Основные свойства древесины как конструкционного материала. Достоинства и недостатки.
Плотность.
Температурное расширение. α
Теплопроводность λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС.
.
Теплоемкость С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.
Механические свойства древесины
прочностью - способностью сопротивляться разрушению от механических воздействий; жесткостью - способностью сопротивляться изменению размеров и формы; твердостью - способностью сопротивляться проникновению другого твердого тела; ударной вязкостью - способностью поглощать работу при ударе.
Древесина, как и другие строительные материалы, имеет свои достоинства и недостатки.
Достоинства:
Наличие широкой, постоянно возобновляемой сырьевой базы;
Относительно малая плотность;
Высокая удельная прочность - отношение предела прочности при растяжении вдоль волокон к плотности: 100/500 = 0,2 (примерно равная стали);
Стойкость к солевой агрессии, к воздействию других химически агрессивных сред;
Биологическая совместимость с человеком и животными - в зданиях из древесины наилучший микроклимат;
Высокие эстетические и акустические свойства - лучшие концертные залы страны облицованы древесиной;
Малый коэффициент теплопроводности поперек волокон - стена из бруса шириной 200 мм эквивалентна по теплопроводности кирпичной стене шириной 640 мм;
Малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон - в деревянных зданиях нет необходимости устраивать температурные швы и подвижные опоры;
Меньшая трудоемкость механической обработки, возможность создания гнутоклееных конструкций.
Недостатки:
Анизотропия строения древесины;
Подверженность загниванию и поражению жуками-древоточцами;
Сгораемость в условиях пожара;
Изменение физико-механических характеристик под воздействием различных факторов (влаги, температуры);
Усушка, разбухание, коробление и растрескивание под влиянием атмосферных воздействий;
Наличие пороков (сучки, косослой и других), существенно снижающих качество изделий и конструкций;
Ограниченность сортамента лесоматериалов.
Виды конструкционных пластмасс Их физико-механические характеристики. Достоинства и недостатки. Область применения.
В зависимости от вида смол под влиянием на них температуры, пластмассы делятся на два вида: а) термопластичные пластмассы (или термопласты) на основе термопластичных смол; б) термореактивные (реапласты) на основе термореактивных смол.
Термопластичные пластмассы обычно называются по связующему веществу, исходя из наименования мономера с добавлением приставки «поли-»(поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и др.)
Термореактивные - по виду наполнителя (стеклопластики, древесные пластики и др.)
В зависимости от структуры пластмассы можно разделить на две основные группы:
1) пластмассы без наполнителя (не наполненные);
2) пластмассы с наполнителем (наполненные).
К пластмассам, которые находят и будут находить в будущем наибольшее применение в строительных конструкциях относятся стеклопластики, оргстекло, винипласт, полиэтилен, тепло- и звукоизоляционные материалы, древесные пластики.
Стеклопластики.
Стеклопластики представляют собой материалы, состоящие из стекловолокнистого наполнителя и связующего.
В качестве связующего обычно используются термореактивные смолы (полиэфирная, эпоксидная, фенолоформальдегидная). Стеклянное волокно является армирующим элементом, прочность которого достигает 1000-2000 МПа. Основой стекловолокон являются элементарные волокна.
Элементарные волокна (первичные нити) получают из расплавленной стеклянной массы, вытягивая ее через небольшие отверстия- фильеры; элементарные волокна (порядка 200) диаметром 6-20 мкм объединяют в нити, а несколько десятков нитей- в жгуты (крученые нити).
В стеклопластиках, применяемых в строительстве, используют следующие стекловолокнистые наполнители:
а) прямолинейные непрерывные волокна, вводимые в виде жгутов, нитей или элементарных волокон.
б) рубленое стекловолокно в виде хаотически расположенных отрезков длиной приблизительно 50 мм.
Механические свойства стеклопластиков зависят от вида стекловолокнистого наполнителя. Наиболее высокими механическими свойствами обладают стеклопластики, армированные непрерывным прямолинейным стекловолокном. В направлении волокон их прочность достигает 1000 МПа при растяжении, а модуль упругости до 40000 МПа, однако, в поперечном направлении прочность стеклопластиков не велика (примерно в 10 раз меньше).
Все стеклопластики, армированные в одном или в двух взаимноперпендикулярных направлениях, являются материалами анизотропными.
Стеклопластики, армированные рубленым стекловолокном, являются изотропными материалами.
Существуют следующие виды стеклопластиков:
1) Пресс - материалы типа СВАМ (стекловолокнистый анизотропный пресс- материал) является одним из первых высокопрочных стеклопластиков, полученных путем прессования стеклошпонов (шпонов из однонаправленного стекловолокна).
Получают его таким образом: после намотки определенного числа слоев пропитанной нити однонаправленный материал срезают. В развертке он представляет собой квадратный лист размером 3х3 м 2 . Затем поворачивают лист на 90 градусов и вновь наматывают слой нитей. Таким образом, получается стеклошпон с взаимно-перпендикулярным расположением волокон. Предел прочности СВАМ при растяжении и сжатии составляет 400-500 МПа, а при изгибе, приблизительно, 700 МПа.
2) Пресс - материалы АГ-4С и АГ-4В.
АГ-4С представляет собой однонаправленную ленту, полученную на основе крученых стеклянных нитей и аминофинолоформальдегидной смолы. АГ-4С предназначается для получения высокопрочных изделий методом прямого прессования или намотки.
Пределы прочности при сжатии и изгибе ниже, чем у СВАМ – 200-250 МПа, а при растяжении несколько выше.
Пресс – материал типа АГ-4В представляет собой стекловолокнит на основе срезов первичной нити. Специально подготовленный стекловолокнистый наполнитель смешивают с фенолоформальдегидной смолой, затем сушат.
Стеклопластики типа СВАМ, АГ-4С и АГ-4В используют для изготовления соединительных деталей (болтов, фасонок) и для профильных изделий, эксплуатируемых в химически агрессивных средах, где металл быстро корродирует. Все перечисленные стеклопластики являются светонепроницаемыми. Однако, в строительстве чаще всего применяют светопрозрачные стеклопластики. У нас в стране в больших объемах выпускается светопроницаемый полиэфирный листовой стеклопластик.
3) Полиэфирный стеклопластик изготавливают на основе рубленого стекловолокна и прозрачных полиэфирных смол, благодаря которым полиэфирный стеклопластик является светопроницаемым. Выпускается он в изделиях в виде волнистых или плоских листов, часто имеющих различные окраски. Прочностные характеристики существенно ниже, чем у предыдущих материалов, и составляют 60-90 МПа при растяжении и сжатии.
Полиэфирные стеклопластики получили широкое применение в ограждающих конструкциях (стеновые и кровельные панели), лестничных ограждениях и балконных ограждениях, навесах т.п. конструкциях. Весьма перспективны стеклопластики для совмещенных пространственных конструкций.
Древесные пластики.
Материалы, полученные на основе переработки натуральной древесины, соединенные синтетическими смолами называют древесными пластиками.
Древеснослоистые пластики (ДСП) изготавливают из тонких листов березового (иногда ольхового, липового или букового) шпона, пропитанного смолой и запрессованного при высоком давлении 150-180 кг\см 2 и температуре t=145-155ºC.
В зависимости от взаимного расположения слоев шпона в пакете, различают 4 основных марки ДСП:
ДСП-А – все слои параллельны друг другу, ДСП-Б – через каждые 10-12 параллельных слоев один поперечный, ДСП-В – перекрестное расположение, причем наружные слои располагаются вдоль плиты, ДСП-Г – звездообразная, каждый слой смещен по отношению к предыдущему на 25-30º.
Во всех случаях прочность ДСП превышает прочность цельной древесины, а для некоторых марок при действии усилий вдоль волокон шпона не уступает прочности стали.
