CHARAKTERYSTYKA WYTRZYMAŁOŚCI DREWNA JAKO JEGO PODSTAWOWEJ WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNEJ



Podobne dokumenty
Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA WZNOSZENIE KONSTRUKCJI OBIEKTÓW (KONSTRUKCJE DREWNIANE)

1. Materiały. Drewno Wytrzymałości charakterystyczne drewna iglastego w MPa (megapaskale) podaje poniższa tabela.

8. Zginanie ukośne. 8.1 Podstawowe wiadomości

7. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

Warszawska Giełda Towarowa S.A.

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

Prezentacja dotycząca sytuacji kobiet w regionie Kalabria (Włochy)

4.6. SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA B KONSTRUKCJE DREWNIANE

Krótkoterminowe planowanie finansowe na przykładzie przedsiębiorstw z branży 42

Statystyczna analiza danych w programie STATISTICA. Dariusz Gozdowski. Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki Wydział Rolnictwa i Biologii SGGW

D TYMCZASOWE NAWIERZCHNIE Z ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH

SERI A 93 S E RI A 93 O FLUSH GRID WITHOUT EDGE TAB

2.Prawo zachowania masy

Ć W I C Z E N I E N R O-9

PROTOKÓŁ Z BADANIA T018 (EN ISO/IEC 17025)

4.3. Warunki życia Katarzyna Gorczyca

14P2 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - II POZIOM PODSTAWOWY

Transport Mechaniczny i Pneumatyczny Materiałów Rozdrobnionych. Ćwiczenie 2 Podstawy obliczeń przenośników taśmowych

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Standardowe tolerancje wymiarowe

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA REWERSYJNEGO I MATEMATYCZNEGO

SPRAWDZIANY Z MATEMATYKI

Opis uszkodzeń betonów rury ssącej Hz-3

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D TYMCZASOWE NAWIERZCHNIE Z ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH

Olej rzepakowy, jako paliwo do silników z zapłonem samoczynnym

PRÓG RENTOWNOŚCI i PRÓG

Umowa nr.. /. Klient. *Niepotrzebne skreślić

USTAWA. z dnia 29 sierpnia 1997 r. Ordynacja podatkowa. Dz. U. z 2015 r. poz

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji. Laboratorium Obróbki ubytkowej materiałów.

4.3. Struktura bazy noclegowej oraz jej wykorzystanie w Bieszczadach

1. MONITOR. a) UNIKAJ! b) WYSOKOŚĆ LINII OCZU

Podstawowe pojęcia: Populacja. Populacja skończona zawiera skończoną liczbę jednostek statystycznych

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

Rodzaj środka technicznego. Stan techniczny obiektu. Opis działania, przeznaczenie środka technicznego. Podstawa metodologiczna wyceny.

KLAUZULE ARBITRAŻOWE

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT Roboty ciesielskie SST 13.0 KOD CPV

NUMER IDENTYFIKATORA:

Szczegółowe wyjaśnienia dotyczące definicji MŚP i związanych z nią dylematów

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Zapytanie ofertowe dotyczące wyboru wykonawcy (biegłego rewidenta) usługi polegającej na przeprowadzeniu kompleksowego badania sprawozdań finansowych

... (pieczęć firmowa)

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA

Rekompensowanie pracy w godzinach nadliczbowych

Świat fizyki powtórzenie

10 RUCH JEDNOSTAJNY PO OKRĘGU

Techniki korekcyjne wykorzystywane w metodzie kinesiotapingu

Klasyfikacja i oznakowanie substancji chemicznych i ich mieszanin. Dominika Sowa

OSZACOWANIE WARTOŚCI ZAMÓWIENIA z dnia roku Dz. U. z dnia 12 marca 2004 r. Nr 40 poz.356

LABORATORIUM TECHNOLOGII NAPRAW WERYFIKACJA TULEJI CYLINDROWYCH SILNIKA SPALINOWEGO

Satysfakcja pracowników 2006

Instrukcja użytkowania zawiesi

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA STI ZASYPANIE WYKOPÓW WRAZ Z ZAGĘSZCZENIEM Kod według Wspólnego Słownika Zamówień

NOWOŚCI Z ZAKRESU SYSTEMU SWR

CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA WAD KOŃCZYN DOLNYCH U DZIECI I MŁODZIEŻY A FREQUENCY APPEARANCE DEFECTS OF LEGS BY CHILDREN AND ADOLESCENT

