Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Átírás

1 Budapeti Műai é Gadaágtudományi Egyetem Silárdágtani é Tartóereeti Tané SZAKMÉRNÖKI KÉPZÉS A épületdiagnotia laboratóriumi móderei A FAANYAG, A FATERMÉKEK ÉS A FASZERKEZETEK LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATAI Dr. ARMUTH Miló egyetemi docen áprili 25.

2 A FAANYAG TARTÓSZERKEZETI SZEMPONTBÓL VIZSGÁLANDÓ TULAJDONSÁGAI: - Silárdágtani tulajdonágo - ilárdágo - rugalmaági moduluo - Poion tényeő - vióu anyagállandó tb. - Nedveégtartalom - Geometria - Tömeg (űrűég) - A fa fajtája - Kémiai tulajdonágo (vegyi ellenálló épeég) - Bevonato, faanyagvédelem - Károodáo - biológiai ároodáo - biológiai ároító - mechaniai ároodáo - tűár

3 A FAANYAG EGYÉB OKOKBÓL VIZSGÁLANDÓ TULAJDONSÁGAI: - Egyéb, építéeti empontból fonto tulajdonágo (viuáli, opáállóági, autiai, hőfiiai, tb. tul.) - Má empontoból fonto tulajdonágo (biológiai, eletromo, émiai tb.)

4 A FATERMÉKEK ÉS FASZERKEZETEK VIZSGÁLANDÓ TULAJDONSÁGAI: - A ragatóanyag é a ragatái rétege vigálatai - Geometriai vigálato, mérettűrée (elemmérete, rétegvatagágo, görbület tb.) - A ötée, ötőeleme vigálata (pl. cap hajlítóilárdága, cap-jellegű apcolat beágyaái ilárdága, egleme tűihorganyá, facavar becavarái nyomatéa, eg ihúái ellenálláa tb.)

5 Lombofa fatetjéne metetei é é n a ép T i ik t e e ö n r r e é m ó a t r a S T é ó i i c n a tru t g á n d o r á l t-re i S e E e BM er ó t r Ta

6 Évgyűrűhatár fenyő fatetjében é é n a ép T i ik t e e ö n r r e é m ó a t r a S T é ó i i c n a tru t g á n d o r á l t-re i S e E e BM er ó t r Ta

7 Fenyő ejtfalána udvaro gödröcéi é é n a ép T i ik t e e ö n r r e é m ó a t r a S T é ó i i c n a tru t g á n d o r á l t-re i S e E e BM er ó t r Ta

8 Fenyő ejtereete é é n a ép T i ik t e e ö n r r e é m ó a t r a S T é ó i i c n a tru t g á n d o r á l t-re i S e E e BM er ó t r Ta

9 Rotirányban nyomott fa öveténe tönremenetele é é n a ép T i ik t e e ö n r r e é m ó a t r a S T é ó i i c n a tru t g á n d o r á l t-re i S e E e BM er ó t r Ta

10 A fa ejtfalána felépítée

11 ANYAGTÖRVÉNYEK y y y Aniotrópia y yx xy x x x x x y xy x y 36 nem nulla elem, 21 független anyagállandó = ij = K ij. ij ij = H ij. ij Merevégi mátrix (6x6) x y xy x y

12 ANYAGTÖRVÉNYEK Ortrotópia x y xy x y = 12 nem nulla elem, 9 független anyagállandó x y xy x y

13 ANYAGTÖRVÉNYEK Tranotrópia x y xy x y = 12 nem nulla elem, 5 független anyagállandó x y xy x y

14 ANYAGTÖRVÉNYEK Iotrópia x y xy x y = 12 nem nulla elem, 2 független anyagállandó x y xy x y E G 2(1 )

15 ANYAGTÖRVÉNYEK - teherbírá vigálato eetén Faanyag: Lineárian rugalma anyagtörvény 2 [N/mm ] húá (t) nyomá (c) [%] E t > E c E o (hajlító íérleteből)

