FASZERKEZETEK KONSTRUÁLÁSA Fafajták, a fa osztályba sorolása

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "FASZERKEZETEK KONSTRUÁLÁSA Fafajták, a fa osztályba sorolása"

Zsigmond Somogyi
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 BME Építészmérnöki Kar Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék FASZERKEZETEK KONSTRUÁLÁSA Fafajták, a fa osztályba sorolása Budapest, szeptember 17. 1

2 2

3 TARTÓSZERKEZETEK FAANYAGAI - Természetes faanyagok - Kvázi természetes faanyagok - Mesterséges fatermékek TERMÉSZETES FAANYAGOK (Solid timber) Fűrészelt fa Rönkfa Süvegfa Szélezetlen fűrészárú 3

4 KVÁZI TERMÉSZETES FAANYAGOK Rétegelt ragasztott fa (Glued Laminated Timber) LVL termékek (Laminated Veneer Lumber) Triobalken (Duobalken) Kreuzbalken MESTERSÉGES FATERMÉKEK - Faforgácslapok (Particle Board, Chipboard) Pl.: OSB lapok (Oriented Strand Board) - Farostlemez (Fibreboard) Pl.: MDF lapok (Medium Density Fibreboard) (ρ= kg/m 3 ) OSB MDF 4

Faforgácslapok (Particle Board, Chipboard) Pl.

5 JELÖLÉSEK Főirányok, rostirány z h rostirány x b y x l r Er Et z Er t Et y E r = E t E z = E y = E 90 5

6 3 ANYAGTÖRVÉNYEK -teherbírás vizsgálatok esetén Faanyag: Lineárisan rugalmas anyagtörvény σ 2 [N/mm] 100 a hibátlan (göcsmentes) faanyag σ ε diagramja húzás (t) E t > E c 50 nyomás (c) E (hajlító kísérletekből) ε [%] Acél kapcsolóelemek: rugalmas képlékeny anyagtörvény ALAKVÁLTOZÁS VIZSGÁLATOK ALKALMÁVAL Rugalmas-viszkózus anyagtörvény εfin εinst εcreep σ t t~0 t~0 t 6

E (hajlító kísérletekből) ε [%] Acél kapcsolóelemek: rugalmas képlékeny anyagtörvény

7 JELÖLÉSEK Szilárdság / feszültség f c, 45, d σ c,45, d hajlító (m) α = 0 90 o húzó (t) nyomó (c) nyíró (v) beágyazási/palástnyomási (h) tervezési (d) karakterisztikus (k) A SZERKEZETI (TERMÉSZETES) FAANYAGOK SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYAI Szilárdsági tulajdonságok [N/mm 2 ] C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 D30 D35 D40 D50 D60 D70 Hajlítás f m,k Rostirányú húzás f t,0,k Rostirányra merőleges húzás ft,90,k 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Rostirányú nyomás f c,0,k Rostirányra merőleges nyomás fc,90,k 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 8,0 8,4 8,8 9,7 10,5 13,5 Nyírás fv,k 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 2,8 3,0 3,4 3,8 3,8 3,8 3,0 3,4 3,8 4,6 5,3 6,0 Merevségi tulajdonságok [kn/mm 2 ] A rostirányú rugalmassági modulus középértéke A rostirányú rugalmassági modulus 5%-os kvantilise A rostirányra merőleges rugalmassági modulus középértéke A nyírási rugalmassági modulus középértéke Sűrűség [kg/m 3 ] Puhafa Keményfa E 0,mean , , E0,05 4,7 5,4 6,0 6,4 6,7 7,4 7,7 8,0 8,7 9, ,7 8,0 8,7 9,4 11,8 14,3 16,8 E90,mean 0,23 0,27 0,30 0,32 0,33 0,37 0,38 0,40 0,43 0,47 0,5 0,53 0,64 0,69 0,75 0,93 1,13 1,33 G mean 0,44 0,50 0,56 0,59 0,63 0,69 0,72 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00 0,60 0,65 0,70 0,88 1,06 1,25 A sűrűség ρk A sűrűség középértéke ρmean