Materiały informacyjne

Analiza wpływu parametrów procesu druku 3D w technologii Fused Filament Fabrication na właściwości wytrzymałościowe gotowego wyrobu

M ZABEZPIECZENIE POWIERZCHNI BETONOWYCH POWŁOKĄ NA BAZIE ŻYWIC AKRYLOWYCH

Zasady przyznawania stypendiów doktoranckich na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego na rok akademicki 2016/2017

Regulamin Obrad Walnego Zebrania Członków Stowarzyszenia Lokalna Grupa Działania Ziemia Bielska

DOPALACZE. - nowa kategoria substancji psychoaktywnych

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

ORGANIZACJE POZARZĄDOWE A PROGRAM EUROPEJSKIEJ WSPÓŁPRACY TERYTORIALNEJ

Regulamin. Rady Nadzorczej Spółdzielni Mieszkaniowej "Doły -Marysińska" w Łodzi

Koszty obciążenia społeczeństwa. Ewa Oćwieja Marta Ryczko Koło Naukowe Ekonomiki Zdrowia IZP UJ CM 2012

REGULAMIN PRACY ZARZĄDU GDAŃSKIEJ ORGANIZACJI TURYSTYCZNEJ (GOT)

Wprowadzam : REGULAMIN REKRUTACJI DZIECI DO PRZEDSZKOLA NR 14

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

REGULAMIN przeprowadzania okresowych ocen pracowniczych w Urzędzie Miasta Mława ROZDZIAŁ I

INSTRUKCJA BHP PRZY RECZNYCH PRACACH TRANSPORTOWYCH DLA PRACOWNIKÓW KUCHENKI ODDZIAŁOWEJ.

FUNDUSZE EUROPEJSKIE DLA ROZWOJU REGIONU ŁÓDZKIEGO

UCHWAŁA NR RADY MIEJSKIEJ W ŁODZI z dnia

Waldemar Szuchta Naczelnik Urzędu Skarbowego Wrocław Fabryczna we Wrocławiu

WYMAGANIA EDUKACYJNE SPOSOBY SPRAWDZANIA POSTĘPÓW UCZNIÓW WARUNKI I TRYB UZYSKANIA WYŻSZEJ NIŻ PRZEWIDYWANA OCENY ŚRÓDROCZNEJ I ROCZNEJ

Raport z przeprowadzenia ankiety dotyczącej oceny pracy dziekanatu POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA. WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ i INFORMATYKI

Nadzwyczajne Walne Zgromadzenie Art New media S.A. uchwala, co następuje:

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE SST RECYKLING

Powiatowy Urząd Pracy w Katowicach. NUMER WNIOSKU Wypełnia PUP Katowice

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

UMOWA NR w sprawie: przyznania środków Krajowego Funduszu Szkoleniowego (KFS)

Właściwości materii - powtórzenie

PODNOŚNIK KANAŁOWY WWKR 2

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Rozbudowa domu przedpogrzebowego na cmentarzu komunalnym w Bierutowie. Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru robót budowlanych - Okna i drzwi

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH ROBOTY W ZAKRESIE STOLARKI BUDOWLANEJ

Projekty uchwał dla Zwyczajnego Walnego Zgromadzenia

2) Drugim Roku Programu rozumie się przez to okres od 1 stycznia 2017 roku do 31 grudnia 2017 roku.

Projekty uchwał Nadzwyczajnego Walnego Zgromadzenia Akcjonariuszy

Zapytanie ofertowe nr 3

Podstawa magnetyczna do eksperymentów

REGULAMIN RADY RODZICÓW SZKOŁY PODSTAWOWEJ NR 6 IM. ROMUALDA TRAUGUTTA W LUBLINIE. Postanowienia ogólne

(13) B1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

GŁÓWNY URZĄD STATYSTYCZNY Notatka informacyjna Warszawa r.

