View
147
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
1
1
DRVO –
- mala zapreminska (prostorna) masa
- relativno velika vrsto a paralelno vlakancima
- raznovrsne mogu nosti oblikovanja (zakrivljenost u obje ravnine,
ugradivost u razli ite konstruktivne sustave)
- laka obradivost
- estetski dojam
- permanentna (obnavljaju a) zaštita drvenih konstrukcija - požar,
utjecaj atmosferilija i okoline, vlaga, gljivice, insekti)
- , osjetljivost na
uvjete sušenja i skladištenja (skupljanje i bubrenje)
- cijena (lamelirana – prefabricirani elementi)
2
SVOJSTVA DRVA
- fizi ka (gr , gusto a, dimenzije i oblik, poroznost i
sadržaj vode)
- kemijska (sastav, aciditet i alkalitet)
- fizi ko–kemijska (sorpcija, stezanje i bubrenje, kretanje vode)
- mehani ka (elasti nost, vrsto a, tvrdo a )
- termi ka (rastezanje, koeficijent vodljivosti topline,
specifi na toplina, koeficijent difuzije topline )
- elektri na (vodljivost ili otpor, faktor energije, dielektri na
konstanta)
- akusti na (vodljivost zvuka, rezonancija, apsorpcija)
- estetska (boja, sjaj, miris, fino a, tekstura)
••Shematski prikaz Shematski prikaz
stablastabla
••Prikaz strujanja Prikaz strujanja
hranjivih hranjivih
sastojakasastojaka
RAST I
ANATOMSKA
GRA
RAST I
ANATOMSKA
GRA
•• Korijen i kroKorijen i kroššnja nja
(fiziolo(fiziološška funkcija)ka funkcija)
•• Deblo Deblo ––
mehanimehani ka ka
funkcijafunkcija
4
•• visine i godinavisine i godina starosti stablastarosti stabla
•• debljine i godinadebljine i godina starosti stablastarosti stabla
5
••PoprePopre ni ni
presjek presjek
borovine sa borovine sa
karakteristikarakteristi nim nim
nazivimanazivima
••PoprePopre ni, radijalni i ni, radijalni i
tangencijalni presjek tangencijalni presjek
borovine s naznakom borovine s naznakom
ranog i kasnog drva u ranog i kasnog drva u
godugodu
6
STANICA –
•• Mrtva stanica Mrtva stanica –– stijenka i stijenka i ššupljinaupljina--lumen (nema sadrlumen (nema sadržžine) ine)
ispunjena vodom ili zrakomispunjena vodom ili zrakom
•• ŽŽiva stanica iva stanica -- stijenka (membrana) i sadrstijenka (membrana) i sadržžina (protoplast)ina (protoplast)
Odebljavanje primarne stijenke tijekom
rasta
Stvaranje i odebljanje sekundarne stijenke
u tri sloja (proces lignifikacije ili
odrvenjavanja sporiji od procesa ja anja
sekundarne stijenke)
Mlade stanice - tankostijene (strujanje
hranjivih tvari)
2
7
••JaJažžice ice –– posebni otvori u sekundarnim stijenkama posebni otvori u sekundarnim stijenkama
(omogu(omogu avaju proces intenzivnog strujanja avaju proces intenzivnog strujanja -- oteotežžano u odebljalim ano u odebljalim
stijenkama)stijenkama)
••Traheide Traheide --provodno tkivo elem. grprovodno tkivo elem. gr
8
žica
Jažice stanica koje kra e
žive (odvajanjem
sekundarnih stijenki
susjednih stanica nastaje
porus)
jažica zatvara
se
nalijeganjem
torusa na
porus – trajno
sprije eno
strujanje
(proces est u
ranom drvu)
9
Mikroskopski prikaz rasporeda Mikroskopski prikaz rasporeda provodnogprovodnog
(traheide) i (traheide) i spremispremiššnognog (parenheim) (parenheim) tkiva tkiva etinjaetinja aa
• Traheide kao duga ke tankostijene stanice širokih otvora. Provodnici vode
- tvore rano drvo kod etinja a
• Traheide kao
duga ke
vlaknaste
stanice
debelih
stijenki. Tvore
kasno drvo
kod
etinja a i
odlu ne su
za
mehani ka
svojstva.
