DIN 52185 Badanie drewna – Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie równolegle do kierunku włókien

Norma „DIN 52185 Badanie drewna – Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie w kierunku słojów”, opracowana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę określania wytrzymałości drewna na ściskanie w kierunku słojów, z wykorzystaniem małych, nienaruszonych próbek. Wartości wytrzymałości na ściskanie określone zgodnie z tą normą nie mogą być bezpośrednio zastosowane do elementów konstrukcyjnych, ponieważ ich wytrzymałość zależy od wymiarów i jakości drewna (cechy wzrostu, wady drewna). W normie pominięto procedurę badania modułu Younga.

Dla celów niniejszej normy wytrzymałość na ściskanie oznacza maksymalną siłę rozwijającą się pod wpływem obciążenia ściskającego w odniesieniu do początkowego przekroju poprzecznego próbki.

Do określenia wytrzymałości drewna na ściskanie w kierunku włókien niezbędny jest następujący sprzęt badawczy:

• Urządzenie do pomiaru długości (mikrometr lub podobne) umożliwiające określenie wymiarów próbki z dokładnością do 0,1 mm.
• Maszyna do badania wytrzymałości na ściskanie (np. maszyna do badania wytrzymałości na ściskanie maszyny rozciągającej zgodnie z normą DIN 51 221 lub maszyna do badania wytrzymałości na ściskanie klasy 1 zgodnie z normami DIN 51223 i DIN 51220) to urządzenie, w którym próbka jest ściskana między dwiema płaskimi, centralnie umieszczonymi, hartowanymi płytkami stalowymi. Przynajmniej jedna z dwóch płytek stalowych musi być ruchomo zamocowana na korpusie kulistym i mieć możliwość ruchu w kierunku pionowym.
• Urządzenie do pomiaru siły musi umożliwiać pomiar do 1 procenta maksymalnej siły ściskającej.

Do określania wytrzymałości na ściskanie, w miarę możliwości, należy używać próbek sześciennych o kwadratowym przekroju poprzecznym i długości boku 20 mm. W przypadku drewna o bardzo nieregularnym usłojeniu, zwłaszcza tego z rozległymi, zazębiającymi się powierzchniami słojów, należy w miarę możliwości używać większych wymiarów przekroju poprzecznego (do 50 mm długości boku), aby zarejestrować co najmniej pięć słojów lub stref przyrostowych. Długość (wysokość) próbki w kierunku słojów powinna wynosić od 1,5 mm do 3 mm. Powierzchnie próbek powinny być płaskie i wystarczająco gładkie, aby wymiary można było określić z dokładnością do 0,1 mm. Produkcja powinna odbywać się w klimatyzowanym środowisku, zapewniającym równoległość przeciwległych powierzchni, zwłaszcza powierzchni czołowych, oraz prostopadłość powierzchni sąsiednich.

Przed badaniem próbki należy przechowywać w wilgotnym środowisku, aż do osiągnięcia stałej masy w standardowym klimacie (20°C plus/minus 1°C i wilgotność względna 65% plus/minus 3%, zgodnie z normą DIN 50014). W środowisku o kontrolowanym klimacie stałą masę uważa się za osiągniętą, jeśli masa próbki nie zmieniła się o więcej niż 0,1% w porównaniu z poprzednim ważeniem w odstępach 24-godzinnych.

W świecie inżynierii materiałowej i leśnictwa, znormalizowane procedury testowe są niezbędne do zapewnienia jakości, niezawodności i bezpieczeństwa produktów drewnianych wykorzystywanych w budownictwie, meblarstwie i różnych zastosowaniach przemysłowych. Jedną z takich fundamentalnych norm jest DIN 52185. Norma ta określa rygorystyczną metodologię oceny wytrzymałości drewna na ściskanie wzdłuż włókien. Chociaż współczesne normy europejskie i międzynarodowe ewoluowały, aby włączyć lub zastąpić elementy tej normy, DIN 52185 pozostaje fundamentalnym punktem odniesienia.

Norma DIN 52185 została opracowana w celu zaspokojenia potrzeby ujednoliconej metody oceny właściwości mechanicznych drewna poddanego ściskaniu, co jest kluczowym czynnikiem w zastosowaniach konstrukcyjnych, takich jak belki, słupy i elementy nośne w budynkach. Przed wprowadzeniem tych norm metody badań były bardzo zróżnicowane, co prowadziło do niespójności we właściwościach materiałów i ocenach bezpieczeństwa.

Chociaż norma ta nie została oficjalnie wycofana, proponuje ona przejście na nowe normy, takie jak „DIN EN 408 Konstrukcje drewniane – Drewno konstrukcyjne i drewno klejone warstwowo – Oznaczanie niektórych właściwości fizycznych i mechanicznych”, które bazują na pierwotnych procedurach i je ulepszają. Norma DIN 52185 pozostaje jednak w mocy.