В настоящее время в связи еще с высокой стоимостью ДСП, он применяется в основном для изготовления средств соединения элементов конструкций.
Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины (опилок), склеенных канифольной эмульсией. Сырьем для ДВП являются отходы лесопиления и деревообработки. Для изготовления твердых и сверхтвердых плит в древесноволокнистую массу добавляют фенолоформальдегидную смолу. При длительном действии влажной среды, древесноволокнистая плита весьма гигроскопична, набухает по толщине и теряет прочность, поэтому во влажных условиях применять ДВП не рекомендуется. Прочность сверхтвердых плит ДВП плотностью не менее 950 кг\м 3 при растяжении составляет около 25 МПа.
Древесностружечные плиты (ПС и ПТ) получают путем горячего прессования древесных стружек, перемешанных, вернее опыленных фенолоформальдегидными смолами.
Древесностружечные плиты в зависимости от плотности подразделяют на:
Легкие γ=350-500 кг\м 3
Средние ПС γ=500-650 кг\м 3
Тяжелые ПТ γ=650-800 кг\м 3
Прочность плит ПТ и ПС при растяжении составляет соответственно 3,6-2,9 МПа и 2,9-2,1 МПа. ПС и ПТ являются дешевым и доступным материалом, он широко используется в строительстве в качестве перегородок, подвесных потолков. Влагопоглощение плит колеблется в широких пределах, при этом они разбухают по толщине на 30-40%.
Воздухонепроницаемые ткани - новый, необычный конструкционный материал, состоящий из текстиля и эластичных покрытий.
Технический текстиль является прочностной основой воздухонепроницаемых тканей. Он изготовляется из высокопрочных синтетических волокон. Полиамидные волокна типа «капрон» применяются наиболее широко. Они имеют высокую прочность, значительную растяжимость и малую стойкость против старения. Полиэфирные волокна типа «лавсан» менее растяжимы и более стойки против старения.
достоинств этого материала:
недостатки
Применение пластмасс в качестве материала для строительных конструкций объясняется рядом достоинств этого материала:
Высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс (кроме пенопластов) 50-100 НПа, а для некоторых стеклопластиков прочность достигает 1000 НПа;
Малой прочностью (объемной массой) находящихся в пределах от 20 (для пенопластов) до 2000 кг\м 3 (для стеклопластиков);
Стойкостью к воздействию химически агрессивных сред;
Биостойкостью (неподверженность гниению);
Простотой формообразования и легкой обрабатываемостью;
Высокими электроизоляционными свойствами и некоторыми другими положительными свойствами.
Вместе с тем пластмассы имеют и недостатки , такие, например, как деформативность, ползучесть и падение прочности при длительных нагрузках, старение (ухудшение эксплуатационных свойств во времени), сгораемость, использование в качестве сырья дефицитных нефтепродуктов.
Влияние недостатков пластмасс можно уменьшить разными путями. Так, уменьшение деформативности добиваются применением рациональных форм поперечного сечения конструкций (трехслойные, трубчатые).
Сгораемость и старение можно уменьшить путем введения специальных добавок.
Физические свойства
Плотность. Древесина относится к классу легких конструкционных материалов. Ее плотность зависит от относительного объема пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Свежерубленая древесина имеет плотность 850 кг/м 3 . Расчетная плотность древесины хвойных пород в составе конструкций в помещениях со стандартной влажностью воздуха 12% принимают равной 500 кг/м 3 ., в помещении с влажностью воздуха более 75% и на открытом воздухе – 600 кг/м 3 .
Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль и под углами к волокнам. Коэффициент линейного расширения α вдоль волокон составляет (3 ÷ 5) ∙ 10 -6 , что позволяет строить деревянные здания без температурных швов. Поперек волокон древесины этот коэффициент меньше в 7 – 10 раз.
Теплопроводность древесины благодаря ее трубчатому строению очень мала, особенно поперек волокон. Коэффициент теплопроводности сухой древесины поперек волокон λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС. Брус толщиной 15 см эквивалентен по теплопроводности кирпичной стене толщиной в 2,5 кирпича (51 см)воле, а так жетакже при распиловке бревен в результате их сбега.
ластями, опильных станках. .- торцами.ниванию, чем хвой .
Теплоемкость древесины значительна, коэффициент теплоемкости сухой древесины составляет С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.
Еще одним ценным свойством древесины является ее стойкость ко многим химическим и биологическим агрессивным среда. Она является химически более стойким материалом, чем металл и железобетон. При обычной температуре плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину. Большинство органических кислот при обычной температуре не ослабляют древесину, поэтому она часто используется для конструкций в условиях химически агрессивных сред.
Механические свойства древесины характеризуются: прочностью - способностью сопротивляться разрушению от механических воздействий; жесткостью - способностью сопротивляться изменению размеров и формы; твердостью - способностью сопротивляться проникновению другого твердого тела; ударной вязкостью - способностью поглощать работу при ударе.
Для изготовления деревянных несущих конструкций обычно применяют лесные материалы хвойных пород: сосну, ель, лиственницу, кедр и пихту. Среди лесных насаждений России хвойные леса наиболее распространены. Древесина хвойных пород превосходит по прочности древесину большинства распространенных лиственных пород и меньше подвержена загниванию. Стволы хвойных деревьев имеют более правильную форму, что позволяет полнее использовать их объем. Наиболее часто используется сосна.
Сосна, по месту произрастания делится на сосну мяндовую и сосну рудовую. Мяндовая предпочитает низменные почвы, древесина ее неплотная, рыхлая, менее слоистая чем у рудовой сосны и поэтому склонна к загниванию во влажной среде. Она очень хорошо обрабатывается, прекрасно пропитывается и мало подвержена короблению. Рудовая сосна, в отличие от мяндовой, произрастает на холмах, различных возвышенностях и предпочитает каменистую суглинистую или супесчаную почву. Древесина ее смолиста и мелкослойна, обладает достаточно высокой плотностью. Именно эти качества обеспечили рудовой сосне достойное место в сфере домостроительных технологий (полы, конструкции крыш, стены, внутренние перегородки).
Ельпо ряду характеристик уступает сосне. Она хуже обрабатывается, менее плотная и менее прочная, чем сосна. Существенно ухудшает потребительские свойства ели ее сучковатость и повышенная твердость. Склонность древесины ели к загниванию ограничивает ее использование в местах, подверженных влиянию влаги. В домостроении ель используется в изготовлении дверных блоков, полов, внутренних перегородок, мебели.
Лиственница отличается высокой плотностью, устойчивостью против гниения, твердостью. Последнее существенно затрудняет обработку лиственницы, что в какой-то мере ограничивает ее применение в строительстве. Но остальные качества, плюс обладание высокой стойкостью от коробления обеспечивают лиственнице репутацию ценного строительного материала.
Лиственница, как никакой другой материал, требует очень умеренного режима сушки с соблюдением всех мер предосторожности. Дело в том, что при интенсивной сушке в лиственнице появляются трещины. В домостроении лиственница применяется прежде всего там, где требуется высокая устойчивость против гниения. Кроме этого лиственница зарекомендовала себя как хороший материал для изготовления паркетных планок.
Кедр сибирскийпо своим физико-механическим свойствам занимает промежуточное место между елью и пихтой. Древесина у кедра мягкая, легкая, хорошо подвергается обработке. При специальной обработке приобретает повышенную стойкость против гниения. В домостроении задействуется в основном там же, где и сосна. Но это хороший материал и для узлов и конструкций, испытывающих перепады влажностного и температурного режимов.
Пихта сибирскаяпо своим качествам сходна с древесиной ели, но уступает ей по прочности и плотности. И в чем не уступает ели только пихта кавказская. Применение пихты довольно распространенное (особенно пихты кавказской). Это и дверные и оконные блоки, полы, плинтуса, раскладки, фризы и много других изделий. Во внешних деревянных конструкциях пихта не задействуется ввиду низкой стойкости против загнивания.
