Föreläsning i kursen Konstruktionsmaterial (MPA001): Trä som material

Relevanta dokument
Material, form och kraft, F4

Hårdgörning av asp. Densification of aspen wood. Växjö Examensarbete nr: TD 093/2008 Martin Johansson Avdelningen för Skog & Träteknik

Beskrivning av dimensioneringsprocessen

TMPT06 Material & materialval

Byggmaterial med statistik Provmoment: Tentamen i byggmaterial Ladokkod:41B10B Tentamen ges för: IH byggnadsingenjörer årskurs 2

Forskning för Innovationer och Affärer!

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

Bild 2. Ett tvärsnitt av hur fiberväggen är uppbyggd och hur fibrerna limmas samman med mittlamellen.

Tillverkningen av papper har gamla anor. Historiska källor säger att papper baserat på cellulosafiber från lin, bomull och andra växter för första

Belastningsanalys, 5 poäng Fiberarmering - Laminat

Introducerande övningsuppgifter (med lösningar)

TRÄ, GEMENSAMT ALLMÄNT

Fuktkvotsmätare MD-2G

Värmebehandlat trä Ytbehandling, egenskaper och användningsområden

Vad är glasfiber? Owens Corning Sweden AB

MapeWrap C UNI-AX. MapeWrap C UNI-AX HM. Mycket stark kolfiberduk med fibrer i en riktning med hög och mycket hög elasticitetsmodul

Svenska barr- och lövträd användning och anatomi. Swedish softwoods and hardwoods use and anatomy

Träs svällning på mikro- och makronivå LTH Ingenjörshögskolan vid Campus Helsingborg Bygg- och miljöteknologi / Byggnadsmaterial

Träslag. Tall. Björk

Träets egenskaper. Definitioner. Densitet träslag. Sommarved. Årsringsbredd och densitet

Forskningen vid Polymera material och kompositer, Material och tillverkningsteknik, Chalmers. Antal Boldizar

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Färm

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Carlsson

Ny träteknik höjer värdet på lövskogen av Jimmy Johansson och Dick Sandberg

Materialkunskap? Framtiden?

Dimensionering av byggnadskonstruktioner

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Spänning och töjning (kap 4) Stång

Dimensionering för moment Betong

Referensvärden för olika byggmaterial

Beauty & Performance in Wood TM

Material som används i slöjden

3: 24p 4: 36p 5: 48p. 18 uppgifter, 60 p

Tentamen i. Konstruktionsteknik. 26 maj 2009 kl

Konstruktioner i Trä. Egenskaper och förutsättningar. Limträteknik AB

Är det svenska skogsbruket på rätt väg? IVA, Ingenjörsvetenskapsakademin Stockholm

AFFÄRSOMRÅDE UTGÅVA Klinkergolv. Klinkergolv. Plattor i bruk och plattor i fix. ON A SOLID GROUND Kunskap om golv sedan 1929

Institutionen för skogens produkter och marknader. Virkets formförändring och dess betydelse vid postning. Henrik Nordin

Allmänna anvisningar: <Hjälptext: Frivilligt fält. Skriv här ytterligare information som studenterna behöver>

Fiberkompositer med ökad mekanisk och elektrisk prestanda för lindningskopplare

Trävaror och träprofiler till bygget. Att välja trä

I figuren nedan visas en ritning över stommen till ett bostadshus. Stommen ska bestå av

Examensarbete i träteknik Institutionen för konstruktions- och produktionsteknik Linköpings tekniska högskola. Högtrycket

MoRe Research Örnsköldsvik AB

Repetition av det centrala innehållet i kemi

1 Institutionen för skogens ekologi och skötsel

Beauty & Performance in Wood TM

Vem tänder på flisstackar?

Inga hjälpmedel är tillåtna. För att få godkänd kurs måste man få minst 30 poäng på examen.

CASCOL 3346 HÄRDARE 3336

Komplett reparationssortiment

ärmebehandlat trä n Egenskaper och användningsområden

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

Inte bara bräder och papper - bioraffinering av träd

Trädbränsle Trädets fysikaliska egenskaper

Eurokod Trä. Eurocode Software AB

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Svenska träslag Ask Avenbok

Modellteknik. pro.form industridesign

Förstudie: Värmebehandling av trä

FIBERFÖRSTÄRKNING AV LIMTRÄBALKAR

Årskurs 1-3: Några vanliga tekniska lösningar där människan härmat naturen.