Głównym celem niniejszej normy jest określenie wytrzymałości drewna na ściskanie wzdłuż włókien – podstawowej właściwości mechanicznej, która mierzy, jakie obciążenie może wytrzymać próbka drewna pod wpływem ściskania osiowego, zanim ulegnie zniszczeniu. Badanie to jest niezbędne do:

• Projektowanie konstrukcyjne: Inżynierowie wykorzystują dane do obliczenia bezpiecznego obciążenia elementów drewnianych w mostach, dachach i ramach.
• Kontrola jakości: Producenci zapewniają zgodność z przepisami budowlanymi poprzez ocenę spójności partii produkowanego drewna.
• Badania i rozwój: Naukowcy badają różnice między gatunkami drewna, efekty przetwarzania (np. suszenie lub impregnacja chemiczna) oraz wpływ środowiska na wytrzymałość.

Niniejsza norma ma zastosowanie do próbek drewna litego, zazwyczaj pozyskiwanego z drewna iglastego lub liściastego, i nie obejmuje wyrobów przetworzonych, takich jak sklejka czy laminowane drewno fornirowane, o ile nie określono inaczej. Norma kładzie nacisk na badanie wzdłuż włókien podłużnych, które są najmocniejszym kierunkiem drewna ze względu na ułożenie włókien celulozowych.

Standaryzacja takich zmiennych, jak wymiary próbek, współczynniki obciążenia i kryteria pękania, zgodnie z normą DIN 52185 minimalizuje błędy eksperymentalne i gwarantuje porównywalność wyników między laboratoriami i krajami.

Norma DIN 52185 określa prosty, a zarazem rygorystyczny protokół badania ściskania, przeznaczony dla uniwersalnych maszyn wytrzymałościowych powszechnie stosowanych w laboratoriach materiałowych. Procedura ta obejmuje przede wszystkim następujące kroki:

• Przygotowanie próbek: Wybierane są czyste, nieskazitelne próbki drewna o wymiarach 20 mm x 20 mm x 300 mm (przekrój x długość), ułożone równolegle do kierunku słojów. Próbki doprowadzane są do standardowej wilgotności (zwykle 12% dla drewna budowlanego) w komorze klimatycznej, aby symulować warunki użytkowania. Dokładnie mierzone są wymiary początkowe i masa.
• Przygotowanie: Próbkę umieszcza się pionowo między płytami obciążającymi maszyny wytrzymałościowej, upewniając się, że powierzchnie końcowe są płaskie i prostopadłe do kierunku włókien. W celu bezpiecznego ułożenia próbki stosuje się lekkie obciążenie wstępne (około 1% maksymalnego przewidywanego obciążenia).
• Obciążenie i badania: Siła ściskająca jest przykładana ze stałą szybkością 1 mm na minutę, aż do zniszczenia, definiowanego jako 10-procentowy spadek obciążenia po osiągnięciu maksymalnego lub pozornego poziomu wyboczenia/zgniecenia. Dane dotyczące obciążenia i odkształcenia są stale rejestrowane w celu wykreślenia krzywej naprężenie-odkształcenie. Prędkość badania zapewnia warunki quasi-statyczne, zapobiegając wpływom dynamicznym.
• Obliczenia i raportowanie: Oblicz wytrzymałość na ściskanie, dzieląc obciążenie maksymalne przez początkową powierzchnię przekroju poprzecznego. Wyniki są podawane wraz z modułem sprężystości, jeśli wyprowadzono je z krzywej. Podano również szczegółowe informacje dotyczące gatunku drewna, gęstości i ewentualnych anomalii.

Aby zapobiec powstawaniu odłamków, należy zachować środki ostrożności, np. stosować wokół maszyny osłony ochronne.

Norma DIN 52185 wywarła ogromny wpływ na przemysł drzewny, dostarczając wiarygodnych danych do przepisów projektowych dotyczących konstrukcji drewnianych w Europie. Przykładowo, wartości wytrzymałości na ściskanie uzyskane w tym badaniu określają dopuszczalne naprężenia w przepisach budowlanych, redukując nadmierną ingerencję inżynieryjną i marnotrawstwo materiałów.

Norma ta jest stosowana w następujących obszarach zastosowań:

• Budownictwo: W celu weryfikacji belek z drewna klejonego warstwowo przeznaczonych do wysokich budynków drewnianych.
• Produkcja mebli: Aby zapewnić wytrzymałość nóg stołów lub ram krzeseł na codzienne obciążenia.
• Badania: Badania porównawcze drzew rosnących w klimacie tropikalnym i umiarkowanym pod kątem zrównoważonego wykorzystania zasobów.

Norma DIN 52185 jest przykładem siły zwięzłych, praktycznych norm w promowaniu innowacji i bezpieczeństwa. Dzięki standaryzacji prób ciśnieniowych w zależności od tekstury, umożliwiła inżynierom budowanie z pewnością siebie przy użyciu drewna. Niezależnie od tego, czy chodzi o mobilny tartak, czy o najnowocześniejsze laboratorium badawcze, jej zasady nadal stanowią podstawę integralności konstrukcyjnej na całym świecie.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, zatrudnia wykwalifikowany zespół i dysponuje rozbudowaną infrastrukturą do przeprowadzania badań, pomiarów i analiz w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów. W tym kontekście świadczymy również usługi badawcze zgodnie z normą DIN 52185 „Badanie drewna – Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie w kierunku słojów”.