Применение древесины твердых лиственных пород (дуба, бука, ясеня, граба, клена) допускается лишь в тех районах, где эти породы являются местным строительным материалом.
Дуб черешчатый (летний)обладает большой прочностью и стойкостью против загнивания и употребляется главным образом на мелкие ответственные части деревянных конструкций в виде нагелей, шпонок, вкладышей и т.п. Единственное, что не следует забывать – древесина дуба подвержена раскалыванию при забивании в нее гвоздей или завинчивании шурупов без предварительной проходки канала отверстия сверлом меньшего диаметра.
Букпо основным качествам (прочность и твердость) мало в чем уступает дубу, но его древесина имеет высокую гигроскопичность и поэтому больше подвержена гниению. В то же время древесина бука высокотехнологична: хорошо обрабатывается любым инструментом, хорошо гнется под паром. В домостроении применяется не так широко, как дуб (из-за гигроскопичности), но зато очень востребована в отделочных работах.
Для изготовления открытых наслонных стропил и обрешетки в покрытиях постоянных зданий с чердаком, а также для строительства временных зданий (складов, навесов, сараев и др.) и сооружений вспомогательного назначения (эстакад, вышек и др.) следует широко применять древесину мягких лиственных пород – осину, березу, бук, липу, тополь и ольху, но с обязательной усиленной защитой от гниения.
Круглые лесоматериалы.Применяемые в промышленном и гражданском строительстве лесоматериалы делятся на круглые и пиленые. Для каждого из этих видов материалов соответствующими стандартами установлены их классификация, сортность, сортамент, вид обработки, требования к качеству, допускаемые отклонения от нормальных размеров и условия приемки.
Бревно строительное может использоваться в круглом виде или в качестве сырья для получения пиломатериалов. Пиловочные бревна имеют следующие стандартные размеры.
Таблица 1.1.
Длина бревен от 3 до 6,5 м с градацией через 0,5 м. Увеличение толщины бревна по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины. Более массивная часть бревна называетсякомлем, а противоположная –верхнимотрубом. Диаметр бревна замеряется в верхнем отрубе. Бревна длиной более 6,5 м заготовляют по специальному заказу для опор линий электропередач и связи.
Пиленые лесоматериалы.К пиленым лесным материалам относятся:
двукантные брусья, у которых опилены лишь две стороны (рис. 1.2.а);
четырехкантные брусья, у которых опилены все четыре стороны (рис.1.2.б и в);
Бруски, опиленные с четырех сторон, толщиной не более 10 см и шириной не более двойной ширины (рис.1.2.г);
доски толщиной не более 10 см и шириной более двойной толщины: доски делятся на тонкие, толщиной до 3,2 см (рис.1.2.д) и толстые – более 3,2 см (рис.1.2.е).
Рис. 1.2. Пиленые лесоматериалы: а – двукантный брус,
б – обзольный четырехкантный брус, в - чистообрезной
четырехкантный брус, г – брусок, д – тонкая доска,
Сортамент древесины
Лесоматериалы, получаемые строительством, делят на круглые и пилёные .
Круглые лесоматериалы , называемые также бревнами, представляют собой части древесных стволов с гладко опиленными концами – торцами. Они имеют стандартную длину 3 – 6,5 м. с градацией через каждые 0,5 м. Бревна имеют естественную усечено-коническую форму. Уменьшение их толщины по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины (для лиственницы 1 см на 1 м длины) бревна. Средние бревна имеют толщину от 14 до 24 см крупные – до 26 см. Бревна толщиной 13 см (подтоварник) и менее используют для временных построечных сооружений. Круглые лесоматериалы в зависимости от качества подразделяются на 1,2 и 3 сорта.
Пиломатериалы получают в результате продольной распиловки бревен на лесопильных рамах или круглопильных станках. Пиломатериалы подразделяются по характеру обработки: на обрезные (опиленные с 4 сторон по всей длине); обзольные (часть поверхности не опилена по всей длине из-за сбега бревна); необрезные (не опилены две кромки).
Пиломатериалы прямоугольного сечения делятся на доски, бруски и брусья. Более широкие стороны пиломатериалов называют пластями, а узкие – кромками. Пиломатериалы имеют стандартную длину 1– 6,5м с градацией через каждые 0,25м. Ширина пиломатериалов колеблется от 75 до 275 мм, толщина – от 16 до 250 мм. По качеству древесины и обработки доски и бруски разделяют на пять сортов (отборный, 1, 2, 3, 4-й), а брусья на четыре (1, 2, 3, 4-й).
Плотность древесины.
Плотность древесины – это отношение массы древесины к её объёму. Плотность определяется количеством древесного вещества в единице объёма. Выражается плотность в кг/м3 (килограмм на метр кубический) либо г/см3.
В древесине имеются пустоты (полости клеток, межклеточные пространства). Если бы удалось спрессовать древесину, чтобы все пустоты исчезли, то получилось бы сплошное древесное вещество. Плотность древесины вследствие пористого строения меньше, чем плотность древесного вещества, то же правило можно применить к древесным продуктам, например плотность берёзы или ели ниже плотности берёзовой или хвойной фанеры.
Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжёлая древесина, как правило, является более прочной.
Величины древесной плотности колеблются в очень широких пределах. Наибольшую плотность имеет древесина самшита – 960 кг/м3, берёзы железной – 970 кг/м3 и саксаула – 1040 кг/м3; наименьшую плотность имеет древесина пихты сибирской – 375 кг/м3 и ивы белой – 415 кг/м3. С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12% составляет 670 кг/м3, а при влажности 25% - 710 кг/м3. В пределах годичного слоя плотность древесины различная: плотность поздней древесины в 2-3 раза больше, чем ранней, поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше её плотность.
По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:
Породы высокой плотности – 750 кг/м3 и выше – акация белая, берёза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.
Породы средней плотности – 550 - 740 кг/м3 – лиственница, тис, берёза, бук, вяз, груша, дуб. Ильм, карагач, клён, платан, рябина, яблоня, ясень.
Породы малой плотности – 510 кг/м3 и менее – сосна, ель, пихта, кедр, тополь, ольха, липа, ива, каштан, орех маньчжурский, бархатное дерево.
Древесина хвойных пород обладает малой плотностью, а рассеянно-сосудистых лиственных пород – высокой плотностью, поэтому она чисто обрабатывается, хорошо лакируется и полируется.
Рис. 12.11. Сегментная металлодеревянная ферма с клееным верхним поясом линейного очертания
1 – стальной башмак опорного узла; 2 – то же, нижнего пояса; 3 – металлический вкладыш
Рис. 12.13. Определение расчетного изгибающего момента в верхних поясах сегментных металлодеревянных ферм.
Эпюры изгибающих моментов в ферме с разрезным (а) и неразрезным (б) верхним поясом и схемы работы криволинейного элемента - постоянная нагрузка по всему пролету и временная (снеговая) на половине пролета.
Снеговая нагрузка принимается по схеме 2 прил. 3 СНиП (1) для сводчатых покрытий, при этом наиболее невыгодное сочетание нагрузок получается обычно при учете односторонней снеговой нагрузки, распределенной по закону треугольника.
Геометрические размеры элементов ферм определяют, заменяя криволинейный верхний пояс прямолинейным, т.е. соединяя узлы верхнего пояса прямыми линиями – хордами.
Конструктивный расчет ферм заключается в подборе сечения поясов, раскосов, конструировании и расчете узлов. Верхний пояс ввиду криволинейности и приложения нагрузки между узлами рассчитывается как сжато-изгибаемый элемент.
Расчетный изгибающий момент в панелях верхнего пояса определяется как сумма моментов от поперечной нагрузки и момента от продольной силы, возникающего за счет выгиба панели (рис. 12.13).
