Koksnes mehāniskās īpašības



 Koksne ir anizotrops materiāls — tā fizikālās un mehāniskās īpašības ir atkarīgas no šķiedru virziena (kokmateriāli). Elastības modulis šķiedru virzienā ir 20 reižu lielāks nekā šķērsvirzienā, bet robežstiprība stiepē šajos virzienos atšķiras 12 -17 reižu. Koksnes īpašības ir cieši saistītas ar tās uzbūvi, gadskārtām, šķiedru anatomisko uzbūvi, blīvumu, koka sugu, tilpum masu, temperatūru un mitrumu. Koksnei piemīt stiprība, stingums, elastība un cietība. Tas izpaužas, slogojot konstrukcijas ar statiskām, dinamiskām, vibrāciju slodzēm un triecien-slodzēm.


Jau slogojot ar nelielām statiskām slodzēm, koksnē rodas palie­košas deformācijas, tādēļ nav iespējams konstatēt elastības robežu. To pieņem nosacīti, lai būtu iespējams izmantot materiālu stiprības pamat formulas.
Koksnes darbību galvenajos spriegum stāvokļos — stiepē, liecē, spiedē, skaldē šķiedru virzienā un virsmas spiedē šķiedru šķērsvir­zienā uzskatāmi raksturo spriegumu-deformācija.

Koksnes ilgstošā stiprība.

Raksturīga koksnes īpašība ir tās stiprības izmaiņa atka­rībā no slodzes darbības ilgu­ma. Koksnes stiprība un līdz ar to koka konstrukciju nest-spēja, ilgstoši slogojot, ir daudz mazāka, bet deformācijas ir daudz lielākas nekā īslaicīgas slodzes gadījumā.
Pētījumus par ilgstošas slo­dzes ietekmi uz koksnes pretes­tību pirmais publicēja F. Beļankins 1931. gadā. Viņš atrada ilgstošās stiprības-robežu vairākām koku sugām un konstatēja, ka attiecība starp ilgstošās stiprības robežu un īslaicīgās   stiprības robežu var būt 0,65 - 0,8. Priedes koksnei tika pieņemts ilgstošas slodzes darbības koeficients ƴ = 0,66. Jo lielāka slodze pie­likta, jo ātrāk tas sabrūk. Darbojoties nelielām slodzēm, spriegumi asimptotiski tuvojas zināmai konstantei — koksnes ilg­stošās stiprības robežai.
Ilgstošās stiprības likumsakarības ir pētījis profesors N. Ļeontjevs, bet deformāciju izmaiņas laikā dažādām slo­dzēm — profesors J. Ivanovs.

Dažādu faktoru ietekme uz koksnes stiprību.


Mitruma ietekme.
Koksnes stiprība un stingums samazinās, mit­rumam palielinoties no 0 līdz 30%. Mitruma ietekme uz stiprību ir ievērojami liela spiedē, liecē, skaldē un virsmas spiedē — šajos spriegumstāvokļos, palielinoties koksnes mitrumam, tās stiprība sa­mazinās līdz 30% no maksimālās vērtības. Mitruma diapazonā 8 - 23% starp koksnes pretestību un mitrumu pastāv šāda saka­rība:

  • pretestība koksnei ar standart mitrumu, kas pieņemts 12%;
  • pretestības relatīvā izmaiņa, mitrumam mainoties par 1%; α = 0,04 spiedē eglei, ozolam, dižeglei; α = 0,04 liecē visām koku sugām; α = 0,03 skaldē visām koku sugām; α = 0,05 spiedē priedei, lapeglei; α = 0,015 stiepē lapu kokiem; α = 0 stiepē skuju kokiem.
Temperatūras ietekme.
Temperatūrai pieaugot, koksnes stiprība un stingums samazinās. Koka konstrukcijas nedrīkst lietot cehos, kur vidējā temperatūra pārsniedz +50 °C. Par standart temperatūru pieņemti +20 °C. Temperatūras diapazonā 10 - 50 °C starp kok­snes pretestību un temperatūru pastāv sakarība.
Ja temperatūra zemāka par 0°C, koksnē esošais ūdens sasalst un tās stiprība palielinās: spiedē tā var pieaugt par 30%, liecē — par 40%, skaldē — par 70%. Turpretim triecienliecē koksnes stip­rība samazinās līdz 50%, jo sasalusi koksne kļūst trausla.

