Madera - un material estructural natural

Profesor de tecnología

Chushkin Alexander Anatolyevich

Escuela №115

G. Volgogrado

Objetivo de la lección:

• para estudiar los principales tipos de madera;
• analizar los métodos de producción de madera;
• considerar el alcance de la madera;
• dominar el proceso de fabricación de un modelo de velero a partir de madera.

Madera

Madera

Madera

Cortar madera

Producción de madera

Solicitud

Madera

Tablero sin bordes

Tablero afilado

Jorobado

Tablero afilado

madera con secciones de 16 × 8 mm a 250 × 100 mm. Los tableros con bordes están hechos de diferentes especies de madera. La principal diferencia entre el tablero afilado es la falta de recolección (los bordes del tablero con la corteza cuando se corta de un tronco).

Tablero afilado

Las dimensiones del tablero afilado se determinan de acuerdo con el esquema un × b × ldonde b  - calculado como el lado más grande de la sección transversal, tamaño un  - lado más pequeño l  - la longitud del tablero, por ejemplo, 50 × 150 × 6000 mm.

madera

La placa más común de las siguientes longitudes: 6000 mm, 4000 mm, 3000 mm.

En Rusia, el tablero más común es grueso (parámetro " un"): 22 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm.

Tablero sin puente

un tablero con bordes sin aserrar o parcialmente aserrados, con una visión general más permisible en el tablero con bordes.

madera

Losa

madera

Paseo marítimo

madera

madera

Barra: tiene un grosor y un ancho de más de 100 mm.

Madera de cuatro filos

Viga de dos filos

madera

Barras: tienen un grosor de hasta 100 mm y un ancho de no más del doble de grosor.

Madera

Madera - materiales de madera que preservan su estructura física natural y composición química, obtenidos de árboles talados, látigos y (o de sus partes) por división transversal y (o) longitudinal.

Madera

Madera

Criador

Madera

Un látigo es el tronco de un árbol caído despejado de ramas sin una parte basal y un pico separado de él.

Madera

Tronco: un surtido redondo de madera para usar en forma redonda, con la excepción de fino estante de la mina, polos  y estacas, o como materia prima para madera de uso general y tipos especiales de productos forestales

Madera

Cresta: un segmento de la parte inferior del tronco, diseñado para desarrollar tipos especiales de productos forestales: chapa, embalaje, esquís, fósforos, durmientes, principalmente de madera dura, con menos frecuencia de coníferas.

El grosor de las crestas varía de 12 cm para una cresta de arista de madera dura a 46 cm para una cresta de alerce para la fabricación de conductores de madera para pozos de minas), longitud: de 0,5 m (cresta de cañón) a 14 m (cresta de construcción de coníferas)

Madera

Churak es un surtido corto y redondo, principalmente una sección de cresta, cuya longitud corresponde a las dimensiones necesarias para el procesamiento en máquinas para trabajar la madera.

Madera

Criador

Placa inferior - troncos de construcción de bordes delgados para edificios auxiliares y temporales, espesor: para coníferas - de 6 a 13 cm inclusive y para hojas caducas - de 8 a 11 cm inclusive.

MÉTODOS DE CORTE DE REGISTRO PARA MADERA

Producción de madera

Los portadores de troncos entregan troncos al almacén de una empresa de carpintería.

Producción de madera

Los registros se descargan, ordenados por diámetro, especie y propósito.

Producción de madera

Desde el almacén, los troncos son transportados por transportadores hasta el aserradero.

Producción de madera

Vio el marco

Sierra de cinta

Video de operación del aserradero

Solicitud

Construcción

Decoracion interior

Producción de bloques de ventanas y puertas

Producción de muebles

Barcos de vela

Referencias: Diapositiva 5.6 http://b2bconstruction.ru/images/gallery/obreznaya-doska.jpg https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0 % BE% D1% 81% D0% BA% D0% B0   Diapositiva 7 http://www.palki.ru/messages/images_78089.jpg   Diapositiva 8 http://www.scieriedrombois.com/42-72-thickbox/dosse-charpente-sur-liste.jpg   Diapositiva 9 http://images.ru.prom.st/107328_w640_h640_obapol_vid_sverhu.jpg   Diapositiva 10 http://f1.ds-russia.ru/u_dirs/079/79072/f8c89f14f96dff4e780d952f2741402c.jpg http://www.fanera-doski.ru/img/brus_stroitelniy.jpg   Diapositiva 11 http://derevo-store.ru/photo/brusok01m.jpg   Diapositiva 12 https://ru.wikipedia.org/wiki/Forests https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/52/Biella-Trecciolino_-_legna.jpg/1024px-Biella-Trecciolino_-_legna.jpg   Diapositiva 14 https://en.wikipedia.org/wiki/Forests https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f4/Tree-lengths_in_storage.jpg/1024px-Tree-lengths_in_storage.jpg   Diapositiva 15 http://www.companion.ua/data/filestorage/magazines/2012/27-28/047_470x325.jpg   Diapositiva 16 Diapositiva 16 https://ru.wikipedia.org/wiki/Kryazh_( procesamiento de madera) http://www.woodtrade.ru/files/img/msgboard/gallery/1132_p800.jpg   Diapositiva 17 http://4.bp.blogspot.com/-nu6w7JimzqQ/TiaAB5AcPBI/AAAAAAAAAAc/midt3Ci2Wy8/s1600/i.jpeg   Diapositiva 18 http://lhp-tavolga.ru/public/default/balans_B.jpg   Diapositiva 19 http://strport.ru/sites/default/files/resize/8_6-500x343.jpg http://s005.radikal.ru/i211/1011/1b/9072273f4d3e.jpg   Diapositiva 21-23 http://www.oborudovaniederevo.ru/news/fotos/39844421158.JPG http://sdelanounas.ru/images/img/www.khabkrai.ru/x400_user_files_arkaim_2009_8.jpg.jpeg http://www.ideibiznesa.org/wp-content/uploads/pilomaterial-na-vyhode-s-ramy.jpg   Diapositiva 25-29 http://1-metr.com/uploads/posts/2011-01/1296473459_oblicovka-sten-derevom.jpg http://www.sbstil.com.ua/windtree/design.jpg http://masterpomebeli.ru/wp-content/uploads/2014/07/derevjannaja-mebel.jpg http://korabley.net/_nw/13/98003726.jpg

• El material metódico "Madera" se desarrolló para la sección "Tecnología para crear productos de madera. Elementos de la ciencia de la máquina "para estudiantes de sexto grado. Los estudiantes intensifican sus conocimientos sobre el tema "Tipos de madera", consideran formas de cortar troncos en madera longitudinalmente, estudian el funcionamiento de un marco de aserradero y hacen un modelo de un velero. El material metódico “Madera” incluye recomendaciones metodológicas para la lección, presentación, aplicaciones con tareas para verificar la asimilación del material pasado, un mapa de ruta para la fabricación del barco. En las pautas hay un enlace al video de la lección.

  El | Vida de servicio |

La madera como material natural.

Especies de madera
Madera tratada térmicamente (ahumada)

Madera  - un material tradicional para la fabricación de revestimientos para el suelo, que incluyen parquet, parquet y madera maciza. Por madera se entiende el cuerpo de plantas leñosas y arbustivas, rodeadas de cambium y corteza.

La textura y el patrón de superficie de los productos de madera para diferentes versiones de su aserrado dependen del ancho y la visibilidad de los anillos de los árboles. Se cree que desde un punto de vista estético, el valor de la madera es mayor, cuanto más uniforme es la estructura de las capas anuales y menores son las diferencias en el ancho de las capas individuales.

Desde el punto de vista del aserrado de madera, se consideran tres tipos principales: transversal (o final); radial; tangencial.

El uso de madera natural para la producción de los materiales de construcción descritos (parquet, madera maciza y tableros de parquet) determina la transferencia de las ventajas y desventajas de este material natural a las propiedades de los revestimientos de pisos. Las mayores dificultades se crean por la dependencia de las dimensiones geométricas de los productos de las condiciones de temperatura y humedad de almacenamiento, transporte, colocación y operación. A este respecto, además del embalaje adecuado y el cumplimiento de las condiciones de almacenamiento y transporte, existen ciertas restricciones en la temperatura y la humedad de las instalaciones (incluidas las estructuras de cerramiento, la base y las paredes) al colocar y operar el parquet.

Las mismas consideraciones determinan principalmente la elección de los rangos de tamaño de los productos, incluida la relación entre la longitud, el ancho y el grosor, los parámetros de la conexión de la lengüeta y la ranura y las tolerancias de precisión en el proceso de fabricación. La calidad del piso de madera natural depende del tipo de madera, las condiciones para su crecimiento, procesamiento y uso.

Color de madera  (Fig. 4) es causada por los taninos, colorantes, sustancias resinosas y sus óxidos contenidos en ella y depende de las especies de árboles, su edad, composición del suelo y condiciones climáticas del área donde creció. Con el tiempo, el color de la madera cambia, parece patinar, lo que, por un lado, crea un aura de antigüedad y, por otro, dificulta la reparación del piso, asociado con el reemplazo de tablones individuales.

Textura de madera  - Este es un patrón natural formado por fibras y capas de madera y debido a las características de su estructura. Depende de la ubicación de las fibras de madera, la capacidad de distinguir las capas anuales, la combinación de colores de la madera, la cantidad y el tamaño de los rayos centrales. El color y la textura determinan el tipo de madera.

