परिकलित लकड़ी प्रतिरोध। लकड़ी के गुण

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-18 04:10

लकड़ी के ढांचे को डिजाइन, विकसित या निर्माण करते समय, सामग्री के ताकत गुणों को जानना महत्वपूर्ण है - लकड़ी का डिजाइन प्रतिरोध, जिसे एक किलोग्राम प्रति वर्ग सेंटीमीटर के रूप में मापा जाता है। संकेतकों का अध्ययन करने के लिए, मानक आकार के नमूनों का उपयोग किया जाता है, बाहरी दोषों, गांठों और अन्य दोषों के बिना, आवश्यक ग्रेड के बोर्डों या लकड़ी से देखा जाता है। इसके बाद, नमूना को संपीड़न, झुकने, खींचने के प्रतिरोध के लिए परीक्षण किया जाता है।

लकड़ी के प्रकार

लकड़ी एक बहुमुखी सामग्री है जिसे आसानी से संसाधित किया जा सकता है और उत्पादन के विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है: निर्माण, फर्नीचर, बर्तन और अन्य घरेलू सामान। आवेदन का क्षेत्र विभिन्न भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक गुणों वाली लकड़ी के प्रकार पर निर्भर करता है। निर्माण में, स्प्रूस, देवदार, पाइन, लार्च, देवदार जैसे शंकुधारी विशेष रूप से लोकप्रिय हैं। कुछ हद तक, पर्णपाती पेड़ - सन्टी, चिनार, ऐस्पन, ओक, हेज़ेल, लिंडेन, एल्डर, बीच।

शंकुधारी किस्मों का उपयोग गोल लकड़ी, लकड़ी, बोर्डों के रूप में सहायक ढेर, ट्रस, डंडे, पुल, घर, मेहराब, औद्योगिक सुविधाओं और अन्य भवन संरचनाओं के निर्माण के लिए किया जाता है। दृढ़ लकड़ी सामग्री कुल खपत का केवल एक चौथाई हिस्सा है। यह दृढ़ लकड़ी के खराब भौतिक और यांत्रिक गुणों के कारण है, इसलिए वे कम असर भार वाले संरचनाओं के निर्माण के लिए उपयोग करने की कोशिश कर रहे हैं। आमतौर पर वे ड्राफ्ट और अस्थायी ऑब्जेक्ट नोड्स में जाते हैं।

निर्माण में लकड़ी का उपयोग लकड़ी के भौतिक और यांत्रिक गुणों के अनुसार नियमों द्वारा नियंत्रित होता है। ये गुण नमी और दोषों की उपस्थिति पर निर्भर करते हैं। लोड-असर तत्वों के लिए, आर्द्रता 25% से अधिक नहीं होनी चाहिए, अन्य उत्पादों के लिए ऐसी कोई आवश्यकता नहीं है, लेकिन विशिष्ट लकड़ी के दोषों के लिए मानक हैं।

रासायनिक संरचना

लकड़ी के 99% द्रव्यमान में कार्बनिक पदार्थ होते हैं। सभी चट्टानों के लिए प्राथमिक कणों की संरचना समान है: नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन और हाइड्रोजन। वे अधिक जटिल अणुओं की लंबी श्रृंखला बनाते हैं। लकड़ी के होते हैं:

• सेल्यूलोज एक प्राकृतिक बहुलक है जिसमें श्रृंखला अणुओं के उच्च स्तर के पोलीमराइजेशन होते हैं। बहुत स्थिर पदार्थ, पानी, शराब या ईथर में नहीं घुलता।
• लिग्निन एक जटिल आणविक संरचना वाला एक सुगंधित बहुलक है। बड़ी मात्रा में कार्बन होता है। उसके लिए धन्यवाद, पेड़ के तने का लिग्निफिकेशन प्रकट होता है।
• हेमीसेल्यूलोज साधारण सेल्युलोज का एक एनालॉग है, लेकिन चेन अणुओं के पोलीमराइजेशन की कम डिग्री के साथ।
• एक्सट्रैक्टिवपदार्थ - रेजिन, मसूड़े, वसा और पेक्टिन।

