Μηχανικές ιδιότητες ξύλου ψευδοτσούγκας από πειραματική φυτεία στο πανεπιστημιακό δάσος Περτουλίου
Creators: name: Χρυσού, Χρυσούλα Στυλιανού
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Μηχανικές Ιδιότητες
Ψευδοτσούγκα
Πειραματική φυτεία Πανεπιστημιακού δάσους Περτουλίου
Mechanical properties
Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco
Douglas Fir

description: Στην παρούσα διατριβή προσδιορίστηκαν βασικές μηχανικές ιδιότητες (στατική κάμψη- ΜΘ και ΜΕ, αξονική θλίψη, κρούση) ξύλου ψευδοτσούγκας σε διάφορα ύψη του κορμού και σε 4 κατηγορίες ξύλου (ανώριμου εγκάρδιου, τυπικού εγκάρδιου, ενδιάμεσης περιοχής και σομφού ξύλου) δύο δέντρων που υλοτομήθηκαν και επεξεργάσθηκαν σε πριστήριο, από εγκατεστημένη το 1967 πειραματική φυτεία στο πανεπιστημιακό δάσος Περτουλίου -Τρικάλων του Εργαστηρίου Δασικής Γενετικής και Βελτίωσης Δασοπονικών Ειδών. Η παρούσα εργασία είναι η δεύτερη κατά σειρά έρευνα στο πλαίσιο αξιολόγησης των ποιοτικών χαρακτηριστικών της συγκεκριμένης πειραματικής φυτείας ψευδοτσούγκας στην Ελλάδα με σκοπό την ορθολογικότερη αξιοποίηση του παραγόμενου ξύλου. Σε προηγούμενη έρευνα μελετήθηκαν οι διαστάσεις των αξονικών τραχεϊδών και η πυκνότητα των ιδίων δέντρων ψευδοτσούγκας (Κούστα 2010). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στη στατική κάμψη και στα δύο δέντρα που μελετήθηκαν η μηχανική αντοχή και στο ΜΘ και στο ΜΕ συνολικά για όλα τα ύψη αλλά και για κάθε ύψος χωριστά, είναι κατά μειούμενη σειρά αντοχής : α. Σομφό ξύλο (ώριμο ξύλο)- μέση τιμή των δύο δέντρων: 94,92 Ν/mm² με κύμανση από 72,68 έως 109,69 Ν/mm² για το ΜΘ και 9857,32 Ν/mm² με κύμανση από 7359,43 έως 11965,88 Ν/mm² για το ΜΕ, β. Ενδιάμεση περιοχή (ώριμο ξύλο) - μέση τιμή των δύο δέντρων: 93,60 Ν/mm² με κύμανση από 104,53 έως 78,90 Ν/mm² για το ΜΘ και 9531,22 Ν/mm² με κύμανση από 8050,96 έως 10800,19 Ν/mm² για το ΜΕ, γ. ανώριμο εγκάρδιο ή τυπικό (ώριμο) εγκάρδιο - μέση τιμή των δύο δέντρων: 83,22 Ν/mm² με κύμανση από 73,21 έως 97,22 Ν/mm² για το ΜΘ και 8172,4 Ν/mm² με κύμανση από 6966,10 έως 10154,90 Ν/mm² για το ΜΕ, δ. τυπικό (ώριμο) εγκάρδιο ή ανώριμο εγκάρδιο - μέση τιμή των δύο δέντρων: 79,39 Ν/mm² με κύμανση από 66,94 έως 91,46 Ν/mm² για το ΜΘ και 7938,37 Ν/mm² με κύμανση από 6494,13 έως 10565,69 Ν/mm² για το ΜΕ. Στην αξονική θλίψη και στα δύο δέντρα που μελετήθηκαν η μηχανική αντοχή συνολικά για όλα τα ύψη αλλά και για κάθε ύψος χωριστά, είναι κατά μειούμενη σειρά αντοχής α. Ενδιάμεση περιοχή (ώριμο ξύλο) - μέση τιμή των δύο δέντρων: 91,04 Ν/mm² με κύμανση από 38,55 έως 52,39 Ν/mm², β. Σομφό ξύλο (ώριμο ξύλο) - μέση τιμή των δύο δέντρων: 44,52 Ν/mm² με κύμανση από 37,14 έως 54,76 Ν/mm², γ. ανώριμο εγκάρδιο ή τυπικό (ώριμο) εγκάρδιο - μέση τιμή των δύο δέντρων: 80,54 Ν/mm² με κύμανση από 31,24 έως 50,97 Ν/mm², δ. τυπικό (ώριμο) εγκάρδιο ή ανώριμο εγκάρδιο - μέση τιμή των δύο δέντρων: 38,20 Ν/mm² με κύμανση από 31,29 έως 43,66 Ν/mm² . Στην κρούση και στα δύο δέντρα που