При разрезном верхнем поясе момент определяется по формуле
(12.3)
где М 0 – изгибающий момент, определенный по балочной схеме,
D 1 – горизонтальная проекция панели между центрами узлов;
q– расчетная условно равномерно распределенная нагрузка (в пределах панели);
N– расчетная сжимающая сила в панели верхнего пояса;
f 0 – стрела подъема (кривизны) панели;
d- длина панели по хорде;
R– радиус кривизны верхнего пояса,
l– пролет фермы;
f– высота фермы в середине пролета между осями поясов.
При неразрезном верхнем поясе расчетные изгибающие моменты в пролете и на опорах определяются как для неразрезной многопролетной балки с равными пролетами по приближенным формулам:
для опорных (крайних) панелей
(12.4)
(12.5)
для средних панелей
(12.6)
(12.7)
Моменты от продольных сил определены, исходя из предположения, что каждая панель представляет собой однопролетную балку, причем крайние панели считаются шарнирно опертыми с одного конца и с жестко закрепленным другим концом, а средние панели – с обоими жестко закрепленными концами. При определении гибкости расчетную длину крайних панелей принимают равной 0,8 длины хорды, а средних панелей – 0,65d.
Сечение нижнего пояса подбирается по формуле для центрально-растянутых стальных элементов по площади нетто, то есть с учетом ослаблений от отверстий для узловых болтов. При расположении узлового болта с эксцентриситетом относительно оси нижнего пояса, нижний пояс проверяется на внецентренное растяжение с учетом нагрузки от собственного веса.
Сжатые раскосы рассчитываются на продольный изгиб с расчетной длиной, равной длине раскоса между центрами узлов фермы. Растянутые раскосы рассчитываются на растяжение с учетом имеющихся ослаблений. В целях унификации все раскосы принимаются одинакового сечения.
Затем определяется количество глухарей (нагелей), необходимых для крепления пластинок к раскосам, рассматривая наиболее нагруженный элемент. Проверяют стальные пластинки на растяжение по ослабленному сечению и на устойчивость из плоскости, принимая расчетную длину планки равной расстоянию от узлового болта до ближайшей к нему болта раскоса. Для уменьшения расчетной длины планок ставится дополнительный стяжной болт вне раскоса.
Конструируется и рассчитывается опорный узел фермы:
Выполняется проверка торца верхнего пояса на смятие;
Назначаются размеры опорной плиты из условия опирания и закрепления анкерными болтами;
Определяется необходимая длина сварных швов для крепления уголков нижнего пояса к фасонкам опорного узла.
При необходимости рассчитывается стальной вкладыш в узлах разрезного верхнего пояса и узловой болт. Узловой болт, на который надеваются пластинки раскосов, рассчитывается на изгиб от равнодействующей усилий R б, возникающих в примыкающих раскосах при односторонней нагрузке. Момент в узловом болте
где а – плечо приложения силы R б,
а=δ+0,5δ 1 (δ – толщина пластинки – наконечника, δ 1 – толщина крайнего ребра узлового вкладыша).
Строительный подъем ферм назначается равным 1/200 пролета. Выполняется проверка фермы на действие монтажных нагрузок.
См.п18
Рисунок 8 – Геометрическая и расчетная схема арки
В стрельчатых арках определяют угол наклона α и длину l хорды, центральный угол φ и длину S/2 полуарки, координаты центра a и b, угол наклона опорного радиуса φ 0 и уравнение дуги левой полуарки . Затем половину пролета арки делят на четное число, но не менее шести равных частей и в этих сечениях определяют координаты х и у, углы наклона касательных α и их тригонометрические функции.
Статический расчет
Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции R a и R b определяют как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) H a и H b определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире.
Определение реакций и усилий удобно производить в сечениях только одной левой полуарки в следующем порядке:
- сначала усилия от единичной нагрузки справа и слева, затем от левостороннего, правостороннего снега, ветра слева, ветра справа и массы оборудования.
Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами.
Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок.
Усилия от двустороннего снега и собственной массы определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок.
Первым основным преимуществом древесины по сравнению с другими конструкционными материалами является постоянное возобновление ее запасов. Это характерно для нашей Родины, значительная часть которой покрыта лесами. Советский Союз обладает необозримой зеленой фабрикой, на территории которой ежедневно, ежечасно благодатные силы природы создают чудесный материал, необходимый в различных отраслях народного хозяйства. При создании других конструкционных материалов (стали, бетона, пластмассы и др.) расходуется большое количество исходного сырья, запасы которого не возобновляются, а постоянно иссякают. Кроме того, при создании большинства конструкционных материалов требуются большие затраты энергии, дефицит которой ощущается уже сейчас во многих странах. В процессе создания древесины используется энергия солнца, запасы которой колоссальны.
Вторым преимуществом древесины является малая плотность и относительно высокие удельная прочность и жесткость. В соответствующей таблице описываются эти показатели для древесины и основных конструкционных материалов.
В этой таблице даны максимальные (числитель) и минимальные (знаменатель) пределы прочности и модули упругости сосны (хвойные породы), ясеня (лиственные кольцесосудистые) и березы (лиственные рассеяннососудистые) при влажности 12%. Из приведенных данных видно, что максимальная удельная прочность древесины всех пород примерно равна удельной прочности лучших сортов стали и в 4 раза превосходит удельную прочность стали. Максимальная удельная жесткость древесины всех пород примерно равна удельной жесткости
стали и существенно превосходит удельную жесткость дюралюминия и стеклопластов.
Третьим преимуществом древесины по сравнению с другими конструкционными материалами является более легкая обрабатываемость.
Решающую роль при выборе древесины для изготовления многих изделий, конструкций играют также ее малая тепло- и электропроводность, высокая звукоизоляционность, биологическая совместимость, высокие акустические свойства, эстетичность, химическая стойкость и т. д.
Многолетние наблюдения свидетельствуют о том, что и деревянных домах, оборудованных предметами из натуральной древесины, человек чувствует себя гораздо лучше, чем в каменных и железобетонных с внутренними интерьерами из пластмасс. Замена железобетонных и каменных зданий деревянными в сельском хозяйстве способствует повышению продуктивности животноводства. Исследования акустических свойств материалов показали, что древесина является лучшим и пока незаменимым для изготовления дек музыкальных инструментов. Наличие агрессивных сред в цехах химических производств диктует необходимость замены металлических и железобетонных конструкций деревянными как более устойчивыми в отношении химических воздействий.
Однако пороки, существенно снижающие качество изделий, из древесины, малые прочность и жесткость и направлениях, перпендикулярных к волокнам, существенное снижение механических характеристик при увеличении влажности, ползучесть даже при нормальной температуре порождают в ряде случаев недоверие к древесине как конструкционному материалу. Это недоверие является большей частью следствием относительно малой изученности прочности и жесткости изделий из древесины. Тщательные теоретические и экспериментальные исследования этих вопросов необходимы для выработки рекомендаций рационального использования древесины и изделиях и определения их надежности и долговечности.
Особое внимание заслуживает использование древесины в сочетании с другими конструкционными материалами. В этом случае можно использовать положительные свойства древесины и компенсировать ее недостатки. Применение различных материалов (древесины, металла, пластмасс, железобетона) в комплексе обеспечивает наиболее эффективное использование свойств, присущих каждому из них. Таким образом, роль древесины как конструкционного материала должна постоянно возрастать.
Древесина – природный конструкционный материал
Учитель технологии
Чушкин Александр Анатольевич
МОУ СШ №115
Г. Волгоград
Цель урока:
- изучить основные виды пиломатериалов;
- разобрать способы производства пиломатериалов;
- рассмотреть область применения пиломатериалов;
- освоить процесс изготовления модели парусного корабля из пиломатериалов.