50 60 70 Rostirányú húzás f t,0,k 8 10 11 12 13 14 16 18 21 24 27 30 18 21 24 30 36 42 Rostirányra merőleges húzás ft,90,k 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

8 C - CONIFER, CONIFEROUS - mérsékelt égövi lágy, lombos fák (éger, nyár, fűz) -fenyő-félék (A C45-ös és a C50-es szilárdsági osztálynak megfelelő fát nem mindig lehet beszerezni.) D - DECIDUA, DECIDUOUS - kemény lombos fák - mérséklet égövi (bükk, kőris, akác, tölgy) - egzotikus (import) fák (wenge, greenhart, pockfa, stb.) 8

9 MINŐSÍTÉS LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOKKAL MSZ EN: - hajlítószilárdság F -sűrűség -rostirányú rugalmassági modulus F h l F 6 h l F tetszőleges min. h/2 (18+3) h min. h/2 T = o C; R H = 65 +5%; (ω= %) A LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEINEK STATISZTIKAI ELEMZÉSE sűrűségfüggvény: MSZ EN: lognorm eloszlás f m, o = M W y = F l b h 6 F 2 fm, o, k fm, o, mean fm, o 9

h/2 T = 20 +2 o C; R H = 65 +5%; (ω= 11-12 %) A LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEINEK

10 FA HAJLÍTÓVIZSGÁLATI EREDMÉNYEIENK STATISZTIKAI KIÉRTÉKELÉSE Weibull [ N/mm2 ] Normál 10

11 A SZERKEZETI (TERMÉSZETES) FAANYAGOK SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYAI Szilárdsági tulajdonságok [N/mm 2 ] C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 D30 D35 D40 D50 D60 D70 Hajlítás fm,k Rostirányú húzás ft,0,k Rostirányra merőleges húzás ft,90,k 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Rostirányú nyomás f c,0,k Rostirányra merőleges nyomás fc,90,k 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 8,0 8,4 8,8 9,7 10,5 13,5 Nyírás fv,k 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 2,8 3,0 3,4 3,8 3,8 3,8 3,0 3,4 3,8 4,6 5,3 6,0 Merevségi tulajdonságok [kn/mm 2 ] A rostirányú rugalmassági modulus középértéke A rostirányú rugalmassági modulus 5%-os kvantilise A rostirányra merőleges rugalmassági modulus középértéke A nyírási rugalmassági modulus középértéke Sűrűség [kg/m 3 ] Fenyő és nyár fafajok Lombos fafajok E 0,mean , , E0,05 4,7 5,4 6,0 6,4 6,7 7,4 7,7 8,0 8,7 9, ,7 8,0 8,7 9,4 11,8 14,3 16,8 E90,mean 0,23 0,27 0,30 0,32 0,33 0,37 0,38 0,40 0,43 0,47 0,5 0,53 0,64 0,69 0,75 0,93 1,13 1,33 Gmean 0,44 0,50 0,56 0,59 0,63 0,69 0,72 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00 0,60 0,65 0,70 0,88 1,06 1,25 A sűrűség ρk A sűrűség középértéke ρmean A FASZERKEZETEK BIZTONSÁGI TÉNYEZŐI f = k d mod fk γ Az anyagjellemzők és ellenállások γ M parciális biztonsági tényezői: M Alapkombinációk esetén: Szerkezeti (természetes) fa: Rétegelt-ragasztott fa: LVL termékek, rétegelt lemezek: OSB lapok: Faforgácslemezek: Farostlemezek, MDF lapok: Kapcsolatok: Szeglemezek: Rendkívüli kombinációk esetén: 1,30 1,25 1,20 1,20 1,30 1,30 1,30 1,25 1,00 11

0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Rostirányú nyomás f c,0,k 16 17 18 19 20 21 22 23 25 26 27 29 23 25 26 29 32 34 Rostirányra merőleges nyomás fc,90,k 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 8,0 8,4

