«Конструкции из дерева и пластмасс» ЛЕКЦИЯ 2 2. Свойства древесины и пластмасс как конструкционных материалов

Август 31, 2022

Главная
Химия
«Конструкции из дерева и пластмасс» ЛЕКЦИЯ 2 2. Свойства древесины и пластмасс как конструкционных материалов

Содержание

2. 2.1 Физические свойства древесины Плотность: древесины, защищенной от увлажнения (кг/м3) Хвойные: лиственница 650 сосна, ель, кедр,
4. Химическая стойкость: В зависимости от вида химической агрессии древесину можно использовать без дополнительной защиты или защищая
5. 2.2 Механические свойства древесины 2.2.1 Анизотропия древесины Является следствием особенностей строения древесины, представляющей собой совокупность волокон,
6. 2.2.2 Прочность характеризует способность материала сопротивляться воздействию механических нагрузок, сохраняя целостность. Нормативное сопротивление Rн - по
7. 2.2.3 Жесткость (деформативность) степень деформативности при действии нагрузки. Зависит от направления действия усилий по отношению к
8. 2.2.4. Влияние длительности действия нагрузки При неограниченно длительном нагружении прочность древесины характеризуется пределом длительного сопротивления, который
9. Другая характерная особенность древесины – свойство ползучести (увеличение деформаций с течением времени) под действием неизменной нагрузки.
10. 2.2.5 Влияние влажности Увеличение влажности древесины приводит к снижению её прочности и увеличению деформативности. Количественно влажность
11. W=12% – равновесная влажность древесины в сухом помещении. W=30% – предел гигроскопической влажности (влага в стенках
12. 2.2.6 Влияние температуры эксплуатации При повышении температуры от 30 до 50 °С прочность древесины снижается, а
13. 2.3. Конструкционные пластмассы Пластмассы – это материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные приобретать заданную
14. Пластмассы различаются: по эксплуатационным свойствам например атмосферо-, термо- или огнестойкие, природе наполнителя стеклопластики, углепласты, способу расположения
15. 2.3.1 Стеклопластики из-за своей высокой прочности представляют наибольший интерес для конструктора. Это химически стойкий материал, получаемый
16. Стеклопластики применяют в элементах несущих конструкций в виде уголков и швеллеров, в обшивках ограждающих светопроницаемых панелей,
17. 2.3.2 Нетканые перекрестные материалы изготовляют различной структуры: от плотных до редких сеток с размером ячейки 20x20
18. 2.3.3 Тканые стекловолокнистые материалы – стеклоткани, различаются типом переплетения, числом нитей вдоль и поперек ткани. Для
19. 2.3.4 Органическое стекло – это термопластичный стеклопластик, получаемый путем полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. Основные достоинства
20. 2.3.5 Сотовый поликарбонат – широко используется в качестве светопрозрачного ограждения (зимних садов, жилищ, соляриев, навесов, перегородок,
21. 2.3.6 Винипласт - как и оргстекло, состоит полностью из термопластичной смолы без наполнителей. Изготовляют в виде
22. 2.3.7 Воздухонепроницаемые ткани применяют для пневматических конструкций. Состоят из текстиля и эластичных покрытий. Свойства воздухонепроницаемых тканей
24. Скачать презентацию

Слайд 2

2.1 Физические свойства древесины
Плотность:
древесины, защищенной от увлажнения (кг/м3)
Хвойные:
лиственница 650
сосна, ель, 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

Слайд 3

Слайд 4

Химическая стойкость:
В зависимости от вида химической агрессии древесину можно использовать 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.

Слайд 5

2.2 Механические свойства древесины
2.2.1 Анизотропия древесины
Является следствием особенностей строения древесины, 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

Слайд 6

2.2.2 Прочность
характеризует способность материала сопротивляться воздействию механических нагрузок, сохраняя целостность.
Нормативное 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

Слайд 7

2.2.3 Жесткость (деформативность)
степень деформативности при действии нагрузки.
Зависит от направления действия 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

Слайд 8

2.2.4. Влияние длительности действия нагрузки
При неограниченно длительном нагружении прочность древесины 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.