Dureza de la madera  En primer lugar, depende del tipo de madera, y también en gran medida de las condiciones de crecimiento de los árboles, la humedad, etc. Dentro de una especie, el rango de valores puede ser muy significativo. Típicamente, la dureza relativa promedio de Brinell se indica como un porcentaje relativo al roble; la dureza relativa del roble se toma como 100%.
La dureza Brinell se determina presionando una bola de acero de 10 mm de diámetro en la muestra de prueba con cierta fuerza. Luego, se mide el agujero resultante y se calcula el valor de dureza Brinell (cuanto más pequeño es el agujero, más dura es la madera). Cuanto más dura sea la madera, mayor será el número en esta escala.

La madera es un material higroscópico., que tiene la capacidad de absorber la humedad del medio ambiente y regalarla. Su humedad cambia con las características climáticas cambiantes del aire circundante. Por ejemplo, con una humedad relativa del 50% y una temperatura de +20 ° C, el contenido de humedad de equilibrio de la madera será del 9%, con una humedad del 30% y una temperatura de +25 ° C, esta cifra es del 5%. La tasa de cambio en la humedad de la madera depende de la especie.

Con un cambio en el contenido de humedad de la madera, un cambio en las dimensiones lineales de las tablas, caracterizado por coeficiente de expansión lineal. Este indicador se expresa como% del ancho de la barra.

El diagrama (Fig. 3) muestra los datos sobre el cambio en el ancho de la tabla dependiendo del tipo de madera con un cambio en la humedad de la madera en un 1%.

Utilizando este coeficiente, es posible mediante el cálculo determinar la deformación teórica de la instalación de parquet (la deformación real, como regla, es menor que la calculada).

La deformación de la madera, que es un material anisotrópico, ocurre de manera desigual en diferentes direcciones y depende del tipo de corte y de la presencia de tensiones residuales después del secado.

También debe tenerse en cuenta que con humedad normal en la habitación (40-65% de humedad se considera la norma), cambios lineales significativos en parquet seco de calidad  no ocurrirá, es decir depende de la calidad del secado, cómo se comportará el piso de parquet durante su operación, qué tan duradero será. Bueno, desde el punto de vista de minimizar las tensiones residuales, secar al vacío o al vacío por convección.

El contenido de humedad de las tablas según GOST 862.1-85 cuando se envía al consumidor debe ser de 9 ± 3%. Tal humedad es óptima desde el punto de vista de la preservación de las dimensiones geométricas del parquet. En condiciones de funcionamiento normales, el 19% de humedad de la madera corresponde al 55% de humedad relativa del aire a 20 ° C.

Un árbol recién cortado puede tener un contenido relativo de humedad de madera del 50-70%. Existen varios métodos para secar madera, incluidos aire caliente, microondas y cámaras de vacío. Durante el proceso tecnológico, es importante no solo llevar el contenido de humedad de la madera al valor requerido (9 ± 3%), sino también no crear tensiones residuales, lo que puede conducir a la deformación del parquet o al agrietamiento.

Debe entenderse que incluso el parquet bien seco responderá a los cambios de humedad en la habitación. Pero al mismo tiempo, los cambios que ocurran en él no serán críticos si la humedad relativa y la temperatura en la habitación corresponden a las condiciones normales.

Con base en los criterios de evaluación comunes a los diferentes tipos de madera, es posible determinar características que se transforman en propiedades de consumo de productos de maderay elabore una tabla apropiada ("Propiedades de la madera de varias especies utilizadas en la producción de parquet", vea el enlace a continuación en CD-ROM). Los siguientes criterios se utilizan como criterios para evaluar las propiedades de la madera:

• dureza y resistencia al estrés, que afectan la resistencia al desgaste: la vida útil del piso de parquet;
• estabilidad y grado de contracción, caracterizando la reacción de la madera a los cambios de temperatura y humedad y determinando, entre otras cosas, la compatibilidad de diferentes especies en las estructuras del parquet de arte;
• el grado de oxidación, que determina la estabilidad del color de la madera durante el funcionamiento;
• textura expresiva que caracteriza las propiedades estéticas de la superficie de la madera.

Protección de la madera  implica una gama relativamente amplia de medidas y medios diseñados para evitar la influencia de influencias que lo destruyen o alteran sus características en una dirección indeseable. Esto es, en primer lugar, protección contra la humedad, que implica la aplicación de barnices, masillas de cera o aceites en la superficie de un árbol (con impregnación a cierta profundidad). La protección contra la humedad durante el almacenamiento y el transporte implica el uso de un embalaje adecuado que proteja tanto la humedad como el estrés mecánico durante el transporte.

Para ciertas condiciones de funcionamiento, la madera está impregnada con agentes pirofóbicos y antisépticos.

Para aumentar la dureza de la madera en la fabricación de ciertos tipos de revestimientos para pisos, se somete a un prensado especial, lo que aumenta la densidad de las capas superficiales. Para tipos de revestimientos de suelo como el tablero de parquet y el parquet prono, se utiliza una estructura multicapa en la base del material con fijación mutuamente perpendicular de las capas, lo que ayuda a aumentar la estabilidad de las dimensiones geométricas de los elementos de los revestimientos de suelo.

Y, finalmente, la tarea de proteger la madera natural es mantener las condiciones normales de funcionamiento de los revestimientos para pisos. A pesar de todos los revestimientos protectores y medidas para impermeabilizar los pisos, apreciamos los pisos de madera natural, entre otras cosas, por su capacidad de "respirar", es decir. Proporcionar intercambio de humedad con el aire ambiente. El exceso de humedad, o viceversa, el aire demasiado seco es perjudicial para nosotros y para los productos fabricados por nosotros a partir de madera natural. Debe tenerse en cuenta que ni el embalaje utilizado ni los tipos de revestimientos protectores utilizados para suelos proporcionan una resistencia total a la humedad.

La madera se divide en dos variedades:

Madera dura: roble, arce, abedul, tilo, etc.

Maderas blandas: abeto, pino, cedro siberiano, etc.

La densidad de la madera es 0.46 ... 0.76 g / cm 3, la resistencia a la tracción a lo largo de las fibras es 101 ... 161 MPa.

Por su estructura, la madera es un material compuesto de fuertes fibras de celulosa y finas capas intermedias de lignina.

Las principales variedades de materiales de madera:

Madera prensadaobtenido por prensado en caliente seguido de procesamiento especial. Utilizado para la fabricación de rodamientos, bujes y otras piezas de máquinas.

Tablero de fibra  producido por prensado en caliente de madera triturada, a veces con una carpeta. Se utilizan para el revestimiento y la decoración de vagones de ferrocarril, autobuses, etc.

Aglomerado  obtenido por prensado en caliente de astillas de madera con un aglutinante. Estas placas se utilizan en la construcción de automóviles, para la producción de muebles, etc.

Contrachapado  representa material de lámina de 1 ... 12 mm de espesor. Se hace pegando capas de chapa, que es una viruta ancha y uniforme de madera en forma de láminas con un espesor de 0,55 ... 1,5 mm.

Materiales técnicos de cerámica

Los materiales cerámicos se obtienen de polvos finos sintetizados o naturales de compuestos químicos inorgánicos (óxidos, nitruros, etc.). Para la preparación de la masa cerámica, también se utilizan sustancias auxiliares: plastificantes que mejoran la formación de polvos no plásticos, aglutinantes, lubricantes para aceites de baja tensión superficial, utilizados para reducir la fricción y la adherencia de la masa a la superficie del molde, y tensioactivos (ácidos oleico y esteárico) que mejoran humectante de partículas cerámicas.

En la preparación de masas cerámicas, las operaciones más importantes son: molienda de materias primas, preparación de una mezcla de polvos, granulación y secado de masas cerámicas. Los materiales en forma de piezas de varios tamaños con diferentes propiedades físicas se trituran mecánicamente (triturados y molidos). Primero, la trituración gruesa se lleva a cabo a un tamaño de partícula de 10 ... 15 mm, luego la trituración promedio a un tamaño de partícula de 1 mm y la trituración fina. El material triturado se tamiza a través de tamices metálicos, se pasa a través de un separador magnético para separar las impurezas ferromagnéticas y se envía a un rectificado fino, generalmente combinado con la mezcla de los componentes. A menudo, la molienda se lleva a cabo con la adición de agua.

Se obtiene una mezcla de materiales de partida mezclando componentes finamente divididos o simultáneamente moliendo y mezclando finamente los componentes de partida. Los más utilizados en la producción de productos cerámicos son los polvos de prensado, los slips de inyección y los compuestos de moldeo de plástico. Estas masas difieren entre sí en el contenido de plastificantes. Con un bajo contenido de plastificantes de 3 ... 10%, se obtienen polvos de prensado, con 7 ... 20% del contenido de plastificantes, materiales de moldeo de plástico y con un mayor contenido de plastificantes (hasta 40%) son resbalones de inyección.

El proceso de moldear productos a partir de masas cerámicas se basa en su capacidad de flujo de plástico sin romper la continuidad bajo la influencia de fuerzas externas y mantener la forma obtenida. Las propiedades de plasticidad de la masa cerámica generalmente están dadas por sustancias especiales: plastificantes. En la producción, la mayoría de las veces el moldeo de productos se realiza de las siguientes maneras: prensado, colado por deslizamiento, moldeo a partir de masas de plástico, laminado.

