Właściwości mechaniczne drewna
Do właściwości mechanicznych, decydujących o technicznej wartości drewna jako materiału budowlanego, należą: wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, zginanie i ścinanie oraz twardość i ścieralność.
Wytrzymałość drewna zależy od jego rodzaju, kierunku działania siły w stosunku do włókien oraz wilgotności drewna.
Wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie. Największą wytrzymałość na ściskanie (40 ÷ 60 MPa) wykazuje drewno, jeżeli siła działa równolegle do włókien, najmniejszą zaś, jeżeli działa ona w kierunku promienia przekroju i wynosi 10 ÷ 30% wytrzymałości określanej równolegle do włókien.
Wytrzymałość na rozciąganie wzdłuż włókien drewna jest 2 ÷ 3 razy większa niż wytrzymałość na ściskanie; wytrzymałość ta zmniejsza się wraz ze wzrostem odchylenia siły od tego kierunku.
Największą wytrzymałość na ściskanie równą 35 MPa wykazuje drewno grabowe, jeżeli siła drewna działa równolegle do włókien (PN-79/D-04102), najmniejszą zaś, jeżeli działa ona w kierunku promienia przekroju (jest to około 3% wytrzymałości określanej równolegle do włókien).
Wytrzymałość drewna na rozciąganie wzdłuż włókien (PN-81/D-04107) wynosi 50 ÷ 120% wytrzymałości na ściskanie. Wytrzymałość ta zmniejsza się wraz ze wzrostem odchylenia siły od tego kierunku i wynosi 2 ÷ 17%.
Wytrzymałość na zginanie (PN-EN 338:2004). Określa się ją zginając próbną beleczkę prostopadle do włókien. Większą wytrzymałość na zginanie mają przeważnie drewna o dużej wytrzymałości na ściskanie, liczby te jednak różnią się między sobą. Wytrzymałość na zginanie odgrywa zasadniczą rolę w pracy większości elementów budynku i deskowań.
Wytrzymałość na ścinanie. Wytrzymałość na ścinanie wzdłuż włókien wynosi 12 ÷ 25% wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien. Cechy wytrzymałościowe różnych rodzajów drewna stosowanego w budownictwie podano w tabeli 1.
Wytrzymałość drewna na ścinanie wzdłuż włókien (PN-79/D-04105) wynosi 12 ÷ 25% wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien.
Tabela 1. Cechy wytrzymałościowe drewna
Cecha |
Oznaczenie [MPa] |
|
|||
|
|
K 39 |
K 33 |
K 27 |
K 21 |
Zginanie Rozciąganie równoległe Rozciąganie prostopadłe Ściskanie równoległe Ściskanie prostopadłe Ścinanie równoległe Ścinanie prostopadłe Moduł sprężystości |
Rkm Rkt Rkt 90º Rkc Rkc 90º Rkv Rkv 90º Ek |
39 26 0,75 28 7 3 1,5 9000 |
33 23 0,75 24 7 3 1,5 8000 |
27 20 0,75 20 7 3 1,5 7000 |
24 14 0,75 17 7 3 1,5 6000 |
W tabeli 1. są podane klasy drewna budowlanego. Klasą drewna nazywa się wytrzymałość na zginanie (w MPa). Z danych liczbowych tabeli wynika, że drewno wykazuje najwyższą wytrzymałość na zginanie w danej klasie, mniejszą na ściskanie w kierunku równoległym do włókien; wartości naprężeń niszczących są małe gdy siły działają prostopadle do włókien.
Cechy wytrzymałościowe oraz właściwości sprężyste różnych rodzajów drewna stosowanego w budownictwie podano w tabeli 2. (wg PN-EN 338:2004).
Tabela 2. Klasy wytrzymałości drewna konstrukcyjnego (wg PN-EN 338:2004)
Właściwości wytrzymałościowe [MPa] |
Klasy gatunków iglastych |
Klasy gatunków liściastych |
||||||||||||||||
|
C14 |
C16 |
C18 |
C20 |
C22 |
C24 |
C27 |
C30 |
C35 |
C40 |
C45 |
C50 |
D30 |
D35 |
D40 |
D50 |
D60 |
D70 |
Zginanie |
14,0 |
16,0 |
18,0 |
20,0 |
22,0 |
24,0 |
27,0 |
30,0 |
35,0 |
40,0 |
45,0 |
50,0 |
30,0 |
35,0 |
40,0 |
50,0 |
60,0 |
70,0 |
Rozciąganie wzdłuż włókien |
8,0 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
16 |
18 |
21 |
24 |
27 |
30 |
18 |
21 |
24 |
30 |
36 |
42 |
Rozciąganie w poprzek włókien |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,4 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
Ściskanie wzdłuż włókien |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
25 |
26 |
27 |
29 |
23 |
25 |
26 |
29 |
32 |
34 |
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 |
8,0 |
8,4 |
8,8 |
9,7 |
10,5 |
13,5 |
Ścinanie |
1,7 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,5 |
2,8 |
3,0 |
3,4 |
3,8 |
3,8 |
3,8 |
3,0 |
3,4 |
3,8 |
4,6 |
5,3 |
6,0 |
Średni moduł sprężystości wzdłuż włókien ·103 |
7 |
8 |
9 |
9,5 |
10 |
11 |
12 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
10 |
10 |
11 |
14 |
17 |
20 |
Średni moduł sprężystości w poprzek włókien ·103 |
0,23 |
0,27 |
0,30 |
0,32 |
0,33 |
0,37 |
0,40 |
0,43 |
0,43 |
0,47 |
0,50 |
0,53 |
0,64 |
0,69 |
0,75 |
0,93 |
1,13 |
1,33 |
Twardość. W porównaniu z wartościami parametrów wytrzymałościowych drewno odznacza się dość małą twardością. Twardość jest oznaczana w sposób statyczny, który polega na wciskaniu kulki stalowej o przekroju 1 cm2 na głębokość promienia, tj. 5,64 mm. Twardość drewna iglastego wynosi 30 ÷ 40 MPa, a drewna liściastego (buk, jesion, dąb, grab) 65 ÷ 90 MPa.
Ścieralność. Zwykle drewna odporniejsze na ścieranie są jednocześnie drewnami twardymi. Cecha ta jest bardzo istotna podczas wyboru rodzaju drewna na nawierzchnię podłogi.
Informacje podręcznikowe wg Edwarda Szymańskiego w „Materiałoznawstwo budowlane” z 1999 r.
oraz „Materiały budowlane” z 2003 r. tego samego autora.
Str. 2 Właściwości mechaniczne drewna
@mw® materiałoznawstwo str. 1
Data utworzenia 2006-01-08 14:24 Data ostatniego wydruku 2005-12-16 18:09