drvo svojstva

SVOJSTVA DRVA

- fizička ( građa, gustoća, dimenzije i oblik, poroznost i sadržaj vode )

- kemijska ( sastav, aciditet i alkalited )

- fizičko–kemijska ( sorpcija, stezanje i bubrenje, kretanje vode )

- mehanička (elastičnost, čvrstoća, tvrdoća )

- termička ( rastezanje, koeficijent vodljivosti topline, specifična toplina, koeficijent difuzije topline )

- električna ( vodljivost ili otpor, faktor energije, dielektrična konstanta )

- akustična ( vodljivost, rezonancija, apsorpcija )

- estetska ( boja, sjaj, miris, finoća, tekstura )

••Shematski Shematski prikaz stablaprikaz stabla

••Prikaz strujanja Prikaz strujanja hranjivih hranjivih sastojakasastojaka

RAST I ANATOMSKA GRAĐA

RAST I ANATOMSKA GRAĐA

••Odnos izmeOdnos izmeđđu u visine i godinavisine i godina starosti stablastarosti stabla

••Odnos izmeOdnos izmeđđu u debljine i godinadebljine i godina starosti stablastarosti stabla

••Poprečni Poprečni presjek presjek borovine sa borovine sa karakterističnim karakterističnim nazivimanazivima

••Poprečni, radijalni i Poprečni, radijalni i tangencijalni presjek tangencijalni presjek borovine sa naznakom borovine sa naznakom ranog i kasnog drva u ranog i kasnog drva u godugodu

Ograđena jažica

Mikroskopski prikaz rasporeda provodnog i Mikroskopski prikaz rasporeda provodnog i spremišnog tkiva četinjačaspremišnog tkiva četinjača

ProsjeProsječančan kemijski sastavkemijski sastav stanice četinjače i stanice četinjače i listačelistače

KEMIJSKA SVOJSTVA DRVAKEMIJSKA SVOJSTVA DRVA-- ugljik ugljik 50,0 %50,0 %

-- kisikkisik 43,45 %43,45 %

-- vodikvodik 6,0 %6,0 %

-- dušikdušik 0,2 %0,2 %

-- pepeopepeo 0,3 %0,3 %

Elementarni sastav suhog drva:

VLAŽNOST DRVAVLAŽNOST DRVAOdreOdređđivanje vlažnosti:ivanje vlažnosti:

A) LABORATORIJA) LABORATORIJ

Sušenje na Sušenje na temptemp. 103 +/. 103 +/-- 2 2 oocc

minimum 5 epruvetaminimum 5 epruveta

FIZIČKO-KEMIJSKA SVOJSTVA DRVA

B) VLAGOMJERIB) VLAGOMJERI-- digitalnidigitalni

-- analognianalogni

Vlažnost svježe posječenog drva:Vlažnost svježe posječenog drva:-- četinjače četinjače 40 40 –– 200 %200 %

-- listačelistače 35 35 –– 130 %130 %

Vlažnost u gotovim konstrukcijama:Vlažnost u gotovim konstrukcijama:

6 6 –– 12 %12 % grijani dobro zračeni prostori grijani dobro zračeni prostori

9 9 –– 15 %15 % zatvoreni negrijani prostorizatvoreni negrijani prostori

15 15 –– 18 %18 % natkriti otvoreni prostorinatkriti otvoreni prostori

18 18 –– 22 %22 % potpuno slobodne konstrukcijepotpuno slobodne konstrukcije

Za stalne klasične konstrukcije Za stalne klasične konstrukcije -- 18 % prije ugradbe

U U HRN. U.C.9.200HRN. U.C.9.200 dani su dani su detaljno postoci vlažnosti detaljno postoci vlažnosti

gradjegradje, koji mora imati , koji mora imati gradjagradjau ovisnosti od namjene u ovisnosti od namjene

objekta i uvjeta objekta i uvjeta eksploatacijeeksploatacije. .

Za lijepljenje konstrukcije Za lijepljenje konstrukcije -- 9 % - 12 % ± 3 %

Ravnoteža vlage zraka, drveta i temperature

Voda u drvu:

PROMJENA VOLUMENAPROMJENA VOLUMENA

--slobodnaslobodna

-- vezanavezana HigroskopskaHigroskopska

Kemijski vezanaKemijski vezana

Kemijski vezana voda ne isparava. Ona se može osloboditi posebnim postupcima uz visoku temperaturu (180 ºC)

TOČKA ZASIĆENJA VLAKNA – vlažnost koja odgovara isparenju slobodne vode

Za četinjače kod 20°C iznosi : 25 – 32 %

HIGROSKOPNA RAVNOTEŽA – je ravnoteža između vodene pare u zraku određene temperature i količine vode u stijenki drva