Avots: "Koka konstrukcijas" J.Ulpe; L.Kupce 1991 


Kokmateriālu siltumtehnikās īpašības

Kokmateriālu siltum tehniskās īpašības raksturo ar siltumvadīt-spējas koeficientu X, W/(m-K), t. i., ar siltuma daudzumu, kas vienā laika vienībā izplūst caur vienu virsmas vienību, ja temperatūra vienā ķermeņa biezuma vienībā samazinās par vienu grādu. Siltum vadītspējā ir atkarīga no mitruma, temperatūras, šķiedru virziena, koka sugas un blīvuma. Priedei ar mitrumu 15% un tilpum-masu 500 kg/m3 siltumvadītspējas koeficients λ=0,05 - 0,33 W/(m.K).

Materiāla termisko izplešanos raksturo izmēru palielināšanās sa¬silstot. Salīdzinājumā ar citiem būvmateriāliem koksnes izmēru palielināšanās ir niecīga. Ja temperatūra izmainās par 1 °C, koka elementa relatīvais pagarinājums šķiedru virzienā ir (3 - 6) • 10-6, bet šķērsvirzienā - (35 ... 50) • 10-6. Tādējādi koka būvēs un pārsegumos nav nepieciešamas temperatūras šuves un līdz ar to samazinās objekta izmaksas.

 Koksnes tilpummasa un blīvums.

 Nosakot koksnes tilpummasu, koka parauga masu attiecina pret visu parauga tilpumu, bet, nosakot koksnes blīvumu, — attiecina pret skeleta tilpumu (atskaitot visus dobumus). Koksnes blīvums ir lielāks nekā 1, turklāt dažādām koku sugām tas daudz neatšķiras un aprēķinos pieņem 1,55. Svaigam, tikko cirstam vai slapjam kokam tilpummasu pieņem 850 kg/m3, izņemot cietos lapu kokus, kuriem tilpummasu pieņem 1000 kg/m3. No diviem kokiem ar vienādu mitrumu kokam ar lielāku tilpummasu ir lielāka stiprība. Mitrumam pieaugot, koka stiprība samazinās.  


Avots: "Koka konstrukcijas" J.Ulpe; L.Kupce 1991

OSB plāksnes



OSBSienu, grīdu un jumtu būvniecībā populārās orientētās kokskaidu plātnes – OSB plāksnes.  
Tās izgatavošanā tiek izmantotas liela izmēra skaidas, kas tiek saistītas ar sintētiskajiem sveķiem.
Lielisku un izcilu izmēru stabilitāti un izturību nodrošina vairāku slāņu sasaiste.
OSB plāksnēm piemīt augsta nestspēja ar lieliskiem lieces pretestības un spiedes, stiepes un deformācijas izturība.   
Viegli apstrādājams materiāls – krāsojams, lakojams un griežams. 
Pēc savas skaistās, dabīgā koka izskata, OSB plāksnes izmanto arī kā lielisku dizaina elementu interjerā – sienās, skapjos, galdos, krēslos, grīdās un daudz kur citur.

Latvijā OSB ražo SIA "Bolderaja Ltd", bet materiālu iespējams pasūtīt un piegādās Jūsu objektā, būvmateriālu interneta veikals www.prof.lv/osb-plāksnes.


OSB interjerāKur un kā tiek izmatots OSB skatieties >>> Pinterest.com/OSB-plāksnes 

Koksnes Rukums un Briešana

Koksnei žūstot no vismitrākā stāvokļa līdz šķiedru piesātināšanas punktam, detaļas izmēri nemainās, jo iztvaiko tikai brīvais ūdens. Turpinot koksnes žāvēšanu, sākas rukums — detaļas lineārie izmēri un tātad arī tilpums samazinās. Koka parauga lineāro izmēru un tilpuma maiņa, tam sarūkot vai briestot, noris proporcionāli mitruma maiņai (0...30% robežās), bet sakarā ar neviendabīgo uzbūvi rukums un briešana dažādos virzienos ir atšķirīgi. Baltijas valstīs augošu koku sugām vidējais rukums, koksnei izžūstot no 30 līdz 10% mitrumam, šķiedru virzienā ir 0,10%, radiālā virzienā — 3... 5% un tangenciālā virzienā — 6... 12% no sākotnējā izmēra.