Se desprenden espacios en blanco formados. Durante la cocción, la sinterización del material cerámico se produce como resultado de una serie de procesos fisicoquímicos con la adquisición de ciertas propiedades por productos, la compactación y el endurecimiento del material debido a los procesos de transferencia y redistribución de sustancias. La cocción se lleva a cabo en hornos continuos o discontinuos.

Los materiales cerámicos pertenecen a los cuerpos de estructura cristalina y consisten en una gran cantidad de granos de compuestos químicos. Tamaño de grano, como regla, 50 ... 100 micras o más. En los granos, se observa una disposición ordenada de iones en el espacio en forma de una determinada red cristalina. Los cristales de óxidos y otros compuestos químicos inorgánicos son principalmente de la naturaleza iónica de las fuerzas de unión (cristales iónicos). La base del enlace iónico es la atracción electrostática entre iones con carga positiva (cationes) y con carga negativa (aniones). La naturaleza iónica del enlace se manifiesta en mayor grado en compuestos cuyos elementos pertenecen a los grupos más distantes entre sí del sistema periódico de los elementos de Mendeleev (por ejemplo, MgO, BeO).

La cerámica técnica, dependiendo de la presencia de cierto compuesto químico y propiedades en el material fabricado, se divide en varias clases principales: estructural, de corte, eléctrica, de ingeniería de radio, etc.

Cerámica Estructural. La cerámica estructural permite el uso de temperaturas más altas en comparación con los metales y, por lo tanto, es un material prometedor para motores de combustión interna y motores de turbina de gas. Además de una mayor eficiencia del motor, la ventaja de la cerámica es su baja densidad y conductividad térmica, mayor resistencia térmica y al desgaste.

La cerámica estructural a alta temperatura se caracteriza por una porosidad moderada y alta resistencia al calor, manteniendo propiedades termomecánicas suficientemente altas a temperaturas de operación de 1300 ° C y superiores. Las partes de esta cerámica están en forma de tubos, bujes, varillas, arandelas, ganchos y productos de formas más complejas.

Como cerámica estructural, se utilizan nitruros, óxidos, carburos Si 3 N 4, Al 2 O 3, ZrO 2 ,   SiC et al., Las cerámicas con un contenido de más del 95% de Al 2 O 3 se denominan corindón.

El esquema tecnológico más prometedor para la fabricación de productos a partir de cerámica estructural en esta etapa de su desarrollo se considera el siguiente: moldear la composición preparada - blancos de cocción - compactación adicional por prensado isostático en caliente (GUI).

Por ejemplo, el SIP de nitruro de silicio Si 3 N 4 se lleva a cabo en capas de vidrio a temperaturas de 1800 ... 2000 ° C bajo una presión de argón de 100 ... 150 MPa durante una hora. En este caso, la resistencia a la tracción. σ   izg aumenta de 830 a 1030 MPa. La cocción preliminar se realiza mediante calentamiento en hornos microondas (frecuencia actual 28000 MG c).

La cerámica estructural se usa experimentalmente en la industria automotriz para la parte superior del seguidor de válvulas de motores de combustión interna (motor), la superficie de trabajo del motor de levas del árbol de levas y otros detalles

Los materiales cerámicos son materiales frágiles, y su resistencia depende en gran medida del estado de la superficie de las piezas, especialmente de la presencia de microgrietas, que son concentradores de tensiones. Para piezas de máquinas con dimensiones exactas, el mecanizado es necesario. Debido a la alta dureza y fragilidad de la cerámica, se utiliza el procesamiento abrasivo. El método de procesamiento más utilizado en la actualidad es el rectificado de precisión utilizando círculos que tienen polvo de diamante como abrasivo. Al cambiar factores como la profundidad de corte y el tamaño de grano del polvo de diamante en la muela, es posible controlar la naturaleza de la destrucción de la cerámica y, por lo tanto, fabricar productos con parámetros racionales de rugosidad de la superficie procesada. En consecuencia, la estructura de la capa superficial defectuosa del producto está determinada tanto por las propiedades fisicomecánicas como por los regímenes de rectificado de cerámica con diamante.

Corte de cerámica  (RK) Se caracteriza por una alta dureza, incluso cuando se calienta, resistencia al desgaste, inercia química para la mayoría de los metales durante el proceso de corte. Por el complejo de estas propiedades, la cerámica supera significativamente los materiales de corte tradicionales: aceros de alta velocidad y aleaciones duras.

Distinguir entre cerámica de nitruro y óxido. Modern RK es un material compuesto con una matriz de Si 3 N 4 (t esclavo máx ≤ 1200 ° С) o А1 2 0з (t esclavo máx ≤ 1500 ° С). Las cargas son pequeñas partículas de TiN, TiC, ZrO 2.

RK está hecho en forma de placas pequeñas, en cuya superficie se aplican dos o más capas de recubrimientos A1 2 0h, TiC, TiN, TiCN. También se utilizan recubrimientos "degradados", cuya composición cambia gradualmente de la cerámica a la superficie de trabajo. Los recubrimientos tienen como objetivo la "curación" de defectos en la capa superficial del material cerámico.

Cerámica de corte de óxido  AI 2 O 3, AI 2 O 3 + ZrO 2 se utiliza para desbastar y terminar piezas de torneado de acero, con menos frecuencia de hierro fundido.

Cerámica de corte de nitruro  Si 3 N 4, SisN 4 + Zr0 2 se utiliza para desbaste y acabado de torneado, fresado de fundiciones y superaleaciones.

Por sus propiedades, el corte de cerámica ocupa una posición intermedia entre las aleaciones duras y los materiales superduros (diamantes).

Vidrio inorgánico

El estado vítreo es inherente a una amplia clase de sustancias inorgánicas, desde elementos individuales hasta complejos sistemas multicomponentes. El vidrio, como producto artificial, puede incluir la mayoría de los elementos del sistema periódico.

Los vidrios que contienen óxidos de SiO 2, B 2 O 3 son los más utilizados. Cada uno de estos óxidos formadores de vidrio puede formar vidrios en combinación con óxidos modificadores: SiО 2 - AI 2 O 3, SiО 2 - В 2 О 3, CaО-MgО 3 - В 2 О 3, etc.

La historia centenaria de la fabricación de vidrio, desde el antiguo Egipto, Babilonia, Asiria y hasta el presente, está asociada con la fabricación de vidrios de silicato,  basado en el sistema Si-Na 2 O-CaO. La composición de algunas gafas industriales se presenta en tabla. 1)

Tabla I

La composición química de los vidrios.

Tipo de vidrio	Composición química,%
Si0 2	Na 2 O	CaO	B 2 O 3	AI 2 O 3	MgO	Guau	K 2 O	Fe 2 O 3
Vajilla			7,45	–	0,5	–	–		0,05
Laboratorio Quimico	68,4	9,4	8,5	2,7	3,9	–	–	7,1	–
Pulido (método de flotación)		13,4	8,7	–	0,9	3,6	–	–	0.1; 0.3 SiO 3
Médico		8,5			4,5		–		–
Resistente al calor	80,5		0,5			–	–		–
Resistente a la radiación	48,2		0,15		0,65	–	29,5	7,5	–

El vidrio es un estado de sustancia amorfa que se obtiene enfriando una masa fundida sobreenfriada. La diferencia entre el vidrio y los cristales es la falta de periodicidad de la estructura y el orden de largo alcance en la estructura.

Por su estructura, los vidrios de silicato son una red continua desordenada de tetraedros de SiO 4 (Fig. 11). Un átomo de silicio rodeado por cuatro átomos de oxígeno refleja el orden de corto alcance en la estructura de vidrio. Como lo demuestran numerosos estudios de difracción de neutrones y rayos X, la presencia de una red desordenada también se confirma en relación con la estructura de los vidrios de un solo componente.

Cuando se introducen óxidos de sodio en SiO 2, se viola la continuidad de la red de silicio-oxígeno debido a roturas parciales de los enlaces Si - O - Si que conectan el tetraedro entre sí. Aparecen los llamados átomos de oxígeno sin puente. Los tetraedros están conectados por vértices, no bordes ni caras.

Fig. 11. Estructura de vidrio tetraédrico

Los componentes de vidrio capaces de formar independientemente una red estructural continua, como SiO 2 y otros, pertenecen al grupo formador de vidrio.  Los componentes de vidrio que no pueden formar independientemente una red estructural continua se denominan modificadores  El grupo de modificadores, como regla, incluye óxidos de elementos del primer y segundo grupo del sistema periódico. Los cationes modificadores se encuentran en las cavidades libres de la rejilla estructural (Fig. 12).

En los vidrios inorgánicos, al enfriarse, la masa fundida pasa a un estado físico plástico y luego a un estado vítreo. Cuando se calienta, respectivamente, se producen transiciones: un estado vítreo ->   condición plástica ->   derretir

Fig. 12. Diagrama de estructura de vidrio

El rango de temperatura en el que ocurre el proceso de transición vítrea se llama intervalo de transición vítrea y está limitado por dos temperaturas: desde el lado de la temperatura alta T  p (temperatura de ablandamiento), del lado de las bajas temperaturas   T  Art. El vidrio tiene las propiedades de un sólido con fractura frágil. Temperatura T  p es el límite del estado plástico y la masa fundida. A temperatura T  p del vidrio fundido ya logra tirar de hilos delgados.

