Урок древесина как природный конструкционный материал. Древесные конструкционные материалы. Рефлексия, гимнастика для глаз
Все породы деревьев делятся на хвойные и лиственные. Хвойные породы отличаются от лиственных большей прямослойностью волокон и наличием в их составе большего количества смолистых веществ. Именно смолистые вещества увеличивают сопротив¬ляемость древесины загниванию. Поэтому деревянные строительные конструкции изготавливаются в основном из древесины хвойных пород. Исходя из этого подроб¬нее остановимся на строении и свойствах хвойной древесины.
СТРОЕНИЕ ХВОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Древесина имеет трубчатое слоисто-волокнистое строение. В поперечном разрезе ствол дерева состоит из коры, тонкого слоя камбия, заболони, ядровой части и сердцевины. Камбий - это живая часть ствола, находящаяся под корой. Питаясь восходящими соками, камбий непосредственно участвует в росте дерева, организует прирост основной древесины и коры. Сердцевина - центральная внутренняя часть ствола диаметром всего 3-5 мм. Она относится, скорее, к порокам естественного роста, чем к полезной части древесины, так как состоит из рыхлых малопрочных клеток. Поэтому пиломатериалы мелких сортаментов (доски) с сердцевиной относятся ко второму и третьему сорту и не рекомендуются к применению в растянутых элементах несущих конструкций.
Вся основная часть ствола дерева, расположенная между тонким слоем камбия и сердцевиной и содержащая прочные и плотные клетки, состоит из двух частей: заболони и ядра. Заболонь - молодая, неомертвевшая часть древесины, которая находится ближе к наружному контуру ствола и осуществляет восходящее движение соков от корней к кроне дерева. Ядро - старая, наиболее прочная и плотная часть древесины, не принимающая участия в движении соков. Именно в ядровой части заключается наибольшее количество смол, которые придают материалу прочность и выделяют фитонцидные вещества. С возрастом дерева размеры ядра увеличиваются за счет перехода части заболонной древесины в ядровую, а ширина заболони постепенно уменьшается. Наиболее прочный строительный материал получается из ядровой древесины. Чтобы отличить заболонь от ядра, нужно обратить внимание на цвет: заболонь, как правило, более светлая, ядро более темное. Исключение составляет древесина ели, в которой отли¬чить ядро от заболони труднее. С точки зрения микростроения основную массу древесины (до 95%) составляют древесные волокна, располагающиеся вдоль ствола растущего дерева и состоящие из удлиненных пустотелых оболочек отмерших клеток, называемых трахеидами.
Трахеиды в сечении имеют почти прямоугольную пустотелую форму. Их пористые стенки представляют собой многослойное сплетение тонких волоконец - фибрилл, образованных из нитевидных молекул целлюлозы. Целлюлоза входит в состав воло¬кон, формируя их каркас и обеспечивая им прочность. Промежутки между клетками- волокнами заполнены межклеточным веществом аморфной структуры - лигнином, который склеивает волокна между собой. Таким образом, целлюлоза и лигнин явля¬ются основными компонентами древесинного вещества. Упрощенное, но наглядное представление о строении древесины хвойных пород дает сравнение ее с пучком соломы, в котором отдельные соломинки-волокна склее¬ны между собой в поперечном направлении клеем аморфного строения.
Рост дерева происходит за счет деления клеток камбия только в весенне-летне- осенний период. Зимой дерево не растет. Каждый год дерево прибавляет по одному слою древесины. При этом в каждом годичном слое присутствует ранняя и поздняя древесина. Ранняя древесина имеет трахеиды с большими размерами поперечного сечения и тонкой стенкой. В поздней древесине - трахеиды с меньшими размерами поперечного сечения, но с гораздо более толстыми стенками. Таким образом, поздняя древесина в своем строении имеет меньше пустот и больше древесинного вещества. Поэтому она плотнее, темнее по цвету и прочнее ранней древесины. В деревьях хвойных пород 70-90% годичного слоя составляет ранняя древесина и всего лишь Годичный слой - слой древесины, который у растущего дерева образуется ежегодно с наружной части ствола под корой. На поперечном срезе хвойного дерева годичные слои представлены в виде чередующихся светлых и темных полос, количество пар которых соответствует возрасту дерева в годах. Ранняя древесина - часть годичного слоя, которая образовалась весной при избытке влаги, когда рост идет интенсивно. Поздняя древесина - часть годичного слоя, которая образовалась в летне-осенний период, когда влаги меньше, рост замедлен, но питательных веществ еще достаточно. Сучки - радиально направленные волокна древесины (основания ветвей); вызывают искривление во-локон основного ствола. Древесина сучков отличается от основной массы ствола повышенной твердо¬стью, более темным цветом и имеет самостоятельную систему годичных колец. Сучки снижают прочность древесины, затрудняют ее обработку, создают внутреннее напряжение в деревянных элементах.