Transkrypt:

Budownictwo 19 Anna Lis, Piotr Lis CHARAKTERYSTYKA WYTRZYMAŁOŚCI DREWNA JAKO JEGO PODSTAWOWEJ WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNEJ Wprowadzenie to podstawowa właściwość mechaniczna drewna, określająca jego zdolność do przeciwstawiania się działaniu sił, które powodują przejściowe lub trwałe odkształcenie czy zniszczenie elementu. Funkcję mechaniczną pełni tylko drewno późne, uformowane pod koniec lata. Rozróżnia się wytrzymałość doraźną i trwałą [1, 2]. doraźna jest oznaczona przy największej wartości naprężenia występującego w trakcie krótkotrwałej próby. trwała jest oznaczona przy obciążeniu działającym stale przez czas nieograniczony i wynosi około 50% wytrzymałości doraźnej. W zależności od sposobu działania sił wyróżniamy wytrzymałość na ściskanie, zginanie, rozciąganie, ścinanie, skręcanie, zmęczenie i docisk miejscowy. Drewno, jako materiał anizotropowy, posiada różne wartości wytrzymałości w różnych kierunkach, łatwiej przenosi siły działające wzdłuż włókien. Wraz ze wzrostem kąta odchylenia sił od kierunku włókien wytrzymałość zmniejsza się, w kierunku stycznym i promieniowym jest wielokrotnie niższa [1, 3]. drewna uwarunkowana jest wieloma czynnikami, takimi jak wilgotność, gęstość, udział drewna wczesnego i późnego czy jego wady. Wzrost wilgotności od 0% do punktu nasycenia włókien powoduje spadek wytrzymałości, natomiast zmiany wilgotności powyżej punktu nasycenia nie mają znaczenia. Przy całkowitym nasyceniu wodą równym 30% wytrzymałość spada w stosunku do nasycenia równego 15 o 50% przy ściskaniu i 40% przy zginaniu. Odchylenia przebiegu włókien od kierunku równoległego do osi drewna zmniejszają wytrzymałość, wzrasta ona natomiast w miarę wzrostu gęstości. Przy spadku gęstości objętościowej z 600 do 400 kg/m 3 wytrzymałość przy ściskaniu i zginaniu zmniejsza się więcej niż 1,5 raza. Obecność wad oraz niewielki nawet udział zgnilizny powodują obniżenie wytrzymałości drewna [1, 2]. Drewno konstrukcyjne jest podzielone na klasy wytrzymałości z oznaczeniem C dla drewna iglastego oraz D dla drewna liściastego. Liczba przy literze oznacza wytrzymałość drewna na zginanie w MPa przy wilgotności 12% [3].

78 A. Lis, P. Lis 1. drewna na ściskanie drewna na ściskanie to opór, jaki stawia materiał drzewny poddany działaniu sił ściskających, powodujących jego odkształcenie lub zniszczenie. Miarą wytrzymałości drewna na ściskanie jest naprężenie w MPa, przy którym następuje zniszczenie badanej próbki. na ściskanie zależy w drewnie od jego kierunku anatomicznego. Rozróżnia się wytrzymałość drewna na ściskanie wzdłuż włókien oraz na ściskanie prostopadłe do włókien (kierunek promieniowy i styczny). Przy ściskaniu drewna wzdłuż włókien przed pojawieniem się widocznych odkształceń zachodzą zmiany w błonach komórkowych. W cewkach drewna iglastego pojawiają się krótkie, a następnie zwiększające się i łączące w linie rysy, tworząc wyraźną strefę uszkodzenia. Błony komórkowe ulegają odkształceniu w postaci ich ścinania i miażdżenia [1, 2, 4]. na ściskanie, jaką wykazuje drewno wzdłuż włókien (siła działa równolegle do włókien), jest znacznie wyższa niż jego wytrzymałość na ściskanie w poprzek włókien (siła działa prostopadle do włókien - kierunek styczny i promieniowy). Najmniejszą wytrzymałość na ściskanie wykazuje drewno, jeżeli siła działa w kierunku promienia przekroju i wynosi ona około 10 30% wytrzymałości określanej równolegle do włókien. Wartości wytrzymałości drewna na ściskanie w zależności od klasy wytrzymałościowej (przy wilgotności 12%) dla gatunków iglastych wynoszą od 16 do 29 MPa przy ściskaniu wzdłuż włókien oraz od 2,0 do 3,2 MPa przy ściskaniu w poprzek włókien, a dla gatunków liściastych od 23 do 34 MPa przy ściskaniu wzdłuż włókien oraz od 8 do 13,5 MPa przy ściskaniu w poprzek włókien [4]. Szczegółowe wartości wytrzymałości drewna iglastego na ściskanie w zależności od klasy wytrzymałościowej przy wilgotności 12% podano w tabeli 1 [5]. drewna na ściskanie dla gatunków iglastych w MPa [5] Klasy wytrzymałościowe TABELA 1 C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 Ściskanie wzdłuż włókien 16 17 18 19 20 21 22 23 25 26 27 29 Ściskanie w poprzek włókien 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 Szczegółowe wartości wytrzymałości drewna liściastego na ściskanie w zależności od klasy wytrzymałościowej przy wilgotności 12% podano w tabeli 2 [5]. drewna na ściskanie dla gatunków liściastych w MPa [5] TABELA 2 Klasy wytrzymałościowe D30 D35 D40 D50 D60 D70 Ściskanie wzdłuż włókien 23 25 26 29 32 34 Ściskanie w poprzek włókien 8,0 8,4 8,8 9,7 10,5 13,5

