Medienos panaudojimas perdangoms: savybės ir privalumai

Mediena - seniausia natūrali statybinė medžiaga, plačiai naudojama ir šiandien. Ji gana lengvai apdorojama, turi gerų, išskirtinių savybių.

Skiriama lapuočių mediena (ąžuolas, klevas, riešutas ir kt.) ir spygliuočių mediena (pušis, eglė). Kiekviena medienos rūšis yra skirtingo kietumo bei tankio, taip pat ir išvaizdos (tekstūros). Ši savybė ypač lėmė tai, kad mediena yra mielai naudojama vidaus apdailai. Lapuočiai dažniausiai naudojami staliaus darbams ir interjero apdailai, spygliuočiai, kaip statybinė mediena.

Medienos skerspjūvis

Perdangos ir jų svarba

Perdangos - vidaus horizontaliosios konstrukcijos, perskiriančios pastatą į aukštus. Jomis išorės ir vidaus sienos, o karkasinio pastato atveju, kolonos, sujungiami tarpusavyje, tuo pačiu užtikrinant pastato standumą bei pastovumą. Perdenginiai yra horizontalios standumo diafragmos, kurios daugiaaukščiuose pastatuose, apart įprastų perdenginiams apkrovų (nuo žmonių, baldų, įrengimų, savojo svorio, grindų, pertvarų svorio ir kt.) efektyviai dalyvauja priimant vėjo apkrovas. Perdanga kaip tarpaukštinė konstrukcija turi užtikrinti gerą garso izoliaciją tarp kaimyninių patalpų. Dažnai perdangos apsprendžia pastato konstrukcinę sandarą, jo techninius ir ekonominius rodiklius.

Pagal medžiagas, iš kurių įrengiamos, perdangos skiriamos:

1. Medinės
2. Plieninės
3. Gelžbetoninės
4. Keraminių blokelių
5. Mūrinės
6. Mišrios

Medinė perdanga ypač ekonomiška, kadangi jos montavimas paprastas, nereikalaujantis didelių darbo sąnaudų.

Medienos sandara

Per padidinamąjį stiklą įžvelgiama medienos makrostruktūra, o mikroskopu - smulkesnė jos sandara - mikrostruktūra. Medienos sandara skirtingai matoma skersiniame, liestiniame (tangentiniame) ir spinduliniame bandinio pjūviuose. Skersinis pjūvis statmenas kamieno ašiai, liestinis - išilgai kamieno ašies ir atokiau nuo centro, o spindulinis - išilgai per kamieno centrą.

Svarbiausios medienos makrostruktūros dalys yra šerdis, branduolys, balana ir žievė. Jos vaizdžiausiai plika akimi matomos skersiniame bandinio pjūvyje. Šerdis yra kamieno centre, tik kartais būna šiek tiek pasislinkusi į vieną ar kitą pusę. Ji yra 2-5 cm skersmens, todėl užima tik mažą kamieno dalį. Daugumos medžių rūšių šerdis yra apvali, tačiau kai kurių yra ypatingos formos. Šerdis kartu su nedideliu medienos sluoksniu, susidariusiu pirmaisiais medžio augimo metais, vadinama šerdies vamzdeliu. Jo mediena yra puri, silpnu audiniu ir mažiau suaugusi su kitais medienos sluoksniais.

Daugumos medžių rūšių mediena yra šviesi ir skersiniame pjūvyje vienodos spalvos. Kitų medžių rūšių medienos skersinis pjūvis būna nevienodos spalvos: centrinė dalis tamsesnė, o išorinė šviesesnė. Šiuo atveju tamsesnė centrinė kamieno dalis vadinama branduoliu, o šviesesnė - balana. Balana yra jaunesnė kamieno dalis, jos mediena ne tokia brandi, dar nepakankamai tanki, todėl mažiau vertinga. Po žieve kasmet priauga naujų balanos sluoksnių. Dalis atmirštančių vidinių sluoksnių padidina branduolio storį. nuo branduolio. Šiuo atveju arčiau centro esanti mediena esti mažiau drėgna ir todėl vadinama brandžia. Tos medžių rūšys, kurios turi aiškiai matomą branduolį, vadinamos branduolinėmis, o kurių mediena visame pjūvio plote yra vienodos spalvos ir drėgnumo, vadinamos balaninėmis. Daugiausia medienos subrandina eglė, bukas ir drebulė. Kai kurie medžiai dar turi tariamąjį (netikrą) branduolį, jų centrinė kamieno dalis yra tik vos vos patamsėjusi. Dažniausiai tai būna pirmas medienos gedimo požymis, akivaizdi medienos yda.

