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Investigations on the physical and mechanical behaviour of sycamore maple (Acer pseudoplatanus L.)

Untersuchungen zum physikalischen und mechanischen Verhalten von Bergahorn (Acer pseudoplatanus L.)

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Abstract

Physical and mechanical properties of sycamore maple (Acer pseudoplatanus L.) were extensively investigated as basis for three-dimensional material modelling for structural simulations (e.g., with finite element method) based on this species. The physical properties of swelling, water absorption, water vapour resistance and thermal conductivity were tested and the mechanical properties of tensile, bending and compression strength and of Young’s modulus (static and dynamic) as well as of Poisson’s ratio, shear strength, shear modulus and fracture toughness were determined. The tests were carried out for most of the features depending on moisture content and also in all three anatomical main directions: longitudinal, radial and tangential.

Zusammenfassung

Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Bergahorn (Acer pseudoplatanus L.) wurden eingehend untersucht, um eine Grundlage für eine dreidimensionale Materialmodellierung für Struktursimulationen (z.B. mit der Methode der finiten Elemente), basierend auf dieser Holzart, zu schaffen. Bei den physikalischen Eigenschaften wurden das Quellen, die Wasseraufnahme, der Wasserdampfdiffusionswiderstand und die Wärmeleitfähigkeit geprüft sowie bei den mechanischen Eigenschaften die Zug-, Biege- und Druckfestigkeit, der Elastizitätsmodul (statisch und dynamisch), die Poissonzahl, die Scherfestigkeit, der Schubmodul und die Bruchzähigkeit bestimmt. Die Untersuchungen wurden in den meisten Fällen feuchteabhängig durchgeführt und ebenso in allen drei anatomischen Hauptrichtungen: längs, radial und tangential.

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Fig. 2 Abb. 2
Fig. 3 Abb. 3
Fig. 4 Abb. 4
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References

  • Bodig J, Jayne B (1993) Mechanics of wood and wood composites, 2nd edn. Krieger Publishing, Malabar

    Google Scholar 

  • Brändli U-B (ed.) (2010) Schweizerisches Landesforstinventar. Ergebnisse der dritten Erhebung 2004–2006, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL, Birmensdorf and Bundesamt für Umwelt (BAFU), Bern

  • Conners TE, Medvecz PJ (1992) Wood as a bimodular material. Wood Fiber Sci 24(4):413–423

    Google Scholar 

  • DIN 52184 (1979) Prüfung von Holz; Bestimmung der Quellung und Schwindung. DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • DIN 52185 (1976) Prüfung von Holz; Bestimmung der Druckfestigkeit parallel zur Faser. DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • DIN 52186 (1978) Prüfung von Holz; Biegeversuch. DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • DIN 52187 (1979) Prüfung von Holz; Bestimmung der Scherfestigkeit in Faserrichtung. DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • DIN 52192 (1979) Prüfung von Holz; Druckversuch quer zur Faserrichtung. DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • DIN EN ISO 12572 (2001) Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten - Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit. DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • DIN EN ISO 12737 (2011) Metallische Werkstoffe - Bestimmung der Bruchzähigkeit (ebener Dehnungszustand). DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • DIN EN ISO 15148 (2003) Hygrothermal performance of building materials and products—Determination of water absorption coefficient by partial immersion. DIN Deutsches Institut für Normung e. V

  • Görlacher R (1984) Ein neues Messverfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Holz. Holz Roh-Werkst 42(6):219–222

    Article  Google Scholar 

  • Hering S (2011) Charakterisierung und Modellierung der Materialeigenschaften von Rotbuchenholz zur Simulation von Holzverklebungen. Dissertation, ETH Zürich

  • Hering S, Keunecke D, Niemz P (2012) Moisture-dependent orthotropic elasticity of beech wood. Wood Sci Technol (online first). doi:10.1007/s00226-011-0449-4

    Google Scholar 

  • ISO 8302 (1991) Thermal insulation; determination of steady-state thermal resistance and related properties; guarded hot plate apparatus. ISO International Organization for Standardization

  • Keunecke D, Sonderegger W, Pereteanu K, Lüthi T, Niemz P (2007) Determination of Young’s and shear moduli of common yew and Norway spruce by means of ultrasonic waves. Wood Sci Technol 41(4):309–327

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Keunecke D, Hering S, Niemz P (2008) Three-dimensional elastic behaviour of common yew and Norway spruce. Wood Sci Technol 42(8):633–647

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Kollmann F (1951) Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe, vol 1, 2nd edn. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  • Krackler V, Keunecke D, Niemz P (2010) Verarbeitung und Verwendungsmöglichkeiten von Laubholz und Laubholzresten. ETH Zürich, Eigenverlag

