A szerkezeti faanyagvizsgálat a gyakorlatban

2005/2 Magyar Asztalos és Faipar 153Korábban a sportparketta szerkezetébe az épület beázása miatt csapadékvíz jutott. Alapvetően arra a kérdésre kellett választ adnom, hogy a beázás miatt keletkezett-e olyan gombakárosodás, ami csökkentette a faanyag szilárdságát, illetve milyen tényezőkokozhatták a hosszlécek törését.Úgy gondolom, hogy a vizsgálatoknál szerzett tapasztalatok mások számára is hasznosak lehetnek.A vizsgált sportparketta kialakításának rétegrendje az alábbi: (2. kép)– aljzatbeton– polietilénfólia– ékek a burkolat magasságánakbeállításához– hosszlécek: 420 mm-es osztással• hosszúságuk: 420 mm• szélességük: 95 mm• vastagságuk: 16 mm• anyaga: lucfenyő– konvex felső párnafák:• hosszúságuk: 500 mm• szélességük: 95 mm• vastagságuk: 22 mm(a széleken 19 mm)• anyaga: lucfenyő– csaphornyos parketta panelek:• szélessége: 188 mm• vastagsága: 21,6 mm– a csaphornyos parketta rétegrendje:• rétegelt lemez: 6,5 mm• középrész (fenyő): 11,5 mm• fedőréteg (keményfa): 3,6 mm.A hosszléceket az ékekhez50 mm-es, a keresztléceket a hosszlécekhez35 mm-es kapcsokkal rögzítik. A csaphornyos parketta panelek rögzítése 51 mm-es kapcsokkal történik.A feltárás után megállapítható volt, hogy a korábbi beázás nyoma a sportparkett szerkezetének faanyagán nem tapasztalható.Magas nedvességtartalom esetében a fenyőféléknél legelőször a kékülést okozó gombák jelennek meg, amelyek a tömlőgombák (Ascomycetes) osztályába tartoznak.A kékülést okozó gombák a sejtek tartalmi részével táplálkoznak, így a faanyag műszaki tulajdonságailényegesen nem változnak meg.Thunell (1952) vizsgálataiszerint csak az ütő-hajlítószilárdság csökkenését lehet kimutatni. Ez az egészséges fához képest 10–15%-kal kisebb.Gombakárosító jelenlétére,vagy korábbi jelenlétére utaló nyomot nem tapasztaltam.Így a bekövetkezett törésekért a beázásból keletkezett gombakárosodásés az ebből eredő szilárdságcsökkenés kizárható. Mivel a törések bekövetkezésénélhasonlóságok voltak tapasztalhatók, figyelembevettemazokatatényezőket,amelyek a faanyag szilárdságát befolyásolják.Meg kell említenem azonban az előírt technológiától való eltérésből eredeztethetőproblémát is, nevezetesen azt, hogy a felső párnafáknak a hosszlécekhez való rögzítésekor, ha a 35 mm-es kapcsot a felsőpárnafa évgyűrűire nem merőlegesen lőtték be, akkor sok esetben a hosszléc húzott övében a farostokat kiszakította a kapocs, lévén a két léc összes vastagsága 38 mm (3. kép).Ez a probléma azonban a faanyag inhomogenitásából is adódhatott.A faanyag hajlítószilárdságát, illetve ütő-hajlító szilárdságát az alábbi tényezők befolyásolják.1. A próbatest nagyságának befolyása1.1. HajlítószilárdságA próbatest nagyságát vizsgálva elsősorban az alátámasztási köz (1) és a próbatest magassága közötti viszonyszámotA szerkezeti faanyagvizsgálat a gyakorlatbanEgy iskola tornatermében a sportparketta műszaki szakértői vizsgálatára amiatt került sor, mert rendeltetésszerű használatnáltöbb esetben a sportparketta hosszléc megnevezésű szerkezeti eleme eltörött (1. kép).1. kép2. képFAANYAG SZILÁRDSÁGTAN154 Magyar Asztalos és Faipar 2005/2 kell figyelembevenni.Ahajlítószilárdságugyanazon fánál annál kisebb, minél kisebb az alátámasztás köze és a próbatest magassága közti viszonyszám, az l/b. A meglehetősen hosszú próbatesteknél ez a viszonyszám l/b>20, nem változik jelentősena hajlítószilárdság. A rövid vagy zömök tartóknál, amikor az l/b10, a törés a húzott szálak szakadása miatt következik be, ha azonban az l/b12 s, a törőmunkanövekszik!2. A szöveti szerkezet befolyása2.1. HajlítószilárdságAz egyenes rostlefutású faanyag annál szilárdabb, minél tömörebb szövetű. A szíjács hajlítószilárdsága általában kisebb mint a geszté, fenyőfélék esetébenáltalában 20%-kal. A fák szöveti rendellenességeipl. csavarodottrostlefutás, ággöcs