Žievė saugo medį nuo visų žalingų išorės poveikių ir mechaninio sužalojimo. Šias funkcijas geriausiai atlieka išorinis kamštinis žievės sluoksnis. Vidinis žievės sluoksnis vadinamas luobu. Juo augančiame medyje leidžiasi žemyn krintančioji sulčių srovė. Žiūrint į skersinį ką tik nupjauto medžio pjūvį pro padidinamąjį stiklą, tarp luobo ir balanos matyti gyvų ląstelių žiedas, vadinamas brazdu. Medžiui augant, brazde gaminasi naujos ląstelės, dėl to medis storėja. Nupjautame medyje brazdo nematyti, jis sunyksta.

Normaliai augusio medžio skersiniame pjūvyje ryškūs koncentriški medienos sluoksniai. Kiekvienas toks žiedas rodo metinį medienos prieaugį ir vadinamas metine rieve. Itin gerai matomos spygliuočių metinės rievės. Spinduliniame pjūvyje jos atrodo kaip išilginės juostelės, o liestiniame - kaip kūgio formos linijos. Metinių rievių plotį ir kasmet priaugantį medienos kiekį lemia medžio amžius, rūšis ir augimo sąlygos. Jaunesnių medžių rievės būna platesnės. Siauresnių rievių mediena yra atsparesnė. Spygliuočiai medžiai dar turi siaurų vertikalių ir horizontalių, sakais užpildytų, kanalų sistemą, vadinamą sakotakiais. Jie užima mažą medienos dalį, pvz., tik 0,2 % eglės medienos tūrio, todėl bemaž nekeičia medienos savybių.

Žiūrint pro mikroskopą, matyti, kad mediena, kaip ir kiekvienas augalas, yra iš smulkių ląstelių, kurių dauguma jau nebegyvos. Gyvosios ląstelės sienelė - iš celiuliozės. Iš lėto apmirštant ląstelėms, jų plėvelė sustorėja ir iš vidaus pasidengia kita organine medžiaga - ligninu. Taip ląstelė pamažu medėja. Daugiausia tvirtumo ir atsparumo plėvelei suteikia ligninas. Ląstelės tarpusavyje susisiekia per jų sienelėse esančias angas, kurios vadinamos poromis. Ląstelių sienelės ir sudaro pačią medieną. Skirtingų medžių mediena yra nevienodos struktūros. Struktūros paprastumu ir griežtumu pasižymi spygliuočių mediena. Lapuočių medieną sudaro įvairesnės ląstelės bei elementai. Čia šerdies ląstelės visuomet yra stambios, dažniausiai užpildytos rudais skysčiais.

Medienos savybės, reikalingos perdangoms

Drėgmė

Labai svarbi medienos savybė yra kaupti ir lengvai atiduoti vandenį. Medienoje esančio vandens kiekis vertinamas jos drėgnio rodikliu. Jis apskaičiuojamas kaip medienoje esančio vandens ir pačios medienos svorių santykis, išreikštas procentais. Jeigu šis procentas skaičiuojamas nuo absoliučiai sausos medienos, tai drėgnis vadinamas absoliučiuoju medienos drėgniu, o jei nuo drėgnos (dar nedžiovintos) medienos svorio, - santykiniu medienos drėgniu.

Daugumos medžiagų bei gaminių standartai reglamentuoja didžiausią leidžiamą drėgnio ribą. Šviežiai nupjauta mediena visuomet būna drėgnesnė, negu leidžia gaminių standartai. Todėl gamybos metu mediena džiovinama, o išdžiovinta laikoma tik sausose vietose. Paprasčiau ir greitai medienos drėgnį galima nustatyti specialiais elektroniniais drėgnomačiais.

Paprastai skiriami keli medienos drėgmės laipsniai:

Praktikoje dar naudojamos šios medienos drėgnio sąvokos - transportinis ( 20 - 22 %), eksploatacinis, nustatomas pagal gaminio tipą, ir gamybinis (1 - 2% mažesnis negu eksploatacinis). Bloga medienos savybė yra jos nuodžiūvis ir išbrinkis. Džiūdama mediena traukiasi, mažėja jos linijiniai matmenys ir tūris. Toks matmenų, ir tūrio sumažėjimas ir vadinamas nuodžiūviu. Jis ne visada pastebimas ir vyksta tik išgarinant higroskopinę drėgmę, kai drėgnis tampa mažesnis negu 30%. Didžiausias nuodžiūvis būna liestine kryptimi, mažesnis spinduline ir menkas, kartais ir visai nematomas - išilgai pluošto.