शंकुधारी पेड़ों में रेजिन की उच्च सामग्री सामग्री को संरक्षित करती है और बाहरी प्रभावों का विरोध करने में मदद करते हुए इसे लंबे समय तक अपने मूल गुणों को बनाए रखने की अनुमति देती है। उच्च संख्या में दोषों वाले निम्न-श्रेणी के लकड़ी के उत्पादों का उपयोग मुख्य रूप से लकड़ी के रासायनिक उद्योग में कागज के निर्माण के लिए कच्चे माल के रूप में, चिपकी हुई लकड़ी या चमड़े के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले टैनिन जैसे रासायनिक तत्वों के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।

उपस्थिति

लकड़ी में निम्नलिखित बाहरी गुण होते हैं:

• रंग। प्रकाश की परावर्तित वर्णक्रमीय संरचना की दृश्य धारणा। आरा को परिष्करण सामग्री के रूप में चुनते समय महत्वपूर्ण।
• रंगीन पेड़ की उम्र और प्रकार पर निर्भर करता है, साथ ही जलवायु परिस्थितियों पर भी निर्भर करता है जहां यह बढ़ता है।
• चमक। प्रकाश को प्रतिबिंबित करने की क्षमता। उच्चतम दर ओक, राख, बबूल में नोट की जाती है।
• बनावट। ट्रंक के वार्षिक छल्ले द्वारा गठित पैटर्न।
• सूक्ष्म संरचना। रिंग की चौड़ाई और लेटवुड सामग्री द्वारा निर्धारित।

लॉगिंग की गुणवत्ता के बाहरी मूल्यांकन में संकेतकों का उपयोग किया जाता है। दृश्य निरीक्षण से दोष और बाद में उपयोग के लिए सामग्री की उपयुक्तता का पता चलता है।

लकड़ी के दोष

संश्लेषित सामग्री पर स्पष्ट लाभ के बावजूद, लकड़ी, किसी भी प्राकृतिक कच्चे माल की तरह, इसकी कमियां हैं। घाव की उपस्थिति, डिग्री और क्षेत्र को विनियमित किया जाता हैनियामक दस्तावेज। लकड़ी के मुख्य दोषों में शामिल हैं:

• हार, सड़ांध, कवक और कीट;
• तिरछा;
• राल जेब;
• गांठें;
• दरारें।

गाँठ लकड़ी की ताकत को कम करती है, विशेष महत्व उनकी संख्या, आकार और स्थान है। समुद्री मील को प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

• स्वस्थ। पेड़ के शरीर के साथ मजबूती से बढ़ो और जेबों में मजबूती से बैठो, सड़न मत करो।
• ड्रॉप-डाउन। सामग्री को देखने के बाद छीलकर गिरना।
• सींग का बना हुआ। रंग में गहरा और पड़ोसी लकड़ी के संबंध में एक सघन संरचना है;
• अंधेरा। क्षय के प्रारंभिक चरण के साथ समुद्री मील।
• ढीला - सड़ा हुआ।

स्थान के अनुसार गांठों को विभाजित किया जाता है:

• सिले हुए;
• पंजे;
• बढ़ी हुई;
• सौतेले बच्चे।

तिरछा लकड़ी की झुकने की ताकत को भी कम करता है और गोल लकड़ी में दरारें और सर्पिल परतों की उपस्थिति की विशेषता है, आरी सामग्री में उन्हें पसलियों के कोण पर निर्देशित किया जाता है। इस तरह के दोष वाले उत्पाद निम्न-श्रेणी के होते हैं, जिनका उपयोग विशेष रूप से अस्थायी किलेबंदी के रूप में किया जाता है।

दरारों के कारण बाहरी परिस्थितियों और लकड़ी की प्रजातियों पर निर्भर करते हैं। वे असमान सुखाने, ठंढ, यांत्रिक तनाव और कई अन्य कारकों के परिणामस्वरूप बनते हैं। वे जीवित पेड़ों और कटे हुए पेड़ों दोनों पर दिखाई देते हैं। ट्रंक और आकार पर स्थिति के आधार पर दरारें कहलाती हैं:

• ठंढी;
• सेर्नित्सा;
• मेटिक्स;
• हटना।

दरारें न केवल लकड़ी की गुणवत्ता को कम करती हैं, बल्कि फाइबर के तेजी से क्षय और विनाश में भी योगदान देती हैं।

सड़ांध पुटीय सक्रिय और अन्य प्रकार के कवक के संक्रमण के परिणामस्वरूप बनता है जो बढ़ते और गिरे हुए पेड़ों पर दिखाई देते हैं। जीवित चड्डी पर रहने वाले कवक परजीवी होते हैं, जो वार्षिक छल्ले को संक्रमित करते हैं और उन्हें छीलने का कारण बनते हैं। अन्य प्रजातियां पहले से ही तैयार संरचनाओं पर बस जाती हैं और क्षय, प्रदूषण, दरार का कारण बनती हैं।

हानिकारक जीवों के प्रकट होने का कारण उनके प्रजनन के लिए अनुकूल वातावरण है: 50% से अधिक आर्द्रता और गर्मी। अच्छी तरह से सूखी हुई लकड़ी पर सूक्ष्मजीव विकसित नहीं होते हैं। कीटों की एक विशेष श्रेणी में ऐसे कीड़े शामिल होने चाहिए जो लकड़ी के ढांचे में बसना पसंद करते हैं, उनमें चाल चलते हैं, जिससे रेशों को नुकसान होता है और उनकी ताकत कम हो जाती है।

लकड़ी की नमी

लकड़ी के मानक और डिजाइन प्रतिरोध के लिए महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक। यह ट्रंक के तंतुओं में पानी के प्रतिशत को प्रभावित करता है। नमी - शुष्क सामग्री में नमी के द्रव्यमान का प्रतिशत। गणना सूत्र इस तरह दिखता है: W=(m–m₀)/m₀ 100, जहां m वर्कपीस का प्रारंभिक द्रव्यमान है, एम 0 _{- पूर्ण शुष्क नमूने का वजन। नमी दो तरह से निर्धारित होती है: सुखाने और विशेष इलेक्ट्रॉनिक नमी मीटर का उपयोग करके।}

लकड़ी को नमी की मात्रा के अनुसार कई प्रकारों में बांटा गया है:

• गीला। साथ मेंनमी की मात्रा 100% से अधिक है, जो पानी में लंबे समय तक रहने के अनुरूप है।
• ताजा कट। 50 से 100% की सामग्री के साथ।
• हवा शुष्क। फाइबर पानी की मात्रा 15 से 20% तक होती है।
• रूम-सूखा। 8 से 12% नमी के साथ।
• पूरी तरह से सूखा। 0% पानी की मात्रा के साथ, 102° पर सुखाकर प्राप्त किया जाता है।

पेड़ में पानी बंधा और मुक्त रूप में है। मुक्त नमी कोशिकाओं और अंतरकोशिकीय स्थान में होती है, बंधी हुई - रासायनिक बंधों के रूप में।

लकड़ी के गुणों पर नमी का प्रभाव

लकड़ी की संरचना में नमी की मात्रा के आधार पर कई प्रकार के गुण होते हैं:

• लकड़ी के गूदे के रेशों से बाध्य पानी निकालने पर सिकुड़न कम हो जाती है। अधिक फाइबर, बाध्य प्रकार की अधिक नमी। नमी हटाने से ऐसा असर नहीं होता।
• वारपिंग - सुखाने की प्रक्रिया में लकड़ी के आकार में परिवर्तन। तब होता है जब लट्ठों को ठीक से सुखाया या काटा नहीं जाता है।
• नमी अवशोषण - लकड़ी की हीड्रोस्कोपिसिटी या पर्यावरण से नमी को अवशोषित करने की क्षमता।
• सूजन - जब सामग्री आर्द्र वातावरण में होती है तो लकड़ी के रेशों की मात्रा में वृद्धि होती है।
• जल अवशोषण - टपकते तरल को अवशोषित करके लकड़ी की अपनी नमी बढ़ाने की क्षमता।
• घनत्व - द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन के रूप में मापा जाता है। जैसे-जैसे आर्द्रता बढ़ती है, घनत्व बढ़ता है, और इसके विपरीत।
• पारगम्यता - उच्च दाब में अपने आप से पानी गुजरने की क्षमता।

