Untersuchungen zur lastgesteuerten Festigkeitsverteilung in Bäumen
Achim Zipse
1997
Nach der Vorstellung des Aufbaus von Bäumen aus biologischer und mechanischer Sicht wird die Ermittlung von Festigkeitskenngrößen an kleinen, fehlerfreien Probekörpern (0 5 mm Bohrkerne) mit Hilfe des neu entwickelten Fraetameter III dargelegt, vorhandenen Normprüfverfahren gegenübergestellt und die Eignung als Meßgerät unter Beweis gestellt. Ausgehend von der Untersuchung der Festigkeitsverteilungen und -relationen an geraden und fehlerfreien Bäumen folgt eine Gegenüberstellung der
more »
... erteilungen und -relationen bei Abweichungen der Baumgestalt vom "Normalfall". Es stellte sich heraus, daß bei geraden und defektfreien Laubbäumen eine Korrelation zwischen radialer Biegefestigkeit und Druckfestigkeit in Faserrichtung vorlag, bei den entwicklungsgeschichtlich älteren Nadelbäumen hingegen nicht. Weiter wurde vor allem eine deutliche Abhängigkeit der radialen Biegefestigkeit vom Holzstrahlanteil am Gesamtvolumen festgestellt. Außerdem konnten bei Bäumen mit ähnlichem anatomischem Aufbau (Gefaßanordnung, Holzstrahlanteil) ähnliche Festigkeitsrelationen ermittelt werden und dadurch eine Klassifizierung vorgenommen werden. Aufgrund einer Vielzahl von untersuchten schiefen, hohlen oder gekrümmten Bäumen wurde eine last-und richtungsabhängige Verteilung der Festigkeiten bei Bäumen nachgewiesen. Abschließend wurde mittels der CAIO-Methode die Orientierung der radial im Baumstamm liegenden Holzstrahlen untersucht und die Hypothese einer weitgehend schubspannungsfreien Anordnung entsprechend den Längsfasern formuliert. "Investigations on the stress controlled strength distribution in trees" Abstract After the description of tree anatomy from the biological and the mechanical point of view, the determination of the strength properties on small, faultless samples (0 5 mm core) with the help of the new developed Fraetameter III is shown. Further, the Fraetameter measuring technique is compared with the existing standard measuring technique and the suitability of the Fraetameter as a measuring instrument is proved. Coming from the investigation of the strength properties and their relations to each other in straight and faultless trees the strength properties and their relations to each other in trees who deviate from this "normal shape" are compared. It was found, that straight and faultless hardwoods possess a correlation betweeen the radial bending strength and the compression strength in fibre direction, however the historical older softwoods don't possess such a connection. It was evident, that a clear dependence of the radial bending strength on the part of the ray volmne on the total volume exists. Further, it could be shown that trees with a similar anatomy (vessel arrangement, part of ray volume) possess similar relations of the measured strength properties and so a classification oftrees according to these characteristics was possible. Because of a Iot of investigated leaning, hollow or curved trees a stress controlled strength distribution in trees was proved. Finally, with the help of the CAIO-method the orientation of the radial arranged rays was investigated. As a result the hypothesis of an arrangement of the rays without shear stresses between them was formulated, corresponding to the arrangement ofthe fibres.
doi:10.5445/ir/2997
fatcat:kakbt6kmzvhh7hjsn2gojnjgiu