жасау үшін тақталар түрінде қолданылады. Қатты ағаш материалдары жалпы тұтынудың төрттен бір бөлігін ғана құрайды. Бұл қатты ағаштың физикалық-механикалық қасиеттерінің нашарлығына байланысты, сондықтан олар төмен жүктемесі бар құрылымдарды өндіру үшін қолдануға тырысады. Әдетте олар нобайға және уақытша нысан түйіндеріне өтеді.
Құрылыста ағашты пайдалану ағаштың физикалық-механикалық қасиеттеріне сәйкес ережелермен реттеледі. Бұл қасиеттер ылғалдылыққа және ақаулардың болуына байланысты. Жүк көтергіш элементтер үшін ылғалдылық 25% аспауы керек, басқа өнімдер үшін мұндай талаптар жоқ, бірақ ағаштың нақты ақауларына арналған стандарттар бар.
Химиялық құрамы
Ағаш массасының 99% органикалық заттар. Барлық тау жыныстары үшін элементар бөлшектердің құрамы бірдей: азот, оттегі, көміртек және сутегі. Олар күрделірек молекулалардың ұзын тізбектерін құрайды. Ағаш мыналардан тұрады:
- Целлюлоза – тізбек молекулаларының полимерленуінің жоғары дәрежесі бар табиғи полимер. Өте тұрақты зат, суда, спиртте немесе эфирде ерімейді.
- Лигнин – күрделі молекулалық құрылымы бар ароматты полимер. Құрамында көміртегінің көп мөлшері бар. Оның арқасында ағаш діңдерінің лигнизациясы пайда болады.
- Гемицеллюлоза кәдімгі целлюлозаның аналогы, бірақ тізбек молекулаларының полимерлену дәрежесі төмен.
- Экстрактивтікзаттар - шайырлар, шайырлар, майлар және пектиндер.
Қылқан жапырақты ағаштардағы шайырлардың жоғары мөлшері материалды сақтайды және сыртқы әсерлерге қарсы тұруға көмектесе отырып, ұзақ уақыт бойы өзінің бастапқы қасиеттерін сақтауға мүмкіндік береді. Ақаулары көп төмен сортты ағаш бұйымдары негізінен ағаш химия өнеркәсібінде қағаз, желімделген ағаш өндіру немесе былғары өндірісінде қолданылатын таниндер сияқты химиялық элементтерді алу үшін шикізат ретінде пайдаланылады.
Сыртқы түрі
Ағаштың келесі сыртқы қасиеттері бар:
- Түс. Жарықтың шағылған спектрлік құрамын визуалды қабылдау. Аяқтау материалы ретінде аралау бөренелерін таңдау маңызды.
- Түсі ағаштың жасы мен түріне, сондай-ақ ол өскен климаттық жағдайға байланысты.
- Жарқыра. Жарықты шағылыстыру қабілеті. Ең жоғары көрсеткіш емен, күл, акацияда байқалады.
- Текстура. Магистральдың жылдық сақиналарынан жасалған өрнек.
- Микроқұрылым. Сақина ені мен латвуд мазмұнымен анықталады.
Көрсеткіштер каротаж сапасын сыртқы бағалауда қолданылады. Көрнекі тексеру ақауларды және материалдардың кейін пайдалану үшін жарамдылығын анықтайды.
Ағаш ақаулары
Синтезделген материалдардан айқын артықшылықтарға қарамастан, кез келген табиғи шикізат сияқты ағаштың да кемшіліктері бар. Зақымданудың болуы, дәрежесі және ауданы реттеледінормативтік құжаттар. Ағаштың негізгі ақауларына мыналар жатады:
- жеңілу, шірік, саңырауқұлақ және зиянкестер;
- қиғаш;
- шайыр қалталары;
- түйіндер;
- жарықтар.
Түйіндік ағаштың беріктігін төмендетеді, олардың саны, өлшемі және орналасуы ерекше маңызды. Түйіндер түрлерге бөлінеді:
- Дені сау. Ағаштың денесімен бірге тығыз өсіп, қалталарға мықтап отырыңыз, шірік болмаңыз.
- Ашылмалы тізім. Материалды аралаудан кейін қабығын аршып, құлап кетіңіз.