12 FELHASZNÁLÁSI OSZTÁLYOK 1. Felhasználási osztály: Jellemzője a faanyag azon nedvességtartalma, amely 20 o C-on akkor alakul ki, ha a környező levegő relatív páratartalma évenként csak néhány hétig haladja meg a 65%-os értéket. (Ekkor a fenyők átlagos egyensúlyi nedvességtartalma nem haladja meg az ω=12%-ot.) 2. Felhasználási osztály: Jellemzője a faanyag azon nedvességtartalma, amely 20 o C-on akkor alakul ki, ha a környező levegő relatív páratartalma évenként csak néhány hétig haladja meg a 85%-os értéket. (Ekkor a fenyők átlagos egyensúlyi nedvességtartalma nem haladja meg az ω=20%-ot.) 3. Felhasználási osztály: A környezeti hatások nagyobb nedvességtartalmat eredményeznek, mint a 2. felhasználási osztály esetén. (Ekkor a fenyők átlagos egyensúlyi nedvességtartalma nagyobb, mint ω=20%.) Csak kivételes esetekben soroljuk a fedett tartószerkezeteket a 3. osztályba. A TEHERIDŐTARTAMOK OSZTÁLYAI A teheridőtartam osztálya A karakterisztikus hatás időtartamának összegzett nagyságrendje Példa a terhelésre Állandó 10 évnél hosszabb idő Önsúly Hosszú időtartamú 6 hónap 10 év Raktárak hasznos terhei Közepes időtartamú 1 hét 6 hónap Egyéb hasznos terhek Rövid időtartamú 1 hétnél rövidebb Hó- és szélteher Pillanatnyi Szélteher, rendkívüli hatások 12

(Ekkor a fenyők átlagos egyensúlyi nedvességtartalma nem haladja meg az ω=12%-ot.) 2.

13 A k mod MÓDOSÍTÓ TÉNYEZŐ A teher időtartamát és a faanyag nedvességtartalmát figyelembe vevő k mod tényezőértékei: OSB lapok Faanyag Természetes faanyag, rétegelt-ragasztott fa, LVL termékek, és rétegelt lemezek OSB/2 OSB/3, OSB/4 OSB/3, OSB/4 Felhasználási osztály állandó 0,60 0,60 0,50 0,30 0,40 0,30 A teheridőtartam osztályai hosszú időtartamú 0,70 0,70 0,55 0,45 0,50 0,45 közepes időtartamú 0,80 0,80 0,65 0,65 0,70 0,50 rövid időtartamú 0,90 0,90 0,70 0,85 0,90 0,70 pillanatnyi 1,10 1,10 0,90 1,10 1,10 0,90 A FAANYAG EGYENSÚLYI NEDVESSÉGTARTALMA A levegő relatív páratartalma RH [%] A faanyag nedvességtartalma ω [%] A levegő hőmérséklete T [ C] 13

teheridőtartam osztályai hosszú időtartamú 0,70 0,70 0,55 0,45 0,50 0,45 közepes időtartamú 0,80 0,80 0,65 0,65 0,70 0,50 rövid időtartamú 0,90 0,90 0,70 0,85 0,90

14 150 x 200 mm keresztmetszetű faelem 1000 mm-es szakaszának nedvességváltozása 18 hét alatt ω e0 = 11%; ω emax. = 22% 11,2 12,3 13,4 14,4 15,5 16,6 17,7 18,6 19,8 20,9 Nettó nedvességtartalom [%] A HÚZÓSZILÁRDSÁG VÁLTOZÁSA A NEDVESSÉGTARTALOM FÜGGVÉNYÉBEN f t,0,mean [N/mm 2 ] ρ=520 kg/m 3 ρ =420 kg/m 3 ω [%] FSP (fiber saturation point) ω FSP 14

= 22% 11,2 12,3 13,4 14,4 15,5 16,6 17,7 18,6 19,8 20,9 Nettó nedvességtartalom [%] A

15 15

Hasonló dokumentumok

FAFAJTÁK, A FA SZABVÁNYOS OSZTÁLYBA SOROLÁSA, A FAANYAGOK ÉS FATERMÉKEK GYÁRTÁSA ÉS HASZNÁLATA

BME Építészmérnöki Kar Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék FAFAJTÁK, A FA SZABVÁNYOS OSZTÁLYBA SOROLÁSA, A FAANYAGOK ÉS FATERMÉKEK GYÁRTÁSA ÉS HASZNÁLATA 2016. szeptember 15. BME - Szilárdságtani