Что значит вдоль и поперек волокон древесины

Теплопроводность древесины: таблицы, коэффициент, другие свойства

pic1

Противоположные поверхности материала имеют разные температуры. Из-за этого образуется тепловой поток, с помощью которого можно определить теплопроводность. В данной статье мы изучим конкретный строительный материал – дерево. Помогут изучить вопрос подробные таблицы, а также видеозаписи.

Чем хорошо дерево? Материал легок в обработке, с ним можно самостоятельно возвести частный дом. Один из самых очевидных плюсов дерева – это его цена. В России древесный ресурс есть в достатке.

Теплопроводность – изучаем свойство

Таблица ниже наглядно демонстрирует теплопроводность различных пород дерева:

teploprovodnost razlichnyh porod dereva

Разобраться с таблицей довольно легко: чем ниже коэффициент проводимости, тем лучше материал. Для обозначения теплопроводности используется буква «R». Теперь стоит рассмотреть разные породы, а поможет в этом таблица.

Породы древесины для строительства

О пробковом дереве мы пока говорить не будем, так как построить из него дома будет довольно проблематично. Что касается лучшего варианта, то им является кедр. Он имеет самый низкий коэффициент – 0,095 Вт/(м*С). Коттедж или дача, построенная из кедрового дерева, получится самой теплой, если сравнивать с постройками из других древесных материалов.

Важным моментом является показатель толщины, который влияет на теплопроводность дерева. Буквой «R» определяется соотношение толщины слоя и проводимости тепла. В идеале показатель «R» должен быть 3 или 4. К примеру, чтобы получить R=3 при строительстве дома из кедра, необходимо делать толщину стен не менее 30 сантиметров. Tablica fizicheskih svojstv dereva Таблица физических свойств дерева. Они также влияют на коэффициент проводимости тепла между противоположными поверхностями материала.

Ель является не менее удачным материалом для постройки частного дома, при этом она имеет показатель 0,110 Вт/(м*С). Чтобы R был около трех, потребуются слои 33-35 см. Береза, сосна, пихта – эти породы уже идут с большим отрывом – 0,150 Вт/(м*С). Если есть желание, чтобы частный дом, коттедж или дача была построена из березы или пихты, то необходимо позаботиться о толщине стен. Чтобы добиться R=3 потребуются стены 45 см.

Разумеется, что дубовый дом смотрелся бы оригинально и роскошно, но для R=3 стена такой постройки должна быть 55-60 см. Да и найти рубанок с толщиной полметра будет проблематично.

Расположение волокон

Коэффициент теплопроводности может отличаться в зависимости от расположения волокон. В таблице можно увидеть, что напротив некоторых материалов стоит указание – вдоль волокон или поперек. Показатель теплопроводности тепла вдоль волокон обычно равен 0.4. В минусовые температуры материал будет замерзать в четыре раза сильнее вдоль волокон, чем поперек. Об этом могут сообщить промерзшие углы, которые можно наблюдать у многих деревянных построек.

Чтобы понимать разницу между деревом и другими материалами, использующимися для строительства, стоит ознакомиться с этим графиком :

pic5 1

Также, если напротив определенной породы указано «вдоль волокон», то стоит знать, что торцы стропил или брусьев будут быстрее промерзать при небольших морозах. Такие материалы не рассчитаны для суровых зим, так они несут холод в помещения вдоль волокон. Теперь можно вернуть к пробковому дереву, которое имеет минимальный коэффициент. Использовать его в строительстве нельзя по той причине, что пробка имеет минимальную прочность. Но зато эта порода отлично подходит для утепления.

Особенности конструкции из древесины

Для строительства дач, коттеджей, а также частных домов используется стандартный брус с толщиной 100-150 миллиметров. Брус изготавливают из хвойных пород, которые имеют оптимальное соотношение теплопроводности и стоимости. Толщина стены из хвойного дерева должна быть около 45 сантиметров для снижения проводимости, а брус имеет толщину около 15 см. В чем же дело? Сегодня в строительстве не используется только один материал, ведь это не выгодно. pic4 1 Полезная таблица для тех, кто собирается возводить постройки из древесины.

