Wprowadzenie we właściwości mechaniczne drewna

Nie zastosujemy drewna bukowego na konstrukcje dachowe ponieważ nie ma to sensu logicznego. Wynika to z ceny surowca. Uzyskamy podobny efekt stosując sosnę, przy zachowaniu lepszego współczynnika ekonomicznego. Badanie właściwości mechanicznych staje się coraz częstsze - ceny maszyn wytrzymałościowych znacząco się obniżyły. Kupując drewno tartaczne wysokiej jakości oczekujemy także dobrych właściwości mechanicznych. Badanie mechaniczne ukazuje wewnętrzne wady, które powodują obniżenie klasowe drewna. Wady będą wpływać znacząco na drewno podczas obróbki wtórnej (podczas rozcinania wady ujawnią się) a z surowca niskiej jakości nie wykonamy produktu dobrej jakości.

Mechaniczne właściwości drewna to termin określający zdolność do przenoszenia i przeciwdziałania siłom zewnętrznym działającym na materiał. Drewno podczas użytkowania może być narażone na różnego rodzaju obciążenia. Występują obciążenia, które wzrastają powoli i równomiernie - statyczne, o gwałtownej zmianie obciążenia - dynamiczne i obciążenia o zmiennym kierunku działania – udarowe (wibracyjne). Podczas badania mechanicznych właściwości drewna często słyszy się o tzw. NTMach. Jest to potrójny wykres ilustrujący co się dzieje wewnątrz próbki podczas jej gięcia. N jest to wykres zawierający siły normalne - działające prostopadle do osi próbki i chcące złamać próbkę, T- siły ścinające (tnące) działają one równolegle do osi próbki i chcące ściąć wewnętrzne warstwy drewna oraz M - moment zginający który jest sumą pojedynczych momentów w danej próbce, pośrednio ukazuje deformację (moment to siła razy ramię czyli N*m). Gdy mówimy o badaniu drewna od strony mechanicznej niezbędne jest zapoznanie się z podstawowymi pojęciami.

Odkształcenie - zmiana wymiaru i kształtu próbki, może być sprężyste (zanikające po ustaniu siły) i trwałe (odkształcenie pozostaje po ustaniu siły).

Naprężenie - jest to stosunek siły przypadającej na przekrój poprzeczny (działanie siły na powierzchnię, N/m2 czyli Pa).

Wyboczenie - deformacja bardzo smukłej próbki drewna poprzez ściskanie ( jest to skomplikowane zjawisko bardzo trudne w opisie matematycznym).

Zmęczenie drewna - jest to działanie na drewno siłami o małych wartościach ale przez długi czas powodujące zniszczenie próbki.

Gdy mówimy o właściwościach drewna podczas prób, mamy na myśli jego wytrzymałość, sprężystość i twardość. Podczas badania drewna bardzo ważna jest również jego wilgotność. Wraz ze wzrostem wilgotności wytrzymałość mechaniczna spada. Zmiana wytrzymałości drewna pod wpływem wilgotności przebiega liniowo w przedziale od 8 do 15%, dlatego wilgotność próbek wykorzystywanych w badaniach wynosi 12±3%. Wynik badania próbki o wilgotności w tym przedziale można poprzez prosty wzór przeliczyć na wytrzymałość przy wilgotności 12%. Ułatwia to porównywanie wyników. Na wytrzymałość wpływa także gęstość, rodzaj przekroju (poprzeczny, podłużny, styczny), skręt włókien, odchylenie przebiegu włókien od osi podłużnej drewna, wady i uszkodzenia mechaniczne, biologiczne itd. Dokładny wpływ tych czynników opisany będzie w innym artykule.

Próbki drewna przeznaczone do badań wytrzymałościowych opisane są w Polskich normach. Norma określa jakość, wymiary, wielkość, sposób pobrania, przygotowania, kontroli, klimatyzowanie itd.

Rozróżniamy metody niszczące oraz nieniszczące drewno. Podczas prób drewno najczęściej badane jest na obciążenie statyczne (ściskanie, rozciąganie, ścinanie, zginanie, skręcanie), obciążenia dynamiczne (zginanie), wytrzymałość na zmęczenie, wyboczenie drewna, sprężystość, plastyczność, twardość i łupliwość. Wszystkie próby, próbki jak i wartości dla poszczególnych rodzajów zostaną opisane w kolejnych artykułach poświęconych tej tematyce.