D Isopescu Prop Mec Lemn [605472]

204 Revista Român ă de Materiale / Romanian Journal of Materials 2012, 42 (2), 204 – 219

ANALIZA EXPERIMENTAL Ă A PROPRIET ĂȚILOR MECANICE
ALE LEMNULUI LA ÎNCOVOIERE, ÎNTINDERE ȘI COMPRESIUNE
EXPERIMENTAL ANALYSIS OF WO OD MECHANICAL PROPERTIES
FROM BENDING, TENSILE AND COMPRESSION TESTS

DORINA ISOPESCU∗ , OANA ST ĂNILĂ, IULIAN ASTANEI, C ĂLIN CORDUBAN
Universitatea Tehnic ă "Gheorghe Asachi", Ia și, Bd. Dimitrie Mangeron 43, 700050 Ia și, România

Lemnul, ca material de construc ții, respect ă
cerințele conceptului de dezvoltare durabil ă și asigur ă
asocierea dintre cre șterea economic ă și protecția mediului.
Propriet ățile fizice și mecanice ale lemnului prezint ă o
mulțime extins ă de valori determinate de influen țele unui
număr mare de factori.
Articolul prezint ă o descriere a propriet ăților
lemnului necesare pentru proiectarea elementelor de
construc ții din lemn, precum și o analiz ă a rezultatelor
obținute în laborator prin testarea epruvetelor, conform
standardelor în vigoare la solicit ările simple de încovoiere,
întindere și compresiune. În final sunt prezentate concluzii
și recomand ări pe baza rezultatelor ob ținute.

Wood as building material shall comply with the
concept of sustainable development and provides the
association between economic growth and environmental protection. Physical and mechanical properties of wood
have a large number of values determined by the influences
of an extended number of factors.
The article presents a description of wood properties
required for design of wooden construction elements, and
an analysis of the results obtained by testing laboratory
specimens, according to standards requirements in force for simple bending, tensile and compression. Finally
conclusions and recommendations are based on the
results.

Keywords:
timber elements, bending, tensile, compression, laboratory test

1.Introducere

Din cele mai vechi timpuri, lemnul și piatra au
fost materiale de construc ții importante. Alegerea
lemnului ca material de construc ții în detrimentul
celorlalte materiale se face de multe ori pe baza
unor considerente arhitecturale estetice și de
amenajare, dar economia de energie, durabilitatea
și ușurința de între ținere, de asemenea, au pondere
important ă în selecție.
Lemnul este un material anizotrop, de obicei
considerat un material ortotrop, datorit ă orientării
fibrelor de lemn și a modului în care se dezvolt ă în
diametru un copac în perioada lui de cre ștere. Prin
urmare, propriet ățile variaz ă în raport cu trei axe
reciproc perpendiculare: axa longitudinal ă, axa
radială și axa tangen țială, figura 1.
Axa longitudinal ă este axa paralel ă cu direc ția
fibrelor, axa radial ă este perpendicular ă pe direc ția
fibrelor și normal ă la inelele de cre ștere, iar axa
tangențială este perpendicular ă pe direc ția fibrelor
și tangent ă la inelele de cre ștere.
Din punct de vedere valoric, cele mai multe
proprietăți ale lemnului difer ă în fiecare din aceste
trei direc ții, diferen țele dintre valorile aceleia și
proprietăți după axele radial ă sau tangen țială fiind
minore fa ță de diferen țele aceleia și propriet ăți după
aceste dou ă axe și axa longitudinal ă. Lemnul având 1. Introduction

Since ancient times, wood and stone have
been important building materials. The choice of wood as building material to the detriment of many
other materials is often based on aesthetic and
architectural planning considerations, but the energy savings, durability, and ease of
maintenance, also have weight in selection.
Wood is an anisotropic material, usually
considered an orthotropic material, due to the wood
fiber orientation, and due to the way in which a tree
diameter increases in the period of growth.
Therefore, the wood physical and mechanical
properties vary in relation to three mutually perpendicular axes: longitudinal axis, radial axis
and tangential axis, Figure 1.
Longitudinal axis is the axis parallel to fiber,
radial axis is perpendicular to the fiber direction and
normal to the growth rings and the tangential axis is
perpendicular to the fiber direction and tangent to the growth rings.
In terms of value, most properties of wood
vary in each of these three directions, differences between the same properties along the radial and
tangential axes are relatively minor compared to
the same property differenc es of the radial or
tangential axis and longitudinal axis. Wood, with

∗ Autor corespondent/ Corresponding author ,
Tel. + Tel. +4 0722 374 034, Email: dorina_isopescu@yahoo.co.uk

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 205
la încovoiere, întindere și compresiune
proprietăți diferite în fiecare din cele trei direc ții
principale este un material de construc ții cu
comportare complex ă sub diverse solicit ări. Prin
urmare, r ăspunsul la solicit ări mecanice depinde
de direc ția după care ac ționează încărcarea. În
general, în proiectare se iau în considerare dou ă
categorii de propriet ăți evaluate: în direc ție
longitudinal ă și direcție transversal ă. different properties in each of the three main
directions, is a building material with complex
behavior in various applications. Therefore, the
timber behavior depends on the direction of load. In design, are counted, generally, two categories
of properties assessed: in the longitudinal direction
and in the transverse direction.

Fig. 1 – Direc țiile principale în elementele din lemn/ Principal directions in timber elements.

Structurile din lemn în mod tradi țional au
fost analizate pe baza unor simple ipoteze de
calcul validate de încerc ări experimentale extinse.
O astfel de proiectare restrânge domeniul de
aplicații structurale ale lemnului ca material de
construc ții și presupune ipoteze de calcul limitative,
[1-3].
În prezent, pentru proiectarea construc țiilor
din lemn se pot utiliza simul ări numerice bazate pe
metoda elementului finit (MEF). O analiz ă complet ă
prin metoda elementului finit poate oferi solu ții
structurale de alc ătuire specifice lemnului care nu
depind de configura ția geometric ă. Elemente
determinante pentru proiectarea construc țiilor sunt
cunoașterea propriet ăților de rezisten ță a
materialelor din care este realizat ă structura de
rezistență, precum și configura ția încărcărilor.
Pentru a elabora analize credibile prin MEF, este necesară determinarea precis ă a propriet ăților
mecanice ale lemnului, atât în direc ție longitudinal ă
cât și transversal ă.
Lucrarea prezint ă, după o scurtă introducere
în propriet ățile mecanice standardizate ale
lemnului utilizat în construc ții, testele
experimentale efectuate pentru a determina
caracteristicile de rezisten ță la solicit ările de
încovoiere, întindere
și compresiune. Testele au
fost efectuate în laboratorul Facult ății de
Construc ții și Instala ții, Universitatea Tehnic ă
“Gheorghe Asachi” din Ia și, în conformitate cu
metodologiile standardizate.
În final este prezentat ă procedura de
clasificare a lemnului testat într-o clas ă de
rezistență în vederea stimul ării proiectan ților și
încurajării executan ților, produc ătorilor și
distribuitorilor pentru a utiliza și, respectiv, a aduce
pe piață produse din lemn cu propriet ăți bine
determinate.