Sto Scandinavia AB Betongrenovering. Förstärkning av bärande konstruktioner med StoFRP System

Träets svällning och krympning Barkman, Lars Fornvännen Ingår i: samla.raa.

Puts på murverk. Murverk Material, konstruktion, hantverk. Uppbyggnad av flerskiktsputs. Hantverksaspekter. Armering av puts

Ha kunskaper om na gra vanliga tillverkningsmaterial Ka nna till hur man kan sammanfoga olika sorters material

BRA ATT VETA OM TRÄ. [ Trä ger trevnad hemma ]

Möjligheter med samverkanskonstruktioner. Stålbyggnadsdagen Jan Stenmark

SVENSK STANDARD SS

Materia Sammanfattning. Materia

Kvalitetssäkring vid arbete med fukt i virke

Hållbar utveckling. Kemins historia och Nobel

Abrasive blasting of wood

FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Korrosion hos förzinkat stål i karbonatiserad och kloridhaltig betong

Biomekanik Belastningsanalys

Formelsamling i Hållfasthetslära för F

Kontaktperson Datum Beteckning Sida Carl-Johan Johansson P (6) SP Trä

Att beakta vid konstruktion i aluminium. Kap 19

Krav enligt BBR08. Brand. Brandteknisk klass. Brandteknisk klass. Brandteknisk klass. Säkerhet vid brand Bärförmåga vid brand

Material föreläsning 3. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Dimensionering för tvärkraft Betong

Limträpanel. Formstabil och enkel att montera.

Brotyper. Olika brotyper används till olika saker. De brotyper vi går igenom är: Balkbro Bågbro Hängbro Snedkabelbro

OM KONSTEN ATT FÖRÄDLA TRÄ

JOHAN BERNDTSON & ALEXANDER FREDÉN

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Organisk kemi / Biokemi. Livets kemi

Massa och Pappers- Industrin på -10. års sikt. L.Wågberg

Trä- och Bionanokompositer

Provtryckning och bestämning av elasticitetsmodul och böjhållfasthet för limträbalkar.

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Kursplan och kunskapskrav för skolämnet Teknik

Livens inverkan på styvheten

Syftet med skiktuppbyggnaden är att förhindra golvets fuktrörelser. Detta görs genom att vända fiberriktingen 90 grader i förhållande till varandra.

Konstruktiv utformning

Hållbar utveckling tema Energi och Miljö. Petra Norman

LTH Ingenjörshögskolan vid Campus Helsingborg Sanne Johansson Avdelningen för Byggnadsmaterial MATERIALLÄRA (VBM 611) 2013

Betyg i årskurs 6. Grundskolans läroplan Kursplan i ämnet teknik

mpas (Brookfield LVT sp3, 12 rpm vid +25 o C).

Transkript:

Föreläsning i kursen Konstruktionsmaterial (MPA001): Trä som material Träets byggnad Mekaniska egenskaper hos trä Trä och fukt Komprimerat trä Jag ska prata om en komposit bestående av organiska polymerer trä. Trä har en avancerad byggnad för en stark och materialsnål uppbyggnad. Jämför uppbyggnaden med en bunt sugrör. Trä består av tre komponenter: cellulosa 45 % hemicellulosa 25 % lignin 30 % analogi med armerad betong: cellulosa motsvarar armeringsjärn (dragstyrka), lignin gruset (tryckhållfasthet), hemicellulosa cement (bindemedel). Cellulosa är en polysackarid med långa ogrenade kedjor av upp till 10 000 glukosenheter. Hemicellulosa är också en polysackarid som också mest består av glukos, men även andra sockerarter. Molekylerna är grenade och består bara av något hundratal sockerenheter. Lignin är oligopolymer av aromatiska kolväten (bensenringar) med korsbunden, ganska komplicerad uppbyggnad. Alla tre ämnena är termoplastiska och helt eller delvis amorfa (ej kristallina, saknar smältpunkt) med glastransitionstemperatur på drygt 200ºC, väsentligt lägre i fuktigt tillstånd. Man kan inte smälta trä, men göra det böjligt och formbart. Hemicellulosa (mest) och cellulosa sväller och krymper med fukthalten. Cellulosa, hemicellulosa och lignin bygger upp mikrofibriller som bygger upp cellvägg. Bygger upp non-woven struktur med olika laminerade skikt som tillsammans utgör cellvägg. De olika skikten skiljer sig beträffande sammansättning och mikrofibrillvinkel. Det dominerande skiktet har hög halt cellulosa och fibriller orienterade i fiberns längdriktning. Fibrillorienteringen gör att nästan alla fuktrörelser sker tvärs längsriktningen och gör cellväggen starkare i längsriktning. Det finns två slags fibrer vårveds- och sommarvedsfibrer. Vårvedsfibrer är tunnväggiga och sommarvedsfibrer tjockväggiga. Sommarved armerar, liksom märgstrålar. Krympning: axiellt <1 %, radiellt ~4 %, tangentiellt ~8 %. Krympningen densitetsberoende. Krympning ger spänningar Komposit uppbyggnad på flera nivåer: sammansättning, cellskikt, celler, sommar-vårved., ger styrka.

