Właściwości drewna 2009-10-15

dr inż. Dorota KRAM 1

Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa

i wi wi wi wi wi wi wi włłaaaaaaaaśściwociwociwociwociwociwociwociwośści ci ci ci ci ci ci ci

drewnadrewnadrewnadrewnadrewnadrewnadrewnadrewna

wycinek z życia jednej sosny

1 1913 zawiązanie

2 1918 szybki wzrost bez utrudnień ze strony otoczenia

3 1923drzewo przechyliło się a przyrosty odzwierciedlają silne

oddziaływanie z jednej strony

4 1933drzewo rośnie znowu prosto, jednak odczuwa

konkurencję przy pozyskiwaniu wody

5 1936konkurencyjne drzewa znikały na skutek wycinki,

silnych wiatrów itp.

6 1939przez las przeszedł pożar ściółki, zachowała się wewnętrzna warstwa - kora chroniąca drzewo

7 1951długotrwała susza spowodowała, że przyrosty roczne

zacieśniły się

8 1966dalsze zacieśnienie usłojenia następuje na skutek

inwazji insektów1975 drzewo w wieku 62 lat zwaliło się na skutek choroby

SKĄD TE WŁAŚCIWOŚCI SIĘ BIORĄ ???

http://technikseiten.hsr.ch/

świerk sosna

gęstość przy wilgotności 12-15% -540-720-910 kg/m³

gęstość przy wilgotności 12-15% -330-510-890kg/m³

modrzew

gęstość przy wilgotności 12-15% -440-590-850 kg/m³

buk

gęstość przy wilgotności 12-15%-430-690-960 kg/m³

dąb

gęstość przy wilgotności 12-15% -340-470-680kg/m³

Gatunki drewnawybrane przykłady dla potrzeb budownictwa

Picea abies Karst

wysokość do 45 mśrednica do 120 cm

Pinus sylvestris L.

wysokość do 50 mśrednica do 200 cm

Larix decidua Mill.

wysokość do 40 mśrednica do 150 cm

Fagus silvatica L.

wysokość do 40 mśrednica do 100 cm

Quercus robur L.

wysokość do 50 mśrednica do 200 cm

Budowa drewna iglastegoBudowa drewna iglastego

Przekrój styczny

Przekrój promienisty

Przekrój poprzeczny

http://technikseiten.hsr.ch/fileadmin/technikseiten/Bibliotheken/Materialberichte/holz/Holz_2.pdf

Budowa drewna li ściastegoBudowa drewna li ściastego(brzoza)(brzoza) Przekrój poprzeczny

Przekrój promienisty

Przekrój styczny

WILGOĆ

•wilgotność otoczenia •wilgotność bezwzględna

materiału•higroskopijność

•nasiąkliwość???

Właściwości drewna 2009-10-15

dr inż. Dorota KRAM 2

Wilgotno ść bezwzgl ędna – wyrażony w % stosunek masy wody zawartej w materiale do masy całkowitej wysuszonego materiału

mw – masa drewna wilgotnego [kg]mo – masa drewna całkowicie wysuszonego [kg]

drewno całkowicie wysuszone nie występuje w naturze, wilgotność równą 0 można uzyskać przez suszenie drewna w temperaturze 103 0C

drewno suszone na otwartej przestrzeni i osłonięte od opadów atmosferycznych osiąga w polskich warunkach klimatycznych wilgotność 12-20 %

stan równowagi higroskopijnej w zależnie od gatunku drewna osiąga 22-35%

dwa zakresy wilgotno ści drewna1. kapilarny (powyżej nasycenia włókien –

większość właściwości drewna nieniezmienia się)

2. higroskopijny (poniżej nasycenia wł.-większość właściwości drewna ulega ulega zmianiezmianie) w tym zakresie drewno dąży do zachowania stanu równowagi

Budownictwo ogólne tom 1 - Arkady

wilgotność równoważna drewna

Wilgotno ść drewna w przekrojuWilgotno ść drewna w przekroju

Rozkład wilgotności w drewnieklejonym warstwowo pracującego

w warunkach pływalni

Rozkład wilgotności w drewnieklejonym warstwowo do 20 dniachskładowania w warunkach normalnych

GATUNEK DREWNA

GŁĘBOKOŚĆ WNIKANIA WODY W DREWNO PRZEZ POWIERZCHNIĘ [MM]

CZOŁOWĄPROMIENIOW

ĄSTYCZNĄ

SOSNA (BIEL)SOSNA (TWARDZIEL)ŚWIERK (BIEL)DĄB (BIEL)DĄB (TWARDZIEL)BRZOZAJESION (BIEL)JESION (TWARDZIEL)

1512151061187

1--11111

1--11111

NASIĄKLIWOŚĆ drewna litego ma ograniczone znaczeniew porównaniu z materiałami drewnopochodnymi, gdzienasiąkliwość i pęcznienie uważa się za bardzo ważnekryteria jakościowe

zależność pęcznienia drewna świerkowego w trzech głównych kierunkach anatomicznych od wilgotności równoważnej1. pęcznienie w kierunku

podłużnym2. pęcznienie w kierunku

promieniowym3. pęcznienie w kierunku

stycznym

ZMIANY CECHWRAZ ZE WZROSTEM

WILGOTNOŚCI DREWNA

http://facta.junis.ni.ac.rs/aace/aace99/aace99-10.pdf

Wytrzymałość i skręcone włókna1 ściskanie2 zginanie3 rozciąganie

Zależność wytrzymałości drewna od zmiany wilgotności

Właściwości drewna 2009-10-15

dr inż. Dorota KRAM 3

ZMIANY CECH wraz ze wzrostem GĘSTOŚCI

Wytrzymałość a gęstośćdla różnych gatunków drewna

Wpływ temperatury i wilgotności na wytrzymałość

rozciąganie

ściskanie wzdłuż włókien

ścinanie wzdłuż włókien

zginanie

Moduł sprężystości a temperatura

Wpływ czasu trwania obciążenia na nośność

PĘKNIĘCIA

DIN4074

Właściwości drewna 2009-10-15

dr inż. Dorota KRAM 4

DEFORMACJE PODATNOŚĆ NA PODATNOŚĆ NA TECHNICZNE SZKODNIKI TECHNICZNE SZKODNIKI

DREWNADREWNA

Korozja biologiczna• butwienie (w skutek występujących w

drewnie bakterii następuje przebarwienie drewna)

