2010-12-05

1

Drewno

Budowa drzewa

Zalecany wiek:

drzewa iglaste 60-80 lat , drzewa li

ś

ciaste 100-120 lat

Korona – powstaje w wyniku rozgał

ę

zienia

pnia, obejmuje gał

ę

zie i konary

Pie

ń

– wyrasta z szyi korzeniowej i

mo

ż

e przybiera

ć

dwie formy

strzałka – pie

ń

przebiega w linii prostej do

wierzchołka, drzewa iglaste (

ś

wierk, sosna,

modrzew, jodła ...), długo

ść

do 50 m

kłoda – pie

ń

rozdzielaj

ą

cy si

ę

na konary,

drzewa li

ś

ciaste, długo

ść

do 30 m

System korzeniowy – mechaniczne
zwi

ą

zanie drzewa z podło

ż

em oraz

pobieranie z gleby soli mineralnych

Odziomek – dolna cz

ęść

grubizny pnia

Karpina – korze

ń

wraz z przyziemn

ą

cz

ęś

ci

ą

pnia

2010-12-05

2

Drewno – materiał budowlany

Drewno – materiał
organiczny, odnawialnym
pochodzenia ro

ś

linnego o

strukturze włóknistej, jest
materiałem anizotropowy

Makroskopowa budowa drewna

5) twardziel – twarda,
wewn

ę

trzna strefa drewna

otaczaj

ą

ca rdze

ń

, nie zawiera

ż

ywych komórek, nie spełnia

funkcji fizjologicznych, mała
wilgotno

ść

6) rdze

ń

– charakterystyczny

dla gatunku drzewa

φ

0,1-1 cm

d

ą

b – gwie

ź

dzisty, jesion –

czworok

ą

t, olcha - trójk

ą

t

4) biel – mi

ę

kkie, otacza

twardziel, zawiera

ż

ywe komórki,

spełnia funkcje fizjologiczne,
du

ż

a wilgotno

ść

2010-12-05

3

Makroskopowa budowa drewna

3) miazga – warstwa grubo

ś

ci

jednej komórki, tkanka twórcza
która przez podział komórek
wytwarza nowe słoje bielu do
wewn

ą

trz oraz nowe warstwy

łyka na zewn

ą

trz pnia

2) łyko – powstaje w wyniku
podziału miazgi, łyko obumiera i
przekształca si

ę

w włókna

łykowe, przewodzi w dół zwi

ą

zki

organiczne

1) kora – wytwarzana przez
miazg

ę

, składa si

ę

z łyka i tkanki

korowej

Makroskopowa budowa drewna

Kora

Miazga

Łyko

Biel

Twardziel

Rdze

ń

2010-12-05

4

Mikroskopowa budowa drewna

Drewno

iglaste

Drewno

li

ś

ciaste

Przyrosty roczne

słoje – pier

ś

cienie uło

ż

one współ

ś

rodkowo wzgl

ę

dem rdzenia, powstaj

ą

przez

podział komórek miazgi tworz

ą

cej

okres wegetacji – wiosna, lato

okres spoczynku – jesie

ń

, zima

szeroko

ść

do kilku

centymetrów

przyrost wczesny

przyrost pó

ź

ny

Drewno:

w

ą

skosłojowe - > 4 słoje/cm

szerokosłojowe - < 4 słoje/cm

2010-12-05

5

Mikroskopowa budowa drewna

Budowa elementarna – całkowicie suche drewno zawiera:

50% w

ę

gla, 44% tlen oraz 6% wodór

zwi

ą

zki chemiczne

drewno

iglaste

li

ś

ciaste

celuloza (błonnik) – C

6

H

10

O

5

główny element

struktury błony komórkowej

lignina (drzewnik)

hemicelulozy (poliozy drzewne)