stb., csak abban az esetben befolyásolják jelentősen a tartó hajlítószilárdságát,ha azok a legnagyobb hajlítónyomaték helyén, vagy annak közelében és a legkülső nyomott,vagy húzott övben helyezkednek el. Az ággöcsök lényegesen csökkentik a hajlítószilárdságot, különösen abban az esetben, ha azok a húzott oldalon vannak.Amennyiben a tartó gesztrésze kerül a tartó húzott oldalára, akkor az 10–15%-ot veszít a hajlítószilárdságából. Különösen eltérő hajlítószilárdsági értéket kapunk az olyan tartóknál, amelyeken középen erős hosszrepedések vannak, mert az ilyen tartók a csúszóerők hatására könnyen elhasadnak.Az említett fahibák azonban a tartó minden részében befolyással vannak a hajlítószilárdságra és ezért veszélyeztetika tartó szilárdságát.2.2. Ütő-hajlító szilárdságKülönösen fenyőféléknél tapasztalható, hogy a széles évgyűrűkön belül gyakran aránylag nagy a korai pászta hányada, ami miatt a faanyag könnyen rideggé válhat. Minél nagyobb a kései pászta, annál biztosabban lehet következtetni a faanyag szívósságára.Az ütő-hajlító szilárdságértéke változik az ütés iránya és az évgyűrűk által bezárt szög függvényében is. Legnagyobb az ütő-hajlítószilárdság a sugár irányában és legkisebb a húrirányban.Sugárirányú ütés esetén nagyobb, ha az évgyűrűk a homorú oldalukkal állnak az ütés irányára, mint a domború oldalukkal.A göcsösség, a ferde rostlefutás, egyéb növekedési hibák és más fahibák erősen befolyásolják az ütő-hajlító szilárdságot, különösen akkor, ha azok a próbatest középső részébe esnek.A rostirány és a próbatest tengelye által bezárt szög növekedésénél az ütő-hajlító munka rohamosan csökken.A fiatalfákszíjácsaáltalábanszívósabb,mint a geszt.Különösen érvényesül ez a fenyőfélékfaanyagára, ahol a geszt évgyűrűje többnyire széles és ezáltal lazább szövetű, tehát ridegebb.3. A nedvességtartalombefolyása3.1. HajlítószilárdságA tapasztalatok szerint 1% nettó nedvességtartalom-növekedés 4% hajlítószilárdság-csökkenésnek felel meg.3.2. Ütő-hajlító szilárdságAz ütő-hajlító szilárdság a nedvességtartalomnövekedésével nem csökken, hanem esetenként növekszik, bár ez a növekedés csak elenyésző.4. Egyéb, a faanyag szilárdságátbefolyásoló tényezők4.1. Az évgyűrűk szerkezeteAz egyes fák műszaki tulajdonságait, pl. a szilárdsági tulajdonságokat elsősorban az évgyűrűk felépítése, az évgyűrűket alkotósejtformák viszonylagos mennyisége, méretei és elhelyezkedése határozza meg.Az évgyűrűn belül két réteget különböztetünkmeg, amelyek közül a belső az úgynevezett tavaszi pászta, a külső pedig a kései pászta. A tavaszi pászta mindig lazább szerkezetű és puhább, mint a kései3. kép4. képFAANYAG SZILÁRDSÁGTAN2005/2 Magyar Asztalos és Faipar 155FAANYAG SZILÁRDSÁGTANpászta. A korai pászta nagy üregű, vékony falú szállítósejtekből, a kései pászta kis üregű, vastag falú szilárdító sejtekből áll. Ennek következtében jelentős a korai és a kései pászta aránya.Az évgyűrűk lehetnek egyenlő szélességűek:ebben az esetben finomszövetűfáról, abban az esetben, ha nem egyforma szélesek, akkor egyenlőtlen szövetű, és ha emellett az évgyűrűk szélesek, akkor durva szövetű fáról beszélünk.Az évgyűrűk szerkezetéből következtetnilehet a faanyag műszaki tulajdonságaira,pl. a fenyőféléknél a keskeny, egyenletes évgyűrűszerkezet rendszerint nagyobb térfogattömeget eredményez, és ezzel együtt a faanyag szilárdsági tulajdonságai is javulnak. Több csapadék és napfény hatására általában szélesebb évgyűrű fejlődik. Ez a fa keresztmetsze-tének egyes részein szélesebb évgyűrűrészekethoz létre. A szélesebb évgyűrűk után a fa keskenyebb évgyűrűket képez, ezért a szélesebb évgyűrűrészek határán az egyenlőtlen zsugorodás következtében gyakori a gyűrűrepedés.4.2. Központos vagy külpontos növésKülpontos fűrészrönkből készült fűrészáruegyenlőtlen szöveti szerkezetű, így jó minőségű fűrészáru nem készíthető belőle.