Слайд 9

Другая характерная особенность древесины – свойство ползучести (увеличение деформаций с течением

времени) под действием неизменной нагрузки.
При уровне напряжений σ < σдл рост деформаций будет с течением времени затухать, а при σ > σдл деформации будут нелинейно возрастать вплоть до разрушения.
При этом нужно отметить, что деформации ползучести - это пластические деформации, то есть необратимые

Слайд 10

2.2.5 Влияние влажности
Увеличение влажности древесины приводит к снижению её прочности 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.

Слайд 11

W=12% – равновесная влажность древесины в сухом помещении.
W=30% – предел 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

Слайд 12

2.2.6 Влияние температуры эксплуатации
При повышении температуры от 30 до 50 °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.

Слайд 13

2.3. Конструкционные пластмассы
Пластмассы – это материалы на основе природных или 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.

Слайд 14

Пластмассы различаются:
по эксплуатационным свойствам
например атмосферо-, термо- или огнестойкие,
природе наполнителя
стеклопластики, углепласты,
способу 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.

Слайд 15

2.3.1 Стеклопластики
из-за своей высокой прочности представляют наибольший интерес для конструктора.
Это 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.

Слайд 16

Стеклопластики применяют в элементах несущих конструкций в виде уголков и 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

Слайд 17

2.3.2 Нетканые перекрестные материалы
изготовляют различной структуры: от плотных до редких 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.

Слайд 18

2.3.3 Тканые стекловолокнистые материалы
– стеклоткани, различаются типом переплетения, числом нитей 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.

Слайд 19

2.3.4 Органическое стекло
– это термопластичный стеклопластик, получаемый путем полимеризации метилового 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.

Слайд 20

2.3.5 Сотовый поликарбонат
– широко используется в качестве светопрозрачного ограждения (зимних 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)

Слайд 21

2.3.6 Винипласт
- как и оргстекло, состоит полностью из термопластичной смолы 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

Слайд 22

2.3.7 Воздухонепроницаемые ткани
применяют для пневматических конструкций.
Состоят из текстиля и эластичных покрытий.
Свойства

воздухонепроницаемых тканей определяются свойствами составляющих их текстилей и покрытий.

Пневматические строительные конструкции:
а – пневмокаркасное покрытие; б – воздухоопорное

Тентовое вантово-стоечное покрытие

«Конструкции из дерева и пластмасс» ЛЕКЦИЯ 2 2. Свойства древесины и пластмасс как конструкционных материалов

Содержание

2.1 Физические свойства древесиныПлотность: древесины, защищенной от увлажнения (кг/м3)Хвойные: лиственница 650 сосна, ель, кедр,

Химическая стойкость:В зависимости от вида химической агрессии древесину можно использовать без

2.2 Механические свойства древесины2.2.1 Анизотропия древесиныЯвляется следствием особенностей строения древесины, представляющей

2.2.2 Прочностьхарактеризует способность материала сопротивляться воздействию механических нагрузок, сохраняя целостность.Нормативное сопротивление

2.2.3 Жесткость (деформативность)степень деформативности при действии нагрузки.Зависит от направления действия усилий

2.2.4. Влияние длительности действия нагрузкиПри неограниченно длительном нагружении прочность древесины характеризуется

Другая характерная особенность древесины – свойство ползучести (увеличение деформаций с течением

2.2.5 Влияние влажностиУвеличение влажности древесины приводит к снижению её прочности и

W=12% – равновесная влажность древесины в сухом помещении.W=30% – предел гигроскопической

2.2.6 Влияние температуры эксплуатацииПри повышении температуры от 30 до 50 °С

2.3. Конструкционные пластмассыПластмассы – это материалы на основе природных или синтетических

2.3.1 Стеклопластикииз-за своей высокой прочности представляют наибольший интерес для конструктора.Это химически