Свиль (свилеватость) - извилистое или спутанное расположение волокон, образующее завиток. Свилеватость увеличивает плотность древесины в местах ее расположения. Так же, как и сучки, за-трудняет обработку древесины и создает внутренние напряжения.
10-30% - поздняя древесина. Чем больше поздней древесины в годичных слоях, тем прочнее «чистая» (то есть без сучков, свили, косослоя и других пороков) древе¬сина. В деревянных конструкциях должен применяться лесоматериал, содержащий в своей структуре не менее 20% поздней древесины.
В структуре древесины различают также сердцевинные лучи, которые в хвойных породах занимают около 7% полного объема древесины, а в лиственных - 18%. Их клетки имеют радиальное направление, поэтому помогают древесине работать на скалывание в тангенциальном направлении (вдоль волокон) и увеличивают прочность на смятие в радиальном направлении (поперек волокон). Именно они и образуют ветки (а значит, и сучки).
Древесина лиственных пород имеет несколько отличную от хвойных структуру, в кото¬рой стенки клеток древесного волокна образованы тремя слоями микрофибры. Каждый из слоев микрофибры направлен по спирали с различным углом наклона к продоль¬ной оси клетки. Спиральное направление стенок клеток древесины лиственных пород, в частности, наиболее распространенной в России березы, приводит к короблению и растрескиванию пиломатериала при сушке и ухудшению гвоздимости. Наличие этих недостатков и малая стойкость к загниванию ограничивают применение лиственных пород для деревянных конструкций. Вместе с тем, высокие прочностные показатели древесины твердых лиственных пород (в том числе и березы) позволяют использовать их для изготовления мелких соединительных элементов (нагелей, шпонок, накладок), а также ответственных опорных деталей. Такие детали из древесины дуба можно не антисептировать, а из березы они обязательно должны быть антисептированы.
Кроме пустотелых волокон, межклеточного вещества, смолы и сердцевинных лу¬чей, древесина содержит большое количество влаги (водных растворов солей). Всю влагу, содержащуюся в древесине, можно разделить на три вида: свободная, гигроскопическая и химически связанная влага. Свободная и гигроскопическая влага могут быть удалены из древесины путем сушки. Химически связанная влага выделяется из древесины лишь в процессе ее хими¬ческой переработки, а также при гниении или горении. Кстати, при гниении 1 куб. м древесины из нее выделяется около восьми литров воды.
Количество воды в древесине оценивается таким ее показателем, как влажность. Свежесрубленная древесина имеет влажность до 80-100%, а влажность сплав¬ной древесины может достигать 180-200%. Для строительных деталей должна использоваться древесина с влажностью в пределах от 8 до 20%. Достигается такой по-казатель в процессе правильно организованной сушки.
Снижение влажности до 30% достигается воздушной сушкой в штабелях. Наиболее трудным и ответственным в общем процессе сушки древесины является процесс сушки от 30 до 8-20% влажности. Принято считать, что максимальное количество гигроскопической влаги, которое может набрать древесина, составляет при температуре 20°С примерно 30% (это так называемая точка насыщения волокон). Точка насыщения волокон является граничной для изменения прочности древесины в зависимости от ее влажности. Это объ-ясняется тем, что при уменьшении влажности от 200 до 30% в древесине удаляется только свободная влага, а удаление свободной влаги не вызывает усушки, а следовательно, и деформаций. (Примерная длительность сушки пиломатериалов из свежесрубленной древесины до влажности 30% указана в таблице). Дальнейшая отдача влаги (уже гигроскопической) происходит существенно медленнее. Движение и отдача влаги при высы-хании происходит как поперек, так и вдоль волокон, однако с большей интенсивностью влага перемещается вдоль волокон. Движение влаги поперек волокон при высыхании приводит к состоянию, когда наружные слои древесины уже высохли, а внутренние остаются сырыми. Это создает нежелательные внутренние напряжения в сечении деревянного элемента, являющиеся причиной его растрескивания или коробления.