cellulosa vårved hemicellulosa mikrofibriller cellväggsskikt vedceller årsringar sommarved lignin Trädets armering - sommarved och märgstrålar Märgstråle Sommarvedsband Man skiljer på fiber-, partikel- och skumkompositer (cellulära) (kap 25): Trä är huvudsakligen en fiberkomposit. Cellväggen är en fiberkomposit. Trä består av fibrer, fiberväggen består av fibriller. Tvärs fiberriktningen är trä dock en skumkomposit. Träets byggnad gör det till ett starkt byggnadsmaterial: cellulosafibrer hälften så starka som kolfiber, fibriller ännu starkare. uppbyggnaden utnyttjar materialet effektivt. Men: Trädet producerar inte ett konstruktionsmaterial utan en mast som ska få upp grenar och grönmassa så högt upp som möjligt. Det handlar om återvinning. Problem: Trädet är rått trämaterial är torra hållf blir då bättre men man får problem med fuktrörelser, spänningar, deformation och sprickor Trädet har inte lämplig form för människans konstruktioner Kvistar ger fiberstörningar. Trädet är självreparerande, men lagningarna försämrar virket exempel reaktionved (tjurved). Kontentan är att trä är heterogent, det är ett dåligt definierat material. Egenskaperna, även mekaniska, är svåra att prognostisera. Konstruktionsvirke är mycket svagare än felfri ved. Man måste överdimensionera för att få säkerhet

Vägen till bättre konstruktionsmaterial av trä: sönderdela och bygg upp på nytt. Ger mindre spridning och bättre kontroll. Exempel: limträ, fanerträ, I-balk, Fe-wood (träkompositer, engineered wood products, EWP). Ett annat sätt att få trä mer ingenjörsmässigt: komprimering enligt CaLignum-metoden. Isostatisk pressning under gummimembran i Quintuspress. Volymen minskar beroende på densiteten. Mekaniska egenskaper förbättras, särskilt påtagligt hårdhet och repmotstånd. Kontenta Trä är: starkt i förhållande till massan heterogent långt ifrån ett material med definierade egenskaper anisotropt - olika egenskaper i axiell, radiell och tangentiell riktning reologiskt - kryper hygroskopiskt - fuktinnehåll och volym påverkas av luftfuktighet brännbart - behåller dock hållfasthet längre än t.ex. stål. Det finns stora möjligheter att göra trä till ett ingenjörsmaterial. Tryckhållfasthetens densitetsberoende (MPa) 150 125 100 75 50 25 0 σ // = σ s// (ρ/ρ s ) σ / = σ s/ (ρ/ρ s ) 2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 ρ (kg m -3 )

Limträ Fanerträ (LVL) I-balk Engineered Wood Products (EWP) Komprimering av furu Före Efter 150 µm 150 µm

Mekaniska egenskaper hos CaLignum-trä jämfört med okomprimerat trä 150 100 Furu Asp Ask 1-σ komp /σ (%) 50 0-50 -100 Drag Tryck, ax Tryck, tang Tryck, rad Böj Slag Brinell-hårdhet (kp/mm 2 ) Furu blir hårt som ek, ek blir dubbelt så hårt

Jämförelse med andra material 0 Furu CaLignum-furu Ek CaLignum-ek 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termoplaster Bly Tenn Härdplaster Stål 200-1000 Brinell Koppar 40 Brinell Brinellhårdhet kp/mm