Koksnes rukums celtniecībā ir ļoti nepatīkama parādība, jo koka konstrukciju elementu savienojumu vietās, grīdās, durvīs un citur rodas spraugas, savienojumi zaudē savu blīvumu. Briešanas gadījumā var tikt traucēta normāla koka konstrukciju ekspluatācija. Tādēļ būtu ideāli, ja koksnei būvēšanas laikā būtu tāds pats mitrums, kāds tai paredzams ekspluatācijas laikā.

Koksnes žāvēšana.


Dabiskās žāvēšanas sezonā koksnei jāžūst tik dienu, cik milimetru biezs ir materiāls. Mūsdienu celtniecības apstākļos ir nepieciešama koksnes mākslīgā žāvēšana kamerās, petrolatuma vannās, ar augstfrekvences strāvu vai ar pārkarsētu tvaiku (Latvijas ZA ieteikums). Aptuvens žāvēšanas ilgums uz 1 centimetru koksnes biezuma kamerās ir 1 diennakts, petrolatuma vannās — 1,5 stundas, iedarbojoties ar augstfrekvences strāvu, — 1 stunda.

 Koksnes ķīmiskā stabilitāte. 


Koksnes galvenais komponents — celuloze — ir ļoti stabila pret daudzu ķīmisko vielu iedarbību. To nevar izšķīdināt ūdenī, acetonā, ēterī, spirtā. Celuloze šķīst tikai vara oksīda šķīdumā, amonjakā un stiprā cinka hlorīda šķīdumā. Uz celulozi graujoši iedarbojas slāpekļa oksīdi.
Lignīns nav tik stabils. Tas labi šķīst sērskābē, tādēļ koksni. nedrīkst lietot vietās, kur izdalās daudz sēra gāzu. Lai pasargātu koka konstrukcijas no kaitīgo gāzu iedarbības, vispirms jāpastiprina vēdināšana, jāsamazina gaisa mitrums un temperatūra. Koksnes virsma jāapstrādā ar dažādiem apdares materiāliem, formaldehīdsveķiem un parafīnu. Dažās ķīmiski agresīvās vidēs koka konstrukciju izmantošana ir izdevīgāka nekā dzelzsbetona vai metāla konstrukciju lietošana. Tā, piemēram, kālija sāļu noliktavās metāla konstrukcijas sairst triju gadu laikā, turpretī koka konstrukcijas var kalpot 50... 70 gadu bez kapitālremonta.

Avots: "Koka konstrukcijas" J.Ulpe; L.Kupce 1991

Koksnes ūdensuzsūce un higroskopiskums

Koksnes ūdensuzsūce ir ūdenī iegremdētas koksnes spēja uzsūkt sevī ūdeni, palielinoties galvenokārt brīvā ūdens daudzumam. Ūdens-uzsūkšanas dziļums vienā diennaktī priedei aplievā caur šķērsgriezumu šķiedru virzienā ir 15 mm, bet šķiedru šķērsvirzienā — tikai 1 mm. Koksnes higroskopiskumu raksturo tās spēja uzsūkt mitrumu, kas atrodas gaisā ūdens tvaika veidā. Atkarībā no apkārtējā gaisa mitruma un temperatūras, palielinās vai samazinās arī koksnes mitrums. Ikvienai gaisa relatīvā mitruma un temperatūras kombinācijai atbilst noteikts higroskopiskais mitrums — saistītā ūdens daudzums koksnē. Šādu mitrumu sauc par līdzsvara mitrumu.

 Lai koksne izkalstu līdz gaissausam (15%) stāvoklim vasarā +20 °C temperatūrā, gaisa mitrumam jābūt mazākam par 78%. Vieglāk iztvaiko brīvais ūdens, grūtāk — saistītais ūdens. Saistītais ūdens atrodas šūnu apvalkos un tā daudzums attiecībā pret absolūti sausas koksnes masu sastāda 30%. Higroskopiskais mitrums ir atkarīgs no gaisa mitruma un apkārtējās vides temperatūras, bet tas nekad nepārsniedz 30%. Šo lielumu sauc par šķiedru piesātinājuma punktu. Koksnes mitrumam palielinoties, pasliktinās tās mehāniskās īpašības, pieaug elektrovadītspēja un palielinās elementa izmēri. Kad koksnes mitrums sasniedz šķiedru piesātināšanas punktu, tās mehāniskās īpašības vairs tālāk nepasliktinās, bet briešana un elektrovadītspēja sasniedz maksimālās vērtības un tālāk nepieaug.

KOKSNES RUKUMS UN BRIEŠANA LASI ŠEIT

Avots: "Koka konstrukcijas" J.Ulpe; L.Kupce 1991