Древесина
Пиломатериалы
Лесоматериал
Раскрой лесоматериала
Производство пиломатериалов
Применение
Пиломатериалы
Доска не обрезная
Доска обрезная
Горбыльный
Доска обрезная
пиломатериал размерами сечений от 16 × 8 мм до 250 × 100 мм. Обрезные доски изготавливаются из древесины разных пород. Основное отличие обрезной доски - это отсутствие обзола (края доски с корой, когда её выпиливают из бревна).
Доска обрезная
Размеры обрезной доски определяют по схеме a × b × l , где b - вычисляется как бо́льшая сторона поперечного среза, размер a - меньшая сторона, l - длина доски, например, 50×150×6000 мм.
пиломатериалы
Наиболее распространена доска следующих длин: 6000 мм, 4000 мм, 3000 мм.
На территории России наиболее распространена доска толщиной (параметр «a »): 22 мм, 25 мм, 30 мм, 40 мм, 50 мм, 100 мм, 150 мм.
Доска необрезная
доска с неопиленными или частично опиленными кромками, с обзолом более допустимого в обрезной доске.
пиломатериалы
Обапол горбыльный
пиломатериалы
Обапол дощатый
пиломатериалы
пиломатериалы
Брус –имеет толщину и ширину свыше 100 мм
Брус четырёхкантный
Брус двухкантный
пиломатериалы
Бруски – имеют толщину до 100 мм и ширину не более двойной толщины.
Лесоматериал
Лесоматериа́лы - материалы из древесины, сохранившие её природную физическую структуру и химический состав, получаемые из поваленных деревьев, хлыстов и (или из их частей) путём поперечного и (или) продольного деления.
Лесоматериал
Лесоматериал
Подтоварник
Лесоматериал
Хлыст - очищенный от сучьев ствол поваленного дерева без отделённых от него прикорневой части и вершины.
Лесоматериал
Бревно́ - круглый сортимент лесоматериала для использования в круглом виде, за исключением тонкомерной рудничной стойки , жердей и кольев , или в качестве сырья для получения пиломатериалов общего назначения и специальных видов лесопродукции
Лесоматериал
Кряж - отрезок нижней, комлевой части ствола, предназначенный для выработки специальных видов лесопродукции: облицовочного шпона, тары, лыж, спичек, шпал, в основном из лиственных пород дерева, реже из хвойных.
Толщина кряжей колеблется от 12 см у тарного кряжа лиственных пород до 46 см у лиственничного кряжа для изготовления деревянных проводников шахтных стволов), длина - от 0,5 м (ружейный кряж) до 14 м (хвойный судостроительный кряж)
Лесоматериал
Чурак - короткомерный круглый сортимент, преимущественно отрезок кряжа, длина которого соответствует размерам, необходимым для обработки на деревообрабатывающих станках.
Лесоматериал
Подтоварник
Подтоварник - тонкомерные строительные брёвна для вспомогательных и временных построек, толщиной: для хвойных - от 6 до 13 см включительно и для лиственных - от 8 до 11 см включительно.
СПОСОБЫ РАСКРОЯ БРЕВНА НА ПИЛОМАТЕРИАЛЫ
Производство пиломатериалов
Лесовозами брёвна доставляют на склад деревообрабатывающего предприятия.
Производство пиломатериалов
Брёвна разгружаются, сортируются по диаметру, породам и назначению.
Производство пиломатериалов
Со склада брёвна попадают с помощью транспортёров в лесопильный цех.
Производство пиломатериалов
Лесопильная рама
Ленточнопильный станок
Видео работы лесопильной рамы
Применение
Строительство
Внутренняя отделка помещений
Производство оконных и дверных блоков
Производство мебели
Парусные суда
Литература: Слайд 5,6 http://b2bconstruction.ru/images/gallery/obreznaya-doska.jpg https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B0 Слайд 7 http://www.palki.ru/messages/images_78089.jpg Слайд 8 http://www.scieriedrombois.com/42-72-thickbox/dosse-charpente-sur-liste.jpg Слайд 9 http://images.ru.prom.st/107328_w640_h640_obapol_vid_sverhu.jpg Слайд 10 http://f1.ds-russia.ru/u_dirs/079/79072/f8c89f14f96dff4e780d952f2741402c.jpg http://www.fanera-doski.ru/img/brus_stroitelniy.jpg Слайд 11 http://derevo-store.ru/photo/brusok01m.jpg Слайд 12 https://ru.wikipedia.org/wiki/Лесоматериалы https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/52/Biella-Trecciolino_-_legna.jpg/1024px-Biella-Trecciolino_-_legna.jpg Слайд 14 https://ru.wikipedia.org/wiki/Лесоматериалы https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f4/Tree-lengths_in_storage.jpg/1024px-Tree-lengths_in_storage.jpg Слайд 15 http://www.companion.ua/data/filestorage/magazines/2012/27-28/047_470x325.jpg Слайд 16 Слайд 16 https://ru.wikipedia.org/wiki/Кряж_(деревообработка) http://www.woodtrade.ru/files/img/msgboard/gallery/1132_p800.jpg Слайд 17 http://4.bp.blogspot.com/-nu6w7JimzqQ/TiaAB5AcPBI/AAAAAAAAAAc/midt3Ci2Wy8/s1600/i.jpeg Слайд 18 http://lhp-tavolga.ru/public/default/balans_B.jpg Слайд 19 http://strport.ru/sites/default/files/resize/8_6-500x343.jpg http://s005.radikal.ru/i211/1011/1b/9072273f4d3e.jpg Слайд 21-23 http://www.oborudovaniederevo.ru/news/fotos/39844421158.JPG http://sdelanounas.ru/images/img/www.khabkrai.ru/x400_user_files_arkaim_2009_8.jpg.jpeg http://www.ideibiznesa.org/wp-content/uploads/pilomaterial-na-vyhode-s-ramy.jpg Слайд 25-29 http://1-metr.com/uploads/posts/2011-01/1296473459_oblicovka-sten-derevom.jpg http://www.sbstil.com.ua/windtree/design.jpg http://masterpomebeli.ru/wp-content/uploads/2014/07/derevjannaja-mebel.jpg http://korabley.net/_nw/13/98003726.jpg
- Методический материал «Пиломатериалы» разработан к разделу «Технология создания изделий из древесины. Элементы машиноведения» для учащихся 6 класса. Учащиеся активизируют свои знания по теме «Виды пиломатериалов», рассматривают способы продольного раскроя бревна на пиломатериалы, изучают работу лесопильной рамы и изготавливают модель парусного корабля. Методический материал «Пиломатериалы» включает в себя методические рекомендации к уроку, презентацию, приложения с заданиями для проверки усвоения пройденного материала, маршрутную карту для изготовления корабля. В методических рекомендациях имеется ссылка на видеофильм к уроку.
Урок № 3-4. Древесина как природный конструкционный материал.
Цель: ознакомить учащихся со значением древесины как конструкционного материала в народном хозяйстве страны, ее породами, строением, основными видами пороков и применением, научить определять по внешнему виду образцов древесные породы и виды пороков.
Инструменты и оборудование: комплекты образцов древесных пиломатериалов, шпона, фанеры, образцы древесины с пороками, инструкционно -технологические карты.
Ход урока:
I. Вводная часть.
1. Закрепление пройденного материала.