Srednje vrijednosti koeficijenta skupljanja odnosno bubrenja za promjenu vlažnosti od 1%:

HIGROSKOPNO PODRUČJE – približno do 30 % vlažnosti

SKUPLJANJE I BUBRENJE DRVA – sposobnost drva da kod promjene vlage u određenim granicama mijenja volumen

Dijagram vrijednosti koeficijenata skupljanja odnosno bubrenja kod promjene vlažnosti

HiB – hrast i bukvaČE - četinjače

α t - tangencijalno

α r - radijalno

α l - longitudinalno

Prikaz karakterističnih proizvoda pilane prije i

poslije sušenja

Spoj naglavnice i stupa, te nalijeganje poprečnog na uzdužni elemenat

Računska prostorna masa drva u kg/m3

-smrekovina 450 kg/m3

ZAPREMINSKA (VOLUMNA) MASAZAPREMINSKA (VOLUMNA) MASA

Apsolutno suho drvo:

-jelovina 400 kg/m3

-borovina 500 kg/m3

Volumen pora:

-lignin 1,40 kg/m3

VOLUMNA (SPECIFIČNA) MASAVOLUMNA (SPECIFIČNA) MASA

Apsolutno suho drvo:

-celuloza 1,57 kg/m3

100*G

1V Sp

γ

−=

Vp – volumen pora Gs – masa apsolutno suhog drva γ - volumna (specifična) masa

Računska prostorna masa drva u kg/m3

-smrekovina 450 kg/m3

ZAPREMINSKA (VOLUMNA) MASAZAPREMINSKA (VOLUMNA) MASA

Apsolutno suho drvo:

-jelovina 400 kg/m3

-borovina 500 kg/m3

Ovisnost čvrstoće drva reducirana na 15% vlažnosti u odnosu na postotak vlažnosti

Ovisnost čvrstoće na savijanje i tlak paralelno s vlakancima u odnosu na postotak vlažnosti

Ovisnost čvrstoće na tlak okomito na vlakanca u odnosu na postotak vlažnosti

Ovisnost čvrstoće drva od smjera djelovanja sile u odnosu na smjer vlakanaca

Idealizirani uzorak drva izložen vlačnim naprezanjima paralelno s vlakancima, tlačnim naprezanjima paralelno s vlakancima i

tlačnim naprezanjima okomito na smjer vlakanaca

REZULTATI EKSPERIMENTALNIH ISTRAŽIVANJA REZULTATI EKSPERIMENTALNIH ISTRAŽIVANJA MEHANIČKIH SVOJSTAVA DRVAMEHANIČKIH SVOJSTAVA DRVA

Idealizirani uzorak drva izložen posmičnim naprezanjima u smjeru vlakanaca (a) i okomito na vlakanca – presjecanje

vlakanaca (b)

Izgled uzorka i shema opterećenja za ispitivanje

tlačne čvrstoće paralelno s vlakancima ( HRN. D.AI.045)

TLAČNA ČVRSTOĆATLAČNA ČVRSTOĆA

Mala epruveta

20 x 20 x 40 mm

Velika epruveta

50 x 50 x 100 mm

Modul elastičnosti

50 x 50 x 200 mm

σ – ε dijagram ispitivanja uzorka borovine na tlak paralelno i okomito na vlakanca

Izgled uzorka za ispitivanje tlačne čvrstoće okomito na

vlakanca (HRN. D.AI.051)

Mala epruveta

20 x 20 x 40 mm

Velika epruveta

50 x 50 x 100 mm

Tlak okomito na vlakanca na djelomičnoj površini

(pečatni pritisak)

Tlak pod kutem

α∗−−=≤ αα sin)ff(fff d,90,cd,o,cd,o,cc,d,c,

Čvrstoća po EC5:

Izgled uzorka za ispitivanje vlačne čvrstoće paralelno s vlakancima ( HRN. D.AI.045)

VLAČNA ČVRSTOĆAVLAČNA ČVRSTOĆA

Mala epruveta

20 x 25 x 320 mm

Velika epruveta

50 x 46 x 600 mm

Modul elastičnosti

50 x 46 x 600 mm

σ – ε dijagram ispitivanja uzorka borovine na vlak paralelno i okomito na vlakanca

