Длительное сопротивление древесины
Длительное сопротивление является показателем действительной прочности древесины в отличие от предела прочности, определяемого путем кратковременных испытаний.
Необходимо отметить, что на прочность древесины большое влияние оказывает скорость приложения нагрузки и продолжительность ее действия. При этом разница величины разрушающей нагрузки на одинаковый деревянный элемент при ударе втрое, а при кратковременном равномерном приложении нагрузки вдвое выше, чем длительно действующая нагрузка. Для иллюстрации приведем методику испытаний стандартных образцов для определения длительной прочности древесины. Из серии одинаковых образцов отберем несколько и путем испытаний (например, на изгиб или растяжение) определим по стандартной методике кратковременную прочность (Р). Затем на специальных установках, обеспечивающих длительную нагрузку, нагрузим ряд образцов нагрузкой, составляющей 0,9Р; 0,8Р; 0,7Р; 0,6Р; 0,5Р. С течением времени образцы будут разрушаться, причем чем больше нагрузка, тем скорее будет разрушение образцов. Так, в течении нескольких лет должны разрушиться все образцы, кроме образцов, загруженных нагрузкой 0,6Р, хотя и при этой нагрузке может разрушиться один-два образца из серии. Остальные образцы не разрушаются, как бы долго ни действовала нагрузка.
Изобразив результаты таких испытаний на графике в координатах "кратковременная прочность - время до разрушения", получим асимптотическую кривую ( рис. 1.10, б). Асимптотический характер кривой показывает, что прочность с увеличением длительности приложения нагрузки хотя и падает, но не безгранично. Кривая носит название кривой длительного сопротивления древесины, а ордината 0,6Р или 0,5Р характеризует предельное значение нагрузки. Разделив величину этой нагрузки на площадь поперечного сечения (при испытаниях на сжатие и растяжение), получим сгдл равный предел удлительной прочности древесины.
Замеряя деформации образцов на этих испытаниях, отмечаем другую характерную особенность древесины - свойство ползучести под действием неизменной нагрузки.
При уровне напряжений а <стдл деформации будут с течением времени затихать, а при напряжениях а >сгда деформации будут нелинейно возрастать вплоть до разрушения (рис. 1.10, б). Ярко выраженные свойства ползучести подтверждают тезис о том, что древесина по структуре своей является природным полимером. Этим свойством древесины объясняется увеличение прогибов балок, находящихся в длительной эксплуатации, если их сечение подобрано, исходя только из условий прочности.
Рассматривая вопрос о деформировании древесины, необходимо отметить, что при кратковременном нагружении нагрузкой до 0,3-0,5RBp имеют место упругие деформации, которые исчезают после снятия нагрузки, а при действии постоянной нагрузки этой величины с течением времени, помимо упругих, развиваются эластические и остаточные деформации. Эластические деформации также, как и упругие, обратимы, но они исчезают после снятия нагрузки только через длительные промежутки времени. Остаточные деформации являются необратимыми и остаются после снятия нагрузки. Необходимо отметить, что остаточные деформации составляют значительно большую долю, чем упругие и эластические деформации. Этим и объясняется, что балки, получившие во время эксплуатации значительные прогибы, нельзя использовать, облегчая конструкцию перекрытия.
Длительная прочность и ползучесть древесины является одним из сложнейших вопросов, и благодаря исследованиям Ф.Б. Белянкина, Ю.М. Иванова и др. ученых мы в настоящее время имеем возможность корректного назначения расчетных характеристик при различных видах напряженного состояния с учетом длительного действия нагрузки.