Charakterystyka wytrzymałości drewna jako jego podstawowej właściwości mechanicznej 79 na ściskanie wzdłuż włókien określa się wartością przyłożonej siły, która powoduje zniszczenie w kierunku podłużnym, odniesioną do wielkości obciążonego przekroju natomiast wytrzymałość na ściskanie prostopadłe do włókien określa się wartością siły ściskającej w kierunku prostopadłym do włókien. Przeciętna wytrzymałość drewna na ściskanie wzdłuż włókien wynosi 39,3 49,2 MPa, zaś w kierunku prostopadłym do włókien jest 6 10 razy mniejsza. Pod wpływem ściskania następuje często ścięcie drewna wczesnego wzdłuż warstw drewna późnego, co uwydatnia się na promieniowej ścianie próbki jako fałda przebiegająca pod kątem 40 60º w stosunku do krawędzi pionowych. Rzadziej mogą wystąpić dwa ukośne sfałdowania przechodzące w szczelinę podłużną. Wartości wytrzymałości na ściskanie dla wybranych gatunków drewna przy wilgotności 15% podano w tabeli 3 [6]. drewna na ściskanie dla wybranych gatunków [6] TABELA 3 Gatunek drewna Gęstość objętościowa na ściskanie wzdłuż włókien w poprzek włókien Buk 730 53 9 Dąb 710 47 11 Jesion 750 47 11 Klon 660 53 10 Lipa 530 44 9,5 Olcha 530 40 6,5 Sosna 550 43,5 7,5 Świerk 470 43 6 Topola 450 30 2,7 Sęki wpływają ujemnie na wytrzymałość drewna na ściskanie wzdłuż włókien, zwiększają natomiast wytrzymałość w poprzek włókien (tab. 4). TABELA 4 Wpływ sęków na wytrzymałość drewna sosnowego na ściskanie wzdłuż włókien [6] Ilość sęków Gęstość objętościowa na ściskanie Zmniejszenie [%] Bez sęków 500 40,3 Mało sęków 530 36,1 10,4 Dużo sęków 570 31,4 22,1 Przeżywiczenie drewna wpływa pozytywnie na wartość wytrzymałości drewna na ściskanie, powiększając tę cechę w obu kierunkach.

