1) Среднее арифметическое:
, (2)
МПа;
2) Среднеквадратическое отклонение:
, (3)
;
3) Средняя ошибка среднего арифметического:
, (4)
;
4) Коэффициент вариации:
, (5)
%;
5) Показатель точности испытания:
, (6)
%;
6) Нормативное сопротивление:
, (7)
где t — показатель достоверности, квантиль распределения стьюдента, принимаемый по Приложению 1 ГОСТ 16483.0-89 для вероятности P В = 0,95 и данного числа n = 12 наблюдений (образцов); t = 2,201.
МПа;
7) Расчетное сопротивление
, (8)
МПа;
значение по СП 64.13330.2011 равно 1,0 МПа
где — коэффициент безопасности по материалу, учитывающий влияние трех составляющих:
— коэффициент, учитывающий снижение прочности при длительном действии нагрузки, равный 0,67 при работе на сжатие вдоль волокон и изгибе;
— коэффициент, учитывающий влияние неоднородности структуры и состава древесины, влияние пороков роста и дефектов на прочность, равный 0,67 при работе на сжатие, 0,44 при изгибе;
— коэффициент, учитывающий влияние увеличенных размеров поперечных сечений строительных конструкций по сравнению со стандартными образцами, равный 1 при работе на сжатие, 0,9 при изгибе.
Рис. 3. Характер разрушения образца.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ.
Поскольку сопротивлению сжатию зависит от влажности, то необходимо определять фактическую влажность испытуемых образцов и приводить к стандартной влажности 12%.
Процесс влагоудаления из древесины достаточно сложный. При сушке в первую очередь наиболее быстро испаряется влага с поверхности и из наружных слоев древесины. Из внутренних зон к наружным влага поступает медленнее и требует больше времени. Явление испарения влаги с поверхности древесины в окружающую среду называется влагоотдачей. Основными причинами движения влаги в древесине являются:
- неравномерное распределение влаги по объему материала, которое вызывает ее перемещение в направлении пониженной влажности, такой характер движения носит название влагопроводности;
- неодинаковая температура по объему материала, что приводит к движению влаги в направлении пониженной температуры, это явление называется термовлагопроводностью;
- наличие во внутренних слоях древесины избыточного по сравнению с внешней средой давления, под действием которого влага в виде направленного потока пара движется в сторону более низкого давления, такое движение называется молярным влагопереносом.
На этот процесс оказывают существенное влияние следующие факторы:
a) перепад влажности (градиент влажности) – разница во влажности между внутренними более влажными и наружными высыхающими слоями древесины;
b) температура древесины (известно, что чем сильнее прогрета древесина, тем выше ее влагопроводность за счет снижения вязкости влаги в капиллярах).
На практике при изменении влажности древесины возможны деформации соединений деревянных конструкций, поэтому важно для при расчете конструкций использовать прочностные показатели соответствующие стандартной влажности 12%.
Постановка эксперимента
Испытания на влажность производятся по ГОСТ 16483.7-72, пробы на плотность производятся по ГОСТ 16483.1-73
Образцы изготовляют в форме прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм. Определение влажности и плотности допускается проводить на образцах, изготовленных для других испытаний, или на пробах, вырезаемых из них. Пробы на влажность, очищенные от заусенцев и опилок, взвешивают с погрешностью не более 0,001 грамм. Размеры поперечного сечения и длину измеряют с погрешностью не более 0,1 мм по осям симметрии образцов. Пробы, помещают в сушильный шкаф с температурой (103±2) °С. Высушивание проверяют повторными взвешиваниями двух-трех проб. Первое взвешивание при высушивании мягких пород выполняют не ранее чем через 6 ч после начала высушивания, а при высушивании твердых пород - не ранее 10 ч. Повторные взвешивания выполняют через 2 ч. Высушивание считается законченным, когда разность между двумя последними взвешиваниями будет не более 0,001 г. Пробы из смолистой древесины хвойных пород не следует сушить в шкафу свыше 20 ч. После высушивания образцы охлаждают в эксикаторе. Все измерения заносятся в табл. 2.
Плотность ρw каждого образца при влажности W в момент испытания вычисляют в килограммах на кубический метр по формуле:
,
где - масса образца при влажности W, кг;
– размеры образца при влажности W, м;
– объем образца при влажности W, м3.
Результат вычисляют и округляют до 5 кг/ м3 (0,005 г/см3).
Влажность образцов (W) в процентах вычисляют с округлением не более 1 % по формуле
где m 1 - масса образца до высушивания, г;
m 2 - масса образца после высушивания, г.
Таблица 2
ПРОТОКОЛ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ
Маркировка образца | Размеры образца, см | Масса, г | Плотность , | Влажность древесины,% | |||||
образца до высушивания | образца после высушивания | испарившейся воды | |||||||
18,0 | 18,8 | 31,5 | 4,481 | 4,309 | 0,172 | 4,0 | |||
18,9 | 18,3 | 31,7 | 5,640 | 5,404 | 0,236 | 4,4 | |||
19,0 | 18,6 | 31,0 | 5,216 | 5,008 | 0,208 | 4,2 | |||
18,8 | 17,7 | 31,5 | 4,490 | 4,278 | 0,212 | 5,0 | |||
19,1 | 19,3 | 31,5 | 5,981 | 5,750 | 0,231 | 4,0 | |||
19,1 | 18,9 | 31,7 | 5,956 | 5,720 | 0,236 | 4,1 | |||
19,5 | 19,2 | 32,9 | 5,680 | 5,464 | 0,216 | 4,0 | |||
18,7 | 18,6 | 31,2 | 5,073 | 4,835 | 0,238 | 4,9 | |||
19,5 | 19,5 | 31,5 | 5,270 | 5,054 | 0,216 | 4,3 | |||
19,2 | 18,4 | 31,8 | 4,512 | 4,328 | 0,184 | 4,3 | |||
18,5 | 19,5 | 41,0 | 3,324 | 3,180 | 0,144 | 4,5 | |||
19,0 | 18,5 | 31,5 | 4,557 | 4,376 | 0,181 | 4,1 | |||
Выводы по результатам лабораторной работы:
- расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон составило 7,6 МПа, а по СП 64.13330.2011 допускаемое напряжение равняется 13 МПа.
-средняя влажность древесины W=4,3%