DIN 52185 Skúšanie dreva - Stanovenie pevnosti v tlaku rovnobežne so smerom vlákien

Norma „DIN 52185 Skúšanie dreva – Stanovenie pevnosti v tlaku rovnobežne so smerom vlákien“, ktorú vypracoval Nemecký inštitút pre normalizáciu (DIN), opisuje metódu na stanovenie pevnosti v tlaku dreva rovnobežne so smerom vlákien pomocou malých, bezchybných vzoriek. Hodnoty pevnosti v tlaku určené podľa tejto normy nemožno jednoducho aplikovať na konštrukčné prvky, pretože ich pevnosť závisí od rozmerov a kvality dreva (rastové charakteristiky, chyby dreva). Z tejto normy bol vynechaný skúšobný postup na stanovenie Youngovho modulu.

Na účely tejto normy sa pevnosť v tlaku vzťahuje na maximálnu silu vyvinutú pri tlakovom zaťažení vzhľadom na počiatočný prierez vzorky.

Na stanovenie pevnosti dreva v tlaku v smere vlákien je potrebné nasledujúce skúšobné zariadenie:

• Zariadenie na meranie dĺžky (mikrometer alebo podobné), ktoré umožňuje určenie rozmerov vzorky s presnosťou 0,1 mm.
• Stroj na skúšanie tlaku (napr. stroj na skúšanie tlaku alebo stroj na skúšanie ťahu podľa DIN 51 221 alebo stroj na skúšanie tlaku triedy 1 podľa DIN 51223 a DIN 51220) je zariadenie, v ktorom je vzorka stlačená medzi dvoma plochými, centrálne umiestnenými kalenými oceľovými doskami. Aspoň jedna z dvoch oceľových dosiek musí byť pohyblivo upevnená na guľovom telese a musí byť pohyblivá vo vertikálnom smere.
• Zariadenie na meranie sily musí podporovať meranie až do 1 percenta maximálnej tlakovej sily.

Na stanovenie pevnosti v tlaku by sa mali vždy, keď je to možné, používať kubické vzorky so štvorcovým prierezom a dĺžkou strany 20 mm. Pre drevo s veľmi nepravidelnou kresbou, najmä s rozsiahlymi oblasťami prepletených vlákien, by sa mali použiť väčšie rozmery prierezu (do dĺžky strany 50 mm), ak je to možné, aby sa zaznamenalo aspoň päť rastových letokruhov alebo rastových zón. Dĺžka (výška) vzorky v smere vlákien by mala byť medzi 1,5 mm a 3 mm. Povrchy vzoriek by mali byť dostatočne ploché a hladké, aby bolo možné určiť rozmery s presnosťou na 0,1 mm. Výroba by sa mala vykonávať v prostredí s kontrolovanou klímou, pričom by sa mala zabezpečiť rovnobežnosť protiľahlých plôch, najmä koncových plôch, a kolmosť susedných plôch.

Pred testovaním sa vzorky musia skladovať vo vlhkom prostredí, kým nedosiahnu konštantnú hmotnosť v štandardnej klíme (20 °C plus/mínus 1 °C a 65 % plus/mínus 3 % relatívnej vlhkosti, v súlade s normou DIN 50014). V prostredí s kontrolovanou klímou sa konštantná hmotnosť považuje za dosiahnutú, ak sa hmotnosť vzorky nezmení o viac ako 0,1 % v porovnaní s predchádzajúcim vážením v 24-hodinových intervaloch.

Vo svete materiálového inžinierstva a lesníctva sú štandardizované testovacie postupy nevyhnutné na zabezpečenie kvality, spoľahlivosti a bezpečnosti drevených výrobkov používaných v stavebníctve, nábytku a rôznych priemyselných aplikáciách. Jednou z týchto základných noriem je DIN 52185. Táto norma poskytuje prísnu metodiku na posudzovanie pevnosti dreva v tlaku pozdĺž smeru jeho vlákien. Zatiaľ čo moderné európske a medzinárodné normy sa vyvinuli tak, aby zahŕňali alebo nahradili prvky tejto normy, DIN 52185 zostáva základným referenčným bodom.

Norma DIN 52185 bola vytvorená s cieľom riešiť potrebu jednotnej metódy na posudzovanie mechanických vlastností dreva v tlaku, čo je kritický faktor pre konštrukčné aplikácie, ako sú nosníky, stĺpy a nosné prvky v budovách. Pred týmito normami sa testovacie metódy značne líšili, čo viedlo k nekonzistentnostiam vo vlastnostiach materiálov a hodnotení bezpečnosti.

Hoci táto norma nebola oficiálne stiahnutá, navrhuje prechod na nové normy, ako napríklad „DIN EN 408 Drevené konštrukcie – Konštrukčné drevo a lepené lamelové drevo – Stanovenie určitých fyzikálnych a mechanických vlastností“, ktoré stavajú na pôvodných postupoch a vylepšujú ich. Norma DIN 52185 však zostáva v platnosti.