सुखाने के बादलकड़ी अपनी प्राकृतिक लोच खो देती है और अधिक कठोर हो जाती है।

कठोरता

कठोरता गुणांक को ब्रिनेल विधि या यांकी परीक्षण का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। उनका मूलभूत अंतर मापन तकनीक में है। ब्रिनेल के अनुसार, एक कठोर स्टील की गेंद को एक सपाट, लकड़ी की सतह पर रखा जाता है और उस पर 100 किलोग्राम बल लगाया जाता है, जिसके बाद परिणामी छेद की गहराई को मापा जाता है।

यांकी परीक्षण 0.4 इंच की गेंद का उपयोग करता है और मापता है कि गेंद को आधा व्यास पेड़ में धकेलने में कितना बल लगता है। तदनुसार, परिणाम जितना अधिक होगा, पेड़ उतना ही कठिन होगा और गुणांक जितना अधिक होगा। हालांकि, एक ही किस्म के भीतर, संकेतक भिन्न होते हैं, जो काटने की विधि, आर्द्रता और अन्य कारकों पर निर्भर करते हैं।

नीचे सबसे आम प्रजातियों के लिए ब्रिनेल और यांकी लकड़ी की कठोरता की एक तालिका है।

नाम	ब्रिनेल कठोरता, किग्रा/मिमी2	यांकी कठोरता, पाउंड
बबूल	7, 1
बिर्च	3	1260
कारेलियन सन्टी	3, 5	1800
एल्म	3	1350
नाशपाती	4, 2
ओक	3, 7-3, 9	1360
स्प्रूस		660
लिंडेन		400
लर्च	2, 5	1200
एल्डर	3	590
यूरोपीय अखरोट	5
स्पेनिश अखरोट	3, 5
एस्पन		420
फ़िर		350-500
रोवन		830
पाइन	2, 5	380-1240
चेरी	3, 5
सेब का पेड़		1730
राख	4-4, 1	1320

लकड़ी की कठोरता की तालिका से यह देखा जा सकता है कि:

• एस्पन, स्प्रूस फ़िर, पाइन - बहुत नरम पेड़;
• सन्टी, लिंडेन, एल्डर और लार्च नरम लकड़ी हैं;
• एल्म और अखरोट मध्यम सख्त होते हैं;
• ओक, सेब, चेरी ऐश, नाशपाती और सामान्य कठोरता का गुणांक है;
• बीच, टिड्डी और यू बहुत कठोर किस्में हैं।

दृढ़ लकड़ी टिकाऊ होती हैयांत्रिक तनाव के लिए और लकड़ी के ढांचे के महत्वपूर्ण घटकों के लिए प्रयोग किया जाता है।

घनत्व

घनत्व का सीधा संबंध रेशों की नमी से है। इसलिए, सजातीय माप संकेतक प्राप्त करने के लिए, इसे 12% के स्तर तक सुखाया जाता है। लकड़ी के घनत्व में वृद्धि से उसके द्रव्यमान और शक्ति में वृद्धि होती है। नमी के अनुसार लकड़ी को कई समूहों में बांटा गया है:

• सबसे कम घनत्व वाली चट्टानें (510 किग्रा/मी³ तक)। इनमें देवदार, चीड़, स्प्रूस, चिनार, देवदार, विलो और अखरोट शामिल हैं।
• मध्यम घनत्व के साथ लाल (540-750 किग्रा/मी की सीमा में³)। इनमें लार्च, यू, एल्म, सन्टी, बीच, नाशपाती, ओक, राख, रोवन, सेब शामिल हैं।
• उच्च घनत्व वाली चट्टानें (750 किग्रा/मीटर से अधिक³)। इस श्रेणी में सन्टी और स्टॉक शामिल हैं।