Wood structures have traditionally been
analyzed based on simple calculation assumptions
validated by extensive exper imental tests. Such a
design reduces the structural applications of wood
as building material and calculation requires
limiting assumptions, [1-3].
Currently, the design of timber buildings can
use numerical simulations based on finite element
method (FEM). A full analysis by finite element method can provide specific structural wood
composition solutions that do not depend on
geometric configuration.
Factors in building design are knowledge of
the mechanical properties of materials that is
made the strength structure and load configuration. To develop credible analysis by
FEM, it is necessary to determine accurately the
mechanical properties of wood, such as longitudinal and transverse direction.
This paper presents, after a short
introduction of standardized wood mechanical
properties, the experimental tests to determine the
resistance characteristics of wood in bending, tensile and compression applications. Tests were
performed in the laboratory of Civil Engineering
and Building Services Faculty, “Gheorghe Asachi” Technical University of Iasi, according to standard
methodologies. Finally, there is presented the
classification procedures of wood tested in a strength class to stimulate the designer and to
encourage the builder, producers and distributors
to use and, respectively, to bring to market the timber products with well determined properties.
2. Standardized wood mechanical properties
for bending, tensile and compression

The analysis of mechanical properties of

206 D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Experimental analysis of wood mechanical properties
from bending, tensile and compression tests

2. Propriet ățile mecanice standardizate ale
lemnului pentru încovoiere, întindere și
compresiune

Analiza propriet ăților mecanice ale lemnului
se referă în mod direct la necesit ățile generate de
proiectarea structurilor din lemn. Propriet ățile
mecanice sunt punctele forte în parametrii de
proiectare a structurilor și sunt specificate în
standardele de proiectare. Valorilor acestor proprietăți mecanice (de rezisten ță sau de
rigiditate) pentru aplica ții structurale sunt precizate
în standarde sub form ă de tabele care con țin
valorile minime acceptate pentru verificarea
capacității portante a unei structuri.
Pentru ca proiectarea elementelor de
construc ții din lemn s ă fie simpl ă și pentru evitarea
confuziilor în modelarea și/sau verificarea
structural ă, un sistem de clasificare-evaluare bazat
pe clase de rezisten ță a fost introdus. Sistemul
bazat pe clase de rezisten ță a fost stabilit în
standardul european EN 338 și preluat de
standardul român SR-EN 338. Sistemul cu clase
de rezisten ță stabilit în SR-EN 338 "Elemente
structurale din lemn – Clasele de rezisten ță" este
prezentat în tabelul 1, [4]. În tabel sunt prezentate
valorile caracteristicilor și propriet ăților, valori care
variază de la cele pentru lemnul cu cea mai mic ă
densitate, C14, la cele pentru lemnul cu cea mai
mare densitate, D70, utilizat e în prezent în Europa.
Simbolul “C” reprezint ă lemnul pentru speciile de
rășinoase, iar simbolul “D” reprezint ă lemnul pentru
speciile de foioase. Nota țiile folosite au
următoarele semnifica
ții: m = încovoiere; t =
tracțiune; c = compresiune; v = forfecare; f =
rezistență; k = caracteristic ă; 0 = în direc ție
paralelă cu fibrele; 90 = în direc ție perpendicular ă
pe fibre.
wood refers directly to the needs generated by the
design of timber structures. Mechanical properties
are the strengths parameters in the design of
structures and are specified in the design standards. Values of these mechanical properties
(strength and stiffness) for structural applications
are specified in the standard form of tables containing the minimum acceptable values for
checking the bearing capacity of a structure. For
the design of wood building elements be simple and to avoid confusion in structural modeling
and/or verification, a classification-evaluation
system based on strength class was introduced. System based on strength classes was
established in the European standard EN 338 and
took over the Romanian standard SR-EN 338. Strength class system established in the SR-EN
338 "Wood structural elements – Strength classes"
is presented in Table 1, [4]. In the table are values
for properties and characteristics, values ranging
from the lowest grade of softwood, C14, at the highest level of hardwood, D70, currently used in
Europe. The symbol "C" is the wood of coniferous
species (softwood), and the symbol "D" is the wood of deciduous species (hardwood). Notations
used have the following meanings: m = bending, t
= tensile, c = compression, v = shear, f = strength, k = characteristic, 0 = in th e direction parallel to the
grain, 90 = in the direction perpendicular to the
grain.
The most commonly mechanical properties
used in design are charac teristic bending strength,
f
m,k, characteristic compression strength parallel
and perpendicular to the grain direction, f c,0,k and
fc,90,k, characteristic tensile strength parallel and
perpendicular to the grain, f t,0,k and f t,90,k and shear
characteristic strength, f v,k. Characteristic shear
strength is not analyzed in this article.
Tabelul 1

Valorile caracteristice ale propriet ăților lemnului / Characteristic values for wood properties

C14 C16 C18 C22 C24 C27 C30 C35 C40 D30 D35 D40 D50 D60 D70
[N/mm2][MPa]
fm,k 14 16 18 22 24 27 30 35 40 30 35 40 50 60 70
ft,0,k 8 10 11 13 14 16 18 21 24 18 21 24 30 36 42
ft,90,k 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.7 0.9
fc,0,k 16 17 18 20 21 22 23 25 26 23 25 26 29 32 34
fc,90,k 4.3 4.6 4.8 5.1 5.3 5.6 5.7 6.0 6.3 8.0 8.4 8.8 9.7 10.5 13.5
fv,k 1.7 1.8 2.0 2.4 2.5 2.8 3.0 3.4 3.8 3.0 3.4 3.8 4.6 5.3 6.0
[kN/mm2]{x10-3 [MPa]}
E0,mean 7 8 9 10 11 12 12 13 14 10 10 11 14 17 20
E0,05 4.7 5.4 6.0 6.7 7.4 8.0 8.0 8.7 9.4 8.0 8.7 9.4 11.8 14.3 16.8
E90,mean 0.23 0.27 0.30 0.33 0.37 0.40 0.40 0.43 0.47 0.64 0.69 0.75 0.93 1.13 1.33
Gmean 0.44 0.50 0.56 0.63 0.69 0.75 0.75 0.81 0.88 0.60 0.65 0.70 0.88 1.06 1.25
[kg/m3]
ρk 290 310 320 340 350 370 380 400 420 530 560 590 650 700 900
ρmean 350 370 380 410 420 450 460 480 500 640 670 700 780 840 1080

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 207
la încovoiere, întindere și compresiune

Fig. 2 – Variabilitarea rezisten țelor caracteristice ale lemnului/ Variability of wood characteristic strengths:
Series 1 – Rezisten ța caracteristic ă la încovoiere / Characteristic bending strength, fm,k
Series 2 – Rezisten ța caracteristic ă la întindere paralel ă cu fibrele/ Characteristic tensile strength parallel to the fibers , ft,0,k
Series 3 – Rezisten ța caracteristic ă la compresiune paralel ă cu fibrele/ C haracteristic compression strength parallel to the fibers, fc,0,k

Fig. 3 – Variabilitatea m odulului de elasticitate/ Variability of wood elasticity modulus:
Series 1 – Modulul de elasticitate/ Elasticity modulus , E0,mean

Fig. 4 – Variabilitatea modulului de elasticitate la forfecare/ Variability of wood shear modulus :
Series 1 – Modulul de elas ticitate la forfecare/ Shear modulus , G mean

208 D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Experimental analysis of wood mechanical properties
from bending, tensile and compression tests