80 A. Lis, P. Lis 2. drewna na rozciąganie drewna na rozciąganie to opór, jaki stawia materiał drzewny poddany działaniu sił rozciągających, dążących do jego odkształcenia lub rozerwania. Miarą wytrzymałości drewna na rozciąganie jest naprężenie w MPa, przy którym następuje zniszczenie badanej próbki. Siły rozciągające mogą działać wzdłuż włókien i prostopadle do nich. na rozciąganie wzdłuż włókien określa się wartością siły rozciąganej, działającej w kierunku równoległym do włókien, odniesioną do wartości obciążonego przekroju. Drewno poddane rozciąganiu wzdłuż włókien wykazuje wówczas największą wytrzymałość. Gdy kąt odchylenia włókien od kierunku działania siły wzrasta od 0 do 15º, wówczas obniżenie wytrzymałości drewna na rozciąganie zmniejsza się do 50% i więcej w stosunku do wytrzymałości drewna o prostoliniowym układzie włókien. Rozerwanie próbki wzdłuż włókien następuje zwykle w jej części przewężonej. drewna na rozciąganie wzdłuż włókien jest około 2,5 razy większa od wytrzymałości drewna na ściskanie. Zależnie od rodzaju drewna wytrzymałość na rozciąganie w poprzek włókien jest od 5 do 40 razy mniejsza niż wytrzymałość na rozciąganie wzdłuż włókien (średnio przyjmuje się ją jako 1/30 wytrzymałości wzdłuż włókien). na rozciąganie w poprzek włókien w kierunku stycznym jest wyższa niż wytrzymałość w kierunku promieniowym. Zakres korzystania z wysokiej wytrzymałości drewna na rozciąganie jest ograniczony ze względu na jego niską wytrzymałość na ścianie, a także ze względu na odchylenia włókien od przebiegu prostoliniowego i ujemny wpływ sęków. Szczegółowe wartości wytrzymałości drewna iglastego na rozciąganie w zależności od klasy wytrzymałościowej przy wilgotności 12% podano w tabeli 5 [5]. drewna na rozciąganie dla gatunków iglastych w MPa [5] Klasy wytrzymałościowe TABELA 5 C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 Rozciąganie wzdłuż włókien 8 10 11 12 13 14 16 18 21 24 27 30 Rozciąganie w poprzek włókien 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Szczegółowe wartości wytrzymałości drewna liściastego na rozciąganie w zależności od klasy wytrzymałościowej przy wilgotności 12% podano w tabeli 6 [5]. drewna na rozciąganie dla gatunków liściastych w MPa [5] TABELA 6 Klasy wytrzymałościowe D30 D35 D40 D50 D60 D70 Rozciąganie wzdłuż włókien 18 21 24 30 36 42 Rozciąganie w poprzek włókien 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Charakterystyka wytrzymałości drewna jako jego podstawowej właściwości mechanicznej 81 drewna na rozciąganie wzdłuż włókien zmniejsza się wraz ze wzrostem odchylenia siły od tego kierunku i wynosi średnio 2 17% tej wartości. Dla drewna sosnowego wytrzymałość na rozciąganie w kierunku promieniowym stanowi 2,4%, a w kierunku stycznym 4,1% wytrzymałości na rozciąganie wzdłuż włókien. W stosowanych w budownictwie asortymentach drewna wytrzymałość na rozciąganie ulega bardzo dużemu zmniejszeniu z uwagi na sęki i odchylenia włókien od przebiegu prostoliniowego. Na obniżenie tej wartości duży wpływ mają również pęknięcia, które mogą obniżyć wartość normową nawet do 30%. Wysoka wytrzymałość na rozciąganie uzyskiwana na próbkach formowych charakteryzuje jedynie właściwości drewna bez wad i wyraźnie maleje wraz ze wzrostem wymiarów badanego elementu. Wartości wytrzymałości na rozciąganie dla wybranych gatunków drewna przy wilgotności 15% podano w tabeli 7 [6]. drewna na rozciąganie dla wybranych gatunków [6] TABELA 7 Gatunek drewna Gęstość objętościowa na rozciąganie wzdłuż włókien w poprzek włókien Buk 730 135 7 Dąb 710 90 4 Grab 830 107 Jesion 750 104 7 Klon 660 100 3,5 Lipa 530 85 Mahoń 600 7 Olcha 530 2 Sosna 550 104 3 Świerk 470 90 2,7 Topola 450 77 Sęki wydatnie obniżają wytrzymałość drewna na rozciąganie. Wpływ sęków na wytrzymałość drewna sosnowego na rozciąganie zaprezentowano w tabeli 8 [6]. Wpływ sęków na wytrzymałość drewna sosnowego na rozciąganie [6] TABELA 8 Ilość sęków Gęstość objętościowa na rozciąganie Zmniejszenie [%] Bez sęków 500 78,0 Mało sęków 530 38,4 50,8 Dużo sęków 570 11,0 85,9