• grzyby• owady

zagadnienia odporno ści ogniowejzagadnienia odporno ści ogniowejosobna prezentacja

Właściwości drewna 2009-10-15

dr inż. Dorota KRAM 5

Pozyskiwanie drewna budowlanego Pozyskiwanie drewna budowlanego -- sortyment tarcicysortyment tarcicy

a) Deskib) Balec) Krawędziakid) Belkie) Łaty PN-D-96000:1975 Tarcica iglasta ogólnego przeznaczenia

Cechy wytrzymałościowe

drewno

wg pracy Krzysika

WYTRZYMAŁOŚCI DORAŹNE

Wartości charakterystyczneWartości charakterystyczne dla drewna litego i klejonego oraz materiałów drewnopochodnych Xk należy przyjmować wg p. 2.1 normy PN-B-03150:2000 (która odpowiada kwantylowi założonego rozkładu statystycznego …

np. Wartości charakterystyczne wytrzymałości określa się

jako kwantyle 5%, otrzymane z badań trwających przez 300 s z zastosowaniem próbek o wilgotności równowagowej odpowiadającej temperaturze i wilgotności względnej powietrza, odpowiednio 200C i 65%

http://facta.junis.ni.ac.rs/aace/aace99/aace99-10.pdf

Właściwości drewna 2009-10-15

dr inż. Dorota KRAM 6

2.4.1 Wartości obliczeniowe właściwości materiałów

Wartość obliczeniową Xd właściwości materiału określa się wg wzoru

M

kd

XkX

γ⋅= mod

gdzie: γM – częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla właściwości materiału, w tym dla drewna i materiałów drewnopochodnychkmod – częściowy współczynnik modyfikacyjny, uwzględniający wpływ na właściwości wytrzymałościowe czasu trwania obciążenia i zawartości wilgoci w konstrukcji, zależny od klasy użytkowania konstrukcji i od klasy trwania obciążenia

obecnie pkt. 3.2.2

EUROKOD 5-1-1 tabela 2.3zostanie omówiona później

wg PN-B-03150:2000 3.2.3 Klasy użytkowania konstrukcjiKonstrukcję należy przypisywać do jednej z klas użytkowania

• Klasa użytkowania 1 – charakteryzuje się wilgotnością w materiale odpowiadającą temperaturze 200C i wilgotnością względną otaczającego powietrza przekraczającą 65% tylko przez kilka tygodni w roku

• Klasa użytkowania 2 – charakteryzuje się wilgotnością w materiale odpowiadającą temperaturze 200C i wilgotnością względną otaczającego powietrza przekraczającą 85% tylko przez kilka tygodni w roku

• Klasa użytkowania 3 – odpowiada warunkom powodującą wilgotność drewna wyższą niż odpowiadającą klasie użytkowania 2

W klasie 1 przeciętna zawartość wilgoci w większości gatunkow drewna iglastego nie przekracza 12%W klasie 2 przeciętna zawartość wilgoci w większości gatunkow drewna iglastego nie przekracza 20%Klasa użytkowania 3 dotyczy tylko wyjątkowych przypadków konstrukcji uważanych za przypisane do tej klasy

EU

RO

KO

D 5

-1-1

pkt

. 2.3

.1.3

zost

anie

om

ówio

na p

óźni

ej

wg PN-B-03150:2000

3.2.4(2) Klasy trwania obci ążeniaKlasy trwania obci ążenia określone są przez efekt stałego obciążenia, działającego przez określony przedział czasu w okresie użytkowania konstrukcji. Dla oddziaływań zmiennych właściwą klasę wyznaczać należy na podstawie oszacowania związku między typową zmiennością obciążenia w czasie i właściwościami reologicznymi materiału.

wg PN-B-03150:2000

EUROKOD 5-1-1 tabela 2.2zostanie omówiona później

3.2.5 Współczynniki modyfikacyjne dla klas użytkowania i czasu trwania obciążenia

(1) Należy posługiwać się wartościami współczynników modyfikacyjnych kmod podanymi w tablicy 3.2.5

(2)(2) Jeżeli kombinacja obci ążeń zawiera Jeżeli kombinacja obci ążeń zawiera oddziaływania nale żące do ró żnych klas trwania oddziaływania nale żące do ró żnych klas trwania obci ążenia, zaleca si ę przyjmowanie warto ści obci ążenia, zaleca si ę przyjmowanie warto ści kkmodmod odpowiednio do oddziaływania o odpowiednio do oddziaływania o najwi ększej warto ści wyst ępującej w kombinacji najwi ększej warto ści wyst ępującej w kombinacji obci ążeń, po zastosowaniu współczynników obci ążeń, po zastosowaniu współczynników jednoczesno ści ich wyst ępowania jednoczesno ści ich wyst ępowania (PN(PN--BB--03150:2000/Az2:2003) 03150:2000/Az2:2003)

wg PN-B-03150:2000

EUROKOD 5-1-1 pkt. 2.3.2zostanie omówiona później

Właściwości drewna 2009-10-15

dr inż. Dorota KRAM 7

PN-EN 1995-1-1