Разгадав этот кроссворд, вы сможете прочитать слово, которое является самым главным в изученном на прошлом занятии. (Верстак)
Вопросы:
1.Клин должен выступать над крышкой стола на высоту, меньшую, чем высота. (заготовки)
2.Как называется изучаемая нами дисциплина? (Технология)
3.Основание верстака - это (подверстачье)
4.Он может быть режущим и измерительным. (Инструмент)
5.Профессия рабочего, занятого ручной обработкой древесины. (Столяр)
6.Служит для закрепления заготовок. (Зажим)
7.Деревянные брусочки, пред назначенные для упора заготовок (Клинья)
2. Сообщение цели урока
II. Изложение программного материала.
Лесные массивы занимают в нашей стране площадь свыше 700 миллионов гектаров. Несмотря на такие огромные лесные богатства, все должны бережно относиться к лесу, так как он существенно влияет на климат, на растительный и животный мир Кроме того, лес имеет большое народнохозяйственное значение. Главный его продукт - древесина - применяется в строительстве, мебельном, спичечном производстве, химической промышленности и др. Лесные богатства в нашей стране охраняются законом.
oДавайте сравним свойства древесины и таких материалов, как, например, ме-талл и камень.
Приходим к выводу, что древесина - легкий, прочный, хорошо обрабатываемый режущим инструментом материал, отличается красивым внешним видом.
Одновременно выявляем и его отрицательные качества: легкая загораемость, короб-ление при высушивании, загниваемость.
o Какие древесные породы вам известны и на какие виды подразделяются? Лиственные и хвойные.
Деревья, имеющие листву, называются лиственными, а имеющие хвою - хвойными. К лиственным породам относятся береза, осина, дуб, ольха, липа и др.; к хвойным - сосна, ель, кедр, пихта и др.
o Из чего же состоит дерево?
Из ствола, корня, сучьев, листьев или хвои Древесина как природный конструкционный материал получается из стволов деревьев при распиливании их на части Рис.3
Ствол дерева имеет более толстую часть у основания и более тонкую - вершинную. По-верхность ствола (рис. 3) покрыта корой (7). Кора - "одежда" для дерева, состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего - лубяного. Пробковый слой коры является отмершим. Лубяной слой (6) - проводник соков, питающих дерево. Древесина ствола состоит из множества слоев, которые на разрезе видны как годичные кольца (4).
o Что по ним можно узнать?
Можно определить возраст дерева. Рыхлый и мягкий центр дерева - сердцевина (1). От сердцевины к коре в виде светлых блестящих линий простираются сердцевидные лучи (2). Они служат для проведения воды, воздуха и питательных веществ внутрь дерева Кам-бий (5) - тонкий слой живых клеток, расположенный между корой и древесиной. Только в результате деятельности камбия происходит образование новых клеток. " Камбий " - от латинского " обмен " (питательными веществами).
Для изучения строения древесины различают три основных разреза ствола (рис. 4). Разрез (1), проходящий перпендикулярно сердцевине ствола, называют торцевым. Он перпендикулярен годичным кольцам и волокнам. Разрез (2), проходящий через сердцевину ствола, называют радиальным . Он параллелен годичным слоям и волокнам. Тангенциальный разрез (3) проходит параллельно сердцевине ствола и удален от нее на некоторое расстояние.
Породы древесины определяют по их следующим характерным признакам: текстуре, запаху, твердости, цвету. (Показать, как определять породы древесины по плакату.)
Недостатками древесины являются еще и пороки: сучковатость (рис. 5р), червоточины (рис 5,6). Они ограничивают использование древесины в промышленном производстве, но могут оказаться ценными при изготовлении декоративных изделий.
Рис.5
Переходим к рассмотрению пиломатериалов и древесных материалов.
При продольной распиловке стволов деревьев на лесопильных рамах получают различные пиломатериалы (рис 6): брусья (а, б), бруски (в), доски (г, д), пластины (е), четвертины (ж) и горбыли (з)
Рис.6
Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласть, кромка, торец, ребро . ( Указать на плакате. В качестве конструкционного материала широко применяют фанеру. )
oКак ее получают?
Путем наклеивания друг на друга трех и более тонких листов древесины - шпона . Шпон в переводе с немецкого - " щепка ". Шпон срезают (лущат) острым ножом специаль-ного лущильного станка при вращении бревна длиной около 2,0 м (рис. 7). При этом бревно, как рулон, раскатывается в ленту шпона. Ленту шпона разрезают на квадратные листы, которые высушивают в сушилках, намазывают клеем и укладывают друг на друга так, чтобы направление волокон в них было перпендикулярно друг другу. Листы склеивают под прессом. Так получают фанеру.
Фанера прочнее древесины, почти не рассыхается и не растрескивается, хорошо гнется и обрабатывается.
o Где ее применяют?
В строительстве, при изготовлении мебели, в машиностроении, самолетостроении.
o Вы, наверное, слышали слово ДСП, а что это значит?
Древесностружечные плиты. Их получают путем прессования и склеивания измельченной древесины в виде стружек, опилок, древесной пыли. Плиты изготавливают толщиной около 10-26 мм. Они прочны, почти не коробятся, хорошо обрабатываются режущими инструментами.
o Что из них изготавливают?
Мебель, двери, перегородки, стены, полы. Однако с течением времени они выделяют вредные для здоровья вещества, поэтому их нежелательно применять в жилых помещениях
o А что такое ДВП?
Древесноволокнистые плиты. Их прессуют в виде листов из пропаренной и измельченной до отдельных волокон древесной массы. Они имеют приятный серый цвет, ровные поверхности, гнутся, как и фанера. Применяют их для внутренней отделки помещений: облицовывания стен, по-толков, полов, в производстве мебели, дверей.
o В чем общий недостаток фанеры, ДСП и ДВП?
Они боятся сырости.
III. Практическая часть
1.Учащиеся разрезают обычным ножом брусок древесины мягкой породы (сосна, липа) вдоль и поперек волокон. В результате выполнения этой операции они приходят к выводу, что древесина легко расщепляется вдоль волокон при небольшом усилии,- а поперек -невозможно, даже приложив большое усилие.
2.Учащиеся пробуют определить породы древесины по образцам, рассматривают образцы пиломатериалов, фанеры, ДСП и ДВП.
Проверяют, легко ли обрабатываются образцы каким-либо инструментом (напильником, ножовкой и другими).
IV. Заключительная часть.
Подвести итоги урока, отметить наиболее активных учащихся во время обсуждения материала.
Провести уборку мастерской.
МКОУ Новоеловская основная общеобразовательная школа
Отдел образования администрации Тальменского района Алтайского края
Проект урока технологии
Тема: «Древесина – природный конструкционный материал»
Учебник: В.Д. Симоненко «Технология» 5 класс
Технология: ЛОО
Учитель: Тякотев Дмитрий Александрович
с. Новоеловка
Методическое обоснование урока
Использование занимательных заданий в учебном процессе – один из важнейших приемов развития у учащихся положительной мотивации и познавательного интереса к труду взрослых, миру профессий, одно из условий подготовки молодежи к осознанному выбору профиля своей будущей деятельности в одной из сфер общественного труда.
В 5-6 классах я стараюсь включать в образовательный процесс больше игровых и занимательных заданий для формирования устойчивого мотива к деятельности. И в тоже время они являются промежуточным звеном между начальными и старшими классами
Достижение эффективности и качества образовательного процесса, получение запланированных результатов обучения, воспитания, развития и социализации обучающихся обеспечивается организацией следующих ключевых процессов :
упорядоченный обмен информацией (коммуникация ) между всеми участниками образовательного процесса;
обеспечение наглядности хода и результатов образовательного процесса (визуализация );
мотивация всех участников образовательного процесса;
мониторинг образовательного процесса;
рефлексия педагога и обучающихся;
анализ деятельности участников и оценка результатов.
Тема урока «Древесина – природный конструкционный материал». Данный урок является 3-4 уроком в разделе «Технология обработки древесины».
Цели урока:
Образовательные:
Создать условия для формирования у учащихся: понятий «древесина», «строение древесины» для выработки умений различать породы деревьев по их признакам
Развивающие:
Создать условия для развития у учащихся памяти, логического мышления, воображения.
Воспитательные:
Создать условия для формирования само- и взаимоконтроля.
Дидактическая цель урока: создать условия для организации познавательной деятельности учащихся, приводящей к потребности в применении полученных знаний на практике.