    Google Scholar 

  • Kurjatko S (2010) Parameters to qualify wood relating to its end use. TU, Zvolen

  • Logemann M, Schelling W (1992) Die Bruchzähigkeit der Fichte und ihre wesentlichen Einflussparameter. Untersuchungen in Mode-I. Holz Roh- Werkst 50(2):47–52

    Google Scholar 

  • Neuhaus FH (1981) Elastizitätszahlen von Fichtenholz in Abhängigkeit von der Holzfeuchtigkeit. Dissertation, Ruhr-Universität Bochum

  • Niemz P, Kucera LJ, Pöhler E (1997) Vergleichende Untersuchungen zur Bestimmung des dynamischen E-Moduls mittels Schall-Laufzeit- und Resonanzfrequenzmessung. Holzforsch Holzverw 49(5):91–93

    CAS  Google Scholar 

  • Ozyhar T, Hering S, Niemz P (2012) Moisture-dependent elastic and strength anisotropy of European beech wood in tension. J Mater Sci 47:6141–6150

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Popper R, Niemz P (2009) Wasserdampfsorptionsverhalten ausgewählter heimischer und überseeischer Holzarten. Bauphysik 31(2):117–121

    Article  Google Scholar 

  • Pozgaj A, Chonavec D, Kurjatko S, Babiak M (1997) Wood structure and properties, 2nd edn. Priroda, Bratislava

  • Reiterer A, Sinn G, Stanzl-Tschegg SE (2002) Fracture characteristics of different wood species under mode I loading perpendicular to the grain. Mater Sci Eng, A 332:29–36

    Article  Google Scholar 

  • Ross RJ (ed) (2011) Wood handbook, 2010th edn. Forest Products Society, Madison

    Google Scholar 

  • Schmidt J (2009) Modellierung und numerische Analyse von Strukturen aus Holz, Habilitation. TU, Dresden

    Google Scholar 

  • Sell J (1997) Eigenschaften und Kenngrössen von Holzarten, 4th edn. Baufachverlag, Dietikon

    Google Scholar 

  • Sonderegger W, Häring D, Joščák M, Krackler V, Niemz P (2012) Untersuchungen zur Wasseraufnahme von Vollholz und Holzwerkstoffen. Bauphysik 34(3):101–106

    Article  Google Scholar 

  • Sonnabend J (1989) Das Holz des Ahorns und seine heutige Verwendung. Parts 1-2. Holz-Zentralblatt 115:1680, 1683, 2020, 2024

  • Sonnabend J (1990) Das Holz des Ahorns und seine heutige Verwendung, Part 3. Holz-Zentralblatt 116:26–27

    Google Scholar 

  • Stanzl-Tschegg SE, Keunecke D, Tschegg EK (2011) Fracture tolerance of reaction wood (yew and spruce wood in the TR crack propagation system). J Mech Behav Biomed Mater 4:688–698

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • Szalai J (1994) Anisotropic strength and elasticity of wood and wood based composites, University of West Hungary, Sopron [in Hungarian]

  • von Wedel K (1964) Untersuchungen über Eigenschaften, Verwertung und Verwendung des Ahornholzes. Dissertation, Georg-August-Universität Göttingen, Hann. Münden

  • Wagenführ R (2007) Holzatlas, 6th edn. Fachbuchverlag, Leipzig

    Google Scholar 

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Acknowledgments

The authors thank the Händel-Haus foundation, Halle for the co-financing of this work.

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Author notes

  1. Walter Sonderegger

    Present address: Neutron Imaging and Activation Group, Paul Scherrer Institut, Villigen, Switzerland

Authors and Affiliations

  1. ETH Zurich, Institute for Building Materials, Wood Physics Group, Schafmattstrasse 6, 8093, Zurich, Switzerland

    Walter Sonderegger, Tomasz Ozyhar & Peter Niemz

  2. Faculty of Mechanical Science and Engineering, Institute of Wood and Paper Technology, TU Dresden, Dresden, Germany

    Anne Martienssen

  3. Wood Engineering, BA Dresden, Dresden, Germany

    Christiane Nitsche

  4. Faculty of Civil Engineering, Institute for Structural Analysis, TU Dresden, Dresden, Germany

    Michael Kaliske

Authors
  1. Walter Sonderegger
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  2. Anne Martienssen
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  3. Christiane Nitsche
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  4. Tomasz Ozyhar
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  5. Michael Kaliske
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  6. Peter Niemz
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Sonderegger, W., Martienssen, A., Nitsche, C. et al. Investigations on the physical and mechanical behaviour of sycamore maple (Acer pseudoplatanus L.). Eur. J. Wood Prod. 71, 91–99 (2013). https://doi.org/10.1007/s00107-012-0641-8

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