16 x l r t E r = E t Er Et Et E = E y = E 90 Er y

17 A faanyag ilárdágána időfüggée: Silárdág a rövididejű ilárdág %-ában t [napo]

18 3 fin int creep VISZKÓZUS ALAKVÁLTOZÁSOK t~0 t~0 t t

19 JELÖLÉSEK hajlító (m) húó (t) nyomó (c) nyíró (v) Silárdág / feültég = 0 90 o Beágyaái/palátnyomái (h), f c 45, d c,45, d terveéi (d) arateritiu ()

20 A FAANYAG MINŐSÍTÉSE (SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYBA SOROLÁS) 1. Laboratóriumi vigálato eredményeine tatitiai elemée (MSZ EN 338; MSZ EN 380; MSZ EN 384; MSZ EN 408; MSZ EN 1194) 2. Gépi ilárdági otályoá (MSZ EN 14081) 3. Viuáli otályoá (MSZ EN 518; MSZ EN 1912) - repedée mérete göcö, göclyua mérete, ill. területi réaránya, ferdeálúág mértée, évgyűrűéleég, tompaélűég, görbeég tb. ( i!) 4. Sármaái hely é a nemeti otályoái előíráo alapján (MSZ EN 1912) - imert fafaj, ármaái hely, nemeti otályoá

21 MINŐSÍTÉS LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOKKAL MSZ: - hajlítóilárdág F a nedveégtartalom (u) tetőlege átámítá u = 12%-o nedveégtartalomra 20 MSZ EN: - hajlítóilárdág - T = o C; R H = %; ( = %) - űrűég - - rotirányú rugalmaági modulu - mean 95%-a 20 h min. h/2 F l F 6 h (18+3) h l F F tetőlege min. h/2

22 A LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEINEK STATISZTIKAI ELEMZÉSE MSZ: normáli elolá min m, törő m, törő m, törő x űrűégfüggvénye 0,5F 12 2 b h 6 m, törő MSZ EN: lognorm elolá fm, o, f m, o fm, o, mean M W y F l b h 6 M W F 2 fm, o

23 FA HAJLÍTÓVIZSGÁLATI EREDMÉNYEIENK STATISZTIKAI KIÉRTÉKELÉSE Normál Weibull

24 Korreláció a rotirányú rugalmaági modulu é a hajlítóilárdág öött:

25 A SZERKEZETI (TERMÉSZETES) FAANYAGOK SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYAI Silárdági tulajdonágo [N/mm 2 ] C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50 Hajlítá f m, Rotirányú húá f t,0, Rotirányra merőlege húá f t,90, 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Rotirányú nyomá f c,0, Rotirányra merőlege nyomá f c,90, 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 Nyírá f v, 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 2,8 3,0 3,4 3,8 3,8 3,8 Merevégi tulajdonágo [N/mm 2 ] A rotirányú rugalmaági modulu öépértée A rotirányú rugalmaági modulu 5%-o v antilie E 0,mean , , E 0,05 4,7 5,4 6,0 6,4 6,7 7,4 7,7 8,0 8,7 9, ,7 A rotirányra merőlege rugalmaági modulu öépértée E 90,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 A nyírái rugalmaági modulu öépértée Puhafá (fenyő é nyár fafajo) Sűrűég [g/m 3 ] 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 A űrűég r

26 EGYENLETEK A KÜLÖNBÖZŐ SZILÁRDSÁGOK KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKEINEK MEGHATÁROZÁSÁHOZ Rotirányú húóilárdág: f t,0, = 0,6 f m, Rotirányú nyomóilárdág: f c,0, = 5(f m, ) 0,45 Nyíróilárdág: f v, = min. 3,8 0,2 (f m, ) 0,8 Rotirányra merőlege húóilárdág: f t, 90, = min. Rotirányra merőlege nyomóilárdág: f c, 90, =0,007 fenyő é lágy lombo fafajo eetén f c, 90, =0,015 emény lombo fafajo eetén 0,6 0,0015