ż

ywice

inne – głównie zwi

ą

zki mineralne

≈

55%

≈

30%

≈

20%

≈

3-4%

≈

4%

≈

45%

≈

20%

≈

25%

≈

0,5%

≈

11%

Wła

ś

ciwo

ś

ci fizyczne drewna

Barwa – drewno po

ś

ci

ę

ciu zazwyczaj ciemnieje, np. olcha ciemnieje

bardzo szybko a

ś

wierk utrzymuje barw

ę

pierwotn

ą

przez długi czas

biała – jodła,

ś

wierk

ż

ółta – brzoza

czerwonawa – modrzew,

ś

liwa

czarna - orzech

G

ę

sto

ść

ρ

= 1,52 – 1,56 kg/dm

3

G

ę

sto

ść

pozorna

ρ

0

= 0,45 – 0,83 kg/dm

3

Wilgotno

ść

– jest jednym z najwa

ż

niejszych czynników wpływaj

ą

cych na

wła

ś

ciwo

ś

ci techniczne drewna

Przewodno

ść

cieplna – jest zale

ż

na od g

ę

sto

ś

ci pozornej, wilgotno

ś

ci i

kierunku przewodzania (przewodno

ść

cieplna wzdłu

ż

włókien jest 2x

wi

ę

ksza ni

ż

w poprzek)

dla sosny:

λ

┴

= 0,14 [W/mK]

λ

║

= 0,30 [W/mK]

dla d

ę

bu:

λ

┴

= 0,20 [W/mK]

λ

║

= 0,40 [W/mK]

2010-12-05

6

Wła

ś

ciwo

ś

ci mechaniczne drewna

Wytrzymało

ść

na

ś

ciskanie – najwi

ę

ksza wzdłu

ż

włókien

Grab:

f

c

║

= 66 [MPa]

D

ą

b, buk:

f

c

║

= 53 [MPa]

Wytrzymało

ść

na rozci

ą

ganie – najwi

ę

ksza wzdłu

ż

włókien (kilkana

ś

cie

do 25 razy wi

ę

ksza ni

ż

w poprzek), generalnie około 2x

wi

ę

ksza od wytrzymało

ś

ci na

ś

ciskanie

Grab:

f

t

║

= 107 [MPa]

Buk:

f

t

║

= 135 [MPa]

Sosna:

f

t

║

= 104 [MPa]

Wytrzymało

ść

na zginanie – około 2x wi

ę

ksza od wytrzymało

ś

ci na

ś

ciskanie

D

ą

b:

f

f

┴

= 78 [MPa]

Buk:

f

f

┴

= 105 [MPa]

Twardo

ść

– najwi

ę

ksz

ą

twardo

ść

wykazuje drewno wzdłu

ż

włókien

Grab: 8,9 [kN] Buk: 7,8 [kN] D

ą

b: 6,7 [kN]

Rodzaje wody w drewnie

Woda wolna – pobrana z otoczenia, wypełnia pory w komórkach i
przestrzeni mi

ę

dzykomórkowej (głównie w bielu)

Woda zwi

ą

zana fizycznie – wchłaniana przez drewno w postaci pary

wodnej z powietrza,

ś

ci

ś

le zwi

ą

zana z błon

ą

komórkow

ą

Woda kapilarna – wyst

ę

puje w kapilarach błony komórkowej

Woda zwi

ą

zana chemicznie – nie ma du

ż

ego znaczenia, wchodzi

jedynie w skład ró

ż

nych substancji wyst

ę

puj

ą

cych w drewnie

2010-12-05

7

P

ę

cznienie i skurcz drewna

P

ę

cznienie – wzrost wilgotno

ś

ci

Skurcz – spadek wilgotno

ś

ci

Odkształcenie – zmiana wymiarów liniowych

1)

1)

1)

1)

ε

wzdłu

ż

włókien

= 0,1 – 1,0 %

2)

2)

2)

2)

ε

w poprzek włókien

= 3 – 6 %

3)

3)

3)

3)

ε

w kierunku stycznym

= 6 – 12 %

Wilgotno

ść

równowagowa – warunki

normalne, osłoni

ę

te przed działaniem

opadów – wilgotno

ść

drewna około 12-15%

Wilgotno

ść

maksymalna – stan pełnego

nasycenia włókien w skutek pochłaniania
pary wodnej z powietrza – wilgotno

ść

drewna około 30%

Paczenie si

ę

drewna

drewno klejone = ograniczenie zjawiska

« paczenia si

ę

»

Paczenie – zjawisko deformacji,
spowodowane jest anizotropi

ą

skurczu w kierunku
promieniowym i stycznym

2010-12-05

8

Wilgotno

ść

a wytrzymało

ść

wzór Bauchingera

R

12

= R

w

×

[1+

α

×

(w-12)]

gdzie:

α

– współczynnik zale

ż

y od rodzaju

wytrzymało

ś

ci oraz gatunku drewna

w – wilgotno

ść

drewna

R

w

- wytrzymało

ść

1) – rozci

ą

ganie wzdłu

ż

włókien

α

=0,015

2) – zginanie

α

=0,04

3) –

ś

ciskanie wzdłu

ż

włókien

α

=0,05

4) –

ś

cinanie wzdłu

ż

włókien

α

=0,03

Zalety drewna

Du

ż

a wytrzymało

ść

wła

ś

ciwa,

Wysoki moduł spr

ęż

ysto

ś

ci,

Dost

ę

pno

ść

i odnawialno

ść

surowca drzewnego,

Łatwo

ść

obróbki,

Łatwo

ść

klejenia,

Łatwo

ść

wykonywania poł

ą

cze

ń

,

Mo

ż

liwo

ść

prefabrykacji elementów wielkowymiarowych,

Walory estetyczne elementów drewnianych.

2010-12-05

9

Niejednorodno

ść

wła

ś

ciwo

ś

ci

mechanicznych i
odkształceniowych ze wzgl

ę

du na

wady naturalne drewna,

Ograniczone wymiary drewna
naturalnego,

Budowa anizotropowa,

Łatwopalno

ść

,

Wpływ wilgotno

ś

ci i temperatury

na zmiany wytrzymało

ś

ci i

wymiarów,

Podatno

ść

na korozj

ę

biologiczn

ą

.

Kontrola jako

ś

ci drewna, eliminacja

odcinków tarcicy nie spełniaj

ą

cych

wymaga

ń

w drewnie klejonym,

Klejenie wielkowymiarowych
elementów konstrukcyjnych z desek,

Mo

ż

liwo

ść

kształtowania przekroju w

sposób ograniczaj

ą

cy wpływ

niejednorodno

ś

ci drewna,

Stosowanie przekrojów wi

ę

kszych

ni

ż

1000 cm

2

i impregnatów

opó

ź

niaj

ą

cych zapłon,

Impregnacja wgł

ę

bna ograniczaj

ą

ca

wpływ wilgotno

ś

ci na wytrzymało

ść

,

Stosowanie impregnatów grzybo- i
owadobójczych.

Wady drewna

Ś

rodki zaradcze

Materiały drzewne

1. Drewno okr

ą

głe

2. Tarcica

3. Drewno klejone

4. Materiały płytowe

5. Materiały podłogowe

6. Materiały do pokry

ć

dachowych

2010-12-05

10

Wady drewna

P

ę

kni

ę

cie - przebiegaj

ą

ce

wzdłu

ż

włókien drewna nie

wyklucza go jako materiału do

budowy konstrukcji. Gro

ź

ne s

ą

p

ę

kni

ę

cia przebiegaj

ą

ce w

poprzek włókien

S

ę

k przechodz

ą

cy - czyli taki, który

przerasta element konstrukcyjny od

jednej kraw

ę

dzi do kraw

ę

dzi

przeciwległej. W miejscu jego

przebiegu drewno jest osłabione i

mo

ż

e p

ę

kn

ąć

.

Wady drewna

Prze

ż

ywiczenie -

plamy

ż

ywicy psuj

ą

jedynie wygl

ą

d

drewna. Nie jest to

wada wykluczaj

ą

ca

drewno jako materiał

konstrukcyjny.

Huba - przerost tego

grzyba powoduje w

drewnie zgnilizn

ę

mi

ę

kk

ą

. Wada

wykluczaj

ą

ca drewno

jako materiał

konstrukcyjny.

Sinizna -

szaroniebieskie

przebarwienie drewna

głównie iglastego. Psuje

wygl

ą

d drewna, ale nie
obni

ż

a jego

wytrzymało

ś

ci

2010-12-05

11

Wady drewna

Skr

ę

t włókien -

fragment ze skr

ę

conymi

włóknami to miejsce,

które ma gorsz

ą

wytrzymało

ść

. Elementy

z tak

ą

wad

ą

nie nadaj

ą

si

ę

na konstrukcj

ę

Chory s

ę

k - czyli s

ę

k,

który nie jest trwale

zro

ś

ni

ę

ty z drewnem lub,

co gorsza, wypadł.

Powstała dziura znacznie

osłabia wytrzymało

ść

elementu

konstrukcyjnego

Zakorek -

fragment kory

wro

ś

ni

ę

ty w

drewno