Sugerdama drėgmę (vandenį) sausa mediena didina savo linijinius matmenis ir tūrį. Ši, priešinga nuodžiūviui, savybė vadinama brinkimu. Brinkimas vyksta ne visą mirkimo laiką, o iki ląstelių prisotinimo ribos, iki 30 % drėgnio.

Higroskopiškumas

Higroskopiškumu vadinama medienos savybė drėkti dėl sorbcijos, t.y. sugeriant drėgmę iš aplinkos. Natūraliai vanduo medienoje yra užpildęs visus indus, tarpląstelinę erdvę, ląstelių tuštumas, įsigėręs į jų sieneles. Ta dalis vandens, kuri yra ląstelių sienelėse, vadinama higroskopiniu vandeniu, arba higroskopiniu drėgniu, o likusi, užpildanti ląsteles ir erdves tarp jų, - kapiliariniu, arba laisvuoju vandeniu, arba drėgniu. Higroskopinio vandens medienoje vidutiniškai būna apie 30 % ir tai yra maksimali medienos higroskopiškumo riba.

Tankis

Labiausiai apibendrinanti medienos savybė yra jos tankis (žymima ρ) - fizikinis dydis, rodantis masės kiekį tūrio vienete. Taigi, kuo didesnis tankis, tuo daugiau masės tenka tūrio vienetui. Vidutinis objekto tankis - visa masė padalinta iš viso užimamo tūrio. SI sistemoje bazinis tankio matavimo vienetas - kilogramas kubiniam metrui (kg/m³).

Tankis apskaičiuojamas pagal formulę: ρ = m / V, kur ρ yra objekto tankis (kg/m³), m - objekto masė (kg), V - objekto tūris (m³).

Paklausesnė yra didesnio tankio mediena. Ji atsparesnė lenkimui, trinčiai, skėlimui. Nevienodų savybių yra ir iš skirtingų kamieno vietų paimta mediena. Tvirtesnė ji būna arčiau kelmo. Viršūnės kryptimi ji prastėja. Konstrukcinei medienai naudojamai perdangoms, medienos tankis yra 480 kg/m3.

Šiluminės savybės

Medienos šilumines savybes apibūdina šilumos talpa, šilumos laidis ir temperatūrinės deformacijos. Šilumos talpa apibūdina medienos gebėjimą sugerti šilumą. Jos matas yra - savitoji šiluma, t.y. šilumos kiekis reikalingas 1 kg medienos pakelti 1 C. Sausos medienos savitoji šiluma yra 1550 J/kgK.

Šilumos laidis yra koeficientas, kuris parodo, koks šiluminės energijos kiekis per 1 valandą pratekėtų per 1 m2 ploto medžiagos sluoksnį, kurio storis yra 1m, o sluoksnį ribojančių paviršių temperatūros skirtumas 1 C. Orasausei medienai šis koeficientas yra lygus 0,23 W/m C.

Temperatūrines medienos deformacijas apibūdina linijinio plėtimosi koeficientas, apibūdinantis ilgio vieneto pokytį pakitus temperatūrai 1 C.

Medienos linijinio plėtimosi koeficientai α 10-6:

Akustinės savybės

Garso sklidimo greitis medienoje priklauso nuo medžio rūšies, jo kokybės ir nuo krypties pluošto atžvilgiu. Greičiausiai garsas sklinda išilgai pluošto, lėčiau - spinduline kryptimi, lėčiausiai - tangentine. Vidutinio garso sklidimo išilgai pluošto greitis kambario sausumo eglės medienoje yra 5630 m/s, pušies 5360 m/s. Medienos drėgnumui ir temperatūrai didėjant garso sklidimo greitis sumažėja. Taip pat medienos akustinės savybės apibūdinamos ir akustine varža. Pušies medienai šis faktorius yra lygus 28•105 Pa s/m. Eglės mediena dar pasižymi ir geromis rezonansinėmis savybėmis, nes jos K (akustinė konstanta) yra lygi 12.

Mechaninės savybės

Gniuždymas yra viena būdingiausių ir dažniausiai pasitaikančių medienos apkrovimo formų. Jam mediena gana gerai priešinasi, todėl iš jos dažnai gaminamos gniuždomos detalės. Vidutiniškai konstrukcinės medienos, esant transportiniam drėgnumui, stipris gniuždant yra 44,5 - 48,5 MPa. Sausa mediena yra 2 - 2,5 karto atsparesnė už ką tik nukirstą. Medienoj, naudojamoj perdangoms, dažnai pasitaiko gniuždymas statmenai pluošto. Medienos pasipriešinimas tokiam gniuždymui priklauso nuo jos mikrostruktūros ir gniuždymo krypties - spindulinė ji ar tangentinė. Visų medienos rūšių sąlyginis stipris gniuždant statmenai pluošto vidutiniškai 10 kartų mažesnis už stiprį gniuždant išilgai pluošto, o stipris glemžianti yra 20 - 25% didesnis nei gniuždant.

