VEŽBA br. 6

ISPITIVANJE MEHANIČKIH KARAKTERISTIKA DRVETA

Drvo je bilo prvi materijal koje se koristilo za podgrađivanje podzemnih rudarskih prostorija u ciljusprečavanja njihovog zarušavanja.

Drvo je i danas jedan od najznačajnijih rudarskih podgradnih materijala, mada ga u poslednjevreme zamenjuju savremeniji konstruktivni materijali (čelici, betoni, plastični materijali i dr.).

DOBRE OSOBINE DRVETA:•dobre mehaničke karakteristike pri srazmerno maloj zapreminskoj masi,•niska toplotna provodljivost,• laka obrada,•dobra otpornost prema mrazu,•zadovoljavajuća otpornost prema agresivnim hemijskim supstancama i dr.

NEDOSTACI:•nehomogenost građe,•anizotropnost svojstava,•higroskopnost,•laka zapaljivost,•mala trajnost,•sklonost ka truljenju i dr.

Osobine drveta zavise od:vrste drveta,uslova rasta,starosti,načina skladištenja i dr. Ovi činioci naročito utiču na:

čvrstoću,elastičnost,trajnost isklonost ka truljenju.

Osobine drveta

Ispitivanje drvetaIspitivanje drveta ima za cilj određivanje njegovih strukturnih i fizičko‐mehaničkih osobinana osnovu kojih se vrši izbor drveta kao konstruktivnog materijala.

Standardi Osobine - svojstva Ispitivanjedrveta, JUS

ME

HA

NIČ

KE

OS

OB

INE

Pritisnačvrstoća

Uzduž vlakana D.Al.045

Popreko na vlakna D.A1.051

Zateznačvrstoća

Uzduž vlakana D.A1.048

Popreko na vlakna D.A1.052

Upravno na površinu

Savojna čvrstoća D.A1.046

Smicajna čvrstoća D.AI.O53

Čvrstoća cepanja D.A1.055

Specifični rad lomom D.A1.047

Otpornost prema probijanju

Savitljivost

Tvrdoća po Janku D.A1.054

Otpornost premaizvlačenju

eksera D.A1.056

vijaka D.A1.057

Struktura drveta

Makroskopsko ispitivanje strukture drveta

Karakteristični preseci drveta: I)poprečni; II)radijalni; III)tangencijalni; a)poprečni presek: 1)kora; 2)lika; 3)kambijum; 4)sržni zraci

Mikroskopska struktura drveta

Šematski prikaz mikrostrukture drveta: a)lišćara-hrasta; b)četinara-bora

Mehanička ispitivanja drveta

Univerzalna mašina za ispitivanje drveta Drveni podgradni okvir: 1) stupci; 2) greda slemenjača

Ispitivanje pritisne čvrstoće

[ ]MPaSF

m

m

cc

0

=σ

Pritisna čvrstoća upravno na pravac pružanja vlakana

Ispitivanje pritisne čvrstoće upravno na drvna vlakna: 1) epruveta; 2)pritiskivač

[ ]MPaba

Fw

w

cc ⋅

=⊥σ

( )[ ] [ ]MPawcwcc 121

12−+=σσ

20x20x60mm - male epruvete50x50x150mm - velike epruvete.

Pritisna čvrstoća u pravcu pružanja vlakana

Ispitivanje pritisne čvrstoće u pravcu pružanja vlakana

[ ]MPaSF

m

w

cc

0

=ΙΙ

σ

( )[ ] [ ]MPawwcc 1204,01

12−+= σσ

c - korekcioni faktor za vlažnost, c=0,04w - vlažnost drveta koja se određuje prema standardu JUS D.A1.043.

20x20x40mm - male epruvete 50x50x100mm - velike epruvete

Određivanje statičke savojne čvrstoće

Ispitivanje savojne čvrstoće

20x20x320mm - male epruvete 50x50x800mm - velike epruvete

Ispitivanje savojne čvrstoće na malim epruvetama

Ispitivanje savojne čvrstoće na velikim epruvetama

[ ]MPahb

LFm

w

ff 22

3⋅⋅

⋅⋅=σ

mfF - maksimalno statičko opterećenje pri lomu, NL - razmak između oslonaca, mmb - širina epruvete, mmh - visina poprečnog preseka epruvete, mm.

Ispitivanje savojne čvrstoće udarom

Određivanje savojne čvrstoće pri udaru

( )[ ] [ ]MPawwff 121

12−+= ασσ

α – korekcioni faktor za vlažnost koji iznosi 0,02

20x20x320mm

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⋅⋅

== 201000

mmkJ

hbWk

dinfσ

dinfσ - dinamička čvrstoća (žilavost) drveta, kJ/mm2

W0 - utrošeni rad na lom epruvete, Jb i h - dimenzije poprečnog preseka epruvete u radijalnom i tangencijalnom pravcu, mm.

20x20x320mm

Određivanje čvrstoće pri zatezanju

Zatezna čvrstoća u pravcu pružanja vlakana

Epruvete zα ispitivanje zatezne čvrstoće u pravcu pružanja vlakana

[ ]MPaSF

m

II

cc

0

=σ

Zatezna čvrstoća upravno na pravac pružanja vlakana (cepIjivost)

Standardna epruveta po JUS-u za ispitivanje zatezne čvrstoće drveta

[ ]MPaSF

mee

0

=⊥σ

Epruveta koja nije po JUS-u

Određivanje statičke tvrdoće drveta

Određivanje statičke tvrdoće postupkom po JANK‐u

Ispitivanje tvrdoće po JANK-u

[ ]NFSFH

WJ ==

( )[ ] [ ]NwHHWJJ 121

12−+= α

Određivanje statičke tvrdoće drveta po Brinelu

Ispitivanje tvrdoće drveta po Brinelu

( ) ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⋅⋅

=−−

⋅= 2222

22mm

NDF

dDDDFHBD ππ

F - sila utiskivanja, ND - prečnik kuglice, D=10mmd - prečnik otiska kalote, d=D=10mm.

50x50x50mmčelična polukuglaprečnika 11,284±0,01mm

50x50mm i dužine najmanje 50mm

S=1cm2

Dopušteni naponi za drvo

Napon

Vrsta drveta

JelovinaSmrekovina Borovina Hrastovina

Bukovina

I II III I II III I II III

[MPa]

Pritisak paralelno vlaknima, dop σc||

11 9 6,5 12 9,5 7 14 10 8

Pritisak upravno na drvna vlakna, dop σc⊥

1,5 1,5 1,2 2 2 1,5 3 3 2,5

Zatezanje paralelno vlaknima, dop σe⊥

11,5 9 4 12,5 9,5 4,5 14,5 10 5

Savijanje (ivični napon), dop σf 12,5 10 7,5 13 11 8 16 12,5 9,5

Smicanje paralelno vlaknima, dop τ||

1,2 1 0,8 1,2 1 0,8 1,5 1,2 1

Smicanje upravno na vlakna, dop τ⊥

3,5 3 2,5 3,5 3 2,5 4 3,5 3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=

⋅⋅

=⋅

⋅=

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ −−

⋅= 222

12

22

12 211014.3

3300222mm

ND

F

dDDD

FHB IIBIIBDII ππ

Rezultati mehaničkihkarakteristika drveta

2.50  [MPa]47.00  [MPa]87.15  [MPa]80.00  [kJ/mm2]0.50  [MPa]

50.80  [MPa]17.80  [N/mm2]21.00  [N/mm2]