μελετήθηκαν η μηχανική αντοχή συνολικά για όλα τα ύψη αλλά και για κάθε ύψος χωριστά, είναι κατά μειούμενη σειρά αντοχής : α. Σομφό ξύλο (ώριμο ξύλο) - μέση τιμή των δύο δέντρων: 3,61 Ν/mm² με κύμανση από 2,12 έως 6,73 Ν/mm², β. Ενδιάμεση περιοχή (ώριμο ξύλο) - μέση τιμή των δύο δέντρων: 3,39 Ν/mm² με κύμανση από 2,18 έως 5,33 Ν/mm², γ. ανώριμο εγκάρδιο - μέση τιμή των δύο δέντρων: 2,72 Ν/mm² με κύμανση από 1,25 έως 4,34 Ν/mm², δ. τυπικό (ώριμο) εγκάρδιο - μέση τιμή των δύο δέντρων: 2,40 Ν/mm² με κύμανση από 1,00 έως 3,58 Ν/mm². Σε όλες τις μηχανικές ιδιότητες που προσδιορίστηκαν, η μηχανική αντοχή του σομφού ξύλου και της ενδιάμεσης περιοχής είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με εκείνη του εγκαρδίου (ανώριμου και τυπικού), εναλλάσσονται στην πρώτη και δεύτερη θέση και οι διαφορές μεταξύ τους είναι μικρές. Το ίδιο μπορεί να διατυπωθεί για το ανώριμο εγκάρδιο και τυπικό εγκάρδιο για την 3η και 4η θέση. Σε όλες τις κατηγορίες ξύλου και για όλες τις μηχανικές ιδιότητες παρατηρείται μια μείωση της μηχανικής αντοχής καθ’ ύψος του κορμού μέχρι το ύψος των 13 m). Μεταξύ τριών διαφορετικών υψών (Α, Γ και Ε) κατά μήκος του κορμού (από τη βάση προς την κορυφή) και ανεξάρτητα κατηγορίας ξύλου, άλλοτε υπάρχουν και άλλοτε όχι στατιστικά σημαντικές διαφορές στις μέσες τιμές της μηχανικής αντοχής. Ειδικότερα μεταξύ των υψών Α (1,43 m) και Γ (6,25 m) υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις εκτός από τη στατική κάμψη (ΜΕ) στα δύο δέντρα και την αντοχή σε κρούση του δέντρου Ψ2. Μεταξύ υψών Α (1,43 m) και Ε (11,5 m) υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές στην αντοχή σε αξονική θλίψη και κρούση και στα δύο δέντρα αλλά δεν υπάρχουν στην αντοχή σε στατική κάμψη (ΜΘ,ΜΕ). Μεταξύ των υψών Γ (6,25 m) και Ε (11,5 m) δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε όλες τις περιπτώσεις. Μεταξύ των τεσσάρων κατηγοριών ξύλου («ανώριμου εγκάρδιου», «τυπικού εγκάρδιου», «ενδιάμεσης περιοχής» και «σομφού» ξύλου) και ανεξάρτητα ύψους του κορμού, άλλοτε υπάρχουν και άλλοτε όχι στατιστικά σημαντικές διαφορές στις μέσες τιμές της μηχανικής αντοχής. Ειδικότερα, μεταξύ των κατηγοριών ξύλου «ανώριμο εγκάρδιο» και «τυπικό εγκάρδιο» και μεταξύ «ενδιάμεσης περιοχής» και «σομφού» δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε όλες τις περιπτώσεις. Μεταξύ «ανώριμου εγκάρδιου» και «ενδιάμεσης περιοχής», μεταξύ «ανώριμου εγκάρδιου» και «σομφού», μεταξύ «τυπικού εγκάρδιου» και «ενδιάμεσης περιοχής» και μεταξύ «τυπικού εγκάρδιου» και «σομφού» παρατηρούνται στατιστικά σημαντικές διαφορές εκτός από την αντοχή σε κρούση του δέντρου Ψ2 (σε όλες τις περιπτώσεις) και του δέντρου Ψ1 (στην περίπτωση μεταξύ «ανώριμου εγκάρδιου» και «ενδιάμεσης περιοχής») . Οι μηχανικές ιδιότητες ξύλου ψευδοτσούγκας που προσδιορίσθηκαν στην παρούσα έρευνα (ΜΘ στη στατική κάμψη, κρούση) είναι συγκρίσιμες με εκείνες προηγούμενων ερευνών ενώ το ΜΕ στη στατική κάμψη βρέθηκε να είναι χαμηλότερο.