82 A. Lis, P. Lis 3. drewna na zginanie Zginanie w belce drewnianej powoduje ściskanie włókien od strony jej przyłożenia i rozciąganie od strony przeciwnej. Duży wpływ na obniżenie wytrzymałości drewna na zginanie mają sęki znajdujące się w zginanej belce po stronie przeciwnej do działania siły. na zginanie statyczne rośnie wraz ze wzrostem gęstości drewna oraz równoległego układu włókien. Największą wytrzymałość wykazuje drewno o przebiegu włókien maksymalnie zbliżonym do kierunku elementów konstrukcyjnych. W przypadku, gdy kierunek przebiegu włókien w stosunku do osi belki wynosi około 20, wytrzymałość obniża się o połowę. Szczegółowe wartości wytrzymałości drewna iglastego na zginanie w zależności od klasy wytrzymałościowej drewna przy wilgotności 12% podano w tabeli 9 [5]. drewna na zginanie dla gatunków iglastych w MPa [5] Klasy wytrzymałościowe TABELA 9 C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 na zginanie 14 16 18 20 22 24 27 30 35 40 45 50 Szczegółowe wartości wytrzymałości drewna liściastego na zginanie w zależności od klasy wytrzymałościowej, przy wilgotności 12% podano w tabeli 10 [5]. drewna na zginanie dla gatunków liściastych w MPa [5] TABELA 10 Klasy wytrzymałościowe D30 D35 D40 D50 D60 D70 na zginanie 30 35 40 50 60 70 drewna na zginanie jest mniejsza niż na rozciąganie, lecz większa niż wytrzymałość na ściskanie. Większą wytrzymałość na zginanie mają zwykle drewna o dużej wytrzymałości na ściskanie, liczby te jednak różnią się między sobą. Zginanie statyczne występuje w drewnie podczas wzrastającego powoli obciążenia zginającego, działającego bez zmiany kierunku. Badanie wytrzymałości drewna na zginanie statyczne przeprowadza się na belce podpartej na końcach i obciążonej w środku długości. W wyniku obciążenia górna płaszczyzna belki jest rozciągana, a dolna ściskana. Zgodnie z wymaganiami polskich norm badane próbki powinny mieć wilgotność 12±3%. Występowanie wad drewna, zwłaszcza sęków w środkowej części próbki, jest niedopuszczalne. Badaną próbkę, niezależnie od jej wielkości, obciąża się w środku długości prostopadle do jej przekroju promieniowego. Przeciętny przyrost obciążenia, gdy bada się próbki małe, powinien wynosić 1,78 kn w ciągu 1 minuty. W miarę wzrastającego obciążenia, działającego równolegle lub prostopadle do przebiegu włókien drewna, następuje najpierw sfałdowanie płaszczyzny ściskanej i rozerwanie płaszczyzny rozciąganej, a w efekcie

Charakterystyka wytrzymałości drewna jako jego podstawowej właściwości mechanicznej 83 końcowym złamanie próbki. Rodzaj przełamu drewna jest wskaźnikiem jakości badanej próbki. drewna na zginanie odgrywa zasadniczą rolę w pracy większości elementów budynku i deskowań. W drewnie drzew iglastych wytrzymałość na zginanie statyczne w kierunku stycznym może być około 12% większa niż w kierunku promieniowym. Wartości wytrzymałości na zginanie dla wybranych gatunków drewna przy wilgotności 15% przedstawiono w tabeli 11 [1, 6]. drewna na zginanie dla wybranych gatunków [1, 6] TABELA 11 Gatunek drewna Gęstość objętościowa na zginanie Gatunek drewna Gęstość objętościowa na zginanie Akacja 770 120 Klon 660 117 Brzoza 650 125 Lipa 530 90 Buk 730 105 Modrzew 690 85 Dąb 710 93 Olcha 530 85 Grab 830 107 Sosna 550 78 Jodła 450 62 Świerk 470 66 Jesion 750 99 Topola 450 55 Drewno o dużej ilości sęków umiejscowionych szczególnie w środku długości oraz w dolnej, rozciągającej płaszczyźnie belki powoduje znaczne obniżenie wytrzymałości na zginanie. Wpływ sęków na wytrzymałość drewna na zginanie w kierunku promieniowym i stycznym przedstawiono w tabeli 12 [6]. TABELA 12 Wpływ sęków na wytrzymałość drewna sosnowego i świerkowego na zginanie [6] Drewno Zginanie w kierunku promieniowym Zmniejszenie [%] Zginanie w kierunku stycznym Zmniejszenie [%] Sosna Bez sęków 50,2 55,2 Z sękami 42 16,3 35,6 35,5 Świerk Bez sęków 53 56,6 Z sękami 46,4 12,5 43,2 23,7