Структурированность образовательного процесса обеспечивается разделением урока на определенные взаимосвязанные фазы (этапы, части), каждая из которых имеет свои цели, задачи и методы. Структурированность процесса позволяет создать ясный и четкий план, задать направленное поступательное движение к поставленным целям урока, обеспечить методичную проработку каждой фазы и последовательность переходов от одной фазы урока к другой, осуществлять эффективный мониторинг хода и результатов образовательного процесса.
Структура урока (90 минут)
Мотивационный 5 мин
Целеполагание 3 мин
Планирование деятельности 2 мин
Реализация плана деятельности 75 мин
Подведение итогов урока 5 мин
Инструменты и оборудование:
Учебник В.Д. Симоненко «Технология» 5 класс;
Карточки с заданиями (каждому ребенку);
Карточки для практической работы (каждому ребенку);
Тесты (каждому ребенку);
Кроссворд (каждому ребенку);
Комплекты образцов древесины различных пород (2 шт).
Методы обучения:
словесные, наглядные, практические, репродуктивные
Формы работы:
самостоятельная, индивидуальная, групповая
Тип урока: комбинированный
Ход урока
| Этапы урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Методические пояснения и примечания |
| Мотивационный | Приветствие учеников. Проверка явки учащихся. Вступление. Лесные массивы занимают в нашей стране площадь свыше 700 миллионов гектаров. Несмотря на такие огромные лесные богатства, все должны бережно относиться к лесу, так как он существенно влияет на климат, на растительный и животный мир. Кроме того, лес имеет большое значение для хозяйства страны. Вырастить лес – непростое дело. Сначала сеют семена, потом высаживают крохотные саженцы, ухаживают за ними. Дерево растет среднем 90-120 лет, прежде чем его можно срубить и получить древесину для изготовления изделий. Знаете ли вы, что Береза среднего размера имеет 35...40 тысяч листьев общей площадью 100...150 квадратных метров Cосна занимает около 15% всех лесов России, ель – 12%. - самая распространенная хвойная порода российских лесов – лиственница. Она занимает 40% всей площади наших лесов. | Дети включаются в урок. Слушают внимательно. | Доброжелательный тон, учителя, приветствие и вступление к уроку, использование вступления располагает к общению, и создает благоприятную атмосферу, создает положительный мотивационный аспект. |
| Целеполагание | Древесина – один из самых распространенных материалов, который человек научился обрабатывать еще в глубокой древности. С помощью топора, ножа и других инструментов люди изготавливали дома, мосты, крепостные сооружения, орудия труда и многое другое. И в наши дни нас окружает большое количество изделий из древесины. Назовите их. Итак, тема урока: «Древесина – природный конструкционный материал», Записать на доске. | Мебель, музыкальные инструменты, игрушки и т.д. Записывают тему урока в тетрадь Формулируют с помощью учителя цели на урок. | На данном этапе учащиеся при помощи учителя учатся ставить перед собой цели на урок. |
| Планирование деятельности | А сейчас давайте составим план действий на урок. Повторение изученного на прошлом занятии Изучение нового материала Практическая работа План урока записать на доске. | Повторим домашнее задание Изучим новый материал Выполним практическую работу | Наличие плана работы, приводит к организованности, дисциплинирован- ности и контролированию деятельности. |
| Реализация плана деятельности 4.1 Актуализация знаний Изучение нового материала 4.3 Закрепление Практическая работа | Повторим домашнее задание , перед вами задания 2 уровней сложности: Задание № 1 (Приложение 1) более сложное нужно разгадать кроссворд, разгадав его вы сможете прочитать слово, которое является самым главным в изученном на прошлом занятии. Задание № 2 (Приложение 2) вам необходимо обозначить элементы верстака. После выполнения организуется взаимопроверка, оптимальным являться будет обмен между разными карточками. После проверки карточки сдаются учителю. Беседа с детьми Существуют деревья имеющие листву, их называют? И деревья имеющие хвою, их называют? Назовите древесные породы которые относятся к лиственным? Из каких частей состоит дерево? Древесина как природный конструкционный материал получается из стволов деревьев при распиливании их на части А сейчас давайте назовем «положительные качества древесины» и «отрицательные качества древесины» Ствол дерева имеет более толстую часть у основания и более тонкую - вершинную. Поверхность ствола (рис. 8) покрыта корой (7). Кора - "одежда" для дерева, состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего - лубяного. Пробковый слой коры является отмершим. Лубяной слой (6) - проводник соков, питающих дерево. Древесина ствола состоит из множества слоев, которые на разрезе видны как годичные кольца (4). Что по ним можно узнать? Рыхлый и мягкий центр дерева - сердцевина (1). От сердцевины к коре в виде светлых блестящих линий простираются сердцевидные лучи (2). Они служат для проведения воды, воздуха и питательных веществ внутрь дерева, камбий (5) - тонкий слой живых клеток, расположенный между корой и древесиной. Только в результате деятельности камбия происходит образование новых клеток. "Камбий" - от латинского "обмен" (питательными веществами). Для изучения строения древесины различают три основных разреза ствола (рис. 9). Разрез (1), проходящий перпендикулярно сердцевине ствола, называют торцевым. Он перпендикулярен годичным кольцам и волокнам. Разрез (2), проходящий через сердцевину ствола, называют радиальным. Он параллелен годичным слоям и волокнам. Тангенциальный разрез (3) проходит параллельно сердцевине ствола и удален от нее на некоторое расстояние. Породы древесины определяют по их следующим характерным признакам: текстуре, запаху, твердости, цвету. Текстурой древесины называют рисунок на ее поверхности, образованный в результате перерезания годичных колец и волокон. Ценные породы древесины строгают на тонкие листы (шпон), которые наклеивают на изделия. Физкультминутка А сейчас закрепим знания, для этого вам нужно решить тест (Приложение 3). Ребята, изучите описание пород деревьев в учебнике. Раздаю комплекты образцов древесины различных пород, 1 комплект на группу. Внимательно рассмотрите образцы и определите породы древесины записывая признаки в карточку (Приложение 4). Если остается время то можно предложить ученикам интересные сведения о различных породах деревьев (Приложение 5). | Ребята выполняют Лиственными береза, осина, дуб, ольха, липа и др. сосна, ель, кедр, пихта и др. Из ствола, корня, сучьев, листьев или хвои Записывают в тетрадь Легкий, прочный, хорошо обрабатываемый режущим инструментом материал, отличается красивым внешним видом. Горючесть, коробление при высушивании, подвержена гниению. Учащиеся слушают и рассматривают рис. 8 Строение древесины. (в учебнике) Можно определить возраст дерева. Записывают в тетрадь основные разрезы ствола: Торцовый Радиальный Тангенциальный Записывают в тетрадь Записывают в тетрадь Работают с учебником Выполняют практическую работу Слушают с интересом | Дифференцирован-ный подход наиболее оптимален, т.к. учащиеся самостоятельно определяют степень трудности задания, это снижает напряжение как нервное так и психическое, ребята чувствуют себя более комфортно. Воспитательные задачи на уроке решаются с помощью проведения взаимо- и самопроверки, которые воспитывают у детей такие качества как ответственность, взаимопомощь, аккуратность. В ходе беседы с учениками рассматриваются новые сведения. При этом удерживается постоянная связь с уже имеющимися сведениями учеников, связь с практикой, бытом. Ученики рассуждают, основываясь не только на знаниях, но и на умениях, фактах, взятых из жизни их семьи, близких и знакомых |
| 4.4 Домашнее задание | Запишите домашнее задание: §2 вопросы к параграфу, «Мост» (Приложение 6) Написать сообщение о породе древесины (по выбору сосна, ель, береза, кедр, лиственница, осина, пихта). | Записывают д/з в дневник | |
| 5.Подведение итогов урока 5.1 Итог урока 5.2 Рефлексия | Ребята, какие знания вы сегодня получили? Достигли ли мы целей урока? Проверим. Как называется природный конструкционный материал, получаемый из стволов деревьев при распиливании их на части? Назовите виды деревьев? Ребята посмотрите пожалуйста на доску, там нарисована гора, оцените, пожалуйста себя сегодня на уроке от подножия к вершине: Вершина горы Урок понравился, весь материал мне понятен Подножие горы Урок не понравился и я ничего не понял | Высказываются по очереди Древесина Лиственные, хвойные Оценивают свою работу, рисуют человечка в каком-либо месте горы | Учатся анализировать обобщать и делать выводы. Ученики имеют возможность показать свое отношение к изученному и уроку в целом. Учитель же делает соответствующие выводы. При подготовке к следующему уроку учитывает данные результаты. |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Задание № 1
Вопросы:
1.Клин должен выступать над крышкой стола на высоту, меньшую, чем высота. (заготовки)
2.Как называется наш учебник? (Технология)
3.Основание верстака - это (подверстачье)
4.Он может быть режущим и измерительным. (Инструмент)
5.Профессия рабочего, занятого ручной обработкой древесины. (Столяр)
6.Служит для закрепления заготовок. (Зажим)
7.Деревянные брусочки, предназначенные для упора заготовок (Клинья)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Вопрос № 1. На какие группы можно разделить все породы деревьев
1. Листопадные и вечнозеленые
2. Лиственные и хвойные
3. Высокие и низкие
4. Вечнозеленые, травянистые и кустарники
5. Травянистые и кустарники
Вопрос № 2. В каком из вариантов ответа перечислены только хвойные породы?