Чтобы избежать такого нежелательного эффекта, важно, чтобы наружные и внутренние слои высыхали равномерно. Такие условия создает мягкий режим сушки, при котором все процессы происходят медленнее и при меньшей температуре, чем при жестком или нормальном режиме.
Наоборот, при увеличении влажности от 0 до 30% происходит насыщение водой оболочек клеток, древесина набухает, и строительные детали увеличиваются в объ- Свободная влага - влага, частично или полностью заполняющая внутреннюю полость клеток древесины и межклеточное пространство. Гигроскопическая влага - влага, которую впитали в себя пористые стенки клеток; количество ее ограничено способностью клеток впитывать, то есть гигроскопичностью. Химически связанная влага - вода, входящая в химический состав древесинного вещества. Влажность древесины - отношение массы воды, содержащейся в древесине, к массе абсолютно сухой (то есть не содержащей свободной и гигроскопической влаги) древесины, выраженное в процентах. Усушка - уменьшение линейных размеров и объема древесины при удалении из нее гигроскопической влаги. Удаление свободной влаги не вызывает усушки. Чем больше клеточных стенок в единице объема древесины, тем больше в ней гигроскопической влаги и выше усушка.
Изменение формы дерева при сушке
Коробление - изменение формы пиломатериалов и заготовок при сушке, а также выпиловке и неправильном хранении. Чаще всего коробление происходит из-за различия величины усушки по разным структурным направлениям (то есть в радиальном и тангенциальном направлениях).При этом в стесненных условиях (например, в стене дома) в деревянных элемен-тах могут возникнуть значительные внутренние напряжения, которые также приведут к деформациям (выпучиванию) деревянных элементов и конструкций. Важно также знать, что, чем плотнее древесина, тем больше размеры усушки и разбухания при прочих равных условиях. В соответствии с этим размеры усушки в радиальном и тангенциальном направлениях у поздней (более плотной) древесины значительно больше, чем у ранней (более пористой).
Стандартной влажностью древесины считается влажность 12%. Именно при такой влажности сравниваются все свойства древесины.
Достоинства хвойной древесины
Наряду с такими актуальными характеристиками, как экологичность, природная кра-сота, способность «дышать» и создавать благоприятный микроклимат в помещении, хвойная древесина обладает еще целым рядом положительных свойств, делающих деревянный дом прочным, теплым, надежным, долговечным и экономичным.
Малый вес. Древесина хвойных пород, используемая в строительстве, при сред¬ней плотности 500 кг/м3 в 15,7 раза легче стали и в 4,8 раза легче бетона, что поз¬воляет значительно снизить материальные затраты на транспортировку, устройство фундаментов, обходиться без тяжелых грузоподъемных механизмов при возведении зданий и сооружений. Высокая удельная прочность. Одним из показателей эффективности применения конструкций из различных материалов является так называемая удельная прочность материала. Если иметь в виду, что расчетное сопротивление (то есть предел прочности) древесины в среднем составляет 14 МПа (мегапаскалей), стали 230 МПа, а бетона клас¬са В25 - 30 МПа, то для древесины соотношение расчетного сопротивления к плотности составляет 28, для стали - 29,3, а для бетона - 1 2,5 единицы. Таким образом, удельная прочность древесины всего на 4,4% меньше, чем стали, и на 122% выше, чем бетона. Этот показатель подтверждает целесообразность применения деревянных и, в частнос¬ти, клееных деревянных конструкций наравне с металлическими конструкциями в боль¬шепролетных зданиях, где собственный вес конструкций имеет решающее значение.
Эластичность и вязкость. Из всех традиционных строительных материалов толь¬ко древесина, обладая высокой эластичностью, позволяет зданию реагировать на неравномерную осадку оснований фундаментов без появления и развития трещин в деревянных деталях, а также дает возможность обходиться фундаментами мелко¬го заглубления. Вязкий характер разрушения конструкций из древесины позволяет перераспределяться усилиям в элементах конструкций, что исключает возможность мгновенного их обрушения.