Cele mai frecvente propriet ăți mecanice
utilizate în proiecta re sunt rezistența caracteristic ă
la încovoiere, f m,k , rezisten ța caracteristic ă la
compresiune paralel ă și perpendicular ă pe direc ția
fibrelor, f c,0,k și fc,90,k, rezisten ța caracteristic ă la
întindere/trac țiune paralel ă și perpendicular ă pe
fibre, f t,0,k și ft,90,k, și rezisten ța la forfecare, f v,k.
Rezisten ța caracteristic ă la forfecare nu este
analizată în aceast ă lucrare.
Rezisten țele caracteristice ale lemnului sunt
direct propor ționale cu densitatea acestuia. Varia ția
valorilor rezisten țelor caracteristice pentru diferite
clase de rezisten ță a lemnului și densități sunt
prezentate în graficele din figura 2. Figurile 3 și 4
prezintă graficele de varia ție a modulului de
elasticitate și, respectiv, a modulului de elasticitate
la forfecare.
În ceea ce prive ște modulul de elasticitate,
se cunoa ște că acesta variaz ă în funcție de tipul de
încărcare și direcția de aplicare a înc ărcării. În mod
normal, modulul de elasticitate utilizat în proiectarea elementelor din lemn este modulul de
elasticitate din solicita rea la încovoiere, E.
Densitatea influen țează puternic rezisten ța
lemnului. Dup ă cum se observ ă în tabelul 1,
clasele de rezisten ță au densit ăți caracteristice
diferite. Valorile raporturilor dintre rezisten țele
caracteristice și densitățile corespunz ătoare sunt
prezentate în figura 5 unde se observ ă că există
valori apropiate ale acestora pentru lemn și oțel.
Din acest punct de vedere lemnul din clasa de
rezistență C40, la întindere, are valoarea raportului
dintre rezisten ța caracteristic ă la întindere și
densitate similar cu cel pentru o țel (pentru o țel s-a
luat în calcul o rezisten ța medie la întindere de
490 MPa). Wood characteristics strengths are
principally influenced by the density. The variability
of characteristic strength values for different
strength classes of the wood are shown in graphs from Figure 2. Figures 3 and 4 present the
variability of elasticity modulus and shear modulus
respectively.
Regarding the modulus of elasticity it is
known that it varies according to the type of
applied load and direction. Normally, the modulus of elasticity corresponding to bending, E, is used to
characterize the wood element.
A very strong influence on wood strength is
given by the density. As can be seen from Table 1
strength classes have different tabulated
characteristic densities. The values of ratios between characteristic strengths and
correspondent density are presented in Figure 5
and they seem to be similar for wood and steel.
From this point of view wood of strength class C40
in tensile has a ratio of characteristic tensile strength to density similar to steel (for steel was
considered an average tensile strength of
490MPa).
Wood behavior subjected to bending,
tensile or compression, in general, is directly
related to the density. Softwood species (species with continuous leaves) and hardwood species
(species with seasonal leaves) have a separate
classification because their properties differ clearly. It is a method of classification, which can
be misleading because there are hardwood (after
the classification of species) showing values corresponding to softwood and each other.
For simplicity in design and economy in
use, wood products, regardle ss of the species of

Fig. 5 – Variabilitatea raportului rezisten ță-greutate/ Variability of characteristic strength to density ratio :
Series 1 – Raportul dintre rezisten țele caracteristice la încovoiere și densitatea lemnului/ Ratios of characteristic bending
strength to wood density , fm,k/ρk
Series 2 – Raportul dintre rezisten țele caracteristice la întindere și densitatea lemnului/ Ratios of characteristic tensile strength to
wood density , ft,o,k/ρk
Series 3 – Raportul dintre rezisten țele caracteristice la compresiune și densitatea lemnului/ Ratios of characteristic compression
strength to wood density , fc,o,k/ρk
Series 4 – Raportul dintre rezisten ța caracteristic ă la întindere și densitatea o țelului / Ratio of steel tensile strength to density

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 209
la încovoiere, întindere și compresiune
Comportarea lemnului supus la încerc ări
precum încovoierea, trac țiunea sau compresiunea,
în general, este strâns legat ă de densitate. Speciile
de lemn de esen ță moale (C, specii cu frunze
permanente) și speciile de lemn de esen ță tare (D,
specii cu frunze sezoniere) au o clasificare
separată, deoarece propriet ățile lor difer ă. Este o
metodă de clasificare, care poate fi în șelătoare,
deoarece exist ă lemn de esen ță tare (dup ă
clasificarea spec iilor) care prezint ă valori ale
poprietăților care corespund clasei de lemn de
esență moale și reciproc.
Pentru simplitate în proiectare și economie
în utilizare, este permi s ca produse din lemn,
indiferent de specia din care provin, cu propriet ăți
mecanice similare caracterizate printr-un set de
valori definite conform standardelor pentru
proiectare, s ă fie încadrate în categoriile numite
clase de rezisten ță.
Valorile propriet ăților mecanice prezentate
în standardul SR EN 338 sunt valori caracteristice care au fost ob ținute pe baza rezultatelor de la
încercarea epruvetelor di n lemn definite ca fiind
"fără defecte" și cu "fibrele drepte și paralele cu
muchia". Aceste epruvete nu con țin defecte
naturale, cum ar fi noduri, fibre încruci șate,
crăpături și fisuri și sunt considerate, de regul ă,
omogene pentru încerc ări de laborator.
Variabilitatea, sau varia ția în propriet ăți, este
comună pentru toate materialele. Pentru c ă lemnul
pentru construc ții este un material natural, iar
copacul din care provine a fost supus unor multe
influențe în continu ă schimbare (cum ar fi
umiditate, condi țiile de sol și arealul de cre ștere),
proprietățile lemnului variaz ă, chiar și într-un
material "f ără defecte".
Valorile caracteristice sunt stabilite din
condiția luării în considerare a tuturor factorilor de
influență care nu pot fi neglija ți atunci când ne
referim la elemente din lemn cu dimensiuni mult
mai mari decât a epruvetelor utilizate la încerc ările
de laborator. În general, influen ța dimensiunilor
asupra propriet ăților mecanice este invers
proporțională. Astfel elementele de dimensiuni mici
au rezisten țe mai mari decât elementele cu
dimensiuni mari pentru acela și tip de înc ărcare.

3. Analiza experimental ă a propriet ăților
mecanice ale lemnului la încovoiere,
întindere și compresiune

Proprietățile mecanice ale lemnului ca
material pentru construc ții, enumerate în tabelul 1,
se bazeaz ă pe o varietate de metode de prelevare
a probelor și de metode de testare. Valorile din
tabel sunt ob ținute ca o medie statistic ă ajustată a
rezultatelor ob ținute în încerc ări de laborator în
condiții prevăzute în standarde.
Aceste aspecte sunt analizate în încerc ările
de laborator, efectuate în cadrul Facult ății de
Construc ții și Instala ții din Ia și. Lemnul utilizat origin, and with similar mechanical properties
characterized by a defined set of design standards
values, are allowed to be placed in categories
called strength classes.
The values of mechanical properties given
in standard SR EN 338 are characteristic values
which were obtained from the results of wood testing specimens defined as “clear” and “straight
grained”. These specimens do not contain natural
defects such as knots, cross fiber, cracks, and cracks and are considered, usually homogeneous
for laboratory tests. Variability or variation in
properties is common to all materials. For timber,
which is a natural material, and the tree from which
it was subject to many constantly changing influences (such as humidity, soil conditions and
growing area), wood properties vary, even in a
“clear” material.
Characteristic values are determined from
the condition taking into account all factors of
influence that cannot be neglected when it comes to wood elements with dimensions much larger
than the specimens used in laboratory testing. In
general, the influence of size on mechanical properties is inversely proportional. Such small
elements have higher resistance than large items
for the same type of loading.