Источник

Теплопроводность древесины. Теплотехника деревянных домов

clock o 777777 1823 ноября 2020 tags 777777 18

tolschina steny

В любом здании внутренняя и внешняя поверхности нагреваются различно. В результате от точки большего нагрева к точке меньшего нагрева начинается поток тепла. Передача тепла в разных материалах происходит по-разному. На это влияет такое свойства материалов как теплопроводность.

В рамках строительства домов при рассмотрении вопроса теплопроводности, потери тепла, когда стены имеют ровную поверхность, условно принимают передачу тепла как прямой, а не хаотичный поток. При этом и температура рассматривается не поверхности материала, а температуры внутри помещения и снаружи.

Рассмотрим особенности теплопроводности и потери тепла в деревянных домах.

Древесина как строительный материал

Неоднократно уже указывалось в наших статьях, что строительный материал изначально, впрочем, часто и сейчас, привязывался к регионам строительства. Вполне естественно, что в России основным строительным материалом стала древесина разных пород деревьев с учетом места их произрастания.

Читайте также:  Что делать если холодильник перестал холодить

Но даже при наличии других строительных материалов предпочтение часто отдавалось древесине. Более того, происходит это и в настоящее время даже при условии наличия развитой транспортной сети и грузоперевозок строительных материалов.

Теплопроводность древесины

Строительство домов из дерева ведется как в отношении маленьких дачных домиков, небольших домов для постоянного проживания или загородного отдыха, так и в отношении больших коттеджей. Одним из важнейших факторов является достаточно низкая теплопроводность древесины. Сравним данные на конкретных примерах.

* Данные из СНиП II-А.7-62 Строительная теплотехника и СНиП II-3-79 Строительная теплотехника

Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев

Если сравнить показатели в таблицах, то хорошо видно, что теплопроводность древесины ниже теплопроводности многих стеновых материалов. Лишь некоторые современные материалы приближаются, поэтому показатель с деревом (в таблицу не выведены данные по утеплителям, т.к. это не конструктивный материал, который будет рассмотрен в отдельной статье).

teplo soprotivlenie r1

teplo soprotivlenie r2

Изменение требований к теплосопротивлению ограждающих конструкций: слева R

При сравнении разных видов пород необходимо отметить, что на показатель теплопроводности древесины оказывает влияние её плотность и влажность. Плотность одной и тоже породы дерева может зависеть от места произрастания. По этой причине в таблице местами указаны несколько показателей.

Одной из самых «теплых» пород деревьев является кедр. Его коэффициент теплопроводности составляет 0,095 Вт/(м*С). Дом, построенный из кедра, будет очень хорошим вложением, так как позволит экономить на отоплении.

Ель также является хорошим решением для строительства в плане экономии на отоплении. Схожа с елью пихта, но только при условии, что нет повышенной смолистости. Именно смолистость сосны и её плотность отодвигает её на следующую позицию.

Плотность деревьев, особенно хвойных, очень зависит от места их произрастания, а это сказывается на теплопроводности. Показательным примером является именно сосна.

Так в северных районах России, например, Астраханская область, которая славится мачтовыми соснами с малой сбежестью ствола, годовой прирост у сосны не большой, древесина плотная. В Вологодской области часто предпочитают строить из ели, а не из сосны. В то же время в южной тайге сосна имеет резкий прирост летом с древесиной меньшей плотности. В результате теплопроводность такой сосны ниже, но и сбежесть больше.

Толщина стены из дерева

Для нас привычно, что стена в доме ровная, плоская. Учитывая тот факт, что тепло передается благодаря хаотичному движению частиц, но в условиях плоской стены можно говорить о прямолинейной передаче тепла от зоны с высокой температурой в зону с низкой. В условиях со стеной из бруса и лафета для энергоэффективного дома потребуется толщина стены 37 см.