El vidrio gana dureza debido a un aumento gradual de la viscosidad al disminuir la temperatura. Temperaturas características T  arte y T  p corresponde a ciertos valores de viscosidad (Fig. 13).

Fig. 13. La dependencia de la viscosidad del vidrio con la temperatura (ejemplo). Condiciones físicas:

I-vidrioso; II-plástico; III derretir

La producción de vidrio consiste en preparar materias primas y mezclarlas en ciertas proporciones en una mezcla homogénea. Las arenas de vidrio de sílice se utilizan como fuente del componente principal de los vidrios industriales: sílice (S1O2).

La mezcla se alimenta a un horno de fusión de vidrio, donde la cocción se lleva a cabo a temperaturas de 1500 ... 1600 ° C. En la última etapa, la temperatura cae a ~ 1000 ° C ( T  p)

El moldeo de productos fundidos de vidrio fundido se lleva a cabo en el área de plasticidad en máquinas formadoras de vidrio por métodos mecánicos (prensado, laminado, soplado, etc.).

Para obtener una lámina de vidrio pulido, el vidrio fundido se moldea en una cinta sobre una superficie plana de estaño fundido ( forma flotante) Moviéndose a lo largo del baño, la cinta de vidrio se enfría de 1000 C a 600 ° C, luego el recocido se lleva a cabo en un horno de túnel de 120 metros de largo.

Las propiedades del vidrio dependen de una combinación de sus componentes constituyentes. La propiedad más característica del vidrio es la transparencia (translucidez del vidrio de la ventana 83 ... 90% y vidrio óptico - hasta 99.95%). El vidrio es típicamente un cuerpo frágil, muy sensible a las tensiones mecánicas, especialmente a los golpes. Para aumentar la resistencia, el vidrio se endurece (templado, procesamiento químico y termoquímico, etc.), lo que debilita el efecto de las microfisuras superficiales. Para eliminar la influencia de las microgrietas, se usa el grabado de la capa superficial. Durante el ataque químico, la capa defectuosa se disuelve con ácido fluorhídrico, y se aplica una película protectora, por ejemplo, de polímeros, a la capa libre de defectos expuesta.

Densidad de vidrio 2200 ... 8000 kg / m 3, microdureza 4 ... 10 GN / m 2, módulo elástico 50 ... 85 GN / m 2. La resistencia a la compresión del vidrio es 0.5. ..2 GN / m, con una curva de 30. ..90 GN / m 2. El coeficiente de conductividad térmica del vidrio no depende mucho de su composición química y es 0.7 ... 4.3 W / (m K). El índice de refracción es 1.4 ... 2.2, la constante dieléctrica es 3.8 ... 16.0.

Como material, el vidrio se usa ampliamente en varios campos. De acuerdo con el propósito, se conocen varios tipos de vidrio: ventana, vajilla, contenedor, laboratorio químico, térmico, resistente al calor, construcción, óptico, vacío y muchos otros tipos de vidrio técnico. Dentro de cada tipo de vidrio hay sus variedades más diversas. Dependiendo de las condiciones de servicio de cada tipo y grado, se imponen ciertos requisitos al vidrio, como se indica en las normas y especificaciones pertinentes.

Conferencia número 1

Propiedades de la madera como material estructural.

Tipos y propiedades de la construcción de madera contrachapada.

Protección de estructuras de madera contra la descomposición y el fuego.

Nuestro país es el primero en el mundo en el número de áreas forestales que ocupan casi la mitad del territorio de Rusia, aproximadamente 12.3 millones de km2. La parte principal de los bosques de Rusia, aproximadamente 3/4, se encuentra en las regiones de Siberia, el Lejano Oriente y en las regiones del norte de la parte europea del país. Las especies predominantes son las coníferas: el 37% de los bosques son de alerce, el 19% de pino, el 20% de abeto y abeto, el 8% de cedro. Las maderas duras ocupan aproximadamente ¼ de nuestros bosques. La raza más común es el abedul, que ocupa aproximadamente 1/6 del área total del bosque.

Las reservas de madera en nuestros bosques son de aproximadamente 80 mil millones de m3. Aproximadamente 280 millones de m3 se obtienen anualmente. madera comercial, es decir, adecuada para la fabricación de estructuras y productos. Sin embargo, esta cantidad está lejos de agotar el crecimiento natural anual de la madera en áreas remotas de Siberia y el Lejano Oriente.

La madera cosechada en forma de segmentos de troncos de longitud estándar se entrega por transporte por carretera, ferrocarril y agua o en balsa a lo largo de ríos y lagos a empresas de carpintería. Allí, se hacen materiales aserrados, madera contrachapada, tableros de madera, estructuras y detalles de construcción. Al talar y procesar madera, se genera una gran cantidad de desechos, cuyo uso efectivo es de gran importancia económica. La fabricación de tableros de partículas y tableros de partículas con aislamiento de madera residual, ampliamente utilizados en la construcción, le permite ahorrar una gran cantidad de madera industrial.

La madera de coníferas se utiliza para la fabricación de los elementos básicos de estructuras de madera y piezas de construcción. Los troncos rectos y altos de coníferas con un pequeño número de nudos permiten obtener madera en línea recta con un número limitado de defectos. La madera de coníferas contiene resinas, lo que la hace más resistente a la humedad y la descomposición que la hoja caduca.

La madera de hoja caduca de la mayoría de las especies es menos directa, tiene más nudos y es más propensa a la descomposición que las coníferas. Casi no se utiliza para la fabricación de los elementos básicos de las estructuras de construcción de madera.

La madera de roble se destaca entre las maderas duras con mayor resistencia y resistencia a la descomposición. Sin embargo, debido a la escasez y al alto costo, se usa solo para accesorios pequeños.

La madera de abedul también se refiere a la madera dura. Se utiliza principalmente para la fabricación de madera contrachapada para la construcción. Necesita protección contra la descomposición.

Estructura de madera

Como resultado del origen vegetal, la madera tiene una estructura tubular en capas fibrosa. La mayor parte de la madera está compuesta de fibras de madera ubicadas a lo largo del tronco. Consisten en capas huecas alargadas de células muertas (traqueidas, de aproximadamente 3 mm de largo) de sustancias orgánicas (celulosa y legnina).

Las fibras de madera están dispuestas en capas concéntricas alrededor del eje del tronco, que se llaman capas anuales, ya que cada capa crece durante el año. Son claramente visibles en forma de una serie de anillos en secciones transversales del tronco, especialmente coníferas. Por su número, puede determinar la edad del árbol.

Cada capa anual consta de dos partes. La capa interna (más ancha y liviana) consiste en madera temprana suave que se forma en primavera cuando el árbol crece rápidamente. Las primeras células de madera tienen paredes más delgadas y cavidades anchas. Las celdas de madera tardías tienen paredes más gruesas y cavidades estrechas. La resistencia y la densidad de la madera dependen del contenido relativo de madera tardía en ella.

La parte media de los troncos de madera de coníferas tiene un color más oscuro, contiene más resina y se llama núcleo. Luego viene la albura y finalmente la corteza.

Además, la madera tiene rayos centrales horizontales, núcleo blando, pasajes de resina, nudos.

Gama, defectos y calidad de la madera.

La madera obtenida por construcción se divide en ronda  y aserrado.

Madera redonda, también llamados troncos, son partes de troncos de árboles con extremos aserrados suavemente. Los registros tienen una forma cónica truncada natural. La reducción de su grosor a lo largo de la longitud se llama carrera. En promedio, el recorrido es de 0,8 cm por 1 m de longitud (para alerce 1 cm por 1 m de longitud) troncos. Los troncos medianos tienen un grosor de 14 a 24 cm de largo, hasta 26 cm. Los troncos de 13 cm de grosor y menos se utilizan para estructuras de construcción temporales.

Madera  recibir como resultado del aserrado longitudinal de troncos en marcos de sierra o sierras circulares. Tienen una sección rectangular o cuadrada. Los lados más anchos de la madera se llaman hojas, y los lados estrechos se llaman bordes. La madera tiene una longitud estándar de 1 - 6.5 m. Con gradación cada 0.25 m. El ancho de la madera varía de 75 a 275 mm, el grosor es de 16 a 250 mm.

La calidad de la madera está determinada principalmente por el grado de uniformidad de la estructura de la madera, de la que depende su resistencia. El grado de homogeneidad de la madera está determinado por el tamaño y el número de áreas donde se rompe la uniformidad de su estructura y se reduce la resistencia. Tales sitios se llaman vicios

Los principales defectos de madera inaceptables son: podredumbre, agujeros de gusano y grietas en las áreas de escisión en las juntas.

Los defectos de madera más comunes e inevitables son los nudos: los restos cubiertos de maleza de las antiguas ramas del árbol. Los nudos son válidos con vicios limitados.

La inclinación de las fibras (oblicuas) con respecto al eje del elemento también es aceptable con la limitación del defecto. Se forma como resultado de una disposición helicoidal natural de fibras en el tronco, así como al aserrar troncos como resultado de su escape.

Las grietas que ocurren cuando la madera se seca también se encuentran entre los defectos limitados.

Los defectos también incluyen el núcleo blando, los nudos que caen y otras violaciones menos comunes de la uniformidad de la estructura de madera.

La calidad de la madera está determinada por la variedad (seleccionada, I, II, III, IV), establecida según el tipo, tamaño, ubicación y número de defectos. La madera para elementos de carga de estructuras de madera debe cumplir los requisitos de los grados I, II y III.

