SVOJSTVA DRVA

SVOJSTVA DRVA
-fizička ( građa, gustoća, dimenzije i oblik, poroznost i sadržaj vode )
- kemijska ( sastav, aciditet i alkalited )
-fizičko–kemijska ( sorpcija, stezanje i bubrenje, kretanje vode )
-mehanička (elastičnost, čvrstoća, tvrdoća )
-termička ( rastezanje, koeficijent vodljivosti topline, specifična toplina,
koeficijent difuzije topline )
- električna ( vodljivost ili otpor, faktor energije, dielektrična konstanta )
- akustična ( vodljivost, rezonancija, apsorpcija )
- estetska ( boja, sjaj, miris, finoća, tekstura )

RAST I
ANATOMSKA
GRAĐA
•Shematski Shematski
prikaz stabla
•Prikaz Prikaz strujanja
hranjivih
sastojaka

•Odnos Odnos između izme u visine i godina starosti stabla
•Odnos Odnos između izme u debljine i godina starosti stabla

•Poprečni Poprečni
presjek
borovine sa
karakterističnim
nazivima
•Poprečni, Poprečni, radijalni i
tangencijalni presjek
borovine sa naznakom
ranog i kasnog drva u
godu

Ograđena jažica

Mikroskopski prikaz rasporeda provodnog i
spremišnog tkiva četinjača

Elementarni
sastav suhog
drva:
KEMIJSKA SVOJSTVA DRVA
- ugljik 50,0 %
- kisik 43,45 %
- vodik 6,0 %
- dušik 0,2 %
- pepeo 0,3 %
Prosječan Prosječan
kemijski sastav stanice četinjače i listače

FIZIČKO-KEMIJSKA SVOJSTVA DRVA
VLAŽNOST DRVA
Određivanje Odre ivanje vlažnosti:
A) LABORATORIJ
Sušenje na temp. temp.
103 +/- +/ 2 oc minimum 5 epruveta

B) VLAGOMJERI
- digitalni
- analogni
Vlažnost svježe posječenog drva:
- četinjače 40 – 200 %
- listače 35 – 130 %
Vlažnost u gotovim konstrukcijama:
6 – 12 % grijani dobro zračeni prostori
9 – 15 % zatvoreni negrijani prostori
15 – 18 % natkriti otvoreni prostori
18 – 22 % potpuno slobodne konstrukcije

Za stalne klasične konstrukcije - 18 % prije ugradbe
Za lijepljenje konstrukcije - 9 % - 12 % ± 3 %
U HRN. U.C.9.200 dani su
detaljno postoci vlažnosti
gradje, gradje,
koji mora imati gradja
u ovisnosti od namjene
objekta i uvjeta
eksploatacije.
eksploatacije.

Ravnoteža vlage zraka, drveta i temperature

PROMJENA VOLUMENA
Voda u drvu:
-slobodna slobodna
- vezana
Higroskopska
Kemijski vezana
Kemijski vezana voda ne isparava. Ona se može
osloboditi posebnim postupcima uz visoku temperaturu
(180 ºC)
TOČKA ZASIĆENJA VLAKNA – vlažnost koja
odgovara isparenju slobodne vode
Za četinjače kod 20°C iznosi : 25 – 32 %

HIGROSKOPNA RAVNOTEŽA – je ravnoteža između
vodene pare u zraku određene temperature i
količine vode u stijenki drva
HIGROSKOPNO PODRUČJE – približno do 30 % vlažnosti
SKUPLJANJE I BUBRENJE DRVA – sposobnost drva da kod
promjene vlage u određenim granicama mijenja
volumen
Srednje vrijednosti koeficijenta skupljanja odnosno
bubrenja za promjenu vlažnosti od 1%:

ijagram vrijednosti koeficijenata skupljanja
dnosno bubrenja kod promjene vlažnosti
ČE - četinjače
HiB – hrast i bukva
α t - tangencijalno
α r - radijalno
α l - longitudinalno

Spoj naglavnice i stupa, te nalijeganje
Prikaz karakterističnih
proizvoda pilane prije i
poslije sušenja

ZAPREMINSKA (VOLUMNA) MASA
Računska prostorna masa drva u kg/m 3
Apsolutno suho drvo:
-jelovina 400 kg/m 3
-smrekovina 450 kg/m3 -borovina 500 kg/m3

VOLUMNA (SPECIFIČNA) MASA
Volumen pora:
⎡ GS
⎤
Vp
= ⎢1
− ⎥
⎣ γ ⎦
Apsolutno suho drvo:
-celuloza 1,57 kg/m 3
-lignin 1,40 kg/m 3
* 100
Vp – volumen pora
Gs – masa apsolutno suhog drva
γ - volumna (specifična) masa

ZAPREMINSKA (VOLUMNA) MASA
Računska prostorna masa drva u kg/m 3
Apsolutno suho drvo:
-jelovina 400 kg/m 3
-smrekovina 450 kg/m3 -borovina 500 kg/m3

Ovisnost čvrstoće drva reducirana na 15%
vlažnosti u odnosu na postotak vlažnosti

visnost čvrstoće na savijanje i
lak paralelno s vlakancima u
dnosu na postotak vlažnosti
Ovisnost čvrstoće na tlak
okomito na vlakanca u
odnosu na postotak vlažnosti

Ovisnost čvrstoće drva od smjera djelovanja
sile u odnosu na smjer vlakanaca

REZULTATI EKSPERIMENTALNIH ISTRAŽIVANJA
MEHANIČKIH SVOJSTAVA DRVA
Idealizirani uzorak drva izložen vlačnim naprezanjima paralelno
s vlakancima, tlačnim naprezanjima paralelno s vlakancima i
tlačnim naprezanjima okomito na smjer vlakanaca

Idealizirani uzorak drva izložen posmičnim naprezanjima u
smjeru vlakanaca (a) i okomito na vlakanca – presjecanje

TLAČNA ČVRSTOĆA
Izgled uzorka i shema
opterećenja za ispitivanje
tlačne čvrstoće paralelno s
vlakancima ( HRN. D.AI.045)
Mala epruveta
20 x 20 x 40 mm
Velika epruveta
50 x 50 x 100 mm
Modul elastičnosti
50 x 50 x 200 mm

σ – ε dijagram ispitivanja uzorka borovine na tlak
paralelno i okomito na vlakanca

Izgled uzorka za ispitivanje
tlačne čvrstoće 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
djelomičnoj površini
(pečatni pritisak)

Tlak pod kutem
Čvrstoća po EC5:
fα, c,
d ≤ fα,
c = fc,
o,
d − ( fc,
o,
d − fc,
90,
d)
∗ sinα

VLAČNA ČVRSTOĆA
Izgled uzorka za ispitivanje
vlačne čvrstoće paralelno s
vlakancima ( HRN. D.AI.045)
Mala epruveta
20 x 25 x 320 mm
Velika epruveta
50 x 46 x 600 mm
Modul elastičnosti
50 x 46 x 600 mm

σ – ε dijagram ispitivanja uzorka borovine na vlak
paralelno i okomito na vlakanca

Ovisnost vlačne čvrstoće od smjera djelovanja sile u
odnosu na smjer vlakanaca

ČVRSTOĆA VRSTOĆA NA SAVIJANJE
Stadij raspodjele normalnih naprezanja uzorka
opterećenog na savijanje

Izgled uzorka i shema
opterećenja za ispitivanje
čvrstoće na savijanje
Mala epruveta
20 x 25 x 320 mm
Velika epruveta
50 x 50 x 800 mm
Modul elastičnosti
50 x 50 x 800 mm

Razvoj naprezanja u savijanom drvenom nosaču
Moment savijanja u elastičnom području:
M el = σ * W el
W el = 1 * H 2 /6 za širinu b=1

međutim prijelazom u PLASTIČNO područje:
f o,c –tlačna čvrstoća drveta paralelno s vlaknima
f o,t –vlačna čvrstoća drveta paralelno s vlaknima
rema eksperimentima ispitivanja čvrstoća drveta:

Označi li se s:
tada granični moment savijanja možemo izraziti kao:

A iz čega slijedi uz

Konačno:
A izraz je čvrstoća na savijanje!
Kod jednostavnih proračuna uzima se da je taj izraz
jednak fm.
Ako se riješi numerika dolazi se do izraza:
Što je približno 1.8, u standardima je
uzeto 1.79

Savojna
čvrstoća

RAZLIKA između proračuna savijanja po graničnim
stanjima nosivosti i proračuna po dopuštenim
naprezanjima.
Dijagram σ/ε s označenom nosivošću materijala.

savijanje:
naprezanje na rubu: prema
dimenzioniranju po dopuštenim naprezanjima, dakle:

Po graničnim stanjima, u trenu sloma presjeka, stanje
naprezanja je:
iz čega:
Uzimajući faktor sigurnosti F.S. ( cca 2.5 ), dijelimo
obje strane izraza sa F.S.

Izraz s lijeve strane se može predstaviti kao Mdop a
izraz s desne strane je u stvari σdop
Wpl = bh 2 /4
Ušteda je 50%
Kod I presjeka ušteda je samo 15%
Moraju se provesti DVA proračuna:
• Za stanje nosivosti i
• Stanje upotrebljivosti

POSMIČNA ČVRSTOĆA
“Rolling shear”
Vrste posmičnih čvrstoća

Posmična naprezanja kod savijanja
τ = ( Q*S ) / ( I*b )
Stvarna raspodjela posmičnih naprezanja u plohi
smicanja za simetričan i nesimetričan uzorak

Rezultati ispitivanja posmične čvrstoće za
nesimetrične uzorke i utjecaj pridržajnih sila Q na
posmičnu čvrstoću.

Utjecaj pridržajnih sila Q na posmičnu čvrstoću za

U slučaju nepridržanog uzorka naprezanja silama
cijepanja u kritičnom presjeku su:
za b = 1
Kako je: i
Odakle se vidi da sa povećanjem ekscentriciteta “e”
ili smanjenjem duljine probe “L” posmično
naprezanje τ teži k nuli.

Posmična čvrstoća ( HRN. D.AI.053 )
mala epruveta velika epruveta
Radijalna ravnina Tangencijalna ravnina
Uzorak za ispitivanje posmične čvrstoće ( HRN. D.AI.053 )

Raspored
posmičnih
naprezanja
TXY.
FEA program
COSMOS/M

REOLOŠKI MODEL DRVA

Reološki model drva; elastični i viskozni elementi
povezani su u nizu i paralelno.

TRAJNA ČVRSTOĆA
Ovisnost deformacija od vremena za
opterećeni i rasterećeni uzorak.

Ovisnost deformacije o vremenu, za uzorke
opterećene različitim intezitetima
opterećenja.

Dijagram trajne čvrstoće

KONSTANTE ELASTIČNOSTI
Srednja vrijednost modula elastičnosti i smika
za monolitno drvo u kN/cm 2

TRAJNOST DRVA
Trajnost obrađenog drva u godinama.
Trajnost drva u ovisnosti o uvjetu eksploatacije.

PROTUPOŽARNA SIGURNOST
Ovisnost vremena do paljenja drva i
temperature .

Ovisnost debljine pougljenog sloja i vremena
djelovanja požarnih temperatura.

Vatrootpornost drvenbog i čeličnog stupa
( CSTB – PAriz )

Vatrootpornost lameliranih nosača prema DIN 4102
Vatrootpornost stupova prema DIN 4102

Vatrootpornost
drvenih panela
( DIN 4102 )

GLJIVICE I INSEKTI
Gljivica hrasta .

Anobium
punctatum.