- Мүйізді. Күңгірт түсті және көршілес ағашқа қарағанда тығызырақ құрылымға ие;
- Қараңғыланған. Бастапқы ыдырау сатысы бар түйіндер.
- Бос - шірік.
Орналасуына қарай түйіндер бөлінеді:
- тігілген;
- тырнақ;
- өскен;
- қадамдар.
Көлбеу ағаштың иілу беріктігін де төмендетеді және дөңгелек ағашта жарықтар мен спиральды қабаттардың болуымен сипатталады, кесілген материалда олар қабырғаларға бұрышпен бағытталған. Мұндай ақауы бар өнімдер тек уақытша бекіністер ретінде пайдаланылады.
Жарықтардың себептері сыртқы жағдайларға және ағаш түрлеріне байланысты. Олар біркелкі емес кептіру, аяз, механикалық кернеу және басқа да көптеген факторлардың нәтижесінде пайда болады. Олар тірі ағаштарда да, кесілген ағаштарда да пайда болады. Магистральдағы орналасуына және пішініне байланысты жарықтар деп аталады:
- аяз;
- серница;
- метика;
- кішірейту.
Жарықтар ағаштың сапасын төмендетіп қана қоймайды, сонымен қатар талшықтардың тез ыдырауы мен бұзылуына ықпал етеді.
Шірік өсіп тұрған және кесілген ағаштарда пайда болатын шіріткіш және басқа саңырауқұлақ түрлерімен жұқтыру нәтижесінде пайда болады. Тірі діңдерде өмір сүретін саңырауқұлақтар біржылдық сақиналарды зақымдап, олардың қабығын түсіретін паразиттік болып табылады. Басқа түрлер дайын құрылымдарда орналасып, ыдырауға, қабаттасуға, крекингке әкеледі.
Зиянды ағзалардың пайда болу себебі - олардың көбеюіне қолайлы орта: ылғалдылық 50% жоғары және жылу. Жақсы кептірілген ағашта микроорганизмдер дамымайды. Зиянкестердің ерекше санатына ағаш құрылымдарға қоныстанған, оларда қозғалыс жасайтын, осылайша талшықтарды зақымдайтын және олардың беріктігін төмендететін жәндіктер болуы керек.
Ағаш ылғалдылығы
Ағаштың нормативтік және жобалық төзімділігінің маңызды көрсеткіштерінің бірі. Ол діңнің талшықтарындағы судың пайызына әсер етеді. Ылғалдылық - құрғақ материалға ылғал массасының пайызы. Есептеу формуласы келесідей: W=(m–m0)/m0 100, мұндағы m – дайындаманың бастапқы массасы, m 0 - абсолютті құрғақ үлгінің салмағы. Ылғалдылық екі жолмен анықталады: кептіру және арнайы электронды ылғал өлшегіштерді пайдалану арқылы.
Ағаш ылғалдылығына қарай бірнеше түрге бөлінеді:
- Ылғалды. біргеылғалдылығы 100%-дан жоғары, бұл суда ұзақ тұруға сәйкес келеді.
- Жаңа кесілген. 50-100% мазмұнымен.
- Ауада құрғақ. 15-20% аралығындағы талшықты сумен.
- Бөлмеде құрғақ. Ылғалдылығы 8-12%.
- Толығымен құрғақ. Құрамында 0% су бар, 102° температурада кептіру арқылы алынған.
Су ағашта байланысқан және еркін күйінде. Бос ылғал жасушаларда және жасушааралық кеңістікте, байланысқан - химиялық байланыстар түрінде.
Ағаш қасиеттеріне ылғалдың әсері
Ағаш құрылымындағы ылғалға байланысты қасиеттердің бірнеше түрі бар:
- Жиырылу – олардан байланысқан суды алып тастағанда ағаш целлюлоза талшықтарының көлемінің азаюы. Неғұрлым талшықтар көп болса, соғұрлым байланысқан түрдегі ылғалдылық көп болады. Ылғалды кетіру мұндай нәтиже бермейді.
- Кептіру - кептіру процесінде ағаш пішінінің өзгеруі. Бөренелер дұрыс кептірілмеген немесе кесілмеген кезде пайда болады.