84 A. Lis, P. Lis 4. drewna na ścinanie drewna na ścinanie określa się wartością siły ścinającej działającej w kierunku równoległym do włókien (wzdłuż włókien), odniesioną do wartości obciążonego przekroju. Naprężenie ścinające występuje wówczas, gdy na badaną próbkę drewna działają dwie siły równoległe, przeciwnie skierowane, dążące do przesunięcia (ścięcia) cząstek drewna w kierunku stycznym do badanego przekroju. Ścinanie w drewnie towarzyszy zginaniu i rozciąganiu. na ścinanie w kierunku równoległym do włókien wynosi 12 25% wytrzymałości na ściskanie w kierunku równoległym do włókien. drewna na ścinanie wzdłuż włókien jest, poza jego wytrzymałością na rozciąganie w poprzek włókien, jedną z najniższych wytrzymałości drewna. Wartości wytrzymałości drewna iglastego na ścinanie w kierunku równoległym do włókien w zależności od klasy wytrzymałościowej przy wilgotności 12% podano w tabeli 13 [5]. TABELA 13 drewna na ścinanie wzdłuż włókien dla gatunków iglastych w MPa [5] Klasy wytrzymałościowe C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 Ścinanie wzdłuż włókien 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 2,8 3,0 3,4 3,8 3,8 3,8 Szczegółowe wartości wytrzymałości drewna liściastego na ścinanie w kierunku równoległym do włókien w zależności od jego klasy wytrzymałościowej przy wilgotności 12% przedstawiono w tabeli 14 [5]. TABELA 14 drewna na ścinanie wzdłuż włókien dla gatunków liściastych w MPa [5] Klasy wytrzymałościowe D30 D35 D40 D50 D60 D70 Ścinanie wzdłuż włókien 3 3,4 3,8 4,6 5,3 6 drewna na ścinanie wzdłuż włókien bada się na znormalizowanych próbkach o wymaganej wilgotności (12±3%). Służą one do oznaczania wytrzymałości drewna na ścinanie w płaszczyźnie promieniowej do przebiegu słojów rocznych oraz stycznej. drewna na ścinanie w kierunku równoległym do włókien w płaszczyźnie promieniowej jest zwykle większa niż w płaszczyźnie stycznej. W związku z tym wyniki podaje się oddzielnie lub jako średnią arytmetyczną wyników badań w obydwóch kierunkach. Przeciętna wytrzymałość drewna na ścinanie wynosi 1/8 1/6 wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien oraz 1/10 1/8 wytrzymałości na rozciąganie w kierunku równoległym do włókien. Wszelkie odchylenia od prawidłowej budowy drewna (np. pęknięcia czy skręt włókien) mają ujemny wpływ na jego wytrzymałość na ścinanie. Pęknięcia powodują obniżenie wytrzymałości nawet do 1/3 wartości normowej.

Charakterystyka wytrzymałości drewna jako jego podstawowej właściwości mechanicznej 85 Wartości wytrzymałości na ścinanie w kierunku równoległym do włókien dla wybranych gatunków drewna przy wilgotności 15% podano w tabeli 15 [1, 6]. TABELA 15 drewna na ścinanie wzdłuż włókien dla wybranych gatunków [1, 6] Gatunek drewna Gęstość objętościowa na ścinanie Gatunek drewna Gęstość objętościowa na ścinanie Akacja 770 16 Klon 660 9 Brzoza 650 12 Lipa 530 4,5 Buk 730 8 Modrzew 690 9 Dąb 710 11 Olcha 530 4,5 Grab 830 8,5 Sosna 550 10 Jawor 670 9 Świerk 470 6,7 Jodła 450 5,1 Topola 450 7 Jesion 750 12,8 Wiąz 680 7 Ścinanie odgrywa dużą rolę w drewnie warstwowym i w sklejce, gdzie wytrzymałość na ścinanie warstw drewna i spoin klejowych wywiera decydujący wpływ na jego wartość techniczną. Podsumowanie Badanie wytrzymałości drewna wymaga uwzględnienia wielu czynników, wśród których istotny jest przede wszystkim kierunek anatomiczny, gdyż drewno jest materiałem anizotropowym o niejednolitej i zmiennej budowie. Badania wytrzymałości drewna prowadzi się zwykle na znormalizowanych, małych próbkach bez wad o wymaganej wilgotności 12±3%. Wyróżniamy wytrzymałość na ściskanie, zginanie, rozciąganie, ścinanie, skręcanie, zmęczenie i docisk miejscowy. Poszczególne rodzaje wytrzymałości drewna zależą przede wszystkim od jego rodzaju, odchylenia kierunku działania sił w stosunku do kierunku włókien, długotrwałości działania obciążeń, wilgotności, rodzaju i rozmieszczenia sęków lub innych wad i uszkodzeń, gęstości, temperatury drewna oraz wymiarów badanej próbki. Przy małych próbkach uzyskujemy wyższe wartości wytrzymałości niż dla próbek większych, a zwłaszcza elementów budowlanych, w których nie da się uniknąć wad. Dlatego należałoby równocześnie badać próbki małe bez wad i elementy o wymiarach stosowanych w praktyce [2, 4, 7, 8]. Z uwagi na anizotropową budowę drewna, charakterystyki sprężysto-wytrzymałościowe określa się oddzielnie dla kierunku wzdłuż włókien i prostopadle do nich. Wartości naprężeń niszczących są małe, gdy siły działają prostopadle do włókien [1]. Z danych liczbowych wynika, że drewno wykazuje najwyższą wytrzymałość na zginanie w danej klasie, mniejszą na ściskanie w kierunku równoległym do włókien.