27 EGYENLETEK A RUGALMASSÁGI MODULOSOK Rotirányú rugalmaági modulu: MEGHATÁROZÁSÁHOZ E 0,05 = 0,67 E 0,mean fenyő é lágylombo fafajo eetén E 0,05 = 0,84 E 0,mean eménylombo fafajo eetén A rotirányra merőlege rugalmaági modulu öépértée: E 90, mean = E 90, mean = E 0, mean 30 E 0, mean 15 A nyírái modulu öépértée: G mean = fenyő é lágylombo fafajo eetén eménylombo fafajo eetén E 0, mean 16

28 MSZ abvány erint

29

30 MÉRETHATÁS Terméete (ereeti) faanyag eetén: A f m, hajlító- é a f t,0, húóilárdág arateritiu értéét megnövelhetjü a h tényeővel 150 mm-nél iebb eretmeteti magaág, illetve éleég eetén, ahol: h 150 min h 1,3 0,2 Itt h a mm-ben megadott magaág hajlítá, illetve a éleég húá eetén.

31 ROSTRA MERŐLEGES NYOMÓSZILÁRDSÁG VIZSGÁLATA Sereeti fa próbatet Rétegelt ragatott fa próbatet A vigálat elve

32 A TÖRŐTEHER ÉRTELMEZÉSE ROSTRA MERŐLEGES NYOMÁS ESETÉN

33 FA PRÓBATEST ÉS A KÍSÉRLET ELRENDEZÉSE NYÍRÓSZILÁRDSÁG VIZSGÁLATÁHOZ

34 A GÉPI SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYOZÁS - Általában gyártóüemeben alalmaott móder - Jellemően ét roncolámente, vagy váironcolámente anyagvigálatból övetetetne a ilárdági otályba orolára - Nagyámú eetenént valamennyi elem vigálata A GÉPI SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYOZÁS MÓDSZEREI - Terméellenőréi render (adott méretű, fafajú é minőégű fa minőítée) - Gépellenőréi render (ülönböő méretű, fafajú é minőégű fa minőítée)

35 A GÉPI SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYOZÁS ELJÁRÁSAI A rotirányú hajlítái rugalmaági modulu mérée Dinamiu rugalmaági modulu mérée Sűrűégméré (mirohullámú, vagy gamma ugárá tb.) Optiai letapogatá Öetett megoldáo Egyebe

36 A dinamiu rugalmaági modulu vigálatán alapuló eljáráo: Regétani tulajdonágo: öefüggene a rugalmaági tulajdonágoal a rugalmaági modulu ámítható A dinamiu é a tatiu rugalmaági modulu öött oro a öefüggé Két móder: Hajlító regée Hangebeég méré

37 A hajlító regée mérée: A hajlítái ajátfrevencia mérée A fűréárut ét helyen alátámatjá é regébe hoá Előny: egyerű é gadaágo Hátrányo: ca aono elvény- é homéretű anyagoho, a telje fűréáru otályoáa aao eljárá puffertárolót (erettranportőr, tb.) igényel

38 A hangebeég mérée: A hang áthaladái ebeégét (c) méri A rugalmaági modulu ámítható (E = c 2 ) Saao méré, de nem függ a elvénymérettől Megoldható a rövidebb aao értéelée

39 Egyéb gépi ilárdági otályoó eljáráo: - Tűbelövé - Befúráo vigálat - Felületi megmunálá - Cavarállóág - Spetroópia, holográfia, MR

40 Hajlítái rugalmaági modulu méréen alapuló gépi otályoó berendeée:

41 VIZUÁLIS SZILÁRDSÁGI OSZTÁLYOZÁS A faanyagdarab ilárdági otályba oroláa a felületi, vagy eretmeteti jellemő viuáli ellenőréével Göcöég Ferdálúág Növeedé mértée (évgyűrűéleég) Repedée Geometriai jellemő (tompaelűég, lap- é oldalgörbeég, cavarodottág tb.) Biológiai ároító orlátoáa Húott é nyomott fa Mechaniai ároodáo További ritériumo + SŰRŰSÉGMÉRÉS (nedveégméré)!