Ovisnost vlačne čvrstoće od smjera djelovanja sile u odnosu na smjer vlakanaca

Stadij raspodjele normalnih naprezanja uzorka opterećenog na savijanje

ČČVRSTOĆA NA SAVIJANJEVRSTOĆA NA SAVIJANJE

Izgled uzorka i shema opterećenja za ispitivanje čvrstoće na savijanje

Mala epruveta

20 x 25 x 320 mm

Velika epruveta

50 x 50 x 800 mm

Modul elastičnosti

50 x 50 x 800 mm

Razvoj naprezanja u savijanom drvenom nosaču

Moment savijanja u elastičnom području:Mel = σ * Wel

Wel = 1 * H2 /6 za širinu b=1

međutim prijelazom u PLASTIČNO područje:

fo,c – tlačna čvrstoća drveta paralelno s vlaknimafo,t – vlačna čvrstoća drveta paralelno s vlaknima

Prema eksperimentima ispitivanja čvrstoća drveta:

Označi li se s:

tada granični moment savijanja možemo izraziti kao:

A iz čega slijedi uz

Konačno:

A izraz je čvrstoća na savijanje!

Kod jednostavnih proračuna uzima se da je taj izraz jednak fm.

Ako se riješi numerika dolazi se do izraza:

Što je približno 1.8, u standardima je uzeto 1.79

Savojnačvrstoća

RAZLIKA između proračuna savijanja po graničnim stanjima nosivosti i proračuna po dopuštenim

naprezanjima.

Dijagram σ/ε s označenom nosivošću materijala.

savijanje:

naprezanje na rubu: prema

dimenzioniranju po dopuštenim naprezanjima, dakle:

Po graničnim stanjima, u trenu sloma presjeka, stanje naprezanja je:

iz čega:

Uzimajući faktor sigurnosti F.S. ( cca 2.5 ), dijelimo obje strane izraza sa F.S.

Izraz s lijeve strane se može predstaviti kao Mdop a izraz s desne strane je u stvari σdop

Wpl = bh2/4

Ušteda je 50%

Kod I presjeka ušteda je samo 15%

Moraju se provesti DVA proračuna:

• Za stanje nosivosti i

• Stanje upotrebljivosti

Vrste posmičnih čvrstoća

POSMIČNA ČVRSTOĆAPOSMIČNA ČVRSTOĆA

“Rolling shear”

Posmična naprezanja kod savijanja

Stvarna raspodjela posmičnih naprezanja u plohi smicanja za simetričan i nesimetričan uzorak

τ = ( Q*S ) / ( I*b )

Rezultati ispitivanja posmične čvrstoće za nesimetrične uzorke i utjecaj pridržajnih sila Q na

posmičnu čvrstoću.

Utjecaj pridržajnih sila Q na posmičnu čvrstoću za simetrične uzorke.

U slučaju nepridržanog uzorka naprezanja silama cijepanja u kritičnom presjeku su:

za b = 1

Kako je: i

Odakle se vidi da sa povećanjem ekscentriciteta “e” ili smanjenjem duljine probe “L” posmično

naprezanje τ teži k nuli.

Posmična čvrstoća ( HRN. D.AI.053 )

mala epruveta velika epruveta

Radijalna ravnina Tangencijalna ravnina

Uzorak za ispitivanje posmične čvrstoće ( HRN. D.AI.053 )

Raspored posmičnih naprezanja

TXY.

FEA program COSMOS/M

REOLOŠKI MODEL DRVAREOLOŠKI MODEL DRVA

Reološki model drva; elastični i viskozni elementi povezani su u nizu i paralelno.

TRAJNA ČVRSTOĆATRAJNA ČVRSTOĆA

Ovisnost deformacija od vremena za opterećeni i rasterećeni uzorak.

Ovisnost deformacije o vremenu, za uzorke opterećene različitim intezitetima

opterećenja.

Dijagram trajne čvrstoće

KONSTANTE ELASTIČNOSTIKONSTANTE ELASTIČNOSTI

Srednja vrijednost modula elastičnosti i smikaza monolitno drvo u kN/cm2

TRAJNOST DRVATRAJNOST DRVA

Trajnost obrađenog drva u godinama.

Trajnost drva u ovisnosti o uvjetu eksploatacije.

PROTUPOŽARNA SIGURNOSTPROTUPOŽARNA SIGURNOST

Ovisnost vremena do paljenja drva i temperature .

Ovisnost debljine pougljenog sloja i vremena djelovanja požarnih temperatura.

Vatrootpornost drvenbog i čeličnog stupa ( CSTB – PAriz )

Vatrootpornost lameliranih nosača prema DIN 4102

Vatrootpornost stupova prema DIN 4102

Vatrootpornost drvenih panela

( DIN 4102 )

GLJIVICE I INSEKTIGLJIVICE I INSEKTI

Gljivica hrasta .

Anobiumpunctatum.