- Ылғалды сіңіру - ағаштың гигроскопиялық қасиеті немесе қоршаған ортадан ылғалды сіңіру қабілеті.
- Ісіну - материал ылғалды ортада болғанда ағаш талшықтарының көлемінің ұлғаюы.
- Суды сіңіру - ағаштың тамшылаған сұйықтықты сіңіру арқылы өзінің ылғалдылығын арттыру мүмкіндігі.
- Тығыздық - көлем бірлігіне масса ретінде өлшенеді. Ылғалдылық артқан сайын тығыздық артады және керісінше.
- Өткізгіштік - жоғары қысымда суды өздігінен өткізу қабілеті.
Кептіруден кейінағаш өзінің табиғи икемділігін жоғалтып, қаттырақ болады.
Қаттылық
Қаттылық коэффициенті Бринелл әдісі немесе Янки сынағы арқылы анықталады. Олардың негізгі айырмашылығы өлшеу техникасында жатыр. Бринеллдің айтуынша, шыңдалған болат шарды тегіс, ағаш бетке қойып, оған 100 килограмм күш түсіреді, содан кейін алынған тесіктің тереңдігі өлшенеді.
Янки сынағы 0,4 дюймдік шарды пайдаланады және допты ағашқа диаметрдің жартысы итеру үшін қанша күш жұмсалатынын, фунтпен өлшейді. Тиісінше, нәтиже неғұрлым жоғары болса, ағаш соғұрлым қиынырақ және коэффициент соғұрлым жоғары болады. Дегенмен, бір сорттың ішінде көрсеткіштер ерекшеленеді, олар кесу әдісіне, ылғалдылыққа және басқа факторларға байланысты.
Төменде ең көп таралған түрлерге арналған Бринел және Янки ағашының қаттылығының кестесі берілген.
| Аты | Бринелл қаттылығы, кг/мм2 | Янки қаттылығы, фунт |
| Акация | 7, 1 | |
| қайың | 3 | 1260 |
| Карел қайыңы | 3, 5 | 1800 |
| Elm | 3 | 1350 |
| Алмұрт | 4, 2 | |
| Емен | 3, 7-3, 9 | 1360 |
| Шырша | 660 | |
| Линден | 400 | |
| Ларш | 2, 5 | 1200 |
| Алдер | 3 | 590 |
| Еуропа жаңғағы | 5 | |
| Испан жаңғағы | 3, 5 | |
| Аспан | 420 | |
| Шырша | 350-500 | |
| Руэн | 830 | |
| Қарағай | 2, 5 | 380-1240 |
| Шие | 3, 5 | |
| Алма ағашы | 1730 | |
| Күл | 4-4, 1 | 1320 |
Ағаш қаттылық кестесінен мынаны көруге болады:
- төкпе, шырша, қарағай - өте жұмсақ ағаштар;
- қайың, линден, алдер және балқарағай жұмсақ ағаштар;
- қарағаш пен жаңғақ орташа қатты;
- емен, алма, шие күлі, алмұрт және қалыпты қаттылық коэффициенті бар;
- бук, шегіртке және юв - өте қатты сорттар.
Қатты ағаш төзімдімеханикалық кернеуге төзімді және ағаш конструкциялардың маңызды компоненттері үшін қолданылады.
Тығыздық
Тығыздық талшықтардың ылғалдылығына тікелей байланысты. Сондықтан біртекті өлшеу көрсеткіштерін алу үшін оны 12% деңгейіне дейін кептіреді. Ағаштың тығыздығының артуы оның массасы мен беріктігінің артуына әкеледі. Ылғалдылығы бойынша ағаш бірнеше топқа бөлінеді:
- Ең төменгі тығыздықтағы тау жыныстары (510 кг/м3 дейін). Оларға шырша, қарағай, шырша, терек, балқарағай, тал және жаңғақ жатады.
- Тығыздығы орташа қызылдар (540-750 кг/м3 диапазонында). Оларға балқарағай, ею, қарағаш, қайың, бук, алмұрт, емен, күл, шетен, алма жатады.
- Тығыздығы жоғары тау жыныстары (750 кг/м3 астам). Бұл санатқа қайың мен шошқа кіреді.