MaderaYo  variedades  utilizado en los elementos de tensión de tracción más críticos. Estas son varillas y tablas estiradas individuales de zonas estiradas de vigas encoladas con una altura de sección de más de 50 cm.

Inclinación ≤ 7%.

d ≤ 1/4 b .

MaderaII  variedades  utilizado en elementos comprimidos y flexibles. Estas son barras comprimidas separadas, tableros de las zonas extremas de vigas encoladas con una altura de menos de 50 cm. tableros de la zona extrema comprimida y la zona extendida ubicada por encima de los tableros de 1er grado en vigas encoladas con una altura de más de 50 cm, tableros de las zonas extremas de las barras de trabajo encoladas, comprimidas, dobladas y curvadas por compresión.

Inclinación ≤10%.

El diámetro total de los nudos en una longitud de 20 cm. d ≤ 1/3 b .

MaderaIII  variedades  Se utiliza en elementos comprimidos, flexibles y flexibles comprimidos, encolados y con menos tensión, así como en elementos de piso y torneado poco críticos.

Inclinación ≤12%.

El diámetro total de los nudos en una longitud de 20 cm. d ≤ 1/2 b .

Propiedades de la madera

Propiedades fisicas

Densidad  La madera pertenece a la clase de materiales estructurales ligeros. Su densidad depende del volumen relativo de poros y del contenido de humedad en ellos. La densidad estándar de la madera debe determinarse con un contenido de humedad del 12%. La madera recién picada tiene una densidad de 850 kg / m3. Se supone que la densidad estimada de madera de coníferas en estructuras en habitaciones con una humedad del aire estándar del 12% es de 500 kg / m3., En una habitación con una humedad del aire de más del 75% y al aire libre: 600 kg / m3.

Expansión térmica.  La expansión lineal al calentar, caracterizada por el coeficiente de expansión lineal, en la madera es diferente a lo largo y en ángulo de las fibras. Coeficiente de expansión lineal α a lo largo de las fibras es (3 ÷ 5) ∙ 10-6, lo que le permite construir edificios de madera sin juntas de expansión. A través de las fibras de madera, este coeficiente es 7-10 veces menor.

Conductividad térmica  La madera debido a su estructura tubular es muy pequeña, especialmente a través de las fibras. Conductividad térmica de la madera seca a través de las fibras. λ ≈ 0.14W / m ∙ ºС.  Una viga con un espesor de 15 cm es equivalente en conductividad térmica a una pared de ladrillos con un espesor de 2.5 ladrillos (51 cm) lo hará, así como también al cortar troncos como resultado de su escape.

aletas, máquinas de aserrín. .- caras finales. Nyvanu que agujas.

Capacidad de calor  la madera es significativa, el coeficiente de capacidad calorífica de la madera seca es C \u003d 1.6KJ / kg ∙ ºС.

Otra propiedad valiosa de la madera es su resistencia a muchos ambientes agresivos químicos y biológicos. Es un material químicamente más resistente que el metal y el hormigón armado. A temperaturas normales, los ácidos fluorhídrico, fosfórico e clorhídrico (baja concentración) no destruyen la madera. La mayoría de los ácidos orgánicos a temperaturas normales no debilitan la madera, por lo que a menudo se usa para estructuras en entornos químicamente agresivos.

Propiedades mecánicas de la madera

Durabilidad. La madera se refiere a materiales de resistencia media, sin embargo, su resistencia relativa, teniendo en cuenta la baja densidad, le permite compararla con el acero.

La madera es un material anisotrópico, por lo tanto, su resistencia depende de la dirección de acción de las fuerzas con respecto a las fibras. Bajo la acción de fuerzas a lo largo de las fibras, las membranas celulares trabajan en las condiciones más favorables y la madera muestra la mayor resistencia.

La resistencia a la tracción promedio de la madera de pino sin defectos a lo largo de las fibras es:

Con tensión - 100 MPa.

Al doblar - 80 MPa.

Bajo compresión - 44 MPa.

Cuando se estira, comprime y astilla a través de las fibras, este valor no excede los 6.5 MPa. La presencia de defectos significativamente (~ 30%) reduce la resistencia de la madera en compresión y flexión, y especialmente (~ 70%) en tensión. La duración de la carga afecta significativamente la resistencia de la madera. Con una carga ilimitada a largo plazo, su resistencia se caracteriza por un límite de resistencia a largo plazo, que es solo 0.5 resistencia a la tensión bajo carga estándar. La mayor resistencia, 1,5 veces mayor que la de corto plazo, la madera se muestra con el menor impacto y cargas explosivas. Las cargas de vibración que causan signos de tensión alterna reducen su resistencia.

Dureza de la madera (su grado de deformabilidad bajo la influencia de la carga) depende sustancialmente de la dirección de acción de las cargas con respecto a las fibras, su duración y la humedad de la madera. La rigidez está determinada por el módulo elástico E.

Para coníferas a lo largo de las fibras E \u003d 15000 MPa.

En SNiP II-25-80, el módulo elástico para cualquier especie de madera es Eo \u003d 10,000 MPa. E90 \u003d 400 MPa.

Con el aumento de la humedad, la temperatura, así como con la acción combinada de cargas constantes y temporales, el valor de E disminuye por los coeficientes de las condiciones de trabajo mv, mt, md< 1.

Efecto de humedad. Un cambio en la humedad en el rango de 0% a 30% conduce a una disminución en la resistencia de la madera en un 30% desde el máximo. Un cambio adicional en la humedad no reduce la resistencia de la madera.

Los cambios transversales en la humedad (contracción e hinchazón) conducen a la deformación de la madera. La mayor contracción ocurre a través de las fibras, perpendicular a las capas anuales. Las deformaciones por contracción se desarrollan de manera desigual desde la superficie hasta el centro. Durante la contracción, no solo aparecen deformaciones, sino también grietas por contracción.

Para comparar la resistencia y la rigidez de la madera, el valor de humedad estándar del 12%

B12 \u003d BW,

donde α es el coeficiente de corrección, con compresión y flexión α \u003d 0.04.

Efecto de temperatura. Con el aumento de la temperatura, la resistencia a la tracción y el módulo elástico disminuyen, y la fragilidad de la madera aumenta. La resistencia a la tracción de la madera Gt a una temperatura t que varía de 10 a 30 ° C se puede determinar en función de su resistencia inicial: G20 a una temperatura de 20 ° C, teniendo en cuenta el factor de corrección β \u003d 3.5 MPa.

Gt \u003d G20 - β (t-20).

Construcción de madera contrachapada

La madera contrachapada para construcción es una lámina de madera fabricada en fábrica. Consiste, por regla general, en un número impar de capas delgadas: carillas. Las fibras de las carillas adyacentes están dispuestas en direcciones perpendiculares entre sí.

SNiP II-25-80 para el diseño de estructuras de madera recomienda los siguientes tipos de madera contrachapada impermeable como construcción:

1. Contrachapado de la marca FSF   pegado con adhesivos de fenol-formaldehído. Esta madera contrachapada se produce:

De madera de abedul (5 y 7 capas, 5–8 mm de espesor o más).

De madera de mariquita (7 capas, 8 mm de espesor o más).

Las láminas de madera contrachapada encolada con un espesor de más de 15 mm se denominan tableros de madera contrachapada. La resistencia al corte de la madera contrachapada encolada en el plano perpendicular a la lámina es aproximadamente 3 veces mayor que la resistencia de la madera cuando se corta a lo largo de las fibras, lo cual es una ventaja importante.

El módulo elástico de la madera contrachapada de abedul a lo largo de las fibras es del 90% y a través del 60% del módulo elástico de la madera a lo largo de las fibras. Los módulos elásticos de madera contrachapada de alerce son, respectivamente, el 70% y el 50% del Eo de la madera.

1. Contrachapado Banelized (FBS) se diferencia de la madera contrachapada de la marca FSF en que sus capas externas están impregnadas con resinas impermeables solubles en alcohol. Tiene un grosor de 7 a 18 m. Su resistencia a lo largo de las fibras es 2,5 veces, y a través de 2 veces la resistencia de la madera de coníferas a lo largo de las fibras. Se aplica en condiciones húmedas especialmente adversas.

Decaimiento y protección de estructuras de madera contra el deterioro.

Decadencia  - Esta es la destrucción de la madera por organismos vegetales simples: hongos que destruyen la madera. Algunos hongos afectan los árboles que aún crecen y se secan en el bosque. Los hongos del almacén destruyen la madera durante el almacenamiento en los depósitos. Setas de la casa - (Merylius, poria, etc.) destruyen la madera de las estructuras de construcción durante la operación.

Los hongos se desarrollan a partir de células, esporas que son fácilmente toleradas por el movimiento del aire. Al crecer, las esporas forman el cuerpo fructífero y el micelio del hongo, una fuente de nuevas esporas.

Protección contra la putrefacción

1. esterilización de madera  en el proceso de secado a alta temperatura. Calefacción de leña a t\u003e 80 ° C, lo que conduce a la muerte de esporas de hongos, micelio y cuerpos frutales del hongo.

2. Protección constructiva  asume el modo de funcionamiento cuando la humedad de la madera W<20% (наименьшая влажность при которой могут расти грибы).

2.1. Protección de la madera contra la humedad atmosférica.  - Revestimientos impermeabilizantes, la pendiente requerida del techo.