86 A. Lis, P. Lis na ściskanie drewna wzdłuż włókien stanowi około 40 50% wytrzymałości na rozciąganie podłużne, co odróżnia drewno od betonu i materiałów kamiennych, w których wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien jest kilkakrotnie wyższa niż na rozciąganie [2]. Wartości wytrzymałości drewna na zginanie i ścinanie wzdłuż włókien stanowią odpowiednio około 80 i 10% wartości wytrzymałości na rozciąganie dla tego kierunku. drewna maleje wraz ze wzrostem jego wilgotności w zakresie higroskopijnym. Wraz ze wzrostem gęstości wytrzymałość drewna rośnie w przybliżeniu liniowo przy ustalonej wilgotności, natomiast maleje liniowo wraz ze wzrostem temperatury. Wady drewna, zaburzając lokalnie jego strukturę, mają negatywny wpływ na jego wytrzymałość, szczególnie na rozciąganie wzdłuż włókien. trwała drewna jest większa w przypadku obciążeń stałych. Przy obciążeniu długotrwałym wytrzymałość drewna spada do około 50 60% wytrzymałości doraźnej [1, 2]. Literatura [1] Budownictwo ogólne, Materiały i wyroby budowlane, T. 1, Arkady, Warszawa 2010. [2] Kokociński W., Drewno pomiary właściwości fizycznych i mechanicznych, Prodruk, Poznań 2006. [3] PN-EN 338:2011 Drewno konstrukcyjne. Klasy wytrzymałości. [4] Ciszewski A., Radomski T., Szummer A., Materiałoznawstwo, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2009. [5] Kozakiewicz P., Fizyka drewna w teorii i zadaniach, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2012. [6] Kotwica J., Konstrukcje drewniane w budownictwie tradycyjnym, Arkady, Warszawa 2011. [7] Major M., Major I., Wzmacnianie belek z drewna litego cięgami stalowymi, [w:] Tradycyjne i współczesne budownictwo drewniane, red. nauk. J. Rajczyk, M. Rajczyk, T. Bobko, N. Kazhar, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2008, s. 124-128. [8] Major M., Major I., Zasady zbrojenia drewnianych elementów zginanych kompozytami włóknistymi, [w:] Tradycyjne i współczesne budownictwo drewniane, red. nauk. J. Rajczyk, M. Rajczyk, T. Bobko, N. Kazhar, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2007, s. 133-136. Streszczenie W artykule omówiono główną mechaniczną właściwość drewna, jaką jest jego wytrzymałość. Zaprezentowano wytrzymałość drewna na rozciąganie, ściskanie, zginanie oraz ścinanie. Przedstawiono wpływ wybranych czynników na kształtowanie się wartości wytrzymałości drewna. Characteristics of wood strength as its basic mechanical properties Abstract In this paper was presented the basic mechanical property of wood which is strength. There was characterized the compressive strength of wood, flexural strength, tensile strength and shear strength. It showed the influence of some factors on the formation of strength values of wood.