Төменде әртүрлі ағаш түрлеріне арналған тығыздық кестесі берілген.
| Тұқым атауы | Тау тығыздығы, кг/м3 |
| Акация | 830 |
| қайың | 540-700 |
| Карел қайыңы | 640-800 |
| бук | 650-700 |
| Шие | 490-670 |
| Elm | 670-710 |
| Алмұрт | 690-800 |
| Емен | 600-930 |
| Шырша | 400-500 |
| Тал | 460 |
| Кедар | 580-770 |
| еуропалық үйеңкі | 530-650 |
| Канада үйеңкі | 530-720 |
| далалық үйеңкі | 670 |
| Ларш | 950-1020 |
| Алдер | 380-640 |
| Жаңғақ | 500-650 |
| Аспан | 360-560 |
| Шырша | 350-450 |
| Руэн | 700-810 |
| сирень | 800 |
| Алхоры | 800 |
| Қарағай | 400-500 |
| Терек | 400-500 |
| Туйя | 340-390 |
| Құс шиесі | 580-740 |
| Шие | 630 |
| Алма ағашы | 690-720 |
Қылқан жапырақты түрлердің тығыздығы ең төмен, ал жапырақты түрлердің ең жоғары тығыздығы бар.
Тұрақтылық
Ағаштың есептелген кедергісі тұрақтылық сияқты нәрсені қамтидыылғалға ұшырау. Ауа ылғалдылығы өзгерген кезде дәреже бес балдық шкала бойынша өлшенеді:
- Тұрақсыздық. Ылғалдылық шамалы өзгерсе де айтарлықтай деформация пайда болады.
- Орташа тұрақтылық. Ылғалдылықтың шамалы өзгеруімен деформацияның айтарлықтай дәрежесі пайда болады.
- Салыстырмалы тұрақтылық. Ылғалдылықтың шамалы өзгеруімен деформацияның шамалы дәрежесі пайда болады.
- Тұрақтылық. Ылғалдылықтың шамалы өзгеруімен көрінетін деформация жоқ.
- Абсолютті тұрақтылық. Ылғалдылықтың үлкен өзгеруінің өзінде деформация мүлдем болмайды.
Төменде жалпы ағаш түрлерінің тұрақтылық кестесі берілген.
| Тұқым атауы | Тұрақтылық дәрежесі |
| Акация | 2 |
| қайың | 3 |
| Карел қайыңы | 3 |
| бук | 1 |
| Шие | 4 |
| Elm | 2 |
| Алмұрт | 2 |
| Емен | 4 |
| Шырша | 2 |
| Кедар | 4 |
| Еуропалық үйеңкі | 2 |
| Канада үйеңкі | 2 |
| Дала үйеңкі | 1 |
| Ларш | 2-3 |
| Алдер | 1 |
| Американдық жаңғақ | 4 |
| Бразилиялық жаңғақ | 2 |
| Жаңғақ | 4 |
| Еуропа жаңғағы | 4 |
| Испан жаңғағы | 3 |
| Аспан | 1 |
| Шырша | 2 |
| Терек | 1 |
| Құс шиесі | 1 |
| Шие | 2 |
| Алма ағашы | 2 |
Сандар ылғалдылығы 12% ағаш үшін есептелген.
Механикалық сипаттамалар
Ағаштың сапасы келесі көрсеткіштермен анықталады:
- Тозуға төзімділік - үйкеліс кезінде ағаштың тозуға қарсы тұру қабілеті. Материалдың қаттылығының жоғарылауымен оның тозуы үлгінің бетіне біркелкі таралмаған кезде азаяды. Ағаштың ылғалдылығы тозуға төзімділікке де әсер етеді. Ол неғұрлым төмен болса, қарсылық соғұрлым жоғары болады.
- Деформацияланғыштық – әсер етуші күштер жойылғаннан кейін пішінді қалпына келтіру мүмкіндігі. Ағаш қысылғанда,дайындаманың деформациясы, ол жүктемемен жоғалады. Деформацияланудың негізгі көрсеткіші икемділік болып табылады, ол ағаштың ылғалдылығымен артады. Біртіндеп кептіру кезінде икемділік жоғалады, бұл деформацияға төзімділіктің төмендеуіне әкеледі.