1. Сосна, ель, каштан, можжевельник
2. Дуб, осина, береза, тополь
3. Кедр, ель, сосна, лиственница
4. Смородина, крыжовник, ананас
Вопрос № 3. В каком из справочников наиболее вероятно найти информацию по строению древесины и породам деревьев?
1. Справочник молодого слесаря
2. Справочник молодого животновода
3. Справочник молодого столяра
4. Справочник по деталям машин и механизмов
5. Справочник по математике
Вопрос № 4. В каком из предложенных вариантов ответа перечислены только лиственные породы?
1. Туя, сосна, липа, акация
2. Вяз, банан, кедр, ольха
3. Можжевельник, лиственница, кедр, пихта
4. Тополь, ольха, осина, каштан
Вопрос № 5. Древесина какого дерева является наиболее ценной для мебельного производства?
2. Красное дерево
Вопрос № 6. В чем заключаются наиболее характерные признаки хвойных пород?
Смолистый запах и "полосатая" текстура.
"Полосатая" текстура и муаровый блеск.
Блеск и капиллярная структура.
Недлинные коричневые штрихи по всей поверхности древесины и смолистый запах.
Вопрос № 7 . К какой группе пород принадлежит изображенный на фотографии фрагмент дерева?
Лиственная порода.
Хвойная порода.
Вопрос № 8. Почему в столярном деле наиболее часто используют именно хвойную древесину?
Потому, что она имеет красивую текстуру и приятный смолистый запах, что привлекает к ней внимание многих людей.
Потому, что хвойная древесина легко поддается обработке и к тому же пропитана смолистыми веществами, а следовательно, меньше подвержена гниению по сравнению с лиственными породами.
Потому, что она имеет высокую прочность и плотность, а следовательно, может выдерживать высокие механические нагрузки.
Вопрос № 9. На каких фотографиях изображены текстуры хвойных пород?
На фото 1, 2, 4
На фото 1, 3, 4
На фото 2, 3, 4
На фото 1, 2, 3
|
|
|
|
||||
Вопрос № 10 . Какая из хвойных пород является наиболее стойкой к гниению?
Лиственница.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
| Порода древесины | Признаки |
||||
| Твердость | Текстура |
||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Интересные сведения о некоторых породах деревьев
БАОБАБ. Удивляет необычная жизненная сила баобаба. В отличие от большинства деревьев, он не умирает, когда с него срывают кору - она нарастает снова. Не гибнет баобаб даже и тогда, когда повалится на землю. Если хоть один его корень сбережет контакт с почвой, дерево будет продолжать расти лежа.
Обычно баобабы не очень высоки, но согласно некоторым сообщениям, промелькнувшим недавно в прессе, в саваннах Африки обнаружен настоящий великан - высочайшее дерево на нашей планете, которое достигает 189 м высоты с диаметром ствола 43,5 м! в "Книге рекордов Гиннесса" за 1991 г. рассказывается о баобабе обхватом 54,5 м.
БЕРЕЗА ШМИДТА. Это удивительное дерево растет в южной части Приморского края (Дальний Восток). Местное название его "железная береза". Она в полтора раза крепче чугуна. Если выстрелить в ее ствол, пуля отлетит, даже не оставив следа.
КЕДР . Около 41 млн. гектаров занимают в России кедровые леса. Особенно славятся своей продуктивностью кедровники бассейна реки Ангары, верхнего и среднего течения Енисея, а также Саянских гор. Живет кедр долго. Наверное, поэтому он и не спешит расти. В 30 лет дерево достигает лишь среднего роста человека.
Собственно научное название этого дерева - сосна сибирская. Настоящие кедры растут далеко на юге - в Ливане, Северной Африке, на острове Кипр. Это мощные деревья с ценной ароматной древесиной. Они отличаются внушительными размерами и долголетием, т. к. живут в полтора-два раза больше, чем обычные сосны - 800-850 лет.
В кедровниках всегда теплее, воздух здесь, как утверждают, в два-три раза чище, чем в операционной.
КЕТЕМФ. это растение является чемпионом среди сверхсладких растений и растет в тропических лесах Западной Африки. Ученые выделили из него самое сладкое в мире вещество - тоуматин. Оно слаще сахара (трудно представить) в 100000 раз! Это вещество будет сладким даже если тоуматин растворить в концентрации 10 г на целую тонну воды!
ХАНГА. Растет на Филиппинских островах и чаще всего его называют нефтяным деревом. Дело в том, что плоды ханги содержат почти... чистую нефть. Поэтому в стране разрабатывается технология использования ее как источника топлива для двигателей внутреннего сгорания.
СЕКВОЙЯ. Высочайшие из них также достигают свыше 100 м, но при этом стволы у них значительно толще. Так, например, одно из таких деревьев имело в обхвате 46 м и 15 м в диаметре.
Секвойи принадлежат к "живым ископаемым". Они были распространены по всему Северному полушарию, в том числе и на юге Восточной Европы еще в доледниковый период. Под такими деревьями когда-то прогуливались гигантские ящеры - бронтозавры и динозавры, а на ветвях отдыхали предки современных птиц - птеродактили.
Секвойи сохранились на Земле только в штате Калифорния (США), на западных склонах гор Сьерра-Невада. Средний возраст этих деревьев, как и эвкалиптов, 3-4 тысячи лет, а по подсчетам годичных колец на пне одной спиленной секвойи был даже обнаружен рекордный возраст - 4830 лет!
Кстати, свалить такого гиганта очень трудно. Одну секвойю пилили семиметровой пилой на протяжении 17 дней. Для перевозки ее потребовалось 30 больших железнодорожных платформ.
Известны случаи, когда на пне гигантской секвойи располагалась танцевальная площадка. На ней свободно разместились оркестр из 4-х человек, 16 танцующих пар и еще 12 зрителей.
Иногда в дуплах секвой устраивались сувенирные магазины, а в одном даже был оборудован гараж. В одном из музеев Нью-Йорка выставлена часть ствола огромной секвойи, которую спилили в Калифорнии. Она имеет 75 м в обхвате. Внутри оборудован зал, где свободно размещается 150 человек.
Самая большая секвойя называется "Основатель" (112 м высоты).
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