3. Experimental analysis of wood mechanical
properties from bending, tensile and compression test

Mechanical properties of wood as building
material, listed in Table 1 are based on a variety of
sampling and testing methods. Values in table are obtained as an adjusted statistical average of the
results obtained in laboratory tests as provided in
the standards.
These aspects were analyzed in laboratory
tests performed in Faculty of Civil Engineering and
Building Services of Iasi Technical University. The wood used to create specimens is softwood.
Specimens were manufactured to achieve the
conditions imposed by the standards for determining wood behavior to each type of static
loading.
Before tests, samples were checked to
determine the nominal value of the real
dimensions and volume, and were weighed to
determine density. The moisture content and density for each specimen have been measured or
evaluated.
To verify the laborato ry conditions were
measured humidity and air temperature in the
room where the tests were conducted, which were 60% and 19
oC, respectively.
The following are the results of laboratory
tests performed on specific wood specimens subjected to bending, tensile and compression.

3.1. Static bending test of wood specimens

210 D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Experimental analysis of wood mechanical properties
from bending, tensile and compression tests

pentru realizarea epruvetelor este din grupa
lemnului de r ășinoase. La realizarea epruvetelor au
fost respectate condi țiile impuse de standardele
pentru determinarea modului de comportare a lemnului la fiecare tip de solicitare static ă.
Înainte de efectuarea încerc ărilor, probele
au fost verificate pentru determinarea valorilor nominale ale dimensiunilor, ale volumului real, și
au fost cânt ărite pentru determinarea densit ății.
Umiditatea la momentul încerc ării și densitatea
pentru fiecare epruvet ă au fost m ăsurate sau
evaluate. Pentru verificarea condi țiilor din laborator
s-au măsurat umiditatea și temperatura aerului în
încăperea în care s-au desf ășurat încerc ările,
acestea fiind de 60% și de 19
oC, respectiv.
În continuare sunt prezentate rezultatele
unor încerc ări de laborator efectuate pe epruvete
din lemn specifice pentru solicit ările de încovoiere,
întindere și compresiune.

3.1. Încercarea la încovoiere static ă a
epruvetelor din lemn
3.1.1. Standarde și norme aplicate
Pentru a determina rezisten ța lemnului la
încovoiere static ă s-au efectuat încerc ări de
laborator conform SR ISO 3133:2008, [5] și ASTM
04.10 Wood D143-09, [6]. Atât procedura de lucru cât și realizarea epruvetelor au respectat
prevederile acestor standarde.

3.1.2. Epruvetele
Conform prevederilor standardizate, s-a
considerat un num ăr de 10 epruvete având
dimensiunile standardizate de 20mmx20mm în
secțiune transversal ă (b x h) și 380 mm lungime,
figura 6.

3.1.3. Procedura de încercare
Testele experimentale au fost efectuare la
presa Zwick/Roell Material Testing Machine BP1-
F1000SN.M11.
Epruvetele au fost simplu rezemate, cu
distanța dintre supor ți de 240mm iar sarcina a fost
3.1.1. Applied standard and norms
To determine the static bending (flexural)
strength of wood were carried out laboratory tests
according to SR ISO 3133:2008, [5] and ASTM 04.10 Wood D143-09, [6]. The working procedure
and the achievement of expressing quality of
specimens have complied with these the standards.

3.1.2. Specimens
Under the standard, it was considered a
total of 10 specimens with dimensions of
20mmx20mm in cross-section (b x h) and 380mm standard length, Figure 6.
3.1.3. Test procedure
Experimental tests were made to
equipment Zwick/Roell Material Testing Machine
BP1-F1000SN.M11.
Specimens were simply supported, the
distance between supports of 240mm and load was applied midway (the mid-span of 240mm),
Figure 7, on the radial surfaces thereof, [5-9]. Load
was applied continuously with constant test speed of 0.85MPa/s, providing a break for specimens in
102s (about 1.7min).

3.1.4. Test results
Following the static bending (flexural) test,
Figure 8, we obtained the results shown in Table 2.
Data from Table 2 represents:
ρ
rel – relative density of specimens;
W – specimens moisture content, measured
according to SR EN 13183-1, [9];
Pmax – failure load;
δmax – apparent deflection at failure;
S – total crushing, taking into account local
crushing of the load application and the bearing areas;
δ
max, real – failure deflection, taking into account
local crusshing;

Fig. 6 – Specimenul din lemn standardizat pentru încercarea la
încovoiere static ă
The standardized wood specimens for static bending test.
Fig. 7 – Echipamentul de încercare și poziționarea epruvetei pentru
încercarea la încovoiere static ă
Test equipment and arrangements for static bending test.

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 211
la încovoiere, întindere și compresiune
aplicată la jumătatea distan ței (interax de 240mm),
figura 7, pe suprafa ța radială a acestora, [5-9].
Sarcina a fost aplicat ă continuu cu viteza constant ă
de încercare de 0,85MPa/s, asigurând ruperea epruvetelor într-un timp de 102s (aproximativ
1,7min).

3.1.4. Rezultatele încerc ării

În urma încerc ării la încovoiere static ă,
figura 8, s-au ob ținut rezultatele prezentate în
Tabelul 2. E – elasticity modulus;
σ
bW – static bending strength for W moisture
content during the test, calculated by the relationship (1):

( 1 )

σ
b12 – static bending strength for moisture content
of 12%, determined by the relationship (2),
according to [10]:

Fig. 8 – Încercarea la încovoiere static ă, diagramele for ță – deplasare și modurile de cedare ale
epruvetelor din lemn/ Static bending test, force-displacement gr aph and failure modes of wood specimens.

Tabelul 2
Rezultatele testului la încovoiere/ Static bending (flexural) test data

No. of specimens ρ
rel
[kg/m3] W
[%] Pmax
[N] δmax
[mm] S
[mm] δmax,real
[mm] σbW
[MPa] σb12
[MPa] E
[MPa] E12
[MPa]
1 472.16 7.4 1730 7.5 0.30 7.20 74.54 111.95 7120 7596.47
2 478.64 7.4 2090 6.5 0.30 6.20 83.84 127.26 8200 8748.74
3 502.02 8.0 1830 5.8 0.25 5.55 74.11 103.89 7130 7544.90
4 490.39 7.0 2030 6.1 0.30 5.80 80.94 128.78 8850 9493.74
5 508.48 7.2 2120 5.9 0.15 5.75 88.74 138.75 9200 9842.43
6 521.10 7.6 2340 7.3 0.20 7.10 95.91 143.56 10300 10959.30
7 498.11 7.2 2000 6.3 0.35 5.95 85.89 133.92 8840 9457.29
8 524.76 7.0 2430 7.3 0.35 6.95 93.26 150.26 9400 10083.74
9 487.16 7.4 1880 5.9 0.35 5.55 76.93 115.88 7800 8321.97
10 502.04 7.8 1960 6.4 0.15 6.25 80.76 116.57 7510 7968.87
Valoarea
medie
Mean value 498.50 7.4 2041 6.5 0.27 6.23 83.49 127.08 8435 9003.46

Datele din Tabelul 2 reprezint ă:
ρrel – densitatea relativ ă a epruvetelor;
W – umiditatea epruvetelor, m ăsurată conform SR EN 13183-1, [9];
Pmax – sarcina la rupere;
δmax – săgeata aparent ă la rupere;
2max
23
bhLP
bW=σ
Displacement, [mm] 2000
15001000
500
0
0 2 4 6 8

212 D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Experimental analysis of wood mechanical properties
from bending, tensile and compression tests