नीचे विभिन्न वृक्ष प्रजातियों के लिए घनत्व तालिका है।

नस्ल का नाम	चट्टान घनत्व, किग्रा/एम3
बबूल	830
बिर्च	540-700
कारेलियन सन्टी	640-800
बीच	650-700
चेरी	490-670
एल्म	670-710
नाशपाती	690-800
ओक	600-930
स्प्रूस	400-500
विलो	460
देवदार	580-770
यूरोपीय मेपल	530-650
कनाडाई मेपल	530-720
फ़ील्ड मेपल	670
लर्च	950-1020
एल्डर	380-640
अखरोट	500-650
एस्पन	360-560
फ़िर	350-450
रोवन	700-810
बकाइन	800
बेर	800
पाइन	400-500
चिनार	400-500
थुआ	340-390
बर्ड चेरी	580-740
चेरी	630
सेब का पेड़	690-720

शंकुधारी प्रजातियों का घनत्व सबसे कम होता है, जबकि पर्णपाती प्रजातियों का घनत्व सबसे अधिक होता है।

स्थिरता

लकड़ी के परिकलित प्रतिरोध में स्थिरता जैसी चीज शामिल हैनमी के संपर्क में। हवा की नमी में परिवर्तन होने पर डिग्री को पांच-बिंदु पैमाने पर मापा जाता है:

1. अस्थिरता। आर्द्रता में मामूली बदलाव के साथ भी महत्वपूर्ण विकृति दिखाई देती है।
2. औसत स्थिरता। नमी में मामूली बदलाव के साथ विरूपण की एक ध्यान देने योग्य डिग्री दिखाई देती है।
3. सापेक्ष स्थिरता। नमी में मामूली बदलाव के साथ थोड़ी सी विकृति दिखाई देती है।
4. स्थिरता। नमी में मामूली बदलाव के साथ कोई दृश्य विकृति नहीं।
5. पूर्ण स्थिरता। आर्द्रता में बड़े बदलाव के साथ भी कोई विकृति नहीं है।

नीचे आम लकड़ी की प्रजातियों का स्थिरता चार्ट है।

नस्ल का नाम	स्थिरता की डिग्री
बबूल	2
बिर्च	3
कारेलियन सन्टी	3
बीच	1
चेरी	4
एल्म	2
नाशपाती	2
ओक	4
स्प्रूस	2
देवदार	4
यूरोपीय मेपल	2
कनाडाई मेपल	2
फ़ील्ड मेपल	1
लर्च	2-3
एल्डर	1
अमेरिकी अखरोट	4
ब्राज़ील नट	2
अखरोट	4
यूरोपीय अखरोट	4
स्पेनिश अखरोट	3
एस्पन	1
फ़िर	2
चिनार	1
बर्ड चेरी	1
चेरी	2
सेब का पेड़	2

आकड़ों की गणना लकड़ी के लिए की जाती है जिसमें नमी की मात्रा 12% होती है।

यांत्रिक विशेषताएं

लकड़ी की गुणवत्ता निम्नलिखित संकेतकों द्वारा निर्धारित की जाती है:

• पहनने का प्रतिरोध - घर्षण के दौरान पहनने का विरोध करने के लिए लकड़ी की क्षमता। सामग्री की कठोरता में वृद्धि के साथ, नमूने की सतह पर असमान वितरण के साथ इसका घिसाव कम हो जाता है। लकड़ी की नमी सामग्री पहनने के प्रतिरोध को भी प्रभावित करती है। यह जितना कम होगा, प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा।
• विकृति - अभिनय बलों के गायब होने के बाद आकार को बहाल करने की क्षमता। जब लकड़ी संकुचित होती है,वर्कपीस की विकृति, जो लोड के साथ गायब हो जाती है। विकृति का मुख्य संकेतक लोच है, जो लकड़ी की नमी के साथ बढ़ता है। धीरे-धीरे सूखने के साथ, लोच खो जाती है, जिससे विरूपण के प्रतिरोध में कमी आती है।
• लचीलापन - लकड़ी की भार के नीचे झुकने की प्राकृतिक क्षमता। पर्णपाती प्रजातियों में अच्छा प्रदर्शन होता है, कुछ हद तक शंकुधारी। ये क्षमताएं मुड़े हुए उत्पादों के निर्माण में महत्वपूर्ण हैं, जिन्हें पहले सिक्त किया जाता है और फिर मुड़ा और सुखाया जाता है।
• प्रभाव शक्ति - लकड़ी को काटे बिना प्रभाव बल को अवशोषित करने की क्षमता। स्टील की गेंद का उपयोग करके परीक्षण किया जाता है, जिसे ऊंचाई से वर्कपीस पर गिराया जाता है। पर्णपाती किस्में कॉनिफ़र की तुलना में बेहतर परिणाम दिखाती हैं।