• Parenheim
(aksijalni,
radijalni,
epitelni)
10
Pojava POPRE NOG VLA NOG
NAPREZANJA (okomito na vlakanca drva)
11
ProsjeProsje an an kemijski sastavkemijski sastav stanice stanice etinjaetinja e i listae i lista ee
KEMIJSKA SVOJSTVA DRVAKEMIJSKA SVOJSTVA DRVA
-- ugljik ugljik 50,0 %50,0 %
-- kisikkisik 43,45 %43,45 %
-- vodikvodik 6,0 %6,0 %
-- duduššikik 0,2 %0,2 %
-- pepeopepeo 0,3 %0,3 %
Elementarni
sastav suhog
drva:
•Prva skupina
sastojaka – organske i
mineralne tvari
(pepeo)
•Druga skupina
sastojaka – infiltrati
(izlu evine koje se ne
zadržavaju i nisu
sastavni dio stijenke
stanice)
12
VLAŽNOST DRVA – FIZI KO SVOJSTVO
žžnosti:nosti:
A) LABORATORIJ – RAZORNE METODE
SuSuššenje na temp. 103 +/enje na temp. 103 +/-- 2 2 oo
cc
minimum 5 epruveta (prema minimum 5 epruveta (prema
DIN 52 183)DIN 52 183)
FIZI KO-KEMIJSKA SVOJSTVA DRVA
3
13
B) VLAGOMJERI – NERAZORNA METODA ISPITIVANJA
-- digitalnidigitalni
-- analognianalogni
Mjerenje površinske vlage - membrana
Mjerenje dubinske vlage - šiljci
Mjerenje otpora Mjerenje otpora
istosmjerne strujeistosmjerne struje
Otpor raste obrnuto
proporcionalno vlažnosti,
(ovisi i o temperaturi drva
te botani koj vrsti)
14
VlaVlažžnost u nost u gotovim konstrukcijamagotovim konstrukcijama::
6 6 –– 12 %12 % grijani dobro zragrijani dobro zra eni prostori eni prostori
9 9 –– 15 %15 % zatvoreni negrijani prostorizatvoreni negrijani prostori
15 15 –– 18 %18 % natkriti otvoreni prostorinatkriti otvoreni prostori
18 18 –– 22 %22 % potpuno slobodne konstrukcijepotpuno slobodne konstrukcije
ZraZra no suho drvono suho drvo –– 1717--20%20% vlagevlage
zimi i uskladištenu tako da postoji
strujanje zraka
Kod daljnjeg uskladištenja,
vlažnost se kre e u istim
granicama, ali ovisi i o vlažnosti i
temperaturi okoline
VlaVlažžnost nost svjesvježže e
posjeposje enogenog drva:drva:
-- etinjaetinja e e 40 40 –– 200 %200 %
-- listalista ee 35 35 –– 130 %130 %
15
Za klasiZa klasi ne konstrukcije (puno drvo) ne konstrukcije (puno drvo) -- 18% prije ugradnje
U U HRN. U.C.9.200HRN. U.C.9.200 detaljno se navode detaljno se navode
postoci vlapostoci vlažžnosti koje mora imati nosti koje mora imati
objekta i uvjeta eksploatacijeobjekta i uvjeta eksploatacije. .
Za lijepljene lamelirane konstrukcije Za lijepljene lamelirane konstrukcije -- 9% - 12% (± 3%)
SUŠENO ILI SUHO DRVO
Drvo vlažnosti ve e od 18% (puno drvo) može se primijeniti
izuzetno, ali samo ako je kod izgradnje objekta omogu eno
daljnje sušenje, ako je skupljanje drva konstruktivno uzeto u
obzir i ako se dimenzije ne pove avaju za više od 5%
Ovo odstupanje ne vrijedi za lijepljene lamelirane konstrukcije
16
Voda u drvu:
PROMJENA VOLUMENA
--Slobodna (kapilarna)Slobodna (kapilarna)
-- VezanaVezana
HigroskopskaHigroskopska
Kemijski vezanaKemijski vezana
Kemijski vezana voda ne isparava. Ona se može
osloboditi posebnim postupcima uz visoku temperaturu
(180 ºC)
TO KA ZASI ENJA VLAKNA – vlažnost koja
odgovara isparenju slobodne vode
Za etinja e kod 20°C iznosi : 25 – 32%
Mijenja se obrnuto proporcionalno povišenju temperature
(pove anje temperature za 1o
smanjuje vlagu za 1%)
17
HIGROSKOPNA RAVNOTEŽA – ravnoteža vodene pare u
ine vode u stijenki drva
Srednje vrijednosti koeficijenta skupljanja odnosno
bubrenja za promjenu vlažnosti od 1%:
HIGROSKOPNO PODRU JE – približno do 30% vlažnosti
SKUPLJANJE I BUBRENJE DRVA – sposobnost drva da kod
(pojava povezana s koli inom higroskopske vode)
Drvo isparava/upija vodenu paru samo do stanja u kojem je pritisak
vodene pare okoline u ravnoteži s pritiskom u kapilarama - sorpcija
Pritisak u kapilarama manji od pritiska higr. ravnoteže – upijanje (adsorpcija)
Pritisak u kapilarama ve i od pritiska higr. ravnoteže – isparavanje (desorpcija)
18
Higroskopska ravnoteža sadržaja vode (do 30%) u ovisnosti
od temperature i relativne vlažnosti okolnog zraka
4
19
Dijagram vrijednosti koeficijenata skupljanja/bubrenja
kod promjene vlažnosti
H i B – hrast i bukva
E - etinja e
αt- tangencijalno
αr- radijalno
αl- longitudinalno
Linearna ovisnost
skupljanja/bubrenja
od postotka vlažnosti
(higroskopsko
podru je)
20
Prikaz karakteristi nih
proizvoda pilane prije i
poslije sušenja
Deformacije najve e u
popre nom presjeku
Spoj naglavnice i stupa, te nalijeganje
popre nog na uzdužni element
Deformacije izazvane sušenjem
21
Ravnoteža vlage
zraka, drva i
temperature
Dijagram prema
kojem se ovisno
o uvjetima
eksploatacije
vlaž
pri kojoj se
uspostavlja
higroskopska
ravnoteža
22
- smrekovina 450 kg/m3
ZAPREMINSKA (VOLUMNA) MASA
Apsolutno suho drvo (manje zanimljivo u graditeljstvu):
- jelovina 400 kg/m3
- borovina 500 kg/m3
Masa jedinice volumena drva kao poroznog tijela – ovisi o
botani koj vrsti, ali varira i unutar iste botani ke vrste (stanište).