S – strivirea total ă, luând în considerare
strivirile locale din zona de aplicare a sarcinii și din
zonele de reazem;
δmax, real – săgeata la rupere, luând în
considerare strivirile locale;
E – modulul de elasticitate;
σbW – rezisten ța la încovoiere static ă pentru
umiditatea W din timpul încerc ării, calculat ă cu relația
(1):

(1)

σb12 – rezisten ța la încovoiere static ă la umiditatea de
12%, determinat ă cu relația (2), conform [10]:
)12 (276.06.16
12 −−−+= WWbW
bW bσσσ (2)
E12 – modulul de elasticitate la umiditatea de 12%,
determinat ă cu relația (3), conform [10]:

(3)

3.2. Încercarea la întindere paralel ă cu fibrele
epruvetelor din lemn

3.2.1. Standarde și norme aplicate
Rezisten ța lemnului la rupere din trac țiune
paralel cu fibrele s-a determinat prin efectuarea
încercărilor de laborator conform ASTM 04.10
Wood D143-09, [6]. Condi ția privind evitarea
încovoierii probelor, conform SR EN 408:2004, [11], a fost de asemenea respectat ă.

3.2.2. Epruvetele
Epruvetele standardizate au forma
rectangular ă și dimensiunile din figura 9, iar în
partea calibrat ă au latura de 20mm în sec țiune
radială și de 4mm (b x h
c) în secțiune tangen țială.
)12 (276.06.16
12 −−−+= WWbW
bW bσσσ (2)
E12 – elasticity modulus for moisture content of
12%, determined by the relationship (3), according
to [10]:
12 0237.0 857.10237.0 857.1
12⋅−⋅−⋅=WE E (3)

3.2. Tensile parallel to grain test of wood
specimens

3.2.1. Applied standard and norms
Strength of wood for tensile parallel to the
grain tests was determined by the laboratory test
according to ASTM 04.10 Wood D143-09, [6]. The
condition on avoiding the specimens flexure, according to SR EN 408:2004, [11], was also met.
3.2.2. Specimens
Standardized specimens have a
rectangular shape and dimensions of Figure 9, and
have calibrated the central to 20mm and 4mm (b x h
c) in radial and tangential respectively.

3.2.3. Test procedure
Experimental tests were made on universal
hydraulic press WAW-600E, Figure 10, and
elongation was determined by means of a
transducer attached to the specimens.
Tests were performed with a number of 10
specimens, Figure 9. Constant speed of load
application was imposed to 0,1kN/s, providing
failure in the calibrated specimens at 1.5min after the start of the test, Figure 11, [6, 8, 12].

3.2.4. Test results
The results obtained in parallel with the
grain tensile test are presented in Table 3.

Fig. 9 – Epruvetele din lemn standardizate pentru întindere paralel ă cu fibrele/
The standardized wood specimens for tensile parralel to grain test
3.2.3. Procedura de încercare
Testele experimentale au fost efectuare la
presa hidraulic ă universal ă WAW-600E (figura 10),
iar alungirea s-a determinat prin intermediul unui
deflectometru ata șat epruvetelor.
Încerc ările au fost efectuate pe un num ăr de
10 epruvete (figura 9). Viteza constant ă de aplicare The data presented in Table 3 include:
ρrel – relative density of specimens;
b and h c – cross-sectional dimensions of
the calibrated central part of the specimens;
W – specimens humidity, measured
according to SR EN 13183-1, [9];
Pmax – failure load; 2max
23
bhLP
bW=σ
12 02370 857102370 8571
12⋅−⋅−⋅=, ,W , ,E E

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 213
la încovoiere, întindere și compresiune
a sarcinii s-a impus de 0,1KN/s, asigurând ruperea
în partea calibrat ă a epruvetelor la 1,5min de la
începerea încerc ării, figura 11, [6, 8, 12].

3.2.4. Rezultatele încerc ării
Rezultatele ob ținute la încercarea de
tracțiune paralel ă cu fibrele sunt prezentate în
tabelul 3.
În tabelul 3 datele prezentate cuprind:
ρrel – densitatea relativ ă a epruvetelor;
b și hc – dimensiunile sec țiunii transversale ale
părții calibrate a epruvetelor;
W – umiditatea epruvetelor, m ăsurată conform SR
EN 13183-1, [9];
Pmax – sarcina la rupere;

Fig. 10 – Echipamentul de încercare și poziționarea epruvetei
pentru întindere paralel ă cu fibrele
Test equipment and arrangements for tensile parallel to grain
test.

Fig. 11 – Întindere paralel ă cu fibrele, diagrama for ță – deplasare și modurile de cedare ale epruvetei/
Tensile parallel to grain test, force-displa cement graph and failure modes of wood specimens

Tabelul 3
Rezultatele încerc ării la întindere paralel ă cu fibrele/ Tensile parallel to grain test data
No. of
specimens ρrel
[kg/m3] b
[mm] hc
[mm] W
[%] Pmax
[N] σtr//
[MPa] σtr//12
[MPa]
1 533.11 20.2 4.2 5.5 9510 109.4 224.61
2 496.35 20.6 4.2 5.5 9050 103.7 181.24
3 531.96 20.8 4.5 6.4 9830 103.2 196.11
4 522.75 20.2 4.0 6.6 10000 121.8 188.54
5 504.40 20.8 4.5 6.0 9800 104.7 235.54
6 476.41 20.7 4.3 6.2 10150 112.8 196.64
7 535.05 20.2 4.9 6.0 10340 101.1 211.42
8 522.75 21.0 4.2 6.6 8080 90.90 211.18
9 502.16 20.9 4.4 6.2 11810 127.2 206.35
10 542.07 20.4 4.0 6.4 8000 96.10 152.69
Mean values 516.70 20.6 4.3 6.14 9595 107.09 167.35

 
Strain , [%]100
80604020
0
0 0.002 0.004 0.006 0.008

214 D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Experimental analysis of wood mechanical properties
from bending, tensile and compression tests

σtr// – rezisten ța la rupere la trac țiune
paralelă cu fibrele pentru umiditatea W din timpul
încercării, calculat ă cu relația (4):
(4)

σ
tr//12 – rezisten ța la rupere la trac țiune
paralel cu fibrele la umiditatea de 12%,
determinat ă cu relația (5), conform [10]:
)12 (552.07.21//
// 12// −−−+= WWtr
tr trσσσ (5)

3.3. Încercarea la compresiune paralel ă cu
fibrele epruvetelor din lemn

3.3.1. Standarde și norme aplicate
Pentru a determina rezisten ța lemnului la
compresiune paralel cu fibrele s-au efectuat
încercări de laborator conform STAS 86/1-87, [13],
ASTM 04.10 Wood D143-09, [6]. Condi ția privind
evitarea încovoierii probelor, conform SR EN
408:2004, [11], a fost de asemenea respectat ă.

3.3.2. Epruvetele
Au fost încercate un num ăr de 15 epruvete.
Acestea au fost t ăiate sub form ă de prism ă dreaptă
cu secțiunea pătrată, cu latura de 20mm (b x h) și
înălțimea (L 1) de 60mm, figura 12.

