TY - BOOK
T1 - Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun
AU - Wright, Kirsti
AU - Leppävuori, Erkki
PY - 1984
Y1 - 1984
N2 - Puun murtumistarkasteluihin alettiin soveltaa
1960-luvulla murtumismekaniikkaa, joka tarkastelee
aineessa olevan särön kasvamista ja särönkasvusta
johtuvaa haurasmurtuman mahdollisuutta. Varhaisimmissa
tutkimuksissa etsittiin vapautuvan energian GC
riippuvaisuutta särön koosta, puun ortotropiasuunnista,
kosteudesta, lämpötilasta ja kokeen suoritusnopeudesta.
Uudemmat tutkimukset ovat keskittyneet murtumissitkeyden
KC määrittamiseen ja lineaarisen murtumismekaniikan
soveltamiseen. Murtumismekaniikan materiaalivauriot ovat
herkkiä koemenettelyn yksityiskohdille. Eri tutkijoiden
arvojen vertailua vaikeuttaa se, että ohjaavaa standardia
ei ole. Käytettyjen koekappaleiden koko vaihtelee
parista kuutiosenttimetristä kolmemetrisiin palkkeihin ja
pienillä koekappaleilla on saatu jopa monikymmenkertaisia
laskennallisen murtumissitkeyden arvoja verrattuna
suurten koekappaleiden antamiin arvoihin. Puun
ortotrooppisuuden takia yhdistetyt murtumistavat ovat
yleisiä. Keskeinen ongelma on eri tapojen merkityksen
arvioiminen ja sopivan murtoehdon muodostaminen.
Ortotropiasuuntien erilaista murtumissitkeyttä voidaan
selittää murtopinnan morfologian avulla. Tärkeimmät
selitysmallit tarkastelevat vuosilustojen ja ydinsäteiden
sekä solurakenteen merkitystä. Soluseinämien
rakennepiirteet selittävät kosteuden ja lämpötilan
vaikutusta.
Lineaarista murtumismekaniikkaa voidaan soveltaa
rakenteisiin, joissa esiintyy puun syiden suuntaan nähden
poikittaisia vetojännityksiä ja jännityshuippuja.
Liimapuupalkeissa ja liimaliitoksissa on tällaisia
yksityiskohtia. Halkeamien, lovien ja mahdollisesti
oksienkin vaikutus rakenteen kantokykyyn voidaan ottaa
paremmin husmioon murtumismekaniikan avulla.
Kokovaikutuksen analysoinnissa on otettava huomioon, onko
kappale tasojännitystilassa vai tasomuodonmuutostilassa.
Edelleen on erotettava toisistaan lujuuden ja
murtumissitkeyden riippuvaisuus koosta. Luonnollisen
kokoa ilmaisevan parametrin löytäminen ei ole itsestään
selvää. Virheetön puu ja sahatavara kestävät
pitkäaikaista kuormitusta eri tavalla. Sekä
jännitysintensiteettitarkasteluun perustuvaa hitaan
särönkasvun teoriaa että viskoelastisen särönkasvun
teoriaa on käytetty eliniän arviointiin. Vauriomallit
ovat analogisia särönkasvuteorian kanssa.
Varmuusfilosofian pitää perustua tilastolliseen
tarkasteluun, jolloin sahatavaran ominaisuuksia
käsitellään ottaen huomioon niille luonteenomaiset vinot
ja laajat jakaumat. Murtorajatilana nopean säronkasvun
aiheuttama haurasmurtuma on vaarallisempi kuin hidas ja
sitkeä puristusmurtuma, jolloin rakennuksen muodonmuutos
ennakoi kantokyvyn menettämistä.
AB - Puun murtumistarkasteluihin alettiin soveltaa
1960-luvulla murtumismekaniikkaa, joka tarkastelee
aineessa olevan särön kasvamista ja särönkasvusta
johtuvaa haurasmurtuman mahdollisuutta. Varhaisimmissa
tutkimuksissa etsittiin vapautuvan energian GC
riippuvaisuutta särön koosta, puun ortotropiasuunnista,
kosteudesta, lämpötilasta ja kokeen suoritusnopeudesta.
Uudemmat tutkimukset ovat keskittyneet murtumissitkeyden
KC määrittamiseen ja lineaarisen murtumismekaniikan
soveltamiseen. Murtumismekaniikan materiaalivauriot ovat
herkkiä koemenettelyn yksityiskohdille. Eri tutkijoiden
arvojen vertailua vaikeuttaa se, että ohjaavaa standardia
ei ole. Käytettyjen koekappaleiden koko vaihtelee
parista kuutiosenttimetristä kolmemetrisiin palkkeihin ja
pienillä koekappaleilla on saatu jopa monikymmenkertaisia
laskennallisen murtumissitkeyden arvoja verrattuna
suurten koekappaleiden antamiin arvoihin. Puun
ortotrooppisuuden takia yhdistetyt murtumistavat ovat
yleisiä. Keskeinen ongelma on eri tapojen merkityksen
arvioiminen ja sopivan murtoehdon muodostaminen.
Ortotropiasuuntien erilaista murtumissitkeyttä voidaan
selittää murtopinnan morfologian avulla. Tärkeimmät
selitysmallit tarkastelevat vuosilustojen ja ydinsäteiden
sekä solurakenteen merkitystä. Soluseinämien
rakennepiirteet selittävät kosteuden ja lämpötilan
vaikutusta.
Lineaarista murtumismekaniikkaa voidaan soveltaa
rakenteisiin, joissa esiintyy puun syiden suuntaan nähden
poikittaisia vetojännityksiä ja jännityshuippuja.
Liimapuupalkeissa ja liimaliitoksissa on tällaisia
yksityiskohtia. Halkeamien, lovien ja mahdollisesti
oksienkin vaikutus rakenteen kantokykyyn voidaan ottaa
paremmin husmioon murtumismekaniikan avulla.
Kokovaikutuksen analysoinnissa on otettava huomioon, onko
kappale tasojännitystilassa vai tasomuodonmuutostilassa.
Edelleen on erotettava toisistaan lujuuden ja
murtumissitkeyden riippuvaisuus koosta. Luonnollisen
kokoa ilmaisevan parametrin löytäminen ei ole itsestään
selvää. Virheetön puu ja sahatavara kestävät
pitkäaikaista kuormitusta eri tavalla. Sekä
jännitysintensiteettitarkasteluun perustuvaa hitaan
särönkasvun teoriaa että viskoelastisen särönkasvun
teoriaa on käytetty eliniän arviointiin. Vauriomallit
ovat analogisia särönkasvuteorian kanssa.
Varmuusfilosofian pitää perustua tilastolliseen
tarkasteluun, jolloin sahatavaran ominaisuuksia
käsitellään ottaen huomioon niille luonteenomaiset vinot
ja laajat jakaumat. Murtorajatilana nopean säronkasvun
aiheuttama haurasmurtuma on vaarallisempi kuin hidas ja
sitkeä puristusmurtuma, jolloin rakennuksen muodonmuutos
ennakoi kantokyvyn menettämistä.
KW - wood products
KW - fracture mechanics
KW - strength
M3 - Report
SN - 951-38-2137-4
T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita
BT - Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun
PB - VTT Technical Research Centre of Finland
CY - Espoo
ER -