42 A GTA (a göcö területi réarányána ) meghatároáa omoly aértelmet é gyaorlatot igényel!

43

44 Roncolámente faanyagvigálati paramétere mérée Cavarállóág: F a cavarállóági erő (N) c1 é c2 a cavar ihúáánál fellépő maximáli hídfeültég (mv) 3 é 0,00933 a műer alibráció ontanai E V Hangebeég: long a hangebeég (m/) V long F c a űrűég (g/m 3 ) E a rugalmaági modulu (N/mm 2 ) Beclő paraméter: c c a hajlítóilárdág várható értée fenyő ill. tölgy faanyago eetében (N/mm 2 ) V a hangebeég (m/) F a cavarállóági erő (N) 1 0, ,809 V 2 26,8 1,258 V 2 36, 9 F c F c

45 Roncolámente faanyagvigálati mérée beépített faanyagoon Cavarállóág méré födémen Hangebeég méré födémen

46 Vigálat 3D- Autiu tomográffal

47 A eredménye iértéelée

48 KÍSÉRLETI ELRENDEZÉS CSAP TÍPUSÚ KAPCSOLAT VIZSGÁLATÁHOZ

49 KÍSÉRLETI ELRENDEZÉS CSAP TÍPUSÚ KAPCSOLAT VIZSGÁLATÁHOZ

50 TERHELÉSI FOLYAMAT CSAP BEÁGYAZÁSI SZILÁRDSÁGÁNAK MÉRÉSÉHEZ

51 IDEALIZÁLT TEHER-ALAKVÁLTOZÁS GÖRBE ÉS MÉRÉSI PONTOK CSAP ELCSÚSZÁSI MEREVSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSÁHOZ

52 SZÁMÍTÁSOK CSAP TÍPUSÚ KAPCSOLAT SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐINEK MEGHATÁROZÁSÁHOZ Palátnyomái ilárdág: Becült palátnyomái ilárdág: Kedeti alaváltoá: Módoított edeti alaváltoá: Rugalma alaváltoá Kedeti beágyaái modulu: Beágyaái modulu: Rugalma beágyaái modulu:

53 A MÉRT TEHER-ALAKVÁLTOZÁS GÖRBE KIEGYENLÍTÉSE

54 A FAANYAG NEDVESSÉGTARTALMA netto m m m a nedve fa tömege m 0 a abolút ára fa tömege brutto m m m A nedveégtartalmat befolyáolja: m A örnyeő levegő: hőmérélete T [ C], relatív páratartalma RH [%] - A fa fajtája, a nedveégváltoá története, a fellépő feültég, a légnyomá tb. 0%

55 A NEDVESSÉGTARTALOM MEGHATÁROZÁSA SZÁRÍTÁSSAL - Kiméretű próbatet (pl. 25 mm hoú, 20 x 20 mm négyet eretmetetű, ill mm hoú, 4-6 mm átmérőjű ör eretmetetű) - A nedve tömeg lemérée (0,01-0,001 gr pontoággal) - Sárítá 103 ± 2 C-ra való hevítéel tömegállandóágig - hűté exiátorban obahőméréletre foforpentoxid, vagy lór-alcium felett (0% légnedveég mellett) - A ára tömeg lemérée (0,01-0,001 gr pontoággal)

56 A FAANYAG EGYENSÚLYI NEDVESSÉGTARTALMA A levegő relatív páratartalma RH [%] A levegő hőmérélete T [ C] A faanyag nedveégtartalma ω [%]

57 150 x 200 mm eretmetetű faelem 1000 mm-e aaána nedveégváltoáa 18 hét alatt e = 11%; emax. = 22% 11,2 12,3 13,4 14,4 15,5 16,6 17,7 18,6 19,8 20,9 Nettó nedveégtartalom [%]

58 A HÚZÓSZILÁRDSÁG VÁLTOZÁSA A NEDVESSÉGTARTALOM FÜGGVÉNYÉBEN f t,0,mean [N/mm 2 ] ρ = 420 g/m 3 FSP (fiber aturation point) ρ = 520 g/m 3 ω FSP ω [%]