Lujuustekniset ominaisuudet

Puun lujuustekniset ominaisuudet riippuvat erityisesti puun tiheydestä, kosteudesta ja syyrakenteesta. Yleisesti voidaan todeta, että puun lujuus kasvaa tiheyden lisääntyessä. Siksi tiheys on yksi tärkeimmistä puun laatua ja käyttöominaisuuksia kuvaavista tekijöistä.

Puun tiheyttä ilmoitettaessa on aina kerrottava, missä kosteustilassa massa ja tilavuus on mitattu. Yleisimmin käytetään ilmakuivatiheyttä, jossa puun kosteuspitoisuus on 15 % (tai 12 %). Tiheys voidaan ilmoittaa myös kuiva-tuoretiheytenä, jolloin puun massa on mitattu kuivana ja tilavuus yli kyllästymispisteen, eli noin 30 prosentin kosteudessa.

Suomen yleisimmät puulajit ovat mänty, kuusi ja koivu. Rakentamisessa käytetään eniten mäntyä ja kuusta. Suomalaisen männyn tiheys on noin 370-550 kg/m³, kuusen 300-470 kg/m³ ja koivun 590-740 kg/m³.

Vuosirenkaiden vaikutus lujuuteen

Havupuilla vuosirenkaat erottuvat selvästi. Vaaleampi kevätpuu on rakenteeltaan harvempaa kuin tummempi ja tiiviimpi kesäpuu. Männyllä kesäpuun osuus vuosirenkaasta on keskimäärin noin 25 %, kun kuusella vastaava osuus on noin 15 %.

Suomalaisilla havupuilla lujuuden kannalta ihanteellinen vuosirengasväli on noin 1-1,5 millimetriä. Tällöin tiiviin kesäpuun osuus on yleensä suurimmillaan. Pelkkä kapea vuosirengasväli ei kuitenkaan automaattisesti tarkoita suurta tiheyttä tai hyvää lujuutta. Esimerkiksi Lapissa kasvaneen männyn vuosikasvu koostuu suurelta osin kevätpuusta, minkä vuoksi sen puuaines on usein kevyempää kuin Keski- ja Etelä-Suomessa kasvaneen männyn.

Sydänpuu ja puun tiheys

Sydänpuun kestävyys ei johdu sen tiheydestä. Männyllä, kuusella ja koivulla puun tiheys kasvaa yleensä ytimestä pintapuuta kohti. Sydänpuun hyvä kestävyys perustuu sen sisältämiin hartseihin ja pihka-aineisiin, jotka suojaavat puuta laholta ja tuhohyönteisiltä.

Puun tiheys ja lujuus vähenevät yleensä jonkin verran rungon tyvestä latvaa kohti siirryttäessä. Männyllä tämä vaihtelu on suurempaa kuin kuusella. Monilla puulajeilla tiheys kasvaa myös puun ikääntyessä.

Syysuunnan merkitys lujuuteen

Puun lujuuteen vaikuttaa olennaisesti kuormituksen suunta suhteessa puun syihin. Syiden suunnassa puun taivutuslujuus kasvaa tiheyden mukana. Virheettömän ja tasalaatuisen puun taivutuslujuus on lähes yhtä suuri kuin sen vetolujuus.

Puun syiden suuntainen vetolujuus on yleensä 10-20 kertaa suurempi kuin vetolujuus syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa. Vetolujuuteen vaikuttaa myös puun rakenne. Esimerkiksi männyn kevätpuun vetolujuus on vain noin kuudesosa kesäpuun vetolujuudesta.

Ilmakuivan puun puristuslujuus on keskimäärin noin puolet vastaavasta vetolujuudesta.

Leikkauslujuus, kimmoisuus ja kulutuskestävyys

Puun leikkauslujuus on yleensä 10-15 % syiden suuntaisesta vetolujuudesta. Oksat, halkeamat ja muut puuaineen viat heikentävät leikkauslujuutta merkittävästi.

Kimmoisuus ja kulutuskestävyys puolestaan kasvavat puun tiheyden lisääntyessä. Puun kimmomoduuli syiden suunnassa voi olla jopa satakertainen verrattuna syitä vastaan kohtisuoraan suuntaan. Säteen suunnassa kimmomoduuli on noin kaksinkertainen tangentin suuntaan verrattuna.

Puun lujuuslajittelu

Koska puun ominaisuudet vaihtelevat luonnostaan, puutavara lajitellaan käyttötarkoituksen mukaan. Lajittelussa tarkastellaan kahta päätekijää:

• ulkonäköä
• lujuusteknisiä ominaisuuksia

Puun laatu- ja lujuuslajittelussa noin 90 % arviointikriteereistä liittyy oksaisuuteen. Lujuuslajittelu voidaan tehdä joko silmämääräisesti tai koneellisesti.

Puun teknisiä ominaisuuksia, lajittelua ja laatuja on esitelty tarkemmin dokumenteissa Rakennesahatavara ja Muotohöylätyt laudat ja listat.