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