PORÓWNANIE PEŁZANIA DREWNA PRZED I PO PORAśENIU PRZEZ MIKROORGANIZMY

Transkrypt

1 JAN KUBIK, KAMIL PAWLIK, Politechnika Opolska PORÓWNANIE PEŁZANIA DREWNA PRZED I PO PORAśENIU PRZEZ MIKROORGANIZMY CREEP COMPARISON O WOOD BEORE AND ATER INECTION BY MICROORGANISMS Strescenie Znilina powoduje, Ŝe właściwości reoloicne drewna nacnie się mieniają. Porównanie wyników drewna droweo i uskodoneo pre mikrooranimy ora osacowania wpływu teo typu nisceń na proces pełania drewna jest łównym celem niniejsej pracy Abstract A microoranisms chane considerably the rheoloical properties of wood. Comparison of the results of healthy and damaed wood by microoranisms and estimation of the impact of this damae on the process of wood creep is the main objective of the paper 1. Wstęp Drewno jest materiałem silnie reoloicnym. Zbudowane jest łównie celuloy i lininy, które są naturalnymi polimerami. Opis ich właściwości jest więc podobny jak dla polimerów wielkocąsteckowych. Jest ono jednak bardiej podatne na róŝneo typu poraŝenia bioloicne, co powoduje, Ŝe w trakcie eksploatacji konstrukcji moŝe dojść do miany jeo właściwości wywołanej pre mikrooranimy. Głównie w starych obiektach budowlanych dochodi cęsto do awilocenia i poraŝenia elementów drewnianych. Stwierdamy równieŝ narastanie w nich odkstałceń, które są miarą deradacji drewna. Ocenę tych mian moŝna dokonać analiując międy innymi własności reoloicne drewna. W dalsej cęści referatu predstawimy porównanie wyników badań pełania dla drewna droweo ora ainfekowaneo pre ryby.. Metodyka badań Badania ostały preprowadone na pełarkach, najdujących się w laboratorium Katedry iyki Materiałów PO, umoŝliwiających pomiary pry stałym momencie inającym. Stanowisko pomiarowe predstawione jest na rysunku 1. Próbki miały dłuość 160 cm, a odlełość pomiędy podporami 40 cm. Prekrój belek kwadratowy o boku równym 0 mm. Badania kaŝdej próbek trwały od 3 do 4 tyodni. Pomiaru uięcia w pocątkowym okresie badania były wykonywane po pryłoŝeniu obciąŝenia na następnie po upływie 15 minut, 1 odiny i 3 odin. Kolejne pomiary były dokonywane ra na dobę.

2 1114 Kubik j. i inni: Porównanie pełania drewna pred i po poraŝeniu pre mikrooranimy Rys. 1. Stanowisko pomiarowe Próbki pierwsej serii były wykonane e świeŝo ścięteo drewna sosnoweo. Wilotność drewna wynosiła ϕ = 37%, a temperatura powietra w trakcie eksperymentu T = 0 C. Wytrymałość badaneo drewna na inanie (wynacona eksperymentu) wynosiła R, śr = 64, 16 MPa, a współcynnik spręŝystości E k = 14, 91 GPa. Rys.. Drewno ainfekowane pre ryb w ciąu roku Drua seria badań ostała wykonana po roku teo sameo drewna lec ainfekowaneo mikrooranimami. Pred prystąpieniem do badań, próbki te ostały wycyscone i owinięte folią w celu abepiecenia ich pred wpływem warunków atmosferycnych. W casie eksperymentu wilotność drewna wynosiła ϕ = 35%, a temperatura powietra T = 0 C. Wytrymałość ainfekowaneo drewna na inanie wynosiła R, śr = 53, 08 MPa, a współcynnik spręŝystości wdłuŝ włókien E k = 13, 19 GPa. 3. Wyniki badań laboratoryjnych Na podstawie pomieronych uięć belek ostały wynacone funkcje pełania. Sposób oblicania wartości funkcji pełania pokaano w pracy [1]. Do aproksymacji wyników uŝyto funkcji pełania jak dla modelu standardoweo w postaci n t ( e ) = C + B 1 (1) Średnie wartości parametrów równania (5) dla posceólnych serii badań otrymane aproksymacji predstawione są w tablicy 1.