Но в условиях с бревном ситуация будет выглядеть иначе. Закругленная поверхность «создаст» разнонаправленные векторы передачи тепла. В результате чего за толщину стены необходимо принимать диаметр бревна, а не его половину по самому узкому месту. Зону межвенцового паза или, как еще называют, теплового моста можно рассматривать как «мостик холода» аналогично раствору в кирпичной кладке.

peredacha tepla stena

Иными словами, в случае строительства дома из бревна, он должен строиться из бревна диаметром 37 см.

Источник

Справочник | Лесоматериалы | Деревянное строительство

Вы здесь

Механические свойства древесины

К механическим свойствам древесины относятся: прочность, твёрдость, жёсткость, ударная вязкость и другие.

Прочность — способность древесины сопротивляться разрушению от механических усилий, характеризующихся пределом прочности. Прочность древесины зависит от направления действия нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков.

Существенное влияние на прочность древесины оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении количества связанной влаги прочность древесины уменьшается (особенно при влажности 20-25%). Дальнейшее повышение влажности за предел гигроскопичности (30%) не оказывает влияния на показатели прочности древесины. Показатели пределов прочности можно сравнивать только при одинаковой влажности древесины. Кроме влажности на показатели механических свойств древесины оказывает влияние и продолжительность действия нагрузок.

Вертикальные статические нагрузки — это постоянные или медленно возрастающие. Динамические нагрузки, наоборот, действуют кратковременно. Нагрузку, разрушающую структуру древесины, называют разрушительной. Прочность, граничащую с разрушением, называют пределом прочности древесины, её определяют и измеряют образцами древесины. Прочность древесины измеряют в Па/см2 (кгс на 1 см2) поперечного сечения образца в месте разрушения, (Па/см2 (кг с/см2).

Сопротивление древесины определяют как вдоль волокон, так и в радиальном и тангенциальном направлении. Различают основные виды действий сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание. Прочность зависит от направления действия сил, породы дерева, плотности древесины, влажности и наличия пороков. Механические свойства древесины приведены в таблицах.

Чаще всего древесина работает на сжатие, например, стойки и опоры. Сжатие вдоль волокон действует в радиальном и тангенциальном направлении (рис. 1).

Читайте также:  Что за птичка с оранжевой грудкой похожа на воробья

Предел прочности на растяжение. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород составляет 1300 кгс/см2. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

Прочность древесины при растяжении поперёк волокон очень мала и в среднем составляет 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, то есть 65 кгс/см2. Поэтому древесина почти не применяется в деталях, работающих на растяжение поперёк волокон. Прочность древесины на растяжение поперёк волокон имеет значение при разработке режимов резания и режимов сушки древесины.

mechwood 01
Рис. 1. Испытание механических свойств древесины на сжатие: а — вдоль волокон; б — поперек волокон — радиально; в — поперек волокон — тангенциально.

Предел прочности при сжатии. Различают сжатие вдоль и поперёк волокон. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Разрушение при сжатии начинается с продольного изгиба отдельных волокон, которое во влажных образцах из мягких и вязких пород проявляется как смятие торцов и выпучивание боков, а в сухих образцах и в твёрдой древесине вызывает сдвиг одной части образца относительно другой.

Средняя величина предела прочности при сжатии вдоль волокон для всех пород составляет 500 кгс/см2.

Прочность древесины при сжатии поперёк волокон ниже, чем вдоль волокон примерно в 8 раз. При сжатии поперёк волокон не всегда можно точно установить момент разрушения древесины и определить величину разрушающего груза.

Древесину испытывают на сжатие поперёк волокон в радиальном и тангенциальном направлениях. У лиственных пород с широкими сердцевинными лучами (дуб, бук, граб) прочность при радиальном сжатии выше в полтора раза, чем при тангенциальном; у хвойных — наоборот, прочность выше при тангенциальном сжатии.

mechwood 02
Рис. 2. Испытание механических свойств древесины на изгиб.

