[Właściwości drewna]       
[Właściwości drewna]

Właściwości drewna

[Właściwości drewna]

Wiadomości wstępne.

Do właściwości mechanicznych drewna zalicza się :

• wytrzymałość na ściskanie, zginanie, rozciąganie, ścinanie i docisk miejscowy. Rozróżnia się wytrzymałość doraźną i trwałą. Wytrzymałość zależy przede wszystkim od kierunku działania sił w stosunku do włókien, długotrwałość działania obciążeń i wilgotność.

• moduł sprężystości przy ściskaniu, zginaniu i rozciąganiu zależny, podobnie jak wytrzymałość, od kierunku działania sił w stosunku do włókien i od wymienionych poprzednio parametrów.

• moduł odkształcenia postaciowego, zależny od wymienionych poprzednio parametrów:

Wytrzymałość, moduł sprężystości i moduł odkształcenia postaciowego są najważniejszymi właściwościami, wpływającymi bezpośrednio na projektowanie konstrukcji drewnianych.

Oprócz nich rozróżnia się jeszcze takie mechaniczne właściwości drewna, jak odporność na uderzenia, twardość, ścieralność, łupliwość, giętkość i inne.

Z uwagi na anizotropową budowę drewna, charakterystyki sprężysto - wy trzymałościowe określa się oddzielnie dla kierunku wzdłuż włókien i prostopadle (ukośnie) do włókien.
Uwzględnia się kierunek poprzeczny, styczny i promieniowy.

WYTRZYMAŁOŚĆ DORAŹNA NA ŚCISKANIE

• Wytrzymałość doraźna na ściskanie drewna sosnowego wzdłuż włókien wynosi średnio 40-50 MPa, co stanowi ok. 40-50% wytrzymałości na rozciąganie podłużne (tabl. 2—1).

• Odróżnia to drewno od betonu i materiałów kamiennych, w których wytrzymałość na ściska nie jest kilkakrotnie wyższa niż na rozciąganie.

[Właściwości drewna]

• Granica proporcjalności przy ściskaniu drewna drzew iglastych wynosi 0,71—0,78, a drzew liściastych 0,6—0,7 wytrzymałości doraźnej. Wytrzymałość drewna na ściskanie w poprzek włókien (w kierunku stycznym i promieniowym) jest znacznie niższa niż wzdłuż włókien i wynosi średnio 5 MPa.

WYTRZYMAŁOŚĆ DORAŹNA NA ROZCIĄGANIE

• Wytrzymałość drewna bez wad, określona na małych próbkach (o wymiarach formowych), wynosi ok. 100 MPa, a więc jest stosunkowo wysoka, najwyższa spośród innych mechanicznych właściwości drewna.

• Granica proporcjonalności dla drewna drzew iglastych jest równa 0,8, a dla liściastych 0,7 wytrzymałości doraźnej na rozciąganie wzdłuż włókien.

• Wytrzymałość na rozciąganie w poprzek włókien jest bardzo mała i wynosi dla drewna sosnowego w kierunku promieniowym 2,4%, a w kierunku stycznym 4,1% wytrzymałości na rozciąganie wzdłuż włókien.

• Wysoka wytrzymałość na rozciąganie uzyskiwana na próbkach formowych charakteryzuje jedynie właściwości drewna bez wad.

• W stosowanych w budownictwie asortymentach drewna, wytrzymałość ta ulega bardzo dużemu zmniejszeniu z uwagi na sęki i odchylenia włókien od przebiegu prostoliniowego.

WYTRZYMAŁOŚĆ DORAŹNA NA ZGINANIE

• Wytrzymałość na zginanie drewna sosnowego o wilgotności 15% wynosi średnio ok. 75 MPa i jest około dwukrotnie wyższa niż wytrzymałość na ściskanie i pośrednia między wytrzymałością na ściskanie i rozciąganie.

• Należy jednak pamiętać, że próbki małe, z drewna bez wad, dają wyniki wyższe niż próbki duże, a zwłaszcza elementy budowlane z wadami dopuszczalnymi w tarcicy budowlanej.

• Dlatego należy równocześnie badać próbki małe bez wad i elementy o stosowanych w praktyce wymiarach. Przy badaniach belek w skali naturalnej zaleca się przyjęcie l l ≤1/h ≤ 15 i rozstawu podpór 4,5 m.

• Granica propocjonalności dla drzew iglastych wynosi 0,66, a dla liściastych 0,71 wytrzymałości doraźnej.

WYTRZYMAŁOŚĆ DORAŹNA NA ŚCINANIE

• Wytrzymałość doraźna na ścina nie drewna sosnowego o wilgotności 15% wynosi 7-9 MPa i nieco się różni dla kierunku promieniowego i stycznego.

•Drewno drzew iglastych ma znacznie mniejszą wytrzymałość na ścinanie niż drzew liściastych.

• Ujemny wpływ na wytrzymałość na ścinanie wywierają pęknięcia drewna, powodujące obniżenie jej nawet do 1/3 wytrzymałości normowej.

MODUŁ SPRĘŻYSTOŚCI

Moduł sprężystości E (moduł Younga) jest to współczynnik proporcjonalności między odkształceniem jednostkowym ε a wywołującym je naprężeniem ơ wg wzoru: ơ = εE

Ważniejsze czynniki wpływające na wytrzymałość i odszktałcalność drewna

WPŁYW WILGOTNOŚCI

Wytrzymałość drewna maleje ze wzrostem wilgotności.
Przy całkowitym nasyceniu wodą (w = 30 %) wytrzymałość spada w stosunku do
wilgotności w = 15 % o 50 % przy ściskaniu i 40 % przy zginaniu.

WPŁYW GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ

Im większa jest gęstość pozorna drewna (przy tej samej wilgotności), tym większa jego wytrzymałość.
Zależność wytrzymałości na ściskanie i zginanie od gęstości objętościowej ma charakter prostoliniowy.
Przy zmianie gęstości objętościowej z 600 do 400 kg/m3 wytrzymałość przy ściskaniu i zginaniu zmniejsza się więcej niż 1,5 raza.
Wynika stąd, że na konstrukcje drewniane (bez zmniejszania wytrzymałości obliczeniowej) należy stosować drewno o dostatecznie dużej gęstości objętościowej.

WPŁYW SĘKÓW

Sęki zmniejszają wytrzymałość drewna , ponieważ zakłócają jednorodność jego budowy poprzez odmienne ukierunkowanie włókien niż w otaczającym drewnie, większa twardość i odchylenia włókien od kierunku prostoliniowego. W największym stopniu sęki obniżają wytrzymałość drewna na rozciąganie podłużne ( tab 2-2 ). Przy zginaniu istotne znaczenie ma umiejscowienie sęków ( tab 2-3 ).

[Właściwości drewna]

[Właściwości drewna]

Cechy wytrzymałościowe oraz właściwości sprężyste różnych rodzajów drewna stosowanego w budownictwie podano w tabeli 2. (wg PN-EN 338:2004).

[Klasa wytrzymałości drewna]