(A horvátországi Crveni Otok nevű szigeten, mértem olyan 103 éves fenyő fatörzset,amelynek a külpontossága 53–18 cm volt. A fát 2002-ben egy 180 km/óra sebességű vihar döntötte ki.)4.3. NyomottfaA nyomottfa a fenyők reakciója, a normáltóleltérő tulajdonságú faszövet, amely a fenyők ágain és a megdőlt törzsek alsó nyomott oldalán képződik, és ez rendszerintegyütt jár a törzs külpontos növekedésével.A nyomottfa vöröses árnyalatú, emiatt vaseres vagy vörösfának is nevezik. Az évgyűrűk szélesebbek, mint a normál fatestben. A nyomottfa-felhasználás szempontjábólsúlyos fahiba.Annak ellenére, hogy a sűrűsége nagyobbmint a normál farészé, szerkezetilegazonban gyengébb. Húzó- és ütő-hajlítószilárdsága kisebb és kevésbé rugalmas.Szerkezeti anyagként nem használható.4.4. Hullámos rostúságSzintén csökkenti a faanyag szilárdságát.4.5. ÁggöcsökHa kifűrészelik azt a szelvényt, ahol ággöcs van, a megváltozott rostirány miatt akkor is csökken a faanyag szilárdsága(3. kép).4.6. CsavarodottnövésA csavarodott rostúságon azt a rendellenes rostnövést értjük, amikor a fa rostjai nem párhuzamosaka fa tengelyével,hanem irányuk ettől kisebb vagy nagyobb mértékben eltér. A csavarodott növés csökkenti a faanyag szilárdságát.A lucfenyő gyakran csavarodott növésű.4.7. A faanyag védőkezeléseA faanyag védőkezelése is hatással lehet a faanyagok szilárdságára.A hagyományos (vizes vagy oldószeres)védőszerek használata esetén a szilárdságragyakorolt hatás elhanyagolható.A korszerű eljárásoknál pl. PLATO-technológia, modifikálás(asejtfalfelépítésétmódosítják), MDHEU-eljárás és (dimetilol-dihidroxi-etilén eurea) szabad hidroxilcsoportok lekötése, vagy hőkezelésesThermowood-eljárásoknál a faanyag szilárdsága csökken.A Thermowood-eljárásnál a szilárdságcsökkenésa 20%-ot is elérheti. Furatokat, szerkezeti kötéshelyeket a védőkezelés után nem szabad kialakítani.Összefoglalva:A tapasztalatok alapján az alábbi tényezőknek lehet szerepe a párnafák törésében:– A hosszlécek esetében az l/b viszonyszám20 fölött van.– A kapott mintadarabok viszonylag laza szövetű faanyagból készültek.– A húzott oldalon találhatók ággöcsök (3. kép) és gyantatáska (4. kép), amelyeka szilárdságot csökkentik.– A húzott oldalon több esetben tapasztalható,hogy a belőtt kapocs átszakítottaa szélső rostokat, így csökkentette a szilárdságot, főképp a hajlítószilárdságot(2. és 4. kép). A törés feltételezhetőeninnen indult ki.– Sugárirányú ütés esetén az ütő-hajlító szilárdság nagyobb, ha az évgyűrűk a homorú oldalukkal állnak az ütés irányára. A törött hosszléc esetében ez pont fordítva van, ami szintén kisebb szilárdságot eredményez.– A faanyag rostjai nem párhuzamosak a hossziránnyal (2., 3., 4. képek), ez a különbözőfahibákból (ággöcs, gyantatáska)következik és csökkenti a faanyag szilárdságát.– Az évgyűrű szerkezeti hibájából adódhat,hogy a párnafa az évgyűrű mentén a középrészen, hosszirányban elhasadt (5. kép).– Kimondottan rideg fára utal a tompa törési kép (4. kép), ami gyantázott vagy lábonszáradt fák törési képére jellemző.Nagy valószínűséggel állítható, hogy a törések olyan esetekben következtek be, amikor a felsorolt – a szilárdságot negatívanbefolyásoló – tényezők közül több együttesen fordul elő és a szilárdságcsökkenésa kritikus határt eléri.Véleményem szerint a fentieket mind a gyártónak, mind a kivitelezőnek érdemes figyelembevenni,azesetlegeshibákmegelőzéseérdekében.Müller Imreokl. erőmérnöktanárigazságügyi faipari szakértőFelhasznált irodalom:• Gyarmati Béla, Igmándy Zoltán, Pagony Hubert: FaanyagvédelemMezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1975• Kovács Illés: FaanyagismerettanMezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1979• Brian G. Butterfield–BrianA.Meylan–PeszlenIlona M.: A fatest háromdimenziós szerkezeteFaipari Tudományos Alapítvány, Budapest, 19975. k��p

Tetszett a cikk?