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