1. Tehnologija drvetaStablo drveta

Tehnologija drveta je nauka koja se baviproučavanjem gradje i svojstava drveta

Drvo (biljka) – sastoji se od podzemnog i nadzemnog dela (stabla)

Stablo – deblo + krošnja

Deblo je izraženo po visini drveta, a u zavisnosti od vrste (četinari ili lišćari)

Debljina debla – prečnik na 1,3m

Građa drveta

Poprečni presek:• srž, srce – deo oko ose drveta• srčevina – deo gde se odigrao

proces rasta• beljikovina – gde je proces rasta

u toku

Uočava se izražena nehomogenost građe » anizotropija drveta kao materijala za građenje

Tehnička svojstva drveta

1. Estetska svojstva

2. Fizička svojstva

3. Fizičko-hemijska svojstva

4. Mehanička svojstva

- posledica građe i hemizma drveta – od posebnog značaja za primenu drveta u konstrukcijama

1. Estetska svojstvaregistruju se čulima – vidom, mirisom i dodirom

• Boja drveta - izgled obrađene površine zavisno od vrste i stepena zdravosti (beličasta, žućkasta, crvenkasta, mrka, crna)

• Sjaj drveta - izgled obrađene površine zavisno od anatomske građe i kvaliteta obrađene površine

• Miris drveta - zavisi od vrste i stepena zdravosti

• Finoća drveta – zavisi od anatomske građe (teksture). Finije drvo » homogenija građa

• Tekstura drveta - izgled posle mehaničke obrade zavisno od anatomske građe

2. Fizička svojstva drveta

• Poroznost drveta - odnos između ukupne zapremine pora prema zapremini suvog drveta. Hrast i bukva – 55% pora. Bor – 75% pora.

• Vlažnost drveta - bitno utiče na mehaničke osobine. Izražava se preko procenta vlažnosti (n %) kao težinski odnos pre i posle sušenja drveta.

Razlikujemo:

- napojeno drvo – drvo zasićeno vodom

- polusuvo drvo – ne sadrži slobodnu kapilarnu vodu

- prosušeno drvo – vlažnost 12 - 22% (za drvene konstrukcije < 18 %)

- isušeno drvo – vlažnost 6 - 12 %

- suvo drvo – vlažnost ~ 0 %

Sušenje drveta: prirodno i tehničko

• Težina drveta – zavisi od vrste, starosti, građe, poroznosti, vlažnosti, lokaliteta i dr.

• Promenljivost dimenzija – zavisi od skupljanja i bubrenja drveta (promena dimenzija u zavisnosti od % vlažnosti)

Skupljanje i bubrenje različiti su različitim pravcima zbog heterogenosti drveta.

Najveće skupljanje (bubrenje) je u tangencijalnom pravcu, manje u radijalnom, a najmanje u pravcu vlakana (longitudinalnom pravcu).

Na veličinu skupljanja utiču: građa drveta, starost, obojenost srži, zapreminska masa, količina smole, vrsta drveta, obrada i sl.

Skupljanje i bubrenje

Najveće je u higroskopnom području do 30% vlažnosti

• Provodljivost zvuka – zavisi od vrste drveta, procenta vlažnosti, građe drveta i dr. Zdravo drvo daje jasan, zvonak i kratak zvuk, a trulo mukli, tupi zvuk. Brzina rasprostiranja zvuka || vlaknima kreće se od 3200 – 5200 m/sec (skoro kao kod metala)

• Provodljivost toplote – zavisi od građe drveta, zapreminske mase, pravca vlakana, temperature i vlažnosti. Drvo je slab provodnik toplote

• Termičke dilatacije – zavise od vrste drveta, zapreminske mase, pravca vlakana, temperature i vlažnosti. Dilatacije su različite u različitim pravcima. U poređenju sa betonom i čelikom zanemarljive su.

• Provodljivost elektriciteta – najviše zavisi od vlažnosti. Drvo je slab provodnik elektriciteta (dobar izolator).

3. Fizičko hemijska svojstva• Trajnost drveta – zavisi od građe, zapreminske mase, vremena seče, insekata, mehaničkih povreda, vlažnosti, načina upotrbe i dr.(od nekoliko meseci do nekoliko hiljada godina).

• Zapaljivost drveta – svojstvo da se lakše ili teže pali. Zavisi od građe, vrste, zapreminske mase, vlažnosti i dr.

Bitno je razlikovati zapaljivost drveta od njegovog ponašanja u požaru !

4. Mehanička svojstva drveta

4.1. Tvrdoća – zavisi od vrste drveta, vlažnosti, sadržaja smole, mesta uzimanja uzorka i dr. Od tvrdoće zavisi obradljivost.

4.2. Otpornost na habanje – zavisi od tvrdoće, a od posebne je važnosti kod izrade podova, stepenica i sl.

4.3. Čvrstoća drveta – mehaničko svojstvo najvažnije u drvenim konstrukcijama.

Zavisi od vrste drveta, zapreminske mase, građe drveta, vlažnosti, obrade i dr. Obzirom na anizotropnost drveta jedno isto drvo ima različite čvrstoće u različitim pravcima:

- čvrstoća na zatezanje (|| vlaknima, na vlakna),

- čvrstoća na pritisak (|| vlaknima, na vlakna, pod na vlakna, tangencijalno, radijalno)

- čvrstoća na savijanje,

- čvrstoća na smicanje

Manifestuju se pod uticajem spoljašnjih sila

Čvrstoća na dugotrajno opteraćenje (trajna čvrstoća)

Opada sa nanošenjem opterećenja kroz vreme (~ 60% vrednosti čvrstoće pri lomu od trenutnog opterećenja).

Kada je < 0 lom ne može da nastupi i pored dugotrajnog opterećenja (povećavaju se deformacije).

Kada je > 0 dolazi do plastičnih deformacija (b - c ) i do loma.

» Drvo poseduje svojstvo prirasta deformacija kroz vreme (u elastičnoj i plastičnoj oblasti).

Čvrstoća na zatezanje

Zatežuća sila deluje paralelno ili upravno vlaknima. Zavisi od vrste drveta, zapreminske mase, oblika i veličine uzorka, vlažnosti, pravilnosti građe.

Čvrstoća na zatezanje upravno na vlakna je 20 do 25 puta manja od čvrstoće na zatezanje paralelno vlaknima

<= kriva - za borovinu

Čvrstoća na pritisak

<= kriva - za borovinu

Zavisi od vrste drveta, zapreminske mase, oblika i veličine uzorka, vlažnosti i dr.

Pritisak || vlaknima > od

Pritiska na vlakna (3

do 10 puta)

Čvrstoća na pritisak upravno na vlakna (gnječenje)

a < b < c

Čvrstoća na savijanjeZavisi od vrste drveta, zapreminske mase, vlažnosti.

Čvrstoća na savijanje u radijalnom pravcu veća je od čvrstoće na savijanje u tangencijalnom pravcu.

Čvrstoća na smicanje

• Presecanje vlakana – a), b)

• Tangencijalno i radijalno smicanje – c), d)

• Smicanje paralelno vlaknima – e), f)

Drvo se smiče po određenoj ravni (smičućoj površini)

Čvrstoća na smicanje || vlaknima manja je za 3 do 4 puta od čvrstoće na smicanje na vlakna

Čvrstoća na smicanje || vlaknima najčešće se koristi u praksi

Naponi pri smicanju

Raspored napona smicanja || vlaknima neravnomerniji je kad sila deluje jednostrano (a)

Usled ekscentriciteta sile smicanja T javlja se zatezanje upravno na vlakna (cepanje)

Konstruktivne mere za smanjenje zatezanja na vlakna

Zbirni dijagram čvrstoća

4.4. Žilavost drveta

4.5. Cepljivost drveta

Sposobnost da se posle uticaja spoljnih sila zadrži deformisani oblik, a da ne dođe do loma.

Kod žilavog drveta veliko je rastojanje između granice elastičnosti i granice loma.

Žilavost zavisi od gradje drveta (tanji godovi » veća žilavost), vlažnosti (sirovo je žilavije od suvog), zapreminske mase (lako je žilavije od teškog), strosti (mlađe je žilavije od starog)

Svojstvo da se lakše ili teže cepa u pravcu vlakana.

Ovo mehaničko svojstvo podobno je sa stanovišta obrade, a nepovoljno u konstrukciji (cepanje kod ugradnje spojnih sredstava)

4.6. Elastičnost drvetaZavisi od vrste drveta, zapreminske mase, građe, vlažnosti, temperature.

Mera elastičnosti je modul elastičnosti (E ).

Razlikuju se moduli elastičnosti: kod savijanja (E m), pritiska paralelno vlaknima (E c||), zatezanja paralelno vlaknima (E t||) E t|| > E m > E c||

Tkođe, razlikuju se moduli elastičnosti u karakterističnim pravcima: u parvcu vlakana E1, radijalnom pravcu E2, tangencijalnom pravcu E3, kao i E upravno na vlakna.

Postoje i moduli klizanja G, koji su takođe različiti u različitim pravcima

5. Uticaj vlažnosti

Povećanjem vlažnosti drveta smanjuju se njegove mehaničke karakteristike i trajnost.

Povećanje vlažnosti iznad tačke zasićenja vlakana > 30% ne utiče na čvrstoću

6. Uticaj temperature

Sa povećanjem temperature smanjuje se čvrstoća drveta i modul elstičnosti (povećanje deformacija)

Povećanjem temperature dolazi do rasušivanja (skupljanja) što smanjuje mehaničke karakteristike.

Smanjenje temperature, kod vlažnog drveta (ispod 00 C) dolazi do razornog uticaja leda.

7. Greške u drvetu

7.1. Greške građe drveta

• greške poprečnog preseka – manifestuju se preko:

Drvo je organska materija, nehomogena u organskom, anatomskom i fizičkom smislu zbog toga su moguće pojave grešaka, koje nepovoljno utiču na njegove karakteristike.

Greške su uglavnom posledica rasta drveta

- nepravilne strukture

- ekscentričnosti srca

- dvostruko srce

- nepravilnog perseka

• zakrivljenost debla • nepravilnost (usukanost) vlakana (kada su vlakna usukana

ili spiralna)

• nejednaka širina godova – utiče na homogenost građe, povećava anizotropnost i smanjuje mehanička svojstva drveta (posebno čvrstoću na smicanje)

p = f / d *100 1 %

- mala usukanost

a = D/20 – D/10

- srednja usukanost

a = D/10 – D/5

- velika usukanost

a > D/5

• kvrge • urasla kora

Smanjuju mahaničke karakteristike, naročito čvrstoću na zatezanje

• greške od uzroka fizičke prirode

- paljivost (srčane pukotine) – raspucavanje u radijalnom pravcu - okružljivost –

odvajanje drvne mase u smeru godova

- greške usled skupljanja –

raspukline (ceo presek) i pukotine (deo preseka) krivljenje građe - izbočenost,

- koritavost,

- vitopernost

• mehaničke ozlede drveta – pri zabijanju tvrdih predmeta, transportu i sl.

• greške boje drveta – kao posledica truljenja, smanjuju tehnička svojstva

• greške od insekata – bušotine i hodnici od insekata, smanjuju tehnička svojstva

• greške obrade drveta – lisičavost (jednoivična i dvoivična)

- nejednaka debljina po dužini, širini i debljini

8. Kvalitetne klase drveta

• I klasa – građa visoke nosivosti. Koristi se za lepljene lamelirane konstrukcije

• II klase – građa normalne nosivosti. Upotrebljava se za klasične drvene konstrukcije

• III klasa – građa male nosivosti. Koristi se za pomoćne i privremene konstrukcije.

U zavisnosti od klase definisani su i dopušteni naponi koji se koriste za proračun

drvenih konstrukcija.

Prema botaničkim vrstama u drvenim konstrukcijama razlikuju se:

a) četinari (jela, smreka, beli i crni bor)

b) tvrdi lišćari (hrast, jasen, bagrem, grab, bukva, brest)

c) meki lišćari (joha, lipa, topola i jasika)

U zavisnosti od mahaničkih svojstava

9. Obrada drveta

Za inženjerske drvene konstrukcije monolitno drvo može biti obrađeno kao:

• OBLA GRAĐA – bez kore i bez obrade. Pad prečnika 2cm/m

• POLUOBLA GRAĐA – obla građa prerezana po polovini

• TESANA GRAĐA – kvadratnog ili pravougaonog preseka. Dobija se tesanjem.

• REZANA GRAĐA (oštroivična građa) – dobija se struganjem u pilanama. Premaobliku poprečnog preseka razlikuju se:

- tanke daske, debljine od 9 do 13 mm,- daske, debljine od 14 do 48 mm,- planke, debljine od 48 do 100 mm,- letve, imaju debljinu dasaka i odnos strana od 1:1 do 1:2,- gredice, imaju debljinu planki i odnos strana od 1:1 do 1:2,- grede, imaju dimenzije poprečnog preseka > od 10/10 cm.

Najveća dimenzija 36/36 cm

Prema dužini: - kratka građa (do 4 m), duga građa (više od 4 m)