Evaluering av konstruksjonsvirke av gran (Picea abies (L.) Karst) fra Nord-Norge

Abstract

I Nord-Norge er det store volumer med gran (Picea abies (L.) Karst) som begynner å bli hogstmodne. De få undersøkelsene som finnes på gran som har vokst i Nord-Norge tyder på at densiteten og de mekaniske egenskapene i gran fra Nord-Norge er dårligere enn det som observeres i resten av landet. Dette kan være kritisk for om gran fra Nord-Norge er egnet som konstruksjonsvirke.

Hensikten med denne studien var å undersøke trelastkvalitet, densitet, e-modul og bøyefasthet til et utvalg trelast av gran fra Nord-Norge, og å vurdere om visuell styrkesortering etter Norsk Standard NS-INSTA 142 gir tilfredsstillende egenskaper. Densitet og mekaniske egenskaper ble sammenlignet med verdier fra Sør-Norge og tidligere studier fra Nord-Norge.

Et materiale bestående av 109 planker fra 12 trær av gran samlet inn fra 4 forsøksbestand i Nord-Norge ble visuelt styrkesortert etter NS-INSTA 142 og densitet, elastisitetsmodul (emodul) og bøyefasthet ble testet i henhold til NS-EN 408. Karakteristiske verdier, beregnet etter NS-EN 384 og verifisert etter NS-EN 14358, ble sammenlignet med fasthetsklasser i NS-EN338. Variasjon i densitet og mekaniske egenskaper ble undersøkt med lineære, miksede modeller der den tilfeldige variansen ble delt i trevariasjon og residualvariasjon. Variabler på planke- og stokknivå var faste effekter, og ble brukt som kovariabler i modellen.

Relativ høyde, beregnet som stokkens vertikale posisjon i forhold til total trehøyde, var den viktigste variabelen for densiteten og densiteten økte med økende relativ høyde. Variasjon i densitet mellom bestandene så ut til å sammenfalle med variasjon i klima, som et resultat av breddegrad og høyde over havet. Densiteten var en viktig variabel som beskrev variasjon i emodul og bøyefasthet, som begge økte med økende densitet. Kvist påvirket både e-modul og bøyefasthet, og forskjeller i gjennomsnittlig diameter på kvist så ut til å forklare store deler av variasjonen i mekaniske egenskaper mellom bestand. Forskjellene i densitet, størrelse på kvist og mekaniske egenskaper på bestandsnivå så også ut til å være påvirket av skogbehandling. De gjennomsnittlige verdiene for densitet, e-modul og bøyefasthet var lavere enn det som observeres i Sør-Norge og i Trøndelag, men høyere enn det som tidligere har blitt funnet for nordnorsk gran.

Den visuelle sorteringen gav flest planker i T2, etterfulgt av T1, T3 og T0. De karakteristiskeverdiene oppfylte kravene for alle sorteringsklassene, utenom densitet i T3 for C30 og bøyefasthet i T1 for C18. På grunn av det lave antallet i hver sorteringsklasse var usikkerheten rundt de karakteristiske verdiene stor. Til tross for det, oppfylte sorteringsklasse T2 og T2+T3 kravene til karakteristisk densitet, e-modul og bøyefasthet for C24.

Resultatene gir positive indikasjoner på densitet og mekaniske egenskaper i gran fra Nord-Norge, og egnetheten som konstruksjonsvirke. Studien baserer seg på et begrenset utvalg planker, fra et begrenset antall forsøksfelt, og dette gir stor usikkerhet i resultatene. Videre studier bør etterstrebe verdier som er representative for all skog i Nord-Norge.

Large volumes of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) in Northern Norway are approaching maturity. Previous studies conducted on Norway spruce from Northern Norway, indicates lower density and mechanical properties than for Norway spruce grown in the rest of the country. This might be critical for use of Norway spruce from Northern Norway as structural timber.

The purpose of this study was to assess lumber quality, density, modulus of elasticity and modulus of rupture on a sample of Norway spruce from Northern Norway, and to evaluate whether visual strength grading results in sufficient properties. Density and mechanical properties were compared to values from Southern Norway, and previous studies from Northern Norway.

A sample consisting of 109 boards sawn from 12 trees of Norway spruce, collected from 4 trial stands in Northern Norway, was visually strength graded according to NS-INSTA 142, before density, modulus of elasticity and modulus of rupture was tested according to NS-EN 408. Characteristic values calculated according to NS-EN 384 and verified according to NS-EN 14358, were compared to the strength classes of NS-EN 338. Variation in density and mechanical properties were modelled with linear mixed models, where the random variance was separated into tree-variance and residual variance. Variables on board and log level were treated as fixed effects, and used as covariates in the models.

Relative height, calculated as each log’s vertical position in relation to total tree height, was the most important variable for density. Density increased with increasing relative height. Density was important for modulus of elasticity and modulus of rupture, and both increased with increasing density. Variation in density between stands seems to be partly attributed to variation in latitude and altitude. Knots affected both modulus of elasticity and modulus of rupture, and differences in average knot diameter seems to coincide with differences in mechanical properties between stands. Differences in average knot diameter and mechanical properties between stands coincides with differences in silviculture. Mean values for density, modulus of elasticity and modulus of rupture were lower than what is observed in the Southern and middle parts of Norway, but higher than previous studies from Northern Norway.

The visual grading resulted in most boards sorted as grade T2, followed by T1, T3 and T0. The characteristic values met requirements for all sorting grades apart from density in T3 for C30, and modