VEŽBA br. 8

ISPITIVANJE MEHANIČKIH KARAKTERISTIKA DRVETA

Drvo je bilo prvi materijal koje se koristilo za podgrađivanje podzemnih rudarskih prostorija u cilju

sprečavanja njihovog zarušavanja.

Drvo je i danas jedan od značajnijih rudarskih podgradnih materijala, mada ga u poslednje vreme

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 i

sklonost ka truljenju.

Osobine drveta

Ispitivanje drveta

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

Standardi Osobine - svojstvaIspitivanje

drveta, SRPS

ME

HA

NIČ

KE

OS

OB

INE

Pritisna

čvrstoća

Uzduž vlakana D.Al.045

Popreko na vlakna D.A1.051

Zatezna

čvrstoća

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 prema

izvlačenju

eksera D.A1.056

vijaka D.A1.057

F

F

STRUKTURA DRVETA

Makroskopska struktura drveta

Karakteristični preseci drveta: I)poprečni; II)radijalni; III)tangencijalni;

a)poprečni presek: 1)kora; 2)lika; 3)kambijum; 4)sržni zraci

STRUKTURA DRVETA

Mikroskopska struktura drveta

Mikroskopska struktura drveta

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

STRUKTURA DRVETA

Ćelije drveta mogu da budu vrlo različitog oblika (traheje, traheide, parenhimska i

sklerenhimska vlakanca), ali osnovnu masu sačinjavaju ćelije ili grupe ćelija u formi

vlakanaca (vlakana) i ćelije u vidu cevčica (sudova).

MEHANIČKA ISPITIVANJA DRVETA

Univerzalna mašina za

ispitivanje drveta

Drveni podgradni okvir: 1) stupci; 2) greda slemenjača

Opterećenje

na savijanje,

pritisak,

cepljivost,

izvijanje,

kombinovano

pritisak i

savijanje i

dodatno bočni

i podni pritisak

MEHANIČKA SVOSTVA DRVETA

Slaba svojstva normalno na vlakna

Velika čvrstoća paralelno sa vlakancima

ISPITIVANJE PRITISNE ČVRSTOĆE

MPaS

Fm

m

c

c

0

Pritisna čvrstoća upravno na pravac pružanja vlakana

Ispitivanje pritisne čvrstoće upravno na drvna vlakna:

1) epruveta; 2)pritiskivač

MPaba

Fw

w

c

c

MPawcwcc 121

12

20x20x60mm - male epruvete

50x50x150mm - velike epruvete.

c - korekcioni faktor za vlažnost,

w - vlažnost drveta koja se određuje prema standardu SRPS D.A1.043.

granica proporcionalnosti da

se dostigne za 1,5±0,5minuta

gde je :

- maksimalna pritisna sila, N

- S0 - prvobitna površina poprečnog preseka, mm2.

F

F

Pritisna čvrstoća u pravcu pružanja vlakana

MPaS

Fm

w

c

c

0

MPawwcc 1204,01

12

20x20x40mm - male epruvete

50x50x100mm - velike epruvete

Ispitivanje pritisne čvrstoće u pravcu pružanja vlakana

ISPITIVANJE PRITISNE ČVRSTOĆE

gde je:

- maksimalna sila deformacije, N

S0 - prvobitna površina poprečnog preseka epruvete, mm2.

Određivanje statičke savojne čvrstoće

ISPITIVANJE SAVOJNE ČVRSTOĆE20x20x320mm - male epruvete

50x50x800mm - velike epruvete

Ispitivanje savojne čvrstoće na malim epruvetama

Ispitivanje savojne čvrstoće na velikim epruvetama

MPahb

LFm

w

f

f 22

3

mfF - maksimalno statičko opterećenje pri lomu, N

L - razmak između oslonaca, mm

b - širina epruvete, mm

h - visina poprečnog preseka epruvete, mm.

MPawwff 121

12

α – korekcioni faktor za vlažnost

radijusom od 15mm

ISPITIVANJE SAVOJNE ČVRSTOĆE

Ispitivanje savojne čvrstoće udarom

Određivanje savojne čvrstoće pri udaru

20x20x320mm

2

01000

mm

kJ

hb

Wk

dinf

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

W0 - utrošeni rad na lom epruvete, J

b i h - dimenzije poprečnog preseka epruvete

u radijalnom i tangencijalnom pravcu, mm.

ODREĐIVANJE ČVRSTOĆE PRI ZATEZANJU

Zatezna čvrstoća u pravcu pružanja vlakana

Epruvete zα ispitivanje zatezne čvrstoće u pravcu pružanja vlakana

F

F

MPaS

Fm

II

c

c

0

gde je:

Fcm - maksimalna prekidna sila, N

S0 - površina prvobitnog poprečnog

preseka epruvete, mm2.

ODREĐIVANJE ČVRSTOĆE PRI ZATEZANJU

Zatezna čvrstoća upravno na pravac pružanja vlakana (cepIjivost)

Standardna epruveta po SRPS-u za ispitivanje

zatezne čvrstoće drveta

MPaS

Fme

e

0

Epruveta koja nije po SRPS-u

F F

F F

ODREĐIVANJE STATIČKE TVRDOĆE DRVETA

Ispitivanje tvrdoće drveta po Brinelu

2222

22

mm

N

D

F

dDDD

FHBD

F - sila utiskivanja, N

D - prečnik kuglice, D=10mm

d - prečnik otiska kalote, d=D=10mm.

50x50x50mm

Određivanje statičke tvrdoće drveta poBRINELU

ODREĐIVANJE STATIČKE TVRDOĆE DRVETA

Određivanje statičke tvrdoćepostupkom po JANK-u

Ispitivanje tvrdoće po JANK-u

NFS

FH

WJ

čelična polukuglaprečnika 11,284±0,01mm

50x50mm i dužine najmanje 50mm

Alati za određivanje tvrdoće drveta: levo za

Brinelov metod, desno za metod po Janku

Tvrdoća po Janku se izražava u

N/mm2 odnosno u MPa tako što se u

odnos stave potrebna sila u N i

površina od 100 mm2

1 cm2 ili 100 mm2

Dopušteni naponi za drvo

Napon

Vrsta drveta

Jelovina

SmrekovinaBorovina

Hrastovina

Bukovina

I II III I II III I II III

MPa

Pritisak paralelno vlaknima, dop

c

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

Pritisak upravno na drvna

vlakna, dop c

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

Zatezanje paralelno vlaknima,

dop e

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

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

Smicanje paralelno vlaknima,

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

Smicanje upravno na vlakna,

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

Vežba br. 8

ISPITIVANJE MEHANIČKIH KARAKTERISTIKA DRVETA

Zadatak 1.Odrediti mehaničke karakteristike borovog drveta na standardnim ispitinim uzorcima. Vlažnost drveta je standardna i iznosi 12%. Pri sipitivanju dobijene su sledeće vrednosti:

MPax

p 25,22020

0101

12

MPax

p 472020

1880012

MPass 15,8720202

28016603212

212 802020

321000

mm

kJk

dins

MPaz 5,02020

20012

MPaIIz 51

106

306012

22

83,171014,3

28002

mm

NHBD

22

211014,3

33002

mm

NHBD

Zadatak 2.

Slemenjača (krovna greda) podgradnog okvira opterećena je ravnomernim kontinualnim opterećenjem

Q=q· 𝑙. Dimenzije slemenjače su: prečnik d=18cm, dužina 𝑙 =2.4m (za studenta: dodati na 𝑙 +BS(IP)*,

primer - 𝑙 =2,4+0,11=2,51m) . Pri kojoj se veličini opterećenja lomi slemenjača, ako je savojna čvrstoća

drveta s=102MPa.

Q=q· 𝑙

A B

𝑙

d=18 cm

Zadatak 2.

Slemenjača (krovna greda) podgradnog okvira opterećena je ravnomernim kontinualnim opterećenjem

Q=q· 𝑙. Dimenzije slemenjače su: prečnik d=18cm, dužina 𝑙 =2.4m (za studenta: dodati na 𝑙 +BS(IP)*,

primer - 𝑙 =2,4+0,11=2,51m) . Pri kojoj se veličini opterećenja lomi slemenjača, ako je savojna čvrstoća

drveta s=102MPa.