žnosti (u pravilu 15%)
Zapreminska masa ovisi o sljede im faktorima:
- vrsti drva - širini i broju godova
- postotku u eš a ranog i kasnog drva
- koli ini infiltrata u drvu - staništu
23
Ra unska prostorna masa drva u kg/m3
Zapreminske
mase drva za
razli ite
botani ke
vrste drva i
razli ite
vlažnosti
(prema
Campredonu)
24
Volumen pora:
-lignin 1.40 kg/m3
VOLUMNA (SPECIFI NA) MASA
Apsolutno suho drvo:
-celuloza 1.57 kg/m3
100*
G
1V
S
p
γ
−=
Vp – volumen pora
Gs – masa apsolutno suhog drva
γ – volumna (specifi na) masa
Masa drvne tvari u teoretski zamišljenoj jedinici volumena bez
šupljina i pora (ne ovisi o faktorima bitnim za zapreminsku masu)
Volumna masa ovisi samo o veli ini volumnih masa glavnih
sastavnih dijelova drvne tvari; celuloze i lignina
Volumna masa drva iznosi 1.5 g/cm2 i ne ovisi o botani koj vrsti
5
25
MEHANI KA SVOJSTVA DRVA
Djelovanje mehani kih sila mijenja dimenzije i oblik tijela
Ponašanje nekog tijela pod djelovanjem mehani kih sila i na in
na koji se odupire njihovu djelovanju tvori skup svojstava
MEHANI KA SVOJSTVA
Svojstva su promjenjiva u uzdužnom i popre nom smjeru, a
ovise i o presjeku gdje se izvodi promatranje
Glavne osobine drva su:
- nehomogenost
- anizotropija
- promjenjivost
Svojstva bitno ovise o , širini godova, sadržaju
vode (u higroskopskom podru ju), težini, na inu rasta i
greškama ( initelji koji utje u na mehani ka svojstva drva)
26
Ovisnost vrsto e drva reducirana na 15%
vlažnosti u odnosu na postotak vlažnosti
vrsto a opada
s porastom
sadržaja vode.
Izvan
higroskopskog
podru ja ne
postoje razlike.
( vrsto a na
tlak paralelno
vlakancima
smanji se za
cca 3-4 puta
kod prirasta
vlažnosti od 5%
na 30%)
27
Ovisnost vrsto e na savijanje i tlak paralelno
s vlakancima u odnosu na postotak vlažnosti
Ovisnost vrsto e na tlak
okomito na vlakanca u
odnosu na postotak
vlažnosti
28
Ovisnost vrsto e drva od smjera djelovanja
sile u odnosu na smjer vlakanaca
29
Ovisnost vrsto a i
modula elasti nosti
u odnosu vlažnosti
iskazane kao
postotak vrsto e
suhog drva
30
– Prirast vlažnosti ima najmanji utjecaj na vla nu vrsto u
– Voda u drvu približno jednako utje e na pad mehani kih
svojstava lista a i etinja a
Mehani ka svojstva drva
izravno ovise o zapreminskoj
masi (broj i širina godova,
koli ina ranog i kasnog drva ...)
Utjecaj koli ine vlage
na mehani ka
svojstva
Ovisnost vrsto e drva
prema zapreminskoj masi
6
31
Utjecaj grešaka rasta, napada gljivica i insekata
na mehani ke osobine
Kvrgavost - mjesta otklona vlakana (predstavljaju oslabljenje
presjeka što posebno nepovoljno djeluje na vrsto u vlaka
paralelno vlakancima)
Norme ograni avaju toleranciju kvrgavosti za razli ite
Usukanost - op enito smanjuje mehani ka svojstva
(posebno kod vrsto e na vlak paralelno vlakancima)
Modrenje drva - uzrokuju ga gljivice; neznatno smanjuje
mehani ka svojstva (promjene uglavnom estetske naravi i
površinske)
Trulenje - posljedica napada gljiva što razara celulozu koja
je nosilac dobrih tehni kih svojstava (takvo drvo je tehni ki
nezanimljivo)
Insekti - neznatno smanjuju mehani ka svojstva, ali je bitna
vrsta zaraze, kao i vrijeme kroz koje joj je drvo izloženo 32
Utjecaj temperature na mehani ke osobine drva
Povišenjem temperature - vrsto a se smanjuje, a puzanje
pove ava
Smanjuje se modul elasti nosti, a raste deformacija
Nepovoljan utjecaj temperature pove ava kvrgavost i otklon
vlakanaca, pa kod visokih temperatura na tim mjestima može
do i do pucanja drva
Smrzavanjem drva - rastu mehani ke osobine, ali i krtost
(malen otpor savijanju kod optere enja ve eg intenziteta)
Umjetno sušenje - ako se naglo provodi loše utje e na
mehani ka svojstva (raspucalost)
Ako je provedeno postupno i pod posebnim režimom,
utjecaj temperature je bez posebnog zna aja na
mehani ka svojstva
33
Utjecaj primijenjenih sredstava za zaštitu na mehani ke
osobine drva
Antiseptici - loš izbor zaštitnih sredstava za spre avanje trulenja
i protupožarnu zaštitu može nepovoljno utjecati na kemijska
svojstva drva
Utjecaj staništa (tla, položaja u šumi)
Utjecaj na ina uzgoja (rasta)
Utjecaj dobi sje e
PRESUDAN UTJECAJ NA MEHANI KA
SVOJSTVA IMAJU ZAPREMINSKA MASA,
KOLI
34
Idealizirani uzorak drva izložen vla nim naprezanjima paralelno
s vlakancima, tla nim naprezanjima paralelno s vlakancima i
tla nim naprezanjima okomito na smjer vlakanaca
REZULTATI EKSPERIMENTALNIH ISTRAŽIVANJA
MEHANI KIH SVOJSTAVA DRVA
35
Primjetno je kako se uzorak najbolje odupire vla nim silama,
slabije tla nim silama, a znatno slabije popre nim akcijama
Optere enje vla nim silama - raspodjela optere enja po svim
cjev icama ne e biti jednolika (cjev ice popuštaju u razli ito
vrijeme). Zbog s ice
izdvajaju se iz svežnja - NERAVAN LOM (tipi an kod ispitivanja
drva na vlak)
Optere enje tla nim silama - cjev ice optere ene na izvijanje
(lom nastaje uslijed gubitka stabilnosti elemenata svežnja), a
vrsto a na tlak ispitivanog modela manja je od vrsto e na vlak
Dopušteni naponi obiju vrsto a približno su jednaki zbog iznimne
osjetljivosti vla ne vrsto e na kvrgavost, greške, raspukline i
neparalelnost vlakanaca
vrsto a na vlak i tlak okomito na vlakanca znatno su manje
nego vrsto e u pravcu vlakanaca (posebno je mala vla na
vrsto a okomito na uzdužnu os svežnja)
36
Idealizirani uzorak drva izložen posmi nim naprezanjima u smjeru
vlakanaca (a) i okomito na vlakanca – presijecanje vlakana (b)
7
37
vrsto a na smicanje u pravcu vlakanaca - slaba to ka drva
(manja od vrsto a na tlak i vlak paralelno vlakancima), ali i
manja od vrsto e na odrez (posmik okomito na vlakanca -
precijecanje vlakanaca), pa je u mnogim slu ajevima
mjerodavna za dimenzioniranje
Razli iti moduli elasti nosti u popre nom i uzdužnom smjeru -
razli ito se definiraju u popre nom, radijalnom i tangencijalnom
smjeru
LABORATORIJSKA ISPITIVANJA MEHANI KIH
KARAKTERISTIKA ( vrsto e, konstante elasti nosti,
Poissonov koeficijent) provode se malim uzorcima
pažjivo odabranim (mala vlažnost, gr šaka)
Nadležne norme propisuju izgled i broj
uzoraka, te postupke ispitivanja
38
Izgled uzorka i shema optere enja za
ispitivanje tla ne vrsto e paralelno s
vlakancima ( HRN. D.AI.045 )
TLA NA VRSTO A
Mala epruveta
20 x 20 x 40 mm
Velika epruveta
50 x 50 x 100 mm
Modul elasti nosti
50 x 50 x 200 mm
39
σ – ε dijagram ispitivanja uzorka borovine na tlak
paralelno i okomito na vlakanca
40
Izgled uzorka za
ispitivanje tla ne vrsto e
okomito na vlakanca
(HRN. D.AI.051)
Mala epruveta
20 x 20 x 40 mm
Velika epruveta
50 x 50 x 100 mm
Tlak okomito na
vlakanca na djelomi noj
površini (pe atni
pritisak)
41
Tlak pod kutem
cdcdcdcdc ,,,||,,||,,,,sin)(
αα
σασσσσ ≤∗−−=⊥
vrsto a po HRN propisima (dopuštena naprezanja)
42
Izgled uzorka za ispitivanje vla ne vrsto e
paralelno s vlakancima ( HRN. D.AI.045 )
VLA NA VRSTO A
Mala epruveta
20 x 25 x 320 mm
Velika epruveta
50 x 46 x 600 mm
Modul elasti nosti
50 x 46 x 600 mm
8
43
σ – ε dijagram ispitivanja uzorka borovine na vlak
paralelno i okomito na vlakanca
44
Ovisnost vla ne vrsto e od smjera djelovanja sile u
odnosu na smjer vlakanaca
45
σ – ε dijagram za vla na i tla na naprezanja
46
Stadiji raspodjele normalnih naprezanja uzorka
optere enog na savijanje
VRSTO A NA SAVIJANJE
vrsto a na savijanje za etinja e je cca 7.0 kN/cm2,
a granica proporcionalnosti dostiže cca 70% vrsto e
47
Izgled uzorka i shema optere enja
za ispitivanje vrsto e na savijanje
(DIN 52 186)
Mala epruveta
20 x 25 x 320 mm
Velika epruveta
50 x 50 x 800 mm
Modul elasti nosti
50 x 50 x 800 mm
48
Izgled uzorka i
shema
optere enja za
ispitivanje
vrsto e na
savijanje
(DIN 52 186)
9
49
Razvoj naprezanja u savijanom drvenom nosa u
Moment savijanja u ELASTI NOM podru ju:
Mel
= σ * Wel
Wel
= 1 * H2
/6 za širinu nosa a b = 1
Tri stadija raspodjele naprezanja od savijanja po visini presjeka 50
PLASTI NO podru je:
fo,c
– tla na vrsto a drva paralelno s vlaknima
fo,t
– vla na vrsto a drva paralelno s vlaknima
Prema eksperimentalnim rezultatima vrsto e drva su:
51
Ozna i li se sa:
tada se grani ni moment savijanja može izraziti kao:
52
A iz ega slijedi uz:
53
Kona no:
A izraz je vrsto a na savijanje!
Kod jednostavnih prora una uzima se da je taj izraz
jednak fm
.
Nakon numeri ke obrade slijedi:
što je približno 1.8
(u standardima definirano kao 1.79)
54
Savojna
vrsto a
10
55
RAZLIKA una savijanja po
grani nim stanjima nosivosti i prora una po
dopuštenim naprezanjima.
Dijagram σ - ε s ozna enom nosivoš u materijala
56
savijanje:
naprezanje na rubu: za
dimenzioniranje po dopuštenim naprezanjima
57
Prema postupku grani nih stanja, u trenutku
sloma presjeka, stanje naprezanja je:
iz ega:
Uzimaju i faktor sigurnosti F.S. ( cca 2.5 ), dijelimo
obje strane izraza sa F.S.
58
Izraz s lijeve strane se može predstaviti kao Mdop a
izraz s desne strane je u stvari σdop
Wpl = bh2
/4
Ušteda (materijala) je 50%
Kod složenog I-presjeka ušteda materijala je samo 15%
Moraju se provesti DVA dokaza:
• Za stanje nosivosti i
• Stanje uporabljivosti
59
Vrste posmi nih vrsto a
a) posmik u smjeru vlakanaca
b) posmik okomito na vlakanca
c) odrez vlakanaca
POSMI NA VRSTO A
“Rolling shear”
60
σ – ε dijagram ispitivanja uzorka borovine za
posmi na naprezanja
11
61
Posmi na naprezanja od savijanja
Stvarna raspodjela posmi nih naprezanja po plohi
smicanja za simetri an i nesimetri an uzorak (ekcentri no
djelovanje optere enja uzorak)
τ = ( Q*S ) / ( I*b )
62
Rezultati ispitivanja posmi ne vrsto e za
nesimetri ne uzorke i utjecaj pridržajnih sila uzorka Q
na posmi nu vrsto u.
63Utjecaj pridržajnih sila Q uzorka na posmi nu
vrsto u za simetri ne uzorke
64
U slu aju nepridržanog uzorka naprezanja silama
cijepanja, naprezanja u kriti nom presjeku su:
za b = 1 (K je koeficijent koncentracije naprezanja)
Kako je: i
Odakle se vidi da
s pove anjem ekscentriciteta “e” ili smanjenjem
duljine probe “L” posmi no naprezanje τ teži nuli
65
mala epruvetavelika epruveta
Radijalna ravnina Tangencijalna ravnina
Uzorak za ispitivanje posmi ne vrsto e
( HRN. D.AI.053 )
66
Izgled uzoraka za ispitivanje posmi ne
vrsto e paralelno vlakancima (DIN 52 187)
12
67
TRAJNA VRSTO A
Rezultati laboratorijskih ispitivanja mehani kih
svojstava znatno ovise o brzini provedbe pokusa
proporcionalna je
porastu mehani kih karakteristika, a obrnuto
proporcionalna porastu deformacija
Poseban utjecaj na deformacije imaju
TRAJNA OPTERE ENJA
Uzorci jednakih dimenzija i kvalitete optere eni dulje
vrijeme razli itim intenzitetima stalnog optere enja ne e
se istovremeno slomiti !
68
TRAJNA VRSTO A
Ovisnost deformacija od vremena za
optere eni i rastere eni uzorak.
(0-1) Po etna deformacija (neposredno nakon
nanošenja optere enja)
(1-2) Pove anje deformacije u
vremenu pod djelovanjem
trajnog optere enja konst.
intenziteta (uz uvjet da ono
)
(2-3) Primarna povratna deformacija
u trenutku rastere enja
Zaostala deformacija teži
kona noj vrijednosti
Ukupna deformacija - elasti na i plasti na
69
Ovisnost deformacije o vremenu, za uzorke
optere ene razli itim intezitetima optere enja
PUZANJE - proces neprekidnog pove anja deformacija pod
djelovanjem stalnog optere enja
TE ENJE - etapa puzanja u kojoj je primjetna jednolika brzina
prirasta deformacija
Deformacije koje pripadaju trajnoj
vrsto i uzorka
70
Ako naprezanja izazvana trajnim optere enjem jednolikog intenziteta
ne prelaze granicu trajne vrsto e, deformacije se (s porastom
vremena) prigušuju i asimptotski približavaju deformacijama koje
pripadaju trajnoj vrsto i uzorka
U obrnutom slu aju, s vremenom se deformacije pove avaju do sloma
Krivolinijski dio krivulje - podru je u kojem nastaju ve im dijelom
elasti ne povratne deformacije
Pravolinijski dio krivulje - podru je plasti nih deformacija koje se mogu
pove avati (2) ili asimptotski približavati grani noj vrijednosti (1)
Tre i dio (konkavni) krivulje - podru je naglog pove anja
deformacija koji završava lomom
TRAJNA VRSTO A
Maksimalno naprezanje
kod kojeg se uzorak ne
slama pod djelovanjem
trajnog optere enja
konstantnog intenziteta
Deformacije koje pripadaju trajnoj
vrsto i uzorka
71
Dijagram trajne vrsto e (na savijanje)
Krivulja vrsto e na savijanje za drvo izloženo
trajnom (stalnom) optere enju jednolikog intenziteta
Asimptotski pad vrsto e do grani ne vrijednosti ili
trajne vrsto e
72
Dugotrajna optere enja promjenjivog predznaka
izazivaju slom kod naprezanja manjih od vrsto e
(UMOR MATERIJALA)
Umor materijala je znatan kod intenziteta iznad 65%
vrsto e stati ki optere enih uzoraka
U podru ju 35%-65% vrsto e (stati ki optere enih
uzoraka) vrsto a uzoraka izloženih promjenjivom
optere enju je ve a
Simetri no cikli ka optere enja intenziteta do 35%
vrsto e ne dovode do loma
Granica vrsto e drva na izmjeni na
optere enja iznosi približno
35% vrsto e stati ki optere enih uzoraka
13
73
KONSTANTE ELASTI NOSTI
Srednja vrijednost modula elasti nosti i posmika za
(puno drvo) u kN/cm2
Drvo je ELASTI AN MATERIJAL, ali su njegova
elasti na svojstva ovisna od smjera promatranja
Broj ELASTI NIH KONSTANTI potrebnih za opisivanje
linearne veze napona i deformacija (Hooke-ov
zakon) ovisan je o broju promatranih ravnina
simetrije (ANIZOTROPIJA !!!)
74
Najve u vrijednost ima modul elasti nosti u smjeru
vlakanaca (uzdužna ravnina) - utjecaj botani ke
vrste, gr , volumne mase, sadržaja vode, ...
EL= 300 - 2500 kN/cm
2
ET = (1/23 - 1/40) * E
L(u tangencijalnom smjeru)
ER
= (1/6 - 1/23) * EL
(u radijalnom smjeru)
Moduli posmika definiraju se kao:
GLR
= (1/15) * EL
(radijalna ravnina popr. pr.)
GLT
= (1/9 - 1/10) * EL
(tangencijalna ravnina p.p)
GRT
= (1/10) * GLR
(popre na ravnina)
75
Vrijednosti Poisson-ovog koeficijenta (ilustrativne
vrijednosti - prema Wangaardu):
νLR
= 0.372 νTR
= 0.245
νLT
= 0.467 νRL
= 0.040
νRT
= 0.435 νTL
= 0.025
To ne vrijednosti konstanti elasti nosti (E) i
Poisson - ovog koeficijenta za pojedine vrste drva
LABORATORIJSKA ISPITIVANJA
76
OSTALA MEHANI KA SVOJSTVA
ŽILAVOST - sposobnost drva da pod vanjskim utjecajima
pretrpi deformacije, a da se ne slomi
Žilavost je tim ve a što je uo
elasti nosti i granice loma
TVRDO A - otpor kojeg drvo pruža utiskivanju drugog tijela
u svoju masu (ovisi o botani koj vrsti,
zapreminskoj masi, koli ini vlage)
Tež ; s porastom vlage tvrdo a opada
Tvrdo a je najve a u popre nom presjeku (prosje na vrijednost za
etinja e je cca 3.0 kN/cm2, a za tvrdo drvo cca 7.0 kN/cm2)
OTPORNOST NA HABANJE - odupiranje postupnom skidanju
slojeva pod utjecajem
mehani kih sila
Mjeri se debljinom skinutog sloja (najslabiji otpor na habanje - smreka)
77
TRAJNOST DRVA
Svojstvo da se odupire štetnom djelovanju atmosferilija i
raznih kemijskih tvari, te šteto inama biljnog i
životinjskog podrijetla
initelji trajnosti - botani ka vrsta drva
- položaj u popre nom presjeku (srž, bijel)
- težina drva (kod iste vrste)
- vrijeme sje e
- SADRŽAJ VODE
- kemijske tvari
- eksploatacijski uvjeti
78
godinama
Trajnost drva u ovisnosti o uvjetima eksploatacije
Za uporabu drva u zemlji (grani ni sloj zemlja - zrak)
hrast i bor su trajnosti cca 12 godina, jela i smreka do 8
godina, a bukva manje od 4 godine (nezašti eno drvo)
14
79
OSTALA SVOJSTVA DRVA
TERMI KA SVOJSTVA - rastezanje, koeficijent vodljivosti
topline, specifi na toplina,
koeficijent difuzije topline
ELEKTRI NA SVOJSTVA - vodljivost ili otpor, faktor
energije, dielektri na konstanta
AKUSTI NA SVOSTVA - vodljivost, rezonancija, apsorpcija
ESTETSKA SVOJSTVA - boja, sjaj, miris, fino a, tekstura
80
TERMI KA SVOJSTVA
Koeficijent termi kog linearnog istezanja - ovisi o
botani koj vrsti drva i smjeru promatranja (vlakanca)
Niska vrijednost koeficijenta - nema temperaturnih dilatacija
U smjeru vlakanaca αt= (2 - 4) * 10
-6
Okomito na vlakanca
radijalni smjer αt= (25 - 30) * 10
-6
tangencijalni smjer αt= (30 - 45) * 10
-6
Specifi na toplina drva (koli ina topline u kJ potrebna da
se 1 kg tvari zagrije za 1°C) - visoka
Suho drvo temperature 0 °C 1.114 [kJ °C]
Suho drvo ve e temperature c = 1.114 + 0.00486 * t [kJ °C]
81
Drvo se polako zagrijava i polagano rasprostire toplinu po svojoj
unutrašnjosti - koristi se ( etinja e) kao izolacioni materijal
Koeficijent vodljivosti - veli ina vodljivosti topline;
mater. konstanta koja izražava
koli inu topline u kJ koju treba
utošiti za zagrijavanje kocke
volumena 1m3
za 1h
, tako da
razlika temperature
zagrijavane/nasuprotne
površine iznosi u tom vremenu 1°C
Vodljivost topline ovisi o vlazi (proporcionalno) i težini drva
Vodljivost je ve a u smjeru, nego poprijeko na vlakanca (razlika
posebno velika kod poroznih drva)
Za etinja e, koef. vodljivosti poprijeko na vlakanca (vlaga 15%)
0.523 kJ/m3
/h/ °C
Drvo ima 400x ve i otpor prolazu topline od elika, 10x u odnosu
na beton, i 5x u odnosu na opeku
82
ELEKTRI NA SVOJSTVA
Iskoristiva sa stanoviš žaja vode, te sušenja
drva visokofrekventnom strujom (izrada lijepljenih lameliranih
nosa a, posebno montažni spojevi)
Suho drvo - slab vodi elektri ne struje (pruža veliki otpor)
Podru je istosmjerne struje
Specifi ni elektri ni otpor - elektri ni otpor vodi a jedini ne
duljine i površine (od
veli inu elektri nog otpora)
initelji: - vlažnost drva
- temperatura
- vrsta drva
- smjer vlakanaca
83
Podru je izmjeni ne struje
Dielektri na konstanta - bezdimenzionalna veli ina koja
pokazuje koliko je puta ve i
kapacitet kondenzatora s drvom
(dvije plo e koje se napajaju
izmjeni nom strujom) u odnosu na
kapacitet kondenzatora iste
veli ine sa zrakom (mjera
dielektri nosti)
Dielektrik - neutralizira elektri ni naboj plo a kondenzatora
Koeficijent energije - pokazatelj gubitka energije u
dielektriku (mjera zagrijavanje
dielektrika) ili omjer izgubljene
elektri ne energije u odnosu na
totalnu elektri nu energiju priloženu
plo ama kondenzatora
initelji: vrsta drva, težina, koli ina vlage, smjer pružanja
vlakanaca, frekvencija izmjeni ne struje
84
AKUSTI NA SVOJSTVA
Brzina rasprostiranja zvuka - ovisi o pravilnosti (bolje kod
etinja a)
(zdravo drvo - jasan, oštar i
kratak zvuk; trulo drvo -
mukli i kratki; šuplje drvo -
odzvanja muklo i dugo)
Apsorpcija zvuka - svojstvo drva da upija zvuk (refleksija
zvuka ili jeka javlja se u prostorima
koji slabo upijaju zvuk - dobra
akusti na svojstva drva razlog su
njegove este upotrebe kao
materijala za oblaganje zidnih i
podnih ploha)
15
85
ESTETSKA SVOJSTVA
Boja - svojstvo se procjenjuje na prosuš (8-22%
vlage) i odnosi se samo na srž drva
Ovisi o vrsti drva, vrsti i gusto i anatomskih
elemenata, vrsti I kemijskom sastavu infiltrata,
staništu, klimi …
Boja našeg drva -
Po boji se može ocijeniti vrsta, kvaliteta, zdravlje
drva, kao i na in prerade
Sjaj - svojstvo drva da reflektira svjetlost
Ovisi o vrsti drva, g , infiltratima i na inu obrade
Miris - poti e od infiltrata (sama drvna tvar nema mirisa),
najmanji je na staništu, a po intenzitetu ovisi da li je
drvo okoreno, tesano ili piljeno (pod ja im
pritiskom miris je intenzivniji)
86
Fino a - , pravilnosti nizanja elemenata, o
njihovom uzdužnom toku i duljini (manja duljina
i pravilniji raspored jam i ve u fino u)
Tekstura - svojstvo koje se odnosi na izgled mehani ki
šina
, obliku debla i
na inu obrade, a razli ita je u popre nom,
radijalnom ili tangencijalnom, te spiralnom
presjeku (tekstura spiralnog presjeka bitna za
izradu furnira ljuštenjem)
Tekstura može biti pravilna (pripada drvu pravilnog
oblika debla, unut ;
karakteristi na za etinja e) i nepravilna (lista e)
Po teksturi drva mogu se procijeniti njegova
tehni ka svojstva
87
PROTUPOŽARNA SIGURNOST
Protupožarna sigurnost
prema dva kriterija:
- zapaljivost
- ponašanje pod djelovanjem požarnih temperatura
elik kod visokih temperatura gubi svoja mehani ka
svojstva (urušavanje konstrukcije)
Armirani i prednapregnuti beton najprije raspucava i
mrvi se (u inak se poja ava gašenjem požara), a
zatim se deformira uslijed smanjenja mehani kih
svojstava armature i betona
Drvo gori, ali tek pod djelovanjem ekstremnih
temperatura potpuno sagorijeva - mala toplinska
provodljivost i izoliraju a svojstva nagorjelog drva
88
PONAŠANJE U POŽARNIM TEMPERATURAMA
Ovisnost vremena do paljenja drva i temperature
Proces gorenja drva - posljedica kemijskog
rastvaranja konstantnim prirastom temperature
(ovisi o vremenskom intervalu predgrijavanja)
Proces gorenja drva
u prosjeku zapo inje
kod 200°C kad iz
drva izlaze zapaljivi
plinovi koji su kod
250°C takve
koncentracije da se
drvo vanjskom
akcijom zapali
89
Sagorijevanje je kratkotrajno - premalo plina za
kontinuirano gorenje (koli ina se bitno smanjuje
stvaranjem sloja nagorene površine)
Temperature niže od 300°C - nisu interesantne za
stabilnost konstrukcije
Iznad 300°C - stvaraju se plinovi s pove anom koli inom
ugljikovodika
Kod cca 400°C - velika koncentracija ugljikovodika
toplinske vrijednosti oko 19000 kJ/m3
350 °C i 400°C - samozapaljivanje plinova s brzim
porastom temperature (do 500°C ) koja je prava
požarna temperatura
Iznad 500°C - znatno smanjenje ispuštanje plinova, a rast
debljine pougljenjenog sloja (prosje na brzina stvaranja
sloja 0.8mm/min - meko drvo i 0.6mm/min - tvrdo drvo)
90
Popre ni
presjek
lameliranog
lijepljenog drva
prije i nakon
ispitivanja
vatrootpornosti
Nakon cca 30min djelovanja požarnih temperatura
stvara se vanjski pougljenjeni sloj debljine 1.8-2.4cm
(izoliraju i)
Pove anjem njegove debljine širi se nesagoreni dio
presjeka uslijed prirasta temperature
U unutrašnjosti su (mala toplinska provodljivost)
znatno niže temperature - prirodna požarna
otpornost drva
16
91
Ovisnost debljine pougljenog sloja i vremena
djelovanja požarnih temperatura.
92
Smanjenje mehani kih svojstava pove anjem
temperature
vodljivosti , uslijed konstantnog zagrijavanja, vrlo
brzo gube vrsto u u požarnim uvjetima
Kod drva se pad mehani kih svojstava odnosi
uglavnom na pougljenjeni dio presjeka
Promjene nastale pri temperaturi do 100°C
zanemarive
93
Vatrootpornost drvenog i eli nog stupa
(CSTB – Pariz; sila intenziteta 100kN)
Koeficijenti provodljivosti za razli ite materijale
94
Vatrootpornost konstrukcija iz razli itih
materijala i drvenih elemenata
95
Osiguranje sigurnosti drvenih inžinjerskih konstrukcija
minimalne dimenzije
popre nih presjeka u ovisnosti od 30-minutnog
(klasa F-30), odnosno 60-minutnog (klasa F-60)
požara (DIN 4102)
KLASA F-30; KLASA F-60
Elementi koji nakon 30 (60) - minutnog požara:
• zadrže nosivost maks. ra unskog optere enja
• ne prekora i se dopuštena brzina progibanja
∆ f / ∆ t = L2
/ (9000*H)
∆ f /∆ t brzina progibanja u cm/min
L raspon (u cm)
H stati ka visina presjeka (u cm)
96
Vatrootpornost lameliranih nosa a prema DIN 4102
Vatrootpornost stupova prema DIN 4102
17
97
Najmanje dimenzije nosa a od punog drva
(HRN U.C9.500)98
Najmanje dimenzije nosa a od lijepljenog
lameliranog drva (HRN U.C9.500)
99
Vatrootpornost
drvenih panela
( DIN 4102 )
100
Vatrootpornost lameliranih lijepljenih nosa a (DIN 4102)
101
POŽARNO OPTERE ENJE - ukupna koli ina topline koje se
SPECIFI NO POŽARNO OPTERE ENJE - prosje na
vrijednost ukupnog požarnog optere enja po tlocrtnoj
jedinici površine prostora (J/m2 ili MJ/m2)
PROTUPOŽARNA SREDSTVA - pove anje protupožarne
otpornosti ili usporavanje širenja požara (koli ina dima i
toksi nost svodena na minimum)
KEMIJSKA ZAŠTITA - boraks, borna kiselina, diamonijev
fosfat, amonijev sulfat, cinkov klorid, amonijev klorid itd.)
KEMIJSKi PREMAZI - u obliku tankog filma; razvijaju kod
ve ih temperatura pjenastu toplinsko - izoliraju u masu s
ve om koli inom fosforne i klorovodi ne kiseline
(nesagorive su) koje štite prirodnu protupožarnu
rezervu drvene konstrukcije
102
Premazi mogu imati zaštitno djelovanje i do 10 godina
Protupožarna sredstva mogu biti transparentna (vrlo
skupa) ili sive boje (cijenom pristupa nija, ali eliminiraju
sva estetska svojstva DK)
Efekt uporabe protupožarnih sredstava je pove anje
temperature zapaljenja
Zaštitno djelovanje može imati i oblaganje vatrostalnim
plo ama (skupo i ini drvo nevidljivim)
IMPREGNACIJA - postupak vakuuma i utiskivanja
antiseptika ili antipira). Dubokom impregnacijom (u
specijalnim komorama pod velikim pritiskom; traje 2-20
sati) stvaraju se gotovo potpuno negorivi materijali
Postupak potapanja u toplo-hladnim vakumiranim
komorama
Drvo tamni, pove ava se težina, gubitak vrsto e za 20%
18
103
GLJIVICE I INSEKTI
Gljivica hrasta
(Deadalea
quercina)
Razvija se na vlazi
32% - 55%
104
Mrtva ki sat
Anobium punctatum
105
RAZARANJE DRVA GLJIVICAMA
Gljivice - paraziti koji za svoje održavanje koriste
organsku tvar drva i tako ga razaruju
Za rast trebaju vlagu, odr
koncentraciju
Trulenje izazvano gljivicama, po podrijetlu se dijeli na:
- u otvorenim prostorima (stupišta, dalekovodi ...)
- u zatvorenim prostorima (podrumi, tavani …)
Drvo napadnuto gljivicama - mijenja boju što je znak i
smanjenja drvne mase (time i mehani kih svojstava)
Fermentima gljivice razaraju celulozu - crvena trulež
(nosilac dobrih mehani kih svojstava)
Kod bijele truleži rastvara se i celuloza i lignin
106
žnija prava ku na gljivica - u
povoljnim uvjetima razvoja gljivice, drvo izgubi cca 50%
svoje vrsto e
Zaštita od ove gljivice je najkompleksnija
Impregnirano drvo - nepovoljno za razvoj gljivica
Gljivice koje ne razaraju drvnu masu manje su opasne -
uzrokuju samo modrenje (promjena boje)
KONSTRUKTIVNA ZAŠTITA - ne stvaranje uvjeta za ravoj
gljivica (ograni avanje vlažnosti, omogu ena cirkulacija
zraka …)
Ukoliko konstruktivna zaštita ne funkcionira,
fungicidi su nedjelotvorni
107
RAZARANJE DRVA INSEKTIMA
Insekti - razaraju bjelan evine i celulozu, a bijel i srž
glavna su podru ja njihova razorna djelovanja
Dijele se prema tome da napadaju:
- svjež -
- vlaž -
Za graditeljstvo su najinteresantniji insekti koji napadaju
etinja e (ku ni crv - Hylotrupes bajalus; i mrtva ki sat -
Anobijum punctatum)
Ne trebaju vlagu za razvoj, li inke su vrlo otporne i mogu
dugo gladovati
Ostale vrste insekata - ose, kukci, mravi
108
Obavezna literatura:
1. Bjelanovi , A., Raj i , V.: “Drvene konstrukcije prema
europskim normama” –
poglavlja “Drvo kao
konstrukcijski materijal” i
“Trajnost”
Prilog udžbenika sadrži i popis usvojenih normi niza EN za
ispitivanje svojstava drva, drvnih proizvoda i spajala na
kojima se temelje norme niza EN 1995-1-1
Recommended