Figura 12

Fig. 12 – Epruvetele pentru încercarea la compresiune paralel ă
cu fibrele/ Specimens for testing in compression
parallel to the grain

3.3.3. Procedura de încercare
Testele experimentale au fost efectuate la
presa Zwick/Roell Material Testing Machine BP1-
F1000SN.M11.
Sarcina a fost aplicat ă constant cu viteza de
11kN/min pân ă la cedarea epruvetei în 98s
(aproximativ 1,6min) de la începerea aplic ării
sarcinii, figura 13.
3.3.4. Rezultatele încerc ării
Rezultatele ob ținute în urma încerc ărilor au
fost centralizate în tabelul 4.
Datele din tabelul 4 cuprind:
A – aria sec țiunii transversale a epruvetelor;
ρ
rel – densitatea relativ ă a epruvetelor;
W – umiditatea epruvetelor, m ăsurată conform σtr// – tensile parallel to grain strength for W
humidity during the test, calculated by the
relationship (4):
(4)

σ
tr//12 – tensile parallel to grain strength for
humidity of 12%, determined by the relationship
(5), according to [10]:
)12 (552.07.21//
// 12// −−−+= WWtr
tr trσσσ (5)

3.3. Compression parallel to grain test of wood
specimens
3.3.1. Applied standard and norms
To determine the compressive strength of
wood parallel to the fibers, laboratory tests were
made according to STAS 86/1-87, [13] ASTM
04.10 Wood D143-09, [6]. The condition on avoiding the specimens flexure, according to SR
EN 408:2004, [11], was also met.
3.3.2. Specimens
It have been tried a number of 15
specimens. These were cut as straight prism with
square section, with sides of 20mm (bxh) and height (L1) of 60mm, shall appear in Figure 12.

3.3.3. Test procedure
Experimental tests were performed with the
press Zwick / Roell Material Testing Machine BP1
– F1000SN.M11. Load was applied to constant speed of 11kN/min. until specimen failure in the
98s (about 1.6min) from start of application of load,
shall appear Figure 13.
3.3.4. Test results
The tests results were summarized in
Table 4.
The data in Table 4 include:
A – cross-sectional area of specimens;
ρ
rel – relative density of specimens;
W – specimens moisture content, measured
according to SR EN 13183-1, [9];
Pmax – failure load;
δL1 – longitudinal deformation at failure;
σc// – compression parallel to grain strength for W
moisture content during the test, calculated by the
relationship (6):
(6)

σ
c//12 – compression parallel to grain strength for
moisture content of 12%, determined by the
relationship (7), according to [10]:
)12 (234.06.9//
// 12// −−−+= WWc
c cσσσ (7) ctrbhPmax
//=σ
 ctrbhPmax
//=σ
AP
cmax
//=σ

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 215
la încovoiere, întindere și compresiune

Tabelul 4
Rezultatele încerc ării la compresiune paralel ă cu fibrele/ Compression parallel to grain test data
No. of specimens
A
[mm2] ρrel
[kg/m3] W
[%] Pmax
[N] δL1
[mm] σc// [MPa] σc//12
[MPa]
1 425 443.15 7.4 11900 1.5 27.9 39.64
2 432 449.54 8.2 21200 1.4 48.95 67.72
3 430 463.93 7.6 10500 1.1 24.33 33.13
4 422 522.30 7.2 18800 1.3 44.62 68.75
5 430 463.56 7.0 21900 0.7 50.67 81.02
6 424 549.16 8.2 15800 1.1 36.6 49.48
7 431 476.00 7.4 21000 1.3 48.75 73.88
8 431 467.98 6.6 13300 0.9 30.71 48.62
9 432 479.11 7.2 19600 1.0 45.05 69.48
10 434 475.46 7.6 19100 1.3 43.85 64.31
11 436 452.51 7.0 22600 1.7 51.83 83.04
12 435 470.89 6.4 21300 1.6 48.94 84.67
13 433 481.02 7.4 20500 1.6 47.37 71.62
14 434 509.45 7.0 23500 2.0 53.59 86.10
15 434 457.78 7.4 15900 1,0 36.49 53.75
Mean values
431 477.46 7.30 18460 1.3 42.64 64.57

SR EN 13183-1, [9];
Pmax – sarcina la rupere;
δL1 – deformarea longitudinal ă la rupere;
σc// – rezisten ța la rupere din compresiune paralel ă
cu fibrele pentru umiditatea W din timpul încerc ării,
determinat ă de relația (6):
(6)

σc//12 – rezisten ța la rupere la compresiune
paralelă cu fibrele la umiditatea de 12%,
determinat ă cu relația (7), conform [10]:
)12 (234.06.9//
// 12// −−−+= WWc
c cσσσ (7)

4. Evaluation of the strength class for analised
wood elements

The tabulated value (standardized) is
based on estimated average property value
obtained on specimens of wood. Characteristic value is obtained as the product of the average
value of property due to the test specimens of
wood and the average coefficient of variation for the property. Average coefficients of variation for
the mechanical properties are a statistical estimate
of the influences identified by testing in laboratory
conditions, caused by the variability of sizes, by
those defects invisible in a natural element and by the environmental conditions in which the tree
grew.
 

FIg. 13 – Încercarea la compresiune paralel ă cu fibrele, diagrama for ță – deplasare și modurile de cedare ale epruvetelor din
lemn/ Compression parallel to grain test, force-displace ment graph and failure modes of wood specimens
AP
cmax
//=σ0 0.5 1.0 1.5 2.0
Displacement, [mm] 20000
15000
10000
5000
0

216 D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Experimental analysis of wood mechanical properties
from bending, tensile and compression tests

4. Evaluarea clasei de rezisten ță pentru
elementele din lemn analizate
Valoarea caracteristic ă (standardizat ă) este o
valoare medie estimat ă având la baz ă valoarea
proprietății obținută pe epruvete din lemn. Valoarea
caracteristic ă se obține ca produs dintre valoarea
medie a propriet ății determinate la încerc ările pe
epruvete din lemn și coeficientul mediu de varia ție
pentru proprietate. Coeficien ții medii de varia ție
pentru propriet ățile mecanice sunt o estimare
statistică a influen țelor identificate prin testare în
condiții de laborator, cauzate de variabilitatea
dimensional ă, de acele defecte naturale nevizibile
dintr-un element și de condi țiile de mediu în care s-a
dezvoltat copacul.
Coeficien ții medii de varia ție necesit ă un
număr mare de rezultate ob ținute în teste de
laborator. În lucrarea „Wood Handbook, Wood as an
engineering material”, [10], sunt prezentate valori
pentru coeficien ții medii de varia ție, obținute prin
medierea statistic ă a rezultatelor existente în
literatura de specialitate pentru produsele din lemn la
nivel mondial. Valoarea coeficientului mediu de variație pentru evaluarea rezisten ței caracteristice la
încovoiere este p
k = 16%, [10].
Proprietățile de proiectare sunt asociate cu o
clasă de rezisten ță. Ca și în cazul propriet ăților
pentru orice material structural, propriet ățile
admisibile în proiectarea tehnic ă trebuie s ă fie
deduse sau m ăsurate fără distrugerea informa țiilor.
În lemn, propriet ățile sunt deduse prin criterii de
clasificare vizual ă, masurători nedistructive cum ar fi
modulul de elasticitate din încovoiere, densitatea,
sau o combina ție a acestor propriet ăți.
Aceste masur ători nedistructive pot oferi atât
un criteriu de sortare cât și un mijloc de evaluare
adecvat pentru propriet ăți mecanice.
Determinarea clasei de rezisten ță pentru lotul
de grinzi din lemn utilizat pentru realizarea
epruvetelor folosite la încerc ările de laborator
prezentate în Capitolul 3 se fundamenteaz ă pe
rezultatul ob ținut pentru modulul de elasticitate.
Valorile modulului de elasticitate mediu și a
rezistenței medii la încovoiere, cu ajust ările din
umiditatea probelor la momentul încerc ării,
prezentate în tabelul 2, corectate prin analiz ă
statistică, sunt prezentate în tabelul 5.
Modulul de elasticitate este E = 9438,86MPa,
prin urmare, clasa de rezisten ță pentru epruvetele
din lemn este de C18.
Rezisten ța caracteristic ă la încovoiere este evaluat ă
cu ajutorul coeficientului mediu de varia ție:

MPa (8)

Valoarea calculat ă pentru rezisten ța la
încovoiere, (8), confirm ă alegerea clasei de
rezistență.
Norma European ă de proiectare DIN EN 384-
2004, [14], arat ă că toate rezisten țele și rigiditățile The average coefficients of variation
require a large number of results obtained in
laboratory tests. In the paper “Wood Handbook,
Wood as an engineering material”, [10], are presented the average values for the coefficients
of variation, p
k, obtained by statistical mediation of
results existing in the technical literature for wood products, worldwide. The value of the average
coefficient of variation for characteristic bending
strength evaluation is p
k = 16%, [10].
Design properties are associated with a
strength class. As with any structural material
properties, in technical design allowable properties must be inferred or measured nondestructively.
Wood properties are inferred through visual
grading criteria, non-destructive measurements such as bending stiffness, density, or a
combination of these properties. These non-
destructive measurements can provide both a
sorting criterion as a mean suitable for mechanical
properties evaluation.
Determination of strength class to group of
wooden beams used to create specimens for
laboratory testing presented in Chapter 3 is based on the result for the modulus of elasticity. The
average elasticity modulus and bending strength
values with humidity adjustments when trying, presented in Table 2, have been corrected by
statistical analysis and are presented in Table 5.
The elasticity modulus is E = 9366MPa,
therefore strength class for wood specimens is
chosen C18.
The characteristic bending strength is now
evaluates using the average coefficients of
variation:

12.2112 , =⋅=k b km p fσ MPa (8)

The value calculated for bending strength,
(8), highlighted the strength class choice.
European norm DIN EN 384-2004, [14],
shows that all-important ch aracteristic strength and
stiffness properties can be approximated (8) from
either bending strength, modulus of elasticity or
density. These relationships, according to DIN EN
384-2004, and the values obtained are presented
in Table 6.

5. Conclusions

Design of wooden construction elements is
possible through knowledge of the characteristic
values of strength and stiffness parameters and
density. Tabulated values of the standard SR EN 338 for mechanical properties highlights the direct
proportionality exists between them and the
density, ρ, and/or modulus of elasticity E. The
establishment of model calculations for
determining the other mechanical properties by
knowing one of two specified values provides to 122112 , p fk b k,m =⋅=σ

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 217
la încovoiere, întindere și compresiune
Tabelul 5
Corecțiile statistice ale rezisten ței la încovoiere și al modulului de elasticitate/
The statistical correction of bending strength and elasticity modulus
No σb12
[MPa]
ix
Deviația standard pentru
Standard deviation for
σb12
)110(10) (10
12
−−
±=∑ i i
mxx
s
Valoare real ă
Real value
σb12

m isx+ E
[MPa]
ix Deviația standard pentru
Standard deviation for
E
)110(10) (10
12
−−
±=∑ i i
mxx
s
Valoare real ă
Real value
E

m isx+
Valoare
a medie
Mean value
ix 127 4.710722519 132 9003 362.1135737 9366

Tabelul 6
Valorile propriet ăților pentru clasa de rezisten ță C18/ Values of properties for C18

Proprietatea
Property
[UM] Procedura de evaluare
Evaluation procedures
Valori ob ținute din
încercări
experimentale și
calculate
Values from
experimental tests
and computations Valori
standardizate
conform
Tabulated values
from
SR EN 338
C18
fm,k Rezisten ța caracteristic ă la încovoiere
Characteristic bending strength
[MPa] Valoare medie din tabelul 2
Mean value from Table 2
⇒ Eq. (2) ⇒ corecție statistic ă în
tabelul 5 / statistic correction in
Table 5 ⇒ eq. (8) 21.12 18
ft,0,k Rezisten ța caracteristic ă la întindere
paralelă cu fibrele
Characteristic tensile strength parallel
to the grain
[MPa] km kt f f, ,0, 60,0⋅=
12.672 11
ft,90,k Rezisten ța caracteristic ă la întindere
perpendicular ă pe fibre
Characteristic tensile strength
perpendicular to the grain
[MPa] k k tf ρ⋅=0015,0,90, 0.482337926 0.3
fc,0,k Rezisten ța caracteristic ă la
compresiune paralel ă cu fibrele
Characteristic compression strength
parallel to the grain
[MPa] 450
0 5,
k,m k,,c f f⋅= 19.727963 18
fc,90,k Rezisten ța caracteristic ă la
compresiune perpendicular ă pe fibre
Characteristic compression strength
perpendicular to the grain
[MPa] k k cf ρ⋅=007,0,90, 7.235068885 4.8
fv,k Rezisten ța caracteristic ă la forfecare
Characteristic shear strength
[MPa] 8020,
k,m k,v f, f⋅= 2.128398517 2.0
E0,mean Modulul de elasticitate în direc ție
paralelă cu fibrele
Elasticity modulus parallel to the grain
[MPa] Valoare medie din tabelul 2
Mean value from Table 2
⇒ corecție statistic ă în tabelul 5
statistic correction in Table 5
9366 9000
E0,05 Procentul de 5% al modulului de
elasticitate caracteristic la întindere
paralel cu fibrele
5% of characteristic elasticity modulus
from tensile parallel to fibres test
[MPa] mean, , E, E0 050 670⋅= 6324.032896 6000
E90,mean Modulul de elasticitate în direc ție
perpendicular ă cu fibrele
Elasticity modulus perpendicular to the
grain
[MPa]
300
90mean,
mean,EE=
314.6285023 300

218 D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Experimental analysis of wood mechanical properties
from bending, tensile and compression tests

Continuare Tabelul 6

Proprietatea
Property
[UM] Procedura de evaluare
Evaluation procedures
Valori ob ținute din
încercări
experimentale și
calculate
Values from
experimental tests
and computations Valori
standardizate
conform
Tabulated values
from
SR EN 338
C18
Gmean Modulul de elasticitate la forfecare
Shear elasticity modulus
[MPa] 160mean,
meanEG= 589.9284418 0.56
ρk Densitate caracteristic ă
Characteristic density
[kg/m3]
Valoare medie din tabelul 2
Mean value from Table 2 482.3379257 320
caracteristice pot fi aproximate pe baza unor rela ții
de calcul (8) cunoscând rezisten ța caracteristic ă la
încovoiere, modulul de elasticitate sau densitatea.
Aceste rela ții, în conformitate cu DIN EN 384-2004,
și valorile ob ținute sunt prezentate în tabelul 6.