Mediena pasižymi dideliu atsparumu tempiant išilgai pluošto ( nuo 50 iki 270 MPa), o tempiant skersai pluošto šis stipris yra 20 kartų mažesnis (pušiai 3 - 5 MPa). Taip pat mediena pasižymi dideliu atsparumu lenkimui. Konstrukcinei medienai (eglei, pušiai) stipris lenkiant yra 79,5 - 86 MPa. Todėl medienos sijos dažnai yra naudojamos konstrukcijoms, kurias veikia lenkimo jėgos - sijoms, perdangoms, tiltams ir t.t.

Apkrovos, sukeliančios įtempius, mažesnius už ilgalaikio atsparumo ribą, nesuardo medienos net per ilgą laiką. Nepriklausomai nuo apkrovos rūšies vidutinė ilgalaikio atsparumo riba yra lygi maždaug 0,5- 0,6 stiprio, nustatyto trumpalaikiais statiniais bandymais. Taip pat ilgu periodu medieną gali veikti ir vibracinės apkrovos, kurios gali turėti ir lenkimo, ir gniuždymo, ir sukimo pobūdį. Dažniausiai praktikoje pasitaiko vibracinio lenkimo atvejų. Tada medienos nuovargio riba yra 0,2 stiprio statiškai lenkiant.

Medienos deformavimasis laikui bėgant apibūdinamas reologiniais rodikliais, kurie nepriklauso nuo deformacijos būdo (tempimo, gniuždymo), bet priklauso nuo jėgos krypties pluošto atžvilgiu. Spinduline kryptimi reologiniai koeficientai yra 1,5 karto didesni negu tangentine. Padidėjus medienos drėgnumui, reologiniai koeficientai labai sumažėja. Taip pat šie koeficientai sumažėja ir keliant medienos temperatūrą.

Kietumas

Kietis, kitaip kietumas - kietos medžiagos savybė priešintis kito, už jį kietesnio, kūno įsmigimui, įspaudimui. Nuo šios savybės priklauso medžiagų tinkamumas apdirbti pjovimu (pjauti, tekinti, gręžti, frezuoti ir kt.).

Kiečio matavimo būdai yra:

1. Brinelio būdas
2. Rokvelo būdas
3. Šoro būdas
4. Moso skalė

Medienos kietumas dažniausiai nurodomas pagal Brinelio skalę - eglės - 1,3, pušies - 1,6.

Gebėjimas laikyti vinis ir medvaržčius

Labai vertinga medienos savybė yra jos gebėjimas laikyti įkaltas vinis arba įsuktus medvaržčius. Įkalta vinis iš dalies perpjauna, o iš dalies išlenkia ir suspaudžia pluoštą. Praskirtos medienos dalys spaudžia vinį. Ši jėga sukelia trintį, kuri ir laiko vinį. Vinies pasipriešinimas yra proporcingas medienos ir vinies lietimosi paviršiui. Jėga reikalinga viniai ištraukti priklauso nuo įkalimo krypties pluošto atžvilgiu: į eglės, pušies, ąžuolo sijos galą įkaltai viniai ištraukti reikia apie 10 - 15 % mažesnės jėgos negu viniai, įkaltai skersai pluošto. Įsuktam medvaržčiui ištraukti reikia apie ė kartus didesnės jėgos negu viniai, nes čia, be trinties, prisideda ir pluošto pasipriešinimas tempimui bei kirpimui.

Stiprumas

Medienos stiprumui didelės reikšmės turi jos sluoksniuotumas. Atsparumas suspaudimui ir tempimui maksimalus pasluoksniui, o persistūmimui- statmenai sluoksniams. Ąžuolo atsparumo suslėgimui riba pasluoksniui - 52 MPa, statmenai sluoksniams - 9 MPa, atsparumo riba persistūmimui lygiagrečiai sluoksniams - 14 MPa. Norint gauti leistinus įtempimus, šias reikšmes reikia padauginti iš koeficiento, atsižvelgiant į drėgmės kiekį, dydį, defektus, apkrovos ilgalaikiškumą, atsparumui skirtą atsargą, sluoksnių kryptį.

Mediniams balkiams svarbus atsparumas išilginiams persistūmimams, nes pasipriešin...

tags: #patalpu #temperaturos #reguliatorius #jaukurai