- Икемділік - ағаштың жүктеме астында иілудегі табиғи қабілеті. Жапырақты түрлері жақсы өнімділікке ие, аз дәрежеде қылқан жапырақтылар. Бұл қабілеттер алдымен ылғалдандырылған, содан кейін майыстырылған және кептірілетін майысқан өнімдерді өндіруде маңызды.
- Соққыға төзімділік - ағашты үгітпей соққы күшін сіңіру мүмкіндігі. Сынақ дайындамаға биіктіктен түсірілген болат шардың көмегімен жүзеге асырылады. Жапырақты сорттар қылқан жапырақтыларға қарағанда жақсы нәтиже көрсетеді.
Тұрақты жүктемелер ағаштың қасиеттерін бірте-бірте нашарлатады және материалдың шаршауына әкеледі. Тіпті ең берік ағаш сыртқы әсерге төтеп бере алмайды.
Нормативтік сипаттамалар
Нормативтік қарсылық көрсеткіштері әртүрлі типтегі конструкцияларды жасау үшін қажет. Көрсеткіштер есептелген мәндерден төмен болмаса, ағаш қолайлы болып саналады. Сынақтарда ылғалдылығы 15%-дан аспайтын стандартты үлгілер ғана қолданылады. Ылғалдың басқа мәні бар ағаш үшін дизайн кедергісінің арнайы формуласы пайдаланылады, содан кейін индикаторлар стандартты мәндерге түрлендіріледі.
Ағаш конструкцияларды жобалау кезінде бастапқы материалдың нақты беріктік мәндерін білу маңызды. Шындығында, олар сынақ үлгілерінде алынған нормативтік көрсеткіштерден аз. Анықтамалық деректерстандартты өлшемдегі үлгілерді жүктеу және деформациялау арқылы алынған.
Дизайн сипаттамалары
Ағаштың жобалық кедергісі - бұл ағаш толығымен жойылғанға дейін кез келген уақыт мөлшерінде төтеп бере алатын белгілі бір жүктемелер нәтижесінде жасалған ағаш үлгілерінің әртүрлі жазықтықтарындағы кернеулер. Бұл сандар созу, қысу, майыстыру, кесу және ұсақтау үшін ерекшеленеді.
Нақты сандар нормативтік деректерді еңбек жағдайларының коэффициенттеріне көбейту арқылы алынады.
| Аты | Дизайн ағашқа төзімділік коэффициенті | ||
| Талшықтар бойындағы кернеу | Талшықтардағы кернеу | Чиппинг | |
| Ларш | 1, 2 | 1, 2 | 1 |
| Сібір балқарағайы | 0, 9 | 0, 9 | 0, 9 |
| Қарағай | 0, 65 | 0, 65 | 0, 65 |
| Шырша | 0, 8 | 0, 8 | 0, 8 |
| Емен | 1, 3 | 2 | 1, 3 |
| Үйеңкі, күл | 1, 3 | 2 | 1, 6 |
| Акация | 1, 5 | 2, 2 | 1, 8 |
| Бук, қайың | 1, 1 | 1, 6 | 1, 3 |
| Elm | 1 | 1, 6 | 1 |
| Терек, алдер, көктерек, линден | 0, 8 | 1 | 0, 8 |
Жұмыс жағдайына факторлардың толық тізімі әсер етеді. Жоғарыда келтірілген коэффициенттер осындай факторларды ескереді. Құрылымдарға ылғалдың кез келген әсері соңғы өнімділіктің төмендеуіне әкеледі.
Қорытынды
Ағаш конструкцияларды жобалау кезінде құрылыста қолданылатын материалдардың есептік көрсеткіштерін білу маңызды. Жеке түйіндер олардың толық жойылуына әкелуі мүмкін тұрақты немесе уақытша жүктемелерге ұшырайды. ГОСТ және ҚНжЕ көрсетілген деректер стандартты үлгілерді сынау арқылы алынды. Дегенмен, нақты мәндер нормативтік мәндерден айтарлықтай ерекшеленеді. Сондықтан есептеулер үшін стандарттарда берілген формулалар пайдаланылады.