5. Concluzii

Proiectarea elementelor de construc ții din
lemn este posibil ă prin cunoa șterea valorilor
caracteristice ale unor parametri de rezisten ță și
rigiditate, precum și a densit ății. Valorile din
standardul SR EN 338 pentru diverse propriet ăți
mecanice eviden țiază directa propor ționalitate care
există între acestea și densitate, ρ, și/sau modulul
de elasticitate E. Stabilirea unor modele de calcul
pentru determinarea valorilor celorlalte propriet ăți
mecanice prin cunoa șterea uneia din cele dou ă
valori precizate ofer ă proiectantului necesarul de
informații privind calitatea produsului și, în acela și
timp, solu ții simple de certificare a furnizorului de
produse din lemn pentru clasificarea produselor în clase de rezisten ță.
Epruvetele din lemn cu dimensiuni și
caracteristici standardizate sunt utilizate pentru determinarea propriet ăților mecanice fundamen-
tale. Metodele de testare utilizate pentru a stabili
proprietățile sunt bazate pe procedurile standard.
Proprietățile mecanice și fizice m ăsurate și
determinate în laborator reflect ă adesea nu numai
caracteristicile lemnului, ci și influențe din forma și
mărimea epruvetelor, precum și din modul de
testare. Valorile determinate trebuie corectate, în
primul rând, în cazul epruvetelor cu umidit ăți foarte
mici, la influen ța variației de umiditate, știindu-se
că la un con ținut de umiditate mai mic de 8 – 10%,
proprietățile unor specii de lemn au valori reduse în
raport cu cele evaluate la umiditatea standardizat ă,
[10].
Valorile ob ținute pentru propriet ățile
mecanice în încerc ări standardizate în laborator
trebuie ajustate prin modele matematice și
coeficien ții medii de varia ție pentru a ajunge la
valorile caracteristice prev ăzute în standardele,
normele și codurile de proiectare. Aceste ajust ări
iau în considerare incertitudinile ap ărute ca urmare
a diferen țelor care exist ă între epruvetele de
laborator din lemn și elementele de construc ții din the designer the needed information on product
quality and at the same time, simple solutions to provider for certification of wood products and
classification of products in strength classes.
The wood specimens with standard sizes
and characteristic are used to determine the
fundamental mechanical properties. Test methods
used to determine the properties are based on
standard procedures. Mechanical and physical
properties measured and determined in the laboratory often reflect not only the characteristics
of wood, but, also the influence of the shape and
size of specimens and the test mode. Values measured must be corrected first, for specimens
with very low humidity, by the influence of moisture
variation, knowing that at moisture content less than 8-10%, the properties of wood species have
low values compared with those measured at
standardized humidity, [10].
Values for mechanical properties obtained
in standard laboratory test should be adjusted by
the mathematical models and the average coefficients of variation for to reach the
characteristic values set in the standards, norms
and design codes. These adjustments take into account uncertainties arising from the differences
between laboratory specimens of wood and
wooden building elements in full scale.
Some parameters, such as fiber direction
relative to the axes element, other moisture content than the value of standardized one,
temperature or duration of load action are
highlighted by means of mathematical models of
computation. Other parameters, such as the
influence of size specimens and natural defects do
not allow the development of mathematical models, and in this case, on the basis of
comparative statistical anal ysis of results obtained
in standard laboratory specimens and results by trying to scale construction elements, outlined in
these parameters defined as average coefficients
of variation.
Approximate calculation relationships
between different mechanical properties and
specific gravity, or char acteristic static bending
strength, or modulus of elasticity for wood products
are presented in DIN 384-2004, as the functions
available for determining the characteristics
necessary to design wood building elements.

D. Isopescu, O. St ănilă, I. Astanei, C. Corduban / Analiza experimental ă a propriet ăților mecanice ale lemnului 219
la încovoiere, întindere și compresiune
lemn la scar ă naturală.
Unii parametri, precum direc ția fibrelor în
raport cu axele elementului, umiditatea alta decât
valoarea standardizat ă, temperatura sau durata de
acțiune a înc ărcării sunt eviden țiați prin metode și
modele matematice de calcul. Al ți parametri,
precum influen ța dimensiunilor epruvetelor și
defectele naturale, nu permit dezvoltarea unor
modele matematice și în acest caz, pe baza
analizei statistice comparative a rezultatelor obținute în laborator pe epruvete standardizate și a
rezultatelor ob ținute prin încercarea elementelor de
construc ții la scar ă naturală, acești parametri se
evidențiază în coeficien ți medii de varia ție.
Relațiile de calcul aproximativ dintre diverse
proprietăți mecanice și greutatea specific ă, sau
rezistența caracteristic ă la încovoiere static ă, sau
modulul de elasticitate pentru produsele din lemn, sunt prezentate în DIN EN 384-2004, ca func ții
valabile pentru determinarea caracteristicilor
necesare în proiectarea elementelor de construc ții
din lemn. Rela țiile pot fi utilizate în cazul unor
produse din lemn care au fost clasificate din punct
de vedere calitativ prin metoda de clasificare
fundamentat ă pe încovoierea static ă.

Mulțumiri
Această lucrare a fost realizat ă cu suportul financiar al
proiectului EURODOC „Burse doctorale pentru performan ță
în cercetare la nivel european”, finan țat de către Fondul
Social European și Guvernul României.

REFERENCES

1. D. Isopescu, Timber struct ures, “Gh. Asachi” Publishing
House Ia și, 2002.
2. C. Furdui, Timber c onstructions. Materials and
computational elements (in Romanian), Politehnica Publishing House, Timi șoara, 2005.
Relationships can be used for wood products that
have been classified in terms of quality
classification method that is based on static
bending.
Acknowledgements
This paper was realized with the support of EURODOC
“Doctoral Scholarships for research performance at European level” project, financed by the European Social
Found and Romanian Government.

3. E. Decher, Timber cons tructions. Volume 1:Timber
analysis (in Romanian), Academic Society Publishing
House „Matei-Teiu Botez”, Ia și, 2003.
4. xxx, SR EN 338: 1997, Timber. Strength classes (in
Romanian).
5. xxx, SR ISO 3133:2008, Static bending strength
determination (in Romanian).
6. xxx, ASTM 04.10 Wood D143-09:2004, Standard test
methods for small clear specimens of timber, American
National Standard Institute, SUA.
7. xxx, SR ISO 3129: 1993, Timber. Sampling methods and
general conditions for physic al and mechanical tests (in
Romanian).
8. M. Budescu, I. Bliuc, I. Manoliu, D.R. Mocanu,
R. Muhlbacher, Al. Negoi ță, and N. Ungureanu, Materials
test, vol II, (in Romanian) Tehnical Publishing House, Bucharest,1982.
9. xxx, SR EN 13183-1: 2003, Moisture content of sawn
timber elements. Part 1:Determination by dry test method (in Romanian).
10. xxx, Forest Products Laboratory, Wood handbook—Wood
as an engineering material, G eneral Technical Report FPL-
GTR-190, Madison, WI: U.S. Department of Agriculture,
Forest Service, Forest Products Laboratory, 2010.
11. xxx, SR EN 408:2004, Timber structures. Timber and glue
laminated timber. Determination of certain physical and mechanical properties (in Romanian).
12. xxx,Eurocode EC5, ENV 1995-1-1-1994, Design of timber
structures. Partea 1.1: General rules and rules for buildings.
13. xxx, STAS 86/1-1987, Compression parallel to the wood
fibres test (in Romanian).
14. xxx,DIN EN 384-2004: Structural timber. Determination of
characteristic values of me chanical properties and density.

******************************************************************************************************************************* **

MANIFEST ĂRI ȘTIINȚIFICE / SCIENTIFIC EVENTS

The Sixth European Conference on Wood Modification, ECWM6
16-18 September, 2012, Ljubljana, Slovenia

Topics:
Fundamental research • Standards and testing • Process requirements • Product development
Product performance • Environmental issues • Commercialization • Market potential

Contact: http://www.ecwm6.si/

******************************************************************************************************************************* **