Незначительное температурное расширение. Температурное расширение дре-весины при нагреве или остывании значительно меньше, чем у других строительных материалов. Например, коэффициент термического расширения древесины вдоль воло¬кон составляет всего 3,6x10"6, стали - 11,5x10 6, алюминия - 23,8-27x10"6, бетона - 12,6x10"6 градус". Это говорит о том, что в условиях сильного нагрева деревянные эле¬менты будут иметь удлинения в 2,5 раза меньше, чем стальные, в 2,8 раза меньше, чем бетонные, и в 5,7 раза меньше, чем алюминиевые. Именно поэтому исчезает необходимость расчленять деревянные здания на блоки ограниченной длины посредством устройства температурных швов.
Процесс изготовления начинается с тщательной технической сушки досок хвойных пород, разделенных по сердцевине, до необходимого уровня влажности, который, однако, не должен превышать 15%. При этом необходимо следить за тем, чтобы в процессе не деформировалась.
Конструкционная защита древесины
Химические способы защиты древесины, безусловно, эффективны, но они не всегда могут быть применены по ряду причин. Например, ограничения в их применении возникают из-за технологических и организационно-производственных сложностей обработки лесоматериалов, изделий и конструкций.
Вероятность и скорость биоразрушения древесины в конструкциях зависят главным образом от температурно-влажностных условий, в которых она эксплуатируется. Как правило, в области конструкционной изыскивают простые и доступные меры по устройству либо тепло-, пароизоляции, либо вентиляции, а также обеспечению надежных стыков, защите от атмосферных воздействий и т.п., направленных на поддержание «сухого» режима.
Значение конструкционной профилактики трудно переоценить, если учесть, что она в ряде случаев является единственной и достаточной мерой защиты деревянных конструкций от неблагоприятных эксплуатационных воздействий. Конструкционная противогнилостная профилактика деревянных конструкций должна осуществляться во всех зданиях и сооружениях независимо от срока службы.
Основные требования конструкционной противогнилостной профилактики:
1) предохранение древесины конструкций от непосредственного увлажнения атмосферными осадками, грунтовыми и поверхностными водами, а также от промерзания и конденсационного увлажнения;
2) систематическая просушка древесины конструкций путем обеспечения осушающего температурно-влажностного режима (вентиляция помещения);
3) применение для конструкций древесины, которая прошла атмосферную или камерную сушку (при влажности менее 18% грибы не развиваются).
Клееная древесина многие годы используется не только для монтажа стеновых конструкций, но и в качестве материала для изготовления стропильных ферм, рамных и арочных систем. Однако, справедливости ради, заметим, что раньше сложный крыши из конструкционного бруса не всегда имел нужную прочность. Причина проста: строители не могли в полной мере использовать преимущества материала из-за недостатков в его производстве. Наиболее сложным местом были швы.
В стене такая древесина показывала себя превосходно, поскольку здесь она подвергалась, в основном, лишь сжатию. А вот, монтаж стропильных систем требовал большей прочности из-за сложных нагрузок в разных направлениях (растяжение, скручивание и, естественно, сжатие). Недостаточная сдвиговая прочность приводила к частичному разрушению несущей системы крыши уже в первый год эксплуатации. Слабые места в конструкционной древесине особенно усложняли монтаж и эксплуатацию сложных крыш.
За несколько последних лет качество клееного бруса в России существенно улучшилось. Это дало возможность клееной древесине вытеснить из многих сфер строительства сталь и бетон, стропильные фермы из которых теперь значительно уступают деревянным по многим показателям. Но главное, теперь можно с успехом строить из конструкционного бруса большепролетные системы и производить монтаж сложных крыш.
Из многочисленных инноваций в производстве деревянных ферм, пожалуй, главной стало их армирование. Армирование существенно сказалось на усилении всевозможных сжатоизгибаемых и просто изгибаемых систем, устранив недостаток их сдвиговой прочности.
Для придания высокой надежности стропильным фермам внутрь составной древесины вклеивают стержни с периодическим профилем класса A300-400, 14-25 мм. в диаметре. При стандартных нагрузках на системы крышы допустимо использование также и арматуры класса A240. Её предварительно обезжиривают, обрабатывают антикоррозийным веществом, в отдельных случаях, на прутьях по длине склеивания нарезается резьба.