description: In this research work, basic mechanical properties (static bending-MOR and MOE, axial compression, toughness) of Douglas fir wood [Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco] were determined at different heights of the trees’ trunk and for 4 categories of wood (heartwood immature, typical heartwood, transitional region between heartwood and sapwood, and sapwood). From an experimental plantation of Douglas fir that was established in 1967 at the University Forest of Pertouli -Trikala (Central Greece) by the Laboratory of Forest Genetics and Forest Tree Improvement, two trees were felled and processed in a sawmill. Central planks from a number of logs of the two trees were used for the preparation of specimens for determination of mechanical properties. This work is the second research for the evaluation of quality characteristics of this specific experimental plantation of Douglas fir in Greece in order to utilize the produced wood properly. In a previous research the dimensions of the axial tracheids and density of the same Douglas fir trees were studied (Kousta 2010). The results showed that in the static bending test of both trees studied, the mechanical strength (MOR and MΟE), totally for all heights and for each height separately, was found to be in a decreasing order of strength as follows : (a). “sapwood” (mature wood) – mean value of the two trees: 94.92 N/mm ² with variation of values from 72.68 to 109.69 N/mm ² for MOR and 9857.32 N/mm² with variation of values from 7359.43 to 11965.88 N/mm² for MΟE, (b). “transitional region” (mature wood) - mean value of the two trees: 93.60 N/mm² with variation of values from 104.53 to 78.90 N/mm² for MOR and 9531.22 N/mm² with with variation of values from 8050.96 to 10800.19 N/mm² for MΟE, (c). “immature heartwood” or “typical heartwood” (mature wood) - mean value of the two trees: 83.22 N/mm² with variation of values from 73.21 to 97.22 N/mm² for MOR and 8172.4 N/mm² with variation of values from 6966.10 to 10154.90 N/mm ² for the MOE, (d). “typical heartwood” (mature) or “immature heartwood” - mean value of the two trees: 79.39 N/mm ² with variation of values from 66.94 to 91.46 N/mm² for MOR and 7938.37 N/mm² with variation of values from 6494.13 to 10565.69 N/mm² for MΟE. In axial compression of both trees studied the mechanical strength, totally for all heights and for each height separately, was found to be in a decreasing order of strength as follows (a). “transitional region” (mature wood) - mean value of the two trees: 91.04 N / mm ² with variation of values from 38.55 to 52.39 N/mm², (b). “sapwood “(mature wood) -mean value of the two trees: 44.52 N/mm² with variation of values from 37.14 to 54.76 N/ mm², (c) . “immature heartwood” (mature wood) or “ typical heartwood” - mean value of the two trees: 80.54 N/mm² with variation of values from 31.24 to 50.97 N/mm², (d). “typical” (mature) or “immature heartwood” - mean value of the two trees: 38,20 N/mm² with variation of values from 31.29 to 43.66 N/mm². Toughness of both trees studied the mechanical strength, totally for all heights and for each height separately, was found to be in a decreasing order of strength as follows: (a).”sapwood” (mature wood) - mean value of the two trees: 3.61 N/mm² with variation of values from 2.12 to 6.73 N/mm², (b). “transitional region” (mature wood) - mean value of the two trees: 3.39 N/mm² with variation of values from 2.18 to 5.33 N/mm², (c). “ immature heartwood” - mean value of the two trees: 2.72 N/mm ² with variation of values from 1.25 to 4.34 N/mm², (d). “typical heartwood” (mature) - mean value of the two trees: 2.40 N/mm² with variation of values from 1.00 to 3.58 N/mm ². In all mechanical properties determined, the mechanical strength of sapwood and of transitional region is greater than that of heartwood (immature or typical). The differences between sapwood and transitional region are small and each one of these two categories is either in the 1st or in the 2nd place in the decreasing order of strength. The same can be said for the “immature heartwood” and “typical heartwood” for 3rd and 4th place. In all categories of wood and for all mechanical properties tested, a decrease in the mechanical strength along the height of the trunk was observed (up to a height of 13 m). Among the three different heights (A, Γ and E) along the trunk of the two trees (from the base to the top) and independently of the category of wood, statistically significant differences between the mean values of mechanical strength were observed in some cases . Specifically, between A (1.43 m) and Γ (6.25 m) heights there are statistically significant differences in almost all cases except the static bending (MOE) in both trees and toughness of the tree Ψ2. Between A (1.43 m) and E (11.5 m) heights there are statistically significant differences in axial compression strength and toughness in both trees but not in static bending strength (MOR, MOE). Between Γ (6.,25 m), and E (11.5 m) heights no statistically significant differences in all the cases. Amongst the four categories of wood ("immature heartwood", "typical heartwood", "transitional region" and "sapwood") and independently of the height of trunk, statistically significant differences between the mean values of mechanical strength were observed in some cases. Specifically, between "heartwood immature" and "typical heartwood" and between " transitional region" and "sapwood" no statistically significant differences were observed in all cases. Between "heartwood immature" and " transitional region", between "heartwood immature" and "sapwood", between "typical heartwood" and "transitional region" and between "typical heartwood" and "sapwood", statistically significant differences were observed in certain cases except toughness in the tree Ψ2 (in all cases) and in the tree Ψ1 (in the case between "heartwood immature" and "transitional region"). The mechanical properties of Douglas fir wood determined in this work were found to be comparable with those of other previous research (MOR in static bending, toughness) or lower (MOE in static bending).