3 Materiałowe aspekty awarii i napraw konstrukcji 1115 Tablica 1. Wynacone średnie parametry funkcji pełania Badane C drewno B n GPa GPa GPa drowe 67,06 7,75 7, ainfekowane 75,8 43,01 11, NaleŜy jednak auwaŝyć, Ŝe proces niscenia struktury nie achodi taką samą intensywnością w całym prekroju. Głównie uskodona ostaje cęść ewnętrna prekroju próbki o powierchni A. Rys. 3. Prekrój ainfekowaneo drewna W trakcie eksperymentu moŝemy jednak oblicyć tylko średnią wartość funkcji pełania dla całeo prekroju, cyli łącnie pełanie droweo i ainfekowaneo drewna. Mając jednak wyniki pełania drewna droweo, moŝna analitycnie wynacyć funkcję pełania dla cęści uskodonej. W tym celu naleŝy preanaliować prypadek pręta warstwoweo. Analia takieo pręta ostała preprowadona w pracy [, 3]. unkcję pełania dla warstwy uskodonej moŝna oblicyć e woru: [ ] [ ] I [ ] 1 I =, () 0 0 die,,, I, I, I to kolejno funkcje pełania całeo prekroju, warstwy ainfekowanej i warstwy drowej ora odpowiadające im momenty bewładności. Pryjmując, Ŝe strefa ainfekowana pre ryb ma rubość 3 mm, momenty bewładności wynosą kolejno I 0 I = 1,33 cm, I = 1,01 cm, I = 0,3 cm. (3)

4 1116 Kubik j. i inni: Porównanie pełania drewna pred i po poraŝeniu pre mikrooranimy Rys. 4. Model inaneo pręta warstwoweo Wykorystując wór (), po preprowadeniu analiy, która predstawiona ostała w pracy [4], pry wartościach parametrów jak powyŝej funkcja pełania warstwy nisconej pre mikrooranimy wynosi 1 3, (4) a t b t = D + D ( e ) + D ( 1 e ) die D 1 = 79, 09, D = 58, 11, 3 = 7, 73 1 [ ] D 1 1 a = 6,17 10 h, = 8,67 10 [ h ] b. Wykresy funkcji pełania dla droweo drewna i warstwy uskodonej predstawione są na rysunku 5. Rys. 5. Wykresy funkcji pełania Oblicymy tera wartości funkcji pełania droweo drewna i warstwy uskodonej w casach t 0+ i t +

5 Materiałowe aspekty awarii i napraw konstrukcji 1117 lim lim = 67,06, lim = 79,09, = 74,81, lim = 144,93. (5) Z porównania powyŝsych wartości funkcji otrymamy dla t 0+ dla t + lim lim lim lim = 79,09 = 1,18, (6) 67,06 144,93 = = 1,98. (7) 74,81 Oblicając casy retardacji e woru uyskamy kolejno t ret ( ) ( 0) & ( 0) = (8) = 136, [ h], tret 154, 81[ h] t ret 43 =. (9) Z porównań (8) i (9) wynika, Ŝe wartość pocątkowa funkcji pełania drewna uskodoneo więksyła się o 18%, natomiast końcowa wartość wrosła prawie dwukrotnie. Cas retardacji ainfekowaneo drewna takŝe wrósł, co wskauje na wrost właściwości reoloicnych takieo materiału. 4. Wnioski 1. Podane wyniki pokaują, Ŝe deradacja materiału wywołana pre mikrooranimy ma oromny wpływ na procesy pełania drewna. MoŜe to doprowadić do nacneo więksenia deformacji konstrukcji, które uniemoŝliwią prawidłową jej eksploatację. akt miany właściwości reoloicnych w konstrukcjach drewnianych, które moą być naraŝone na infekcję mikrooranimami, powinien być uwlędniony na etapie projektowania, a bewlędnie pry ocenie stanu technicneo np. abytkowych konstrukcji drewnianych, w których takie jawiska są na porądku diennym.. Narastanie deformacji elementów konstrukcji drewnianych pry stałym obciąŝeniu moŝe stanowić miarę jej uskodeń pre mikrooranimy.

6 1118 Kubik j. i inni: Porównanie pełania drewna pred i po poraŝeniu pre mikrooranimy Literatura 1. Pawlik K.: Wynacanie parametrów funkcji pełania drewna w ujęciu losowym, RIB KIB PAN,. 7, Opole, Pawlik K.: Proces pełania drewna aatakowaneo pre mikrooranimy, RIB KIB PAN,. 10, Opole, Kubik J., Mechanika konstrukcji warstwowych, Wyd. TiT, Opole, Pawlik K., Reoloicne właściwości drewna budowlaneo, Roprawa doktorska, Politechnika Opolska, 010.