В качестве клеящего состава используются сложные эпоксидные смолы, в которых содержится маршалит (молотый песок) или смолы типа ЭД-20. С их помощью стальные стержни вкладываются под углом 30-40о по направлению к волокнам. Стыки и узлы модулей стропильных систем крепятся болтами или даже сваркой, если это позволяет термостойкость используемого клея. Таким образом, с помощью закладных элементов обеспечивалась сверхпрочность анкеровки узловых соединений ферм для крыши.
Следующим шагом в совершенствовании монтажа стропильных систем стало использование V-образных анкеров. Ими крепят закладные детали в клееном брусе. Надежность сопряжений стропильных ферм с использованием такого метода превышает прочность соединений бетонных конструкций. Испытания показали, что при запредельных нагрузках разрушается сама стропильная ферма, а соединение остается неповрежденным.
С описанной технологией монтаж сложных крыш значительно облегчился, а срок их эксплуатации вырос в несколько раз. Армирование открыло широкие возможности для монтажа стропильных систем стадионов, ледовых дворцов и других масштабных объектов. Теперь у строителей появился материал, который подчас не уступает стали в прочности, но при этом значительно легче, что очень важно в монтаже сложных крыш. Кроме того многие производители способны сейчас производить клееные фермы для крыш толщиной до полуметра и высотой свыше двух метров.
Антисептик для конструкционной древесины Видарон (Vidaron)
Продукт готов к применению.
Свойства:
- не вымывается;
- от грибка;
- от насекомых;
- глубоко проникает;
- для применения снаружи и внутри помещений.
Описание:
Готовая к применению, водная пропитка для предохранения древесины от действия насекомых и домового грибка, вызывающих глубокий распад древесины. Пропитка не вызывает коррозии металлических элементов. Эффективно защищает от действия атмосферных условий – не вымывается. Может покрываться любым финишным изделием.
Применение:
Для повсеместного и промышленного предохранения деревянных элементов, строительной и конструкционной древесины, устанавливаемой в открытом пространстве, подверженным действию атмосферных условий, а также в закрытых помещениях. Продукт допущен к в классах безопасности I, II, III.
Состав:
- триазолы, амины, пропиконазол.
Способ применения:
Подготовка основания:
- древесина, предназначенная для пропитки, должно быть очищена и сухая, с влажностью не выше 25%.
Пропитка:
- препарат перед применением и во время покраски старательно перемешивать;
- нанесение и высыхание изделия не может происходить при плохих атмосферных условиях;
- наносить при температуре основания и окружения от +5 до +30°C;
- наносить двукратно кистью, распылением, с интервалом не менее 2 часа, методом погружения целых элементом – в течение не менее 30 минут или в камерах под давлением;
- древесину после пропитывания выдержать мин. 72 часа под , на прокладках;
- в помещениях, в которых пропитывалась древесина, можно находиться после интенсивного проветривания в течение 3 суток.
Внимание – краситель является только показателем места покраски, не обладает никакими биоцидными свойствами и может вымыться.
Цветовая гамма:
бесцветный, коричневый, зеленый.
Способ упаковки:
упаковки из синтетических материалов – 5 кг, 20 кг.
Расход и производительность:
− 140 кг/м3 древесины, 3 класс безопасности – дерево, на которое воздействуют вымывающие факторы;
− 800 г пропитки/м2 площади древесины – двукратная покраска, 2 класс безопасности, древесина, на которую не воздействуют вымывающие факторы (упаковка 5 кг дo 6,25 м2);
− 600 г пропитки/м2 площади древесины – двукратная покраска, 1 класс безопасности, древесина, на которую не воздействуют вымывающие факторы (упаковка 5 кг дo 8 м2).
Период гарантии:
36 месяцев с даты производства.
Хранение и транспортировка:
Препарат беречь от замерзания. Хранить в сухих, вентилированных помещениях, вдалеке от пищевых продуктов и кормов, в местах, недоступных для детей. При транспортировке предохранить от перемещения, повреждения или порчи. Не допустить проникания в почву и воды. С отходами препарата обходиться согласно с нормами об отходах или использовать в соответствии с назначением. Упаковочные отходы предназначить на переработку.