लगातार भार धीरे-धीरे लकड़ी के गुणों को खराब करता है और सामग्री को थका देता है। यहां तक कि सबसे टिकाऊ पेड़ भी बाहरी प्रभावों का सामना करने में सक्षम नहीं है।

नियामक विनिर्देश

विभिन्न प्रकार की संरचनाओं के निर्माण के लिए मानक प्रतिरोध के संकेतक आवश्यक हैं। यदि संकेतक परिकलित मूल्यों से कम नहीं हैं तो लकड़ी को उपयुक्त माना जाता है। परीक्षणों में, केवल 15% से अधिक नमी वाले मानक नमूनों का उपयोग नहीं किया जाता है। एक अलग नमी मूल्य वाली लकड़ी के लिए, डिजाइन प्रतिरोध के लिए एक विशेष सूत्र का उपयोग किया जाता है, फिर संकेतक मानक मूल्यों में परिवर्तित हो जाते हैं।

लकड़ी की संरचनाओं को डिजाइन करते समय, स्रोत सामग्री के वास्तविक शक्ति मूल्यों को जानना महत्वपूर्ण है। वास्तव में, वे परीक्षण नमूनों पर प्राप्त मानक से कम हैं। संदर्भ डेटामानक आकार के नमूनों की लोडिंग और विरूपण द्वारा प्राप्त किया गया।

डिजाइन विशेषताएँ

लकड़ी का डिज़ाइन प्रतिरोध कुछ भारों द्वारा बनाए गए लकड़ी के नमूनों के विभिन्न विमानों में तनाव है जो एक पेड़ पूरी तरह से नष्ट होने तक किसी भी समय का सामना कर सकता है। ये आंकड़े खिंचाव, संपीड़न, झुकने, कतरनी और कुचलने के लिए भिन्न हैं।

कार्य परिस्थितियों के गुणांकों द्वारा मानक डेटा को गुणा करके वास्तविक आंकड़े प्राप्त किए जाते हैं।

नाम	डिजाइन लकड़ी प्रतिरोध गुणांक
	फाइबर के साथ तनाव	तंतु में तनाव	चिपिंग
लर्च	1, 2	1, 2	1
साइबेरियन देवदार	0, 9	0, 9	0, 9
पाइन	0, 65	0, 65	0, 65
फ़िर	0, 8	0, 8	0, 8
ओक	1, 3	2	1, 3
मेपल, ऐश	1, 3	2	1, 6
बबूल	1, 5	2, 2	1, 8
बीच, सन्टी	1, 1	1, 6	1, 3
एल्म	1	1, 6	1
चिनार, एल्डर, ऐस्पन, लिंडेन	0, 8	1	0, 8

काम करने की स्थिति कारकों की एक पूरी सूची से प्रभावित होती है। उपरोक्त गुणांक ऐसे कारकों को ध्यान में रखते हैं। संरचनाओं पर नमी के किसी भी जोखिम के परिणामस्वरूप अंतिम प्रदर्शन में कमी आती है।

निष्कर्ष

लकड़ी के ढांचे को डिजाइन करते समय, निर्माण में प्रयुक्त सामग्री के परिकलित संकेतकों को जानना महत्वपूर्ण है। व्यक्तिगत नोड्स स्थायी या अस्थायी भार का अनुभव करेंगे जिससे उनका पूर्ण विनाश हो सकता है। GOST और SNiP में निर्दिष्ट डेटा मानक नमूनों का परीक्षण करके प्राप्त किया गया था। हालांकि, वास्तविक मूल्य मानक वाले से बहुत भिन्न होंगे। इसलिए, मानकों द्वारा प्रदान किए गए सूत्र गणना के लिए उपयोग किए जाते हैं।