Внутрішні напруги в деревині
Будь-яка деревина схильна до деформацій. Дерево розбухає і вмощується, його веде і коробить. Під викривленням розуміють зміна форми колод, бруса. дощок та інших пиломатеріалів в процесі сушіння, розпилювання та зберіганні.
Повні ж внутрішня напруга в деревині часто розглядають як сукупність двох видів напружень: вологісних і залишкових. Вологості напруги обумовлені неоднорідною усушки пиломатеріалу через нерівномірний розподіл в ньому гігроскопічної вологи. Ця частина повних напружень зникає при вирівнюванні вологості, коли кожна ділянка лісоматеріалу приймає обсяг, відповідний його вологості.
Залишкові напруги обумовлені появою в деревині неоднорідних залишкових деформацій. Залишкові напруги (на відміну від вологісних) не зникають при вирівнюванні вологості в колоді, брусі або дошці. Вони присутні в деревині не тільки під час сушки, але і залишаються в ній після її повного висихання.
Однак величина деформації і викривлення деревини розподілені по її обсягу нерівномірно:
- найбільше стиснення відбувається тангенциально, тобто в напрямку річних кілець, і становить до 10%;
- радіальне стиснення дерева по серцевинних променях в два рази менше ніж тангенціальне і становить до 5%;
- поздовжнє стиснення (паралельно волокнам деревини) - саме мінімальне - 0,3%.
В результаті характер зміни геометричних параметрів дерев'яного будівельного матеріалу залежить від розрізу деревини. На малюнку нижче наочно показано як веде дерев'яну дошку з-за її усадки:
Як ми бачимо, ядрові дошки, у яких річні кільця розташовані вертикально, практично не коробить, а бічні дошки з горизонтальним розташування річних кілець приймають закруглену форму - їх веде.
В силу наявності внутрішніх напружень, що зберігаються у висушеному матеріалі (залишкові напруги), викривлення може виникнути і при механічній обробці вже сухого пиломатеріалу внаслідок порушення рівноваги залишкових напружень. Наприклад, при несиметричному струганні, Реброва розподілі.
Як і чому деформується дерево?
Для того щоб мати уявлення про те, як поведе себе дошка при деформаціях, прийнято ділити боку дошки на праву і ліву:
- права сторона дошки завжди вигинається;
- ліва - стає увігнутою.
Визначення сторін дощок допоможе уникнути утворення щілин при спорудженні зовнішньої обшивки.
Сильні скорочення розмірів деревини в напрямку річних кілець призводять до розтріскування цельнодеревянних балок, а також пристовбурного кола дерева. З цієї причини, якщо з якихось міркувань (наприклад, естетичним) тріщини не допускаються, то замість кругляка краще використовувати четвертини, які дають значно менші тріщини.
Нижче на схемі зображено малюнок деревини в залежності від розрізу стовбура.
Ще одна причина появи тріщин - вологість деревини змінюється занадто швидко і через перепад вологості перевищується міцність на поперечний розтяг. В результаті деревина розтріскується. У природних умовах дерево сохне дуже повільно. Так, за старих часів вважали, що деревина для виготовлення меблів (вологість 8-10%) повинна сохнути зі швидкістю 1 см товщини в рік. Однак при такій швидкості сушки потрібні великі склади для заготовленого лісу, а це дорого і економічно не вигідно. Тому сучасні виробники лісоматеріалів застосовують штучну сушку деревини в сушильних камерах, а при виготовленні меблів рідко використовується деревний масив.
Як пиляють балки і бруски і де краще їх використовувати?
Якщо дерев'яний елемент містить серцевину (рисунок а), то він схильний до вигинання і утворення тріщин. Його використовують в невидимих місцях з пред'явленням низьких естетичних вимог.
При розпилюванні через серцевину (малюнок б) деформації дерева і утворення в ньому тріщин - скорочуються. Такий лісоматеріал також використовують в невидимих місцях, але вже можна пред'являти середні естетичні вимоги.
Дерев'яні балки та бруски без серцевини (малюнок в) практично не веде і на них мінімальні тріщини. Їх можна використовувати в видимих місцях.
Як відбувається усадка масиву дерева?
При розпилюванні через серцевину і відсутності при деформації дерев'яного елемента навантажень від інших будівельних конструкцій, масив слабо схильний до утворення тріщин.
І навпаки, при розпилюванні через серцевину і наявності при деформації навантажень від інших будівельних конструкцій, масив сильно схильний до утворення тріщин.
У разі використання розпилювання без серцевини дерево при усадки не веде, а утворення тріщин - мінімальне.