Здоровье и безопасность:
Содержит пропиканазол. Может вызвать аллергическую реакцию. Беречь от детей. Не вдыхать пар/ распыленную жидкость. При попадании в глаза срочно промыть большим количеством воды и обратиться к врачу. Носить соответствующую защитную одежду и соответствующие защитные перчатки. Применять исключительно в хорошо проветриваемых помещениях. В случае отравления или аллергической реакции немедленно обратиться к врачу. В случае возникновения каких-либо тревожных симптомов срочно вызвать врача или отвести пострадавшего в больницу, показать упаковку препарата или этикетку.
ВНИМАНИЕ! Пациента без сознания уложить в боковой стандартной позиции, обеспечить ему спокойствие, защитить от потери тепла, контролировать дыхание пульс. Никогда не вызывать рвоты и не давать ничего проглатывать человеку без сознания или в обмороке. Подробная информация содержится в карте характеристики препарата. Продукт биоцидный, следует применять с соблюдением особенных мер предосторожности. Перед применением следует прочитать этикетку и информационный вкладыш.
Древесина в строительстве
Монолитная древесина Монолитная конструкционная древесина получается в результате двукратного опиливания бревна. Благодаря этому боковые и передние части элементов являются плоскими и имеют форму прямоугольника. Наиболее распространены: доски, брусья, рейки и четырехкантные бревна – отесанные с четырех сторон.
Клееная древесина Производится путем склеивания нескольких слоев продольных деревянных планок или полосок фанеры. Таким образом создаются конструкционные элементы, длина которых доходит даже до 40 м. Они выравниваются с четырех сторон и если возникает такая необходимость – фрезеруются и пропитываются. Из клееной древесины создаются элементы нестандартных форм (дуга, трапеция).
Наиболее часто используемым для ее производства материалом являются сосна, ель или скандинавская ель. Клееная древесина предназначена главным образом для выполнения больших конструкций, но иногда находит применение также в односемейном строительстве. Она превосходит традиционные пиломатериалы по прочности, поэтому из нее можно выполнить элементы очень большой ширины.
Проста в обработке. Имеет небольшую влажность – 10-12 %. Изготовленные из нее конструкции не деформируются. Многие элементы из конструкционной в заводских условиях лаком или специальной пропиткой и завернуты в пленку на время транспортировки. Двутавровые балки Изготавливают из плиты OSB, фанеры или клееной древесины.
Характеризуются очень высокой прочностью, небольшим весом, не склонны к деформации, высокой точностью размеров. Из-за малого веса монтаж таких балок очень простым, при этом не требуется использования сложных инструментов. В основном применяются в качестве балок перекрытия, стропил или столбов. На период транспортировки балки укладываются на специальные паллеты. Больше всего подходят хвойные…
Для сооружения конструкционных элементов должна использоваться, прежде всего, древесина хвойных деревьев – сосны, ели. Это сорта, обладают большой прочностью, а благодаря достаточно большому содержанию смолы - стойкостью к воздействию изменяющихся атмосферных условий. Кроме того, они общедоступны и относительно дешевы.
Самой легкой и наиболее прочной конструкционной древесиной является лиственничная. Но лиственница, как вид, находится под охраной, ее вырубка ограничена, поэтому она продается по очень высоким ценам. Иногда конструкционная древесина производится из лиственных деревьев – тополя или ольхи. Деревянные детали используются для изготовления самых разных конструкций – стен, стропил, лестниц, навесов, перекрытий: Древесина – прекрасный конструкционный материал. Она прочна, легко обрабатывается, относительно недорого стоит и, что важно, имеет небольшой вес.
Чаще всего в строительстве применяются:
Доски. Обычно имеют ширину от 75 до 250 мм и толщину 19-45 мм. Используются в основном, как укрепляющие конструкцию элементы. Применяются также для изготовления кровельной обрешетки. Иногда из досок изготавливают стропила в виде решеток (как правило в домах, где чердак не является жилым помещением);
Балки имеют ширину от 100 до 250 мм и толщину от 50 до 100 мм. Применяются в основном для изготовления стропил и балок перекрытий;
Бруски имеют обычно квадратное сечение со сторонами 100x100 мм, 175x175 мм. Чаще всего из них изготавливают мауэрлаты (нижние горизонтальные опоры стропил);
Рейки (планки).
Их ширина обычно составляет порядка 38-75 мм. Используются для изготовления различных видов каркасов (под плиты, под облицовку деревом). Применяются также в качестве контрреек при изготовлении стропил.