Предел прочности при статическом изгибе. При изгибе, особенно при сосредоточенных нагрузках, верхние слои древесины испытывают напряжение сжатия, а нижние — растяжения вдоль волокон. Примерно посередине высоты элемента проходит плоскость, в которой нет ни напряжения сжатия, ни напряжения растяжения. Эту плоскость называют нейтральной; в ней возникают максимальные касательные напряжения. Предел прочности при сжатии меньше, чем при растяжении, поэтому разрушение начинается в сжатой зоне. Видимое разрушение начинается в растянутой зоне и выражается в разрыве крайних волокон. Предел прочности древесины зависит от породы и влажности. В среднем для всех пород прочность при изгибе составляет 1000 кгс/см2, то есть в 2 раза больше предела прочности при сжатии вдоль волокон.

mechwood 03
Рис. 3. Сдвиг древесины: а — вдоль волокон; б — перпендикулярно волокнам.
mechwood 04
Рис. 4. Сдвиг деталей: а — обыкновенный; б — двойной.

Прочность древесины при сдвиге. Внешние силы, вызывающие перемещение одной части детали по отношению к другой, называют сдвигом. Различают три случая сдвига: скалывание вдоль волокон, поперёк волокон и перерезание.

Прочность при скалывании вдоль волокон составляет 1/5 часть от прочности при сжатии вдоль волокон. У лиственных пород, имеющих широкие сердцевинные лучи (бук, дуб, граб), прочность на скалывание по тангенциальной плоскости на 10-30% выше, чем по радиальной.

Предел прочности при скалывании поперёк волокон примерно в два раза меньше предела прочности при скалывании вдоль волокон. Прочность древесины при перерезании поперёк волокон в четыре раза выше прочности при скалывании.

mechwood 05
Рис. 5. Направление сил в деревянной конструкции, находящейся под нагрузкой: 1 — сдвиг на скалывание; 2 — сжатие; 3 — растяжение; 4 — изгиб; 5 — сжатие.

Твёрдость древесины имеет существенное значение при обработке её режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц перил.

Твёрдость древесины

Эбеновое дерево

Акация белая

Олива

Падук

Ярра

Афромозия

Кумару

Граб

Лапачо

Вяз гладкий

Амарант

Берёза

Орех грецкий

Тиковое дерево

Кемпас

Ирокко (камбала)

Бамбук

Вишня

Панга-панга

Ольха

Венге

Лиственница

Гуатамбу

Клён полевой

Клен остролистый

Сосна

Ясень

Сосна корейская

Мербау

Осина

Сукупира

Кумьер

Ятоба (мерил)

Груша

Свитения (махагони)

Сапелли

Дуссие

Липа

Мутения

Каштан

Порода дерева Твердость, МПа (кгс/см 2 )
для поверхности поперечного разреза для поверхности радиального разреза для поверхности тангенциального разреза
Липа 19,0(190) 16,4(164) 16,4(164)
Ель 22,4(224) 18,2(182) 18,4(184)
Осина 24,7(247) 17,8(178) 18,4(184)
Сосна 27,0(270) 24,4(244) 26,2(262)
Лиственница 37,7(377) 28,0(280) 27,8(278)
Береза 39,2(392) 29,8(298) 29,8(298)
Бук 57,1 (571) 37,9(379) 40,2(402)
Дуб 62,2(622) 52,1(521) 46,3(463)
Граб 83,5(835) 61,5(615) 63,5(635)

Ударная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше, чем у древесины хвойных пород. Ударную твёрдость определяют, сбрасывая стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 0,5 м на поверхность образца, величина которого тем больше, чем меньше твёрдость древесины.

Читайте также:  Чем удлинить сливной шланг стиральной машины

Износостойкость — способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.

Способность древесины удерживать металлические крепления: гвозди, шурупы, скобы, костыли и др. — важное её свойство. При забивании гвоздя в древесину возникают упругие деформации, которые обеспечивают достаточную силу трения, препятствующую выдёргиванию гвоздя. Усилие, необходимое для выдёргивания гвоздя, забитого в торец образца, меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперёк волокон. С повышением плотности сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается. Усилия, необходимые для выдёргивания шурупов (при прочих равных условиях), больше, чем для выдёргивания гвоздей, так как в этом случае к трению присоединяется сопротивление волокон перерезанию и разрыву.

Основные технические свойства различных древесных пород

Порода дерева Коэффициент усушки, % Механическая прочность для древесины с 15 %-ной влажностью, МПа (кгс/см 2 )
в радиальном направлении в тангенциальном направлении на сжатие вдоль волокон на изгиб скалывание
в радиальной плоскости в тангециальной плоскости
Хвойные древесные породы
Сосна 0,18 0,33 43,9 79,3 6,9(68) 7,3(73)
Ель 0,14 0,24 42,3 74,4 5,3(53) 5,2(52)
Лиственница 0,22 0,40 51,1 97,3 8,3(83) 7,2(72)
Пихта 0,9 0,33 33,7 51,9 4,7(47) 5,3(53)
Твердолиственные древесные породы
Дуб 0,18 0,28 52,0 93,5 8,5(85) 10,4(104)
Ясень 0,19 0,30 51,0 115 13,8(138) 13,3(133)
Береза 0,26 0,31 44,7 99,7 8,5(85) 11(110)
Клен 0,21 0,34 54,0 109,7 8,7(87) 12,4(124)
Ильм 0,22 0,44 48,6 105,7 13,8(138)
Вяз 0,15 0,32 38,9 85,2 7(70) 7,7(77)
Мягколиственные древесные породы
Осина 0,2 0,32 37,4 76,6 5,7(57) 7,7(77)
Липа 0,26 0,39 39 68 7,3(73) 8(80)
Черная ольха 0,16 0,23 36,8 69,2
Черная осина 0,16 0,31 35,1 60 5,8(58) 7,4(74)

Нормативная сопротивляемость чистой древесины сосны и ели

Средние показатели сопротивления древесины выдергиванию гвоздей

Источник

Теплопроводность древесины – таблица 5

Teploprovodnost 5 aКак и обещал ранее, выкладываю подробную таблицу по теплопроводности древесины различных пород. Чем хорошо дерево? Тем, что его легко обрабатывать, из него легко строить дом, дерево пока еще можно легко получить в России в виде строительного материала.

Рассмотрим Таблицу 5 – теплопроводность древесины различных пород:

Teploprovodnost 5

Оставим пока в стороне пробку – кору пробкового дуба, поговорим о ней позже.

Из всех пород дерева самым теплым является кедр. Его показатели теплопроводности поперек волокон являются самыми низкими – 0,095 Вт/(м*С). Дом из кедра будет самым теплым – чтобы получить показатель теплосопротивления R = 3, вам понадобится стена из кедра толщиной 30 сантиметров.

Следующим по теплоизолирующим свойствам идет древесина ели — 0,110 Вт/(м*С). Для того, чтобы достичь R = 3, вам понадобится стена потолще – в 33-35 сантиметров.

Далее, с большим отрывом, следуют сосна, липа, пихта и береза. Их показатель теплосопротивления равен 0,150 Вт/(м*С). Для того, чтобы получить дом с теплосопротивлением R = 3, вам понадобятся сосновые или липовые стены толщиной в 45 сантиметров.

И наконец, самые «холодные» деревья – это тополь, дуб и клен. При их теплосопротивлении в 0,170-0,200 Вт/(м*С) вам понадобится строить дом со стенами в 50-60 сантиметров. Давно ли вы видели в продаже кругляк с минимальным диаметром стволов в полметра?

Что касается показателей теплосопротивления для древесины вдоль волокон. Почти для всех пиломатериалов он равен 0,4 Вт/(м*С). Что это значит? Это значит, что древесина вдоль волокон промерзает в зимний период почти в 4 раза сильнее, чем поперек. Видели промерзшие углы в деревянных домах?

А еще это значит, что любые торцы брусьев или стропил будут промерзать вдоль волокон и нести холод в дом. То есть, торцы пиломатериалов должны быть укрыты от внешней температуры. Либо они должны быть утеплены в том случае, если далее брус или балка проходит сквозь ограждающие конструкции и попадает внутрь дома.

Что же касается пробки, то ее нельзя будет использовать как строительный материал для ограждающих конструкций в силу малой прочности. Однако, ее можно использовать как превосходный экологически чистый утеплитель для деревянного дома.

Источник

Adblock
detector