2.2. Protección contra la humedad de condensación  - barrera de vapor, ventilación de estructuras (productos de drenaje).

2.3. Protección contra la humedad por humedad capilar (del suelo)  - dispositivo de impermeabilización. Las estructuras de madera deben descansar sobre una base (con aislamiento de betún o ruberoide) al menos a 15 cm del suelo o del piso.

3. Protección química contra la descomposición.  necesario cuando la humedad es inevitable. La protección química consiste en la impregnación con sustancias venenosas para los hongos. antisépticos

Antisépticos solubles en agua.  (fluoruro de sodio, silicofluoruro): son sustancias que no tienen color ni olor, son inofensivas para los humanos. Utilizado en interiores.

Antisépticos Grasos  - estos son aceites minerales (carbón, antrosceno, lutita, creosota de madera, etc.). No se disuelven en agua, pero son perjudiciales para los humanos, por lo tanto, se usan para estructuras al aire libre, en el suelo, sobre el agua.

La impregnación se lleva a cabo en autoclaves a alta presión (hasta 14 MPa).

Protección del escarabajo del molinillo  - calentamiento a t\u003e 80 ° C o fumigación con gases tóxicos como el hexaclorán.

Combustión y protección contra incendios de estructuras de madera.

Se caracteriza por un límite de resistencia al fuego (aproximadamente 40 minutos para un haz de 17 x 17 cm, cargado a un voltaje de 10 MPa).

Protección

1. constructivo. Eliminación de condiciones favorables para incendios.

2. Química(impregnación de fuego o pintura). Impregnado con sustancias llamadas retardantes de llama  (por ejemplo, sal de amonio, ácido fosfórico y sulfúrico). La impregnación se realiza en autoclaves al mismo tiempo que los antisépticos. Cuando se calienta, los retardantes de llama se funden, formando una película ignífuga. La coloración protectora se lleva a cabo con composiciones a base de vidrio líquido, superfluorino, etc.

Propiedades físicas:

1) densidad; depende de la cantidad de huecos, el grosor de la pared de fibra y el contenido de humedad (pino y abeto - 5 kN / m3, abedul 6 kN / m3) 2) expansión térmica: la expansión lineal cuando se calienta, caracterizada por un coeficiente de expansión lineal en la madera que es diferente a lo largo de las fibras en un ángulo con respecto a ellas . El coeficiente es 2-3 veces menor que el del acero 3) conductividad térmica: debido a la estructura porosa, la madera no conduce bien el calor. Conductividad térmica Hay más madera a lo largo de las fibras que a través de las fibras. Las propiedades mecánicas de la madera, que es un polímero natural, se estudian sobre la base de la reología: la ciencia del cambio en las propiedades de una sustancia a lo largo del tiempo bajo la influencia de ciertos factores, en este caso, las cargas. 2 propiedades reológicas: fluencia: la propiedad de un material de deformarse adicionalmente con el tiempo a carga constante; Relajación: una disminución del estrés con el tiempo. Las diferentes propiedades mecánicas de los materiales con diferentes direcciones de esfuerzo hacia las fibras se llaman anisotropía y se deben a la estructura tubular de la madera. Para la madera, se adopta un modelo transtropical de anisotropía en los cálculos de ingeniería, que asume diferentes propiedades mecánicas y elásticas en solo dos direcciones (a lo largo y a través de las fibras). Las propiedades tangenciales y radiales son casi las mismas. Cuando se estira a lo largo de las fibras y a través de las fibras, el patrón de fractura es frágil, lo cual es peligroso. Cuando se aplasta, las características de resistencia prácticamente no difieren de la compresión. El astillado a lo largo de las fibras es uno de los puntos débiles en el trabajo de la madera. cm \u003d 0,5 ... 0,6 kN / cm2; caracterizado por fractura quebradiza. Las características de resistencia dependen del tipo de madera, de la duración de la carga, del tamaño de la sección transversal, de la configuración del elemento. Todo esto se tiene en cuenta por el coeficiente de las condiciones de trabajo.

2. La macroestructura de la madera de coníferas.

3. Defectos de madera y su influencia en el pelaje de San

Viciosla madera se llama cambios en su apariencia, violación de la integridad de los tejidos y las membranas celulares, la corrección de su estructura y daño, bajando la calidad de la madera y limitando las posibilidades de su uso.

Defectos- defectos de madera de origen mecánico que surgen en ella durante el proceso de cosecha, transporte, clasificación y mecanizado.

La influencia del defecto en la calidad de la madera depende de su tipo, tamaño, ubicación en el material y el propósito del material. Reduce la resistencia y la decoración de la madera, por lo que el grado de la madera se determina con la consideración obligatoria de los defectos presentes en ella.

Según GOST 2140-81 “Defectos de madera. Clasificación, términos y definiciones "todos los defectos se dividen en grupos: nudos, grietas, daños por hongos, manchas químicas, defectos en la forma del tronco y la estructura de la madera, daños por insectos, inclusiones extrañas y defectos de procesamiento.

Nudos- El defecto más común e inevitable de la madera, que son los cimientos de las ramas encerradas en el tronco de madera. Según el grado de crecimiento excesivo, los nudos están abiertos y crecidos.

Grietas meticas - grietas dirigidas radialmente en el núcleo, que se extienden desde el núcleo, no alcanzan la corteza y tienen una longitud significativa a lo largo del surtido. La longitud de una grieta de metal puede ser superior a 10 m. Según la ubicación en surtidos redondos, se dividen en simples y complejos. Una grieta métrica simple es una o dos grietas dirigidas a lo largo de un diámetro y que se extienden en el mismo plano a lo largo del surtido. Dos o más grietas ubicadas en la cara final en ángulo entre sí, así como una o dos grietas dirigidas a lo largo del mismo diámetro, pero ubicadas a lo largo del surtido en diferentes planos, es una grieta métrica compleja.

Crack crack - una grieta entre las capas anuales que ocurre en el núcleo o en la madera madura. Se forman en un árbol en crecimiento, tienen una longitud corta a lo largo de la altura del tronco y no son visibles desde el exterior.

Grieta helada- secciones longitudinales exteriores de troncos de madera de árboles en crecimiento. Se extiende profundamente en el tronco en direcciones radiales (más a menudo en la parte posterior).

Defectos del troncoexpresado en varias desviaciones de la forma normal del tronco y se forman durante el crecimiento del árbol. Incluyen resistencia, aglutinación, crecimientos, curvatura, ovalidad.

Optimismorepresenta una disminución gradual en el grosor de la madera o el ancho de la madera sin cortar a lo largo de toda su longitud. Si, por cada metro de altura del cañón (longitud del surtido), el diámetro disminuye en más de 1 cm, este fenómeno se considera un vicio. Los troncos de madera blanda son menos rancios que los caducifolios.

Rigidez- un fuerte aumento en el diámetro del extremo de la madera y el ancho de la madera aserrada. El raspado y el endurecimiento dificultan el uso de la madera para su propósito previsto, aumentan la cantidad de desperdicio al aserrar y pelar, cortar madera y causar la aparición de inclinación radial de la fibra.

Crecimientos y curvaturaa menudo se encuentran en todas las especies, especialmente en la madera dura, complican el uso de la madera para su propósito previsto y complican su procesamiento. Crecimientos: engrosamientos locales del tronco, vienen con una superficie lisa y la estructura correcta de la madera, así como con una superficie irregular y

la estructura de la madera, que se llama burls. Curvatura: la curvatura del tronco a lo largo de la longitud. Distinga entre curvatura simple y compleja, que se caracteriza respectivamente por una o más curvas del surtido.

A los vicioslas estructuras de madera incluyen inclinación de la fibra, rodillo, flacidez, etc.

Inclinación de la fibra(oblicuo): la desviación de las fibras del eje longitudinal del surtido conduce a una mayor contracción y deformación. La inclinación de las fibras complica el procesamiento mecánico de la madera, reduce la capacidad de doblar, así como la resistencia de la madera bajo tensión a lo largo de las fibras y la flexión.

Talon - cambios locales en la estructura de madera de coníferas. Se expresa en el aparente aumento en el ancho de la zona tardía de las capas anuales. Formado en el área comprimida de troncos curvos o inclinados. La rodilla aumenta la dureza de la madera y su resistencia a la compresión y flexión estática; reduce la resistencia a la tracción; aumenta la contracción a lo largo de las fibras, causando grietas y deformaciones longitudinales de la madera aserrada; reduce la absorción de agua de la madera y esto dificulta el remojo, y también afecta la apariencia.

Madera de tracción observado en los extremos en forma de secciones arqueadas, en superficies radiales, en forma de bandas estrechas (cordones). Aumenta la resistencia a la tracción de la madera a lo largo de las fibras y la flexión estática, aumenta la contracción en todas las direcciones, especialmente a lo largo de las fibras, lo que contribuye a la deformación y las grietas, complica el procesamiento y conduce a la formación de vellosidad y musgo en la superficie.

Frizziness - curvatura de las fibras. Reduce la resistencia a la tracción, la compresión y la flexión de la madera, aumenta la resistencia durante el corte y el astillado en la dirección longitudinal, dificulta el fresado de la madera.