Конструкционная древесина в Украине - наиболее простой тип строительных пиломатериалов, изготавливаемый в основном из ели или сосны. Этот тип продукции является высокотехнологичным и постепенн
о получает широкое применение в современном строительстве.
Процесс изготовления начинается с тщательной технической хвойных пород, разделенных по сердцевине, до необходимого уровня влажности, который, однако, не должен превышать 15%. При этом необходимо следить за тем, чтобы в процессе не деформировалась. Высушенные доски проходят через строгальную линию, а затем сортируются вручную или автоматически по прочности. В это же время маркируются и вырезаются дефекты. В первую очередь сортировка производится для обеспечения необходимого уровня качества (нормы DIN 4074 - сортировка по прочности). В процессе сортировки могут также учитываться и эстетические требования, что бывает необходимо при производстве клееной продукции для внутренней отделки помещений. Затем производится сращивание заготовок на зубчатый шип. Это процесс производства теоретически бесконечной клееной доски.
После высыхания клея, заготовки проходят через строгальную линию и торцуются по длине. Конструкционная древесина широко применяется в современном производстве деревянных конструкций благодаря высокому уровню качества.
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
Древесина- природный конструкционный материал
Древесина как природный конструкционный материал получается из стволов деревьев при распиливании их на части.
Текстура древесины
Текстурой древесины называют рисунок на ее поверхности, образованный в результате перерезания годичных колец и волокон. О красивой поверхности древесины говорят, что она имеет богатую текстуру. Красивые текстуры имеют дуб, ясень, а также растущие в Африке, Америке, Австралии породы красного дерева, дающие древесину красного цвета различных оттенков.
Пиломатериалы и древесные материалы
При продольной распиловке стволов деревьев на лесопильных рамах получают различные пиломатериалы: брусья, бруски, доски, пластины, четвертины и горбыли. Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласти, кромки, ребра и торцы.
В качестве конструкционного материала широко применяют фанеру, древесностружечные плиты (ДСП), древесноволокнистые плиты (ДВП).
Разметка заготовок из древесины
Разметкой называют нанесение контурных линий будущего изделия на заготовку.
При разметке применяют чертежные и измерительные инструменты, такие, как карандаши, линейки, угольники, циркули, а также шаблоны.
Разметка по шаблону
Виды пил.
Пиление столярной ножовкой
Приемы пиления
Строгание древесины
Строгание древесины с целью обработки заготовки до нужного размера и создания на ней ровных и гладких поверхностей осуществляют с помощью различных стругов (строгальных инструментов).
Ножи
Устройство рубанка
Строгание рубанком
Сверление отверстий
Отверстия представляют собой углубления в деталях. Они могут быть сквозными и глухими.
Сверла
Приемы сверления
Инструменты для сверления
Графическая документация
Прежде чем изготовить какую-либо деталь, выполняют ее технический рисунок, эскиз или чертеж. Такие изображения будущего изделия называют графической документацией.
Технический рисунок-это наглядное объемное изображение предмета, выполненное от руки с указанием размеров и материала.
Эскиз представляет собой изображение детали от руки с указанием размеров и сохранением соотношений между ее частями.
Чертежом называют изображение изделия, вычерченное с помощью чертежных инструментов по определенным правилам.
Этапы создания изделий из древесины
Для того чтобы изготовить какое-либо изделие, необходимо выполнить ряд действий, то есть пройти ряд этапов.
Прежде всего надо заранее продумать, из каких материалов будет состоять изделие
Вначале изображают изделие в виде технического рисунка, эскиза или чертежа.
Подбирают качественную заготовку из древесины необходимой породы.
Размечают заготовку, проверяя размеры несколько раз.
Затем строгают, пилят, зачищают и отделывают ее, превращая в готовое изделие.
Изготовленное изделие необходимо проверить на прочность, испытать. Если обнаружатся какие-то недостатки, то надо найти причины их возникновения и устранить.
Технологическая карта
Последовательность выполнения операций №1
Выбрать заготовку из доски или фанеры толщиной 10…12 мм и разметить контур изделия по шаблону
Последовательность выполнения операций №2
Последовательность выполнения операций №3
Наколоть шилом центр отверстия. Высверлить отверстие.
Техника безопасности при работе
Используй шило по назначению.
Перед сверлением надежно закрепи заготовку и одень очки.
Плавно подводи сверло к заготовке.