Hlavným účelom tejto normy je určiť pevnosť dreva v tlaku rovnobežne s vláknami, čo je základná mechanická vlastnosť, ktorá meria, aké zaťaženie môže vzorka dreva vydržať pri axiálnom stlačení predtým, ako sa poruší. Táto skúška je nevyhnutná pre:

• Konštrukčný návrh: Inžinieri používajú údaje na výpočet bezpečnej nosnosti drevených prvkov v mostoch, strechách a rámoch.
• Kontrola kvality: Výrobcovia zabezpečujú súlad so stavebnými predpismi posudzovaním konzistentnosti šarží pri výrobe reziva.
• Výskum a vývoj: Vedci skúmajú rozdiely medzi druhmi dreva, vplyvy spracovania (napr. sušenie alebo chemická impregnácia) a vplyvy prostredia na pevnosť.

Táto norma sa vzťahuje na vzorky masívneho dreva, zvyčajne získané z mäkkého alebo tvrdého dreva, a nezahŕňa technické výrobky, ako je preglejka alebo vrstvené dyhované drevo, pokiaľ nie je uvedené inak. Zdôrazňuje testovanie pozdĺž pozdĺžneho smeru vlákien, čo je najsilnejší smer dreva vďaka usporiadaniu celulózových vlákien.

Štandardizáciou premenných, ako sú rozmery vzoriek, rýchlosti zaťaženia a kritériá lomu, norma DIN 52185 minimalizuje experimentálne chyby a zabezpečuje porovnateľné výsledky v rôznych laboratóriách a krajinách.

Norma DIN 52185 opisuje jednoduchý, ale prísny protokol kompresných skúšok určený pre univerzálne skúšobné stroje bežne používané v materiálových laboratóriách. Tento postup zahŕňa predovšetkým nasledujúce kroky:

• Príprava vzorky: Vyberú sa čisté, bezchybné vzorky dreva s rozmermi 20 mm x 20 mm x 300 mm (prierez x dĺžka) s dĺžkami rovnobežnými so smerom vlákien. Vzorky sa v komore s kontrolovanou klimatizáciou uvedú na štandardný obsah vlhkosti (zvyčajne 12 percent pre stavebné drevo), aby sa simulovali prevádzkové podmienky. Presne sa zmerajú počiatočné rozmery a hmotnosť.
• Nastavenie: Vzorka sa umiestni vertikálne medzi zaťažovacie dosky testovacieho stroja, pričom sa zabezpečí, aby koncové plochy boli rovné a kolmé na smer vlákien. Na bezpečné upevnenie vzorky sa aplikuje mierne predpätie (približne 1 percento maximálneho očakávaného zaťaženia).
• Zaťaženie a skúšanie: Tlaková sila sa aplikuje konštantnou rýchlosťou 1 mm za minútu až do porušenia, ktoré je definované ako 10-percentný pokles zaťaženia po dosiahnutí maximálnej alebo zdanlivej úrovne vzperu/drvenia. Údaje o závislosti zaťaženia od deformácie sa priebežne zaznamenávajú na vykreslenie krivky napätia a deformácie. Skúšobná rýchlosť zabezpečuje kvázistatické podmienky, čím sa zabráni dynamickým účinkom.
• Výpočet a správa: Pevnosť v tlaku sa vypočíta vydelením maximálneho zaťaženia počiatočnou plochou prierezu. Výsledky sa uvádzajú spolu s modulom pružnosti, ak je odvodený z krivky. Sú zahrnuté aj podrobnosti o druhu dreva, hustote a akýchkoľvek anomáliách.

Aby sa predišlo nebezpečenstvu úlomkov, mali by sa dodržiavať bezpečnostné opatrenia, ako napríklad používanie ochranných štítov okolo stroja.

Norma DIN 52185 výrazne ovplyvnila drevársky priemysel tým, že poskytla spoľahlivé údaje pre konštrukčné predpisy upravujúce drevené konštrukcie v Európe. Napríklad hodnoty pevnosti v tlaku odvodené z tejto skúšky určujú prípustné namáhanie v stavebných predpisoch, čím sa znižuje nadmerné inžinierstvo a plytvanie materiálom.

Táto norma sa používa v nasledujúcich oblastiach použitia:

• Konštrukcia: Na účely overenia lepených drevených nosníkov pre výškové drevené budovy.
• Výroba nábytku: Zabezpečiť, aby nohy stolov alebo rámy stoličiek boli odolné voči každodennému zaťaženiu.
• Výskum: Porovnávacie štúdie o stromoch tropického a mierneho podnebia pre udržateľné využívanie zdrojov.

Norma DIN 52185 v konečnom dôsledku ilustruje silu stručných a praktických noriem pri podpore inovácií a bezpečnosti. Štandardizáciou tlakových skúšok v súlade s textúrou umožnila inžinierom stavať s istotou s použitím dreva. Či už v mobilnej píle alebo v najmodernejšom výskumnom laboratóriu, jej princípy naďalej podporujú svetovú štrukturálnu integritu.

Naša organizácia, ktorá pôsobí už mnoho rokov a starostlivo sleduje globálny vývoj vo vede a technike, zamestnáva kvalifikovaný tím a rozsiahlu infraštruktúru na vykonávanie testov, meraní a analýz v širokej škále oblastí pre podniky vo všetkých odvetviach. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou DIN 52185 „Skúšanie dreva – Stanovenie pevnosti v tlaku rovnobežne so smerom vlákien“.