Rizo ocurre en forma de contornos curvos parcialmente cortados, con forma de grapas, formados por capas anuales curvadas. Distinguir un lado y a través de rizo. Reduce la resistencia a la compresión y a la tracción de la madera a lo largo de las fibras, así como la resistencia a la flexión. La resistencia del material disminuye notablemente con la disposición de los rizos en la zona estirada de una sección peligrosa. Bolsillo de resinaencontrado en madera de coníferas; Puede ser unilateral y pasante, reduce la resistencia de la madera. La resina que fluye de los bolsillos de resina estropea la superficie de los productos y evita que se recorten y peguen.

Juerga - parcial o completamente cubierto de corteza del tronco o madera muerta como resultado del daño; Ocurre en un árbol en crecimiento cuando el daño causado es excesivo y está acompañado por el desarrollo de lanzamientos, manchas de sonido fúngicas y tiras de pudrición del sonido. Viola la integridad de la madera y se acompaña de una curvatura de las capas anuales adyacentes. Reed está abierto y cerrado.

Pitching- ocurre solo en madera de coníferas. No afecta significativamente las propiedades mecánicas, sin embargo, reduce significativamente la tenacidad durante la flexión, reduce la permeabilidad al agua y complica el acabado facial y la unión.

Núcleo falso- parte interna de color oscuro del tronco de las especies caducas sin núcleo. La forma de la sección transversal puede ser redonda, en forma de estrella y lobulada. Este defecto estropea la apariencia, se caracteriza por una pobre permeabilidad, resistencia a la tracción reducida a lo largo de las fibras y fragilidad. En el abedul, el núcleo falso se agrieta fácilmente.

Capa de agua- Ocurre en forma de manchas húmedas y oscuras de varias formas y tamaños, es la causa de grietas, reduce la tenacidad y se acompaña de podredumbre.

Coloración químicaen la mayoría de los casos, consecuencia de la oxidación de los taninos contenidos en la madera. Estos incluyen: un surco, rayas de bronceado, amarillez, que no afectan las propiedades fisicomecánicas de la madera, y con una coloración intensa empeoran la apariencia de los materiales.

Lesiones de hongosen la madera surgen durante el desarrollo de hongos en ella, que se dividen en tintes de madera y destructivos de madera.

En la madera, los hongos se desarrollan con cierto contenido de humedad (óptimo: 40-60%) y temperatura (óptimo: 20-30 ° C).

Podredumbre del sonido - áreas de coloración anormal del núcleo, que se dividen por el color y la naturaleza de la destrucción en tamiz multicolor, fisura marrón y podredumbre blanca fibrosa. Este defecto afecta significativamente las propiedades mecánicas del material. Dependiendo del tamaño del daño a la madera por podredumbre, su grado disminuye hasta que sea completamente inadecuado.

Molderepresenta manchas separadas o placa continua de color verde, azul, negro u otro color. No afecta las propiedades mecánicas de la madera, pero empeora su apariencia.

. Browning

Putrefacción de la savia,  Pudrición pudrición externa

,Agujero de gusanodependiendo de la profundidad de penetración puede ser superficial (no afecta las propiedades mecánicas), superficial y profunda (viola la integridad de la madera y reduce las propiedades mecánicas). Los agujeros de gusano contribuyen a la penetración de hongos y al desarrollo de la podredumbre.

4.   Humedad de la madera, su efecto sobre la resistencia y la deformabilidad.Hay dos tipos de humedad contenida en la madera: aglomerada (higroscópica) y libre (capilar). La humedad ligada está en el grosor de las membranas celulares, y está libre en las cavidades celulares y en los espacios intercelulares. Además de la humedad libre y ligada, se distingue la humedad, que forma parte de la composición química de las sustancias que forman la madera (humedad ligada químicamente). Esta humedad es relevante solo en el procesamiento químico de la madera. La cantidad máxima de humedad ligada se llama el limite higroscopicidad  o límite de saturación de la pared celulary es del 30%. La humedad higroscópica sostenible de la madera, correspondiente a una cierta combinación de temperatura y humedad del aire, se llama humedad de equilibriomadera Un cambio en la humedad de la madera desde el límite de higroscopicidad y superior solo puede ocurrir a medida que las cavidades celulares se llenan de humedad libre. Cuando el contenido de humedad de la madera cambia del 0% al límite de saturación de las paredes celulares, el volumen de madera aumenta (se hincha), y una disminución de la humedad dentro de estos límites disminuye su tamaño (contracción). Cuanto más densa es la madera, mayor es su hinchazón y contracción. En consecuencia, la hinchazón y la contracción son diferentes en la madera posterior, más densa y temprana.

Se descubrió que la contracción lineal a lo largo de las fibras en las direcciones radial y tangencial es significativamente diferente. La contracción a lo largo de las fibras de madera suele ser tan pequeña que se descuida, la contracción en la dirección radial varía del 2 ... 8,5%, y en la dirección tangencial del 2,2 ... 14%. Una consecuencia de esta irregularidad de la contracción es la deformación de las tablas durante el secado (Fig.). Con el aumento de la humedad por encima del punto de saturación de las paredes celulares, cuando la humedad absorbe tiras de celdas de madera, no se produce más hinchazón. El proceso de secado de la madera consiste en la evaporación de la humedad de la superficie y su movimiento desde las capas internas más húmedas hacia el exterior. La evaporación de la humedad de la superficie de la madera es más rápida que la humedad que se mueve desde el interior hacia la periferia, lo que conduce a una distribución desigual de la humedad; En maderas delgadas, este desnivel suele ser pequeño y disminuye rápidamente; en elementos gruesos, la humedad se nivela lentamente y la desigualdad de su distribución al comienzo del secado puede ser significativa. Cuanto mayor es la densidad de la madera, menor es la velocidad de secado. La conductividad de la humedad en la dirección radial es ligeramente mayor que en la dirección tangencial, lo que se explica por la influencia de los rayos centrales. Se ha establecido que en las especies coníferas existe una ligera diferencia entre la contracción radial y tangencial de la madera en la zona tardía de las capas anuales, y la contracción tangencial de la zona temprana es 2-3 veces mayor que la radial. La madera recién cortada contiene 80..100% de humedad, y el contenido de humedad de la albura de las especies de coníferas es 2-3 veces mayor que el contenido de humedad del núcleo. La humedad de la madera aleada alcanza el 200%. El contenido final de humedad de la madera debe corresponder a su contenido de humedad de equilibrio en condiciones de funcionamiento.

//// La estructura de la madera, su efecto sobre la resistencia y deformabilidad del material. Las estructuras de construcción de madera están hechas principalmente de madera de coníferas (pino, abeto, alerce). Las siguientes partes de la figura se distinguen en la sección transversal del tronco de un árbol: debajo de la corteza hay una capa delgada de cambium, que deposita la madera y trabaja con diferentes intensidades, ya que su actividad también depende de las condiciones externas. En un árbol en crecimiento, el cambium causa un aumento en la madera y la corteza. En el centro de la sección del tronco hay un núcleo, que tiene la forma de una pequeña mancha redonda con un diámetro de 2-5 mm. Toda la madera principal, ubicada entre una capa delgada de cambium y el núcleo, consta de dos partes, ligeramente diferentes entre sí en tonos de color: la zona interna, más oscura, se llama núcleo y la albura más clara. En la sección transversal del tronco, se pueden ver capas concéntricas que rodean el núcleo. La madera consta de dos tipos de células: prosenquimatosas y parenquimatosas. Las células parenquimatosas tienen aproximadamente el mismo tamaño en las tres direcciones axiales. Las células prosenquimales incluyen traqueidas, células huecas, fuertemente alargadas en longitud con extremos puntiagudos. Los elementos principales de la madera de coníferas son las traqueidas, que ocupan más del 90% del volumen total de madera. Las células parenquimatosas en madera de coníferas son parte de los rayos centrales. En un árbol en crecimiento, a lo largo de los rayos centrales, el movimiento de nutrientes y agua ocurre en dirección horizontal durante la temporada de crecimiento, y durante el período de inactividad, almacenan los nutrientes almacenados. Las traqueidas de madera blanda realizan no solo sus funciones conductoras características, sino también mecánicas. Las traqueidas de la primera parte de la capa anual tienen paredes delgadas y grandes cavidades internas, y las traqueidas de la última parte de la capa anual tienen paredes más gruesas y pequeñas cavidades. Basado en investigaciones modernas, se descubrió que las paredes celulares de la traqueida son una membrana en capas. En la pared de cada traqueida normal, hay: una membrana primaria delgada P, una membrana secundaria mucho más gruesa S, que consiste en una capa externa Sb de la capa intermedia S2 y la capa interna S3. Cada capa de la vaina traqueal consiste en microfibrillas, cuya base es la celulosa cristalina, incrustada con una matriz de polímeros amorfos o paratiroideos que estabilizan la estructura de las microfibrillas. La lignina juega un papel especial en la composición de la pared celular. Si las microfibrillas celulósicas proporcionan una alta resistencia a la tracción, entonces la lignina le da a la carcasa resistencia a la compresión. En la madera de coníferas, las células parenquimatosas consisten principalmente en numerosos rayos centrales (ver Fig. 1.3.). Son estrechos, principalmente de una sola fila, pero entre ellos también hay rayos de varias filas con un paso horizontal de paso en el medio. En el pino, el abeto y el alerce, además de las células parenquimatosas, los rayos contienen traqueidas.

5.6 El trabajo de la madera para varios tipos de fuerza.Esguince  La resistencia a la tracción a lo largo de las fibras en muestras limpias estándar es alta: para pino y abeto es un promedio de 1000 kgf / cm 2. La presencia de nudos y una capa cruzada de nudos reduce significativamente la resistencia a la tracción. Nudos especialmente peligrosos en los bordes con acceso al borde. Los experimentos muestran que cuando los nudos son 1/4 del lado del elemento, la resistencia a la tracción es solo 0.27 de la resistencia a la tracción de las muestras estándar. Cuando los elementos de madera se debilitan por agujeros e inserciones, su resistencia disminuye más que cuando se calcula el área neta. El efecto negativo de la concentración de estrés en los puntos de debilitamiento se ve afectado aquí. Compresión Las pruebas de muestras estándar para la compresión a lo largo de las fibras dan una resistencia a la tracción de 2-2.5 veces menos que la tensión. Para el pino, la resistencia a la compresión es en promedio de 400 kgf / cm 2. La influencia de los defectos (nudos) es menor que cuando se estira. Con un tamaño de nudo de 1/3 del lado del elemento comprimido, la resistencia a la compresión será 0.6-0.7 de la resistencia del elemento del mismo tamaño, pero sin nudos. Por lo tanto, el funcionamiento de elementos comprimidos en estructuras es más confiable que los estirados. Esto explica el uso generalizado de estructuras de madera y metal que tienen los principales elementos estirados hechos de acero, comprimidos y doblados de forma flexible de madera. El diagrama de compresión (Fig. 1.1.) En   0.5 es más curva que bajo tensión. A valores más bajos de , su curvilinealidad es pequeña y se puede suponer que es lineal al límite condicional de proporcionalidad igual a 0.5. Doblar.En flexión lateral, el valor de la resistencia a la tracción ocupa una posición intermedia entre la resistencia a la compresión y la tracción. Para muestras estándar de pino y abeto, la resistencia máxima a la tracción en la flexión es en promedio 750 kgf / cm 2. Como hay una zona estirada durante la flexión, la influencia de los nudos y una capa transversal es significativa. Con un tamaño de nudo de 1/3 del elemento, la resistencia a la tracción es 0.5 de la resistencia de las muestras sin nudos. En las barras asimétricas y especialmente en los registros, esta relación es mayor y alcanza 0.6-0.8. La influencia de los defectos en los troncos cuando se trabaja en el doblado es generalmente menor que en la madera, ya que no hay salida al borde de las fibras cortadas durante el aserrado y la división en el haz oblicuo cuando el elemento está doblado. El diagrama de tensión en la sección transversal del elemento doblado se desgasta al aproximarse a la resistencia a la tracción Carácter curvilíneo. En este caso, el esfuerzo de compresión del borde real es menor, y el esfuerzo de tracción es mayor que el calculado de acuerdo con la fórmula  \u003d M / W. La resistencia a la flexión depende de la forma de la sección transversal y su altura. Esto se tiene en cuenta en el cálculo al introducir los coeficientes correspondientes a las resistencias de diseño. ArrugarDistinga el aplastamiento a lo largo de las fibras, a través de las fibras y en ángulo hacia ellas. La resistencia a la tracción de la madera a lo largo de las fibras difiere poco de la resistencia a la compresión a lo largo de las fibras, y los estándares actuales no distinguen entre ellas. La madera cruza ligeramente a través de las fibras. El colapso en ángulo es intermedio. El aplastamiento a través de las fibras se caracteriza de acuerdo con la forma tubular de las fibras por deformaciones significativas del elemento arrugado. Después de aplanar y destruir las paredes celulares, la madera se vuelve más densa, las deformaciones disminuyen y aumenta la resistencia de la muestra que se está triturando. Astillando y partiendo.  Astillado: destrucción como resultado del desplazamiento de una parte del material en relación con otra. Distinga entre astillado longitudinal y transversal. Debido a la resistencia muy débil de la madera al astillado, este tipo de deformación a menudo determina las dimensiones de los elementos o compuestos.

7.8 Medidas constructivas y químicas para combatir la podredumbre y el peligro de incendio.El uso de madera con un contenido de humedad de más del 30% para la fabricación de estructuras de madera, la humectación de las estructuras durante la operación, la violación del régimen de deshumidificación en la habitación y otras causas conducen a la descomposición de la madera y a una fuerte reducción en la vida útil de las estructuras de madera.

Bajo pudriéndosemaderas entienden el proceso de la vida setasdestructivo celulosa- La pieza de madera más fuerte. El proceso de desarrollo de hongos ocurre con un contenido promedio de humedad de la madera de más del 20% en condiciones de alta humedad en ausencia de ventilación y temperatura ambiente de 0 a 45 ° С.

Signos característicos del daño de la madera por hongos en las estructuras:

la apariencia en la superficie de madera del micelio: racimos blancos esponjosos de hilos de hongos (hifas), así como la presencia de un olor característico a hongos en la habitación;

cambio de color de la madera: al comienzo del proceso: a rojizo, luego marrón o marrón oscuro;

La presencia de grietas longitudinales y transversales profundas en la madera, a través de las cuales se rompe en pedazos prismáticos individuales: pudrición destructiva (la madera se chamusca, se rompe fácilmente y se frota en polvo con los dedos). Las medidas principales para la prevención constructiva contra la descomposición de las estructuras de madera son protegerlas de la constante o sistemática humectación repetida, creando un modo de operación de deshumidificación.

Las principales medidas constructivas (preventivas) contra la descomposición:

uso de madera seca con humedad W \u003d 12 % para la fabricación de estructuras de madera encoladas y W< 20% - para estructuras no pegadas;

protección de estructuras contra la humedad durante el período de transporte e instalación;

Colocación de estructuras de madera completamente dentro de una habitación con calefacción o completamente dentro de una habitación del ático sin calefacción, detrás de un falso techo calentado

ventilación de suelos de madera aislantes

disposición de nodos de soporte de marcos, arcos para que la parte inferior del elemento de madera sea 300 ... 500 mm más alto que el nivel del piso limpio

- proporcionar acceso libre a los nodos de soporte de las estructuras para inspección y ventilación;

dispositivo de impermeabilización en los lugares de contacto de madera con mampostería, hormigón, metal;

En aquellos casos en que es imposible garantizar una protección confiable de las estructuras de madera contra la descomposición solo con medidas estructurales, las estructuras se tratan con productos químicos especiales: antisépticos- sustancias que tienen un efecto tóxico en los destructores biológicos de madera. Requisitos para antisépticos:

ser tóxico para los hongos e insectos que destruyen la madera y seguro para humanos y mascotas;

no afecta la resistencia mecánica de la madera y no contribuye a la corrosión de los accesorios metálicos;

es fácil penetrar en la madera y no ser arrastrado, tener una composición química constante, no tener un olor penetrante, ser barato y asequible, es decir, económicamente rentable para su uso.

Utilizado en la construcción de antisépticos del tío en soluble en agua(inorgánico o mineral); aceitoso(orgánico); combinado complexo(Posee propiedades antisépticas e ignífugas).

Los antisépticos solubles en agua más comunes.(composición,%): silicofluoruro de amonio,

fluoruro de sodio  Actualmente, como regla, se usan composiciones complejas que tienen un efecto antiséptico y antipirético sobre la madera.

Resistencia al fuegoestructuras de edificios: este es el tiempo (en minutos) del inicio de uno o varios sucesivos, normalizados para una construcción dada, signos de estados límite: pérdida de capacidad de carga (R); pérdida totaldensidad (E); Pérdida de la capacidad de aislamiento térmico.

Las medidas de diseño específicas para la protección contra el riesgo de incendio dependen del propósito funcional de los edificios y estructuras y están establecidas por los estándares de diseño relevantes. Las siguientes medidas de protección estructural son las más comunes para edificios industriales y almacenes de un piso: cumplimiento de cortafuegos entre edificios; cortafuegos de al menos 6 ... 12 m de largo en edificios extendidos; dividir edificios en compartimientos (después de 50 m) con paredes cortafuegos de materiales no combustibles de 600 mm de altura (desde la superficie del techo); diseño del CDF de sección rectangular masiva; protección (revestimiento) de la sección transversal de elementos de madera con láminas de asbesto, teñidas con soluciones; el uso de materiales aislantes térmicos no combustibles y techos, separación en compartimentos que no se comunican entre sí, techos y paneles de pared con huecos.

Si no es posible proporcionar la seguridad contra incendios requerida de los edificios con medidas constructivas, se utilizan medidas de protección química, que incluyen el tratamiento de elementos de madera con retardantes de llama: retardantes de llama.

Retardantes de llama- sustancias que, cuando se calientan, funden y cubren la superficie de la madera con una película ignífuga que evita que el aire acceda a la madera, o se descomponen con la liberación de una gran cantidad de gases no combustibles, que desplazan el aire de la madera. La composición de los retardantes de llama incluye fosfato y sulfato de amonio, bórax, ácido bórico y otros químicos.

Los retardantes de llama más utilizados para la impregnación de elementos de madera. droga MB-1

Para el tratamiento superficial de estructuras de madera, se pueden usar compuestos de fosfato y recubrimientos intumescentes del tipo VP-9.

La impregnación con retardantes de llama reduce las propiedades de resistencia de la madera en un promedio del 10%. Las piezas metálicas de conexión (revestimientos, pernos) reducen la resistencia al fuego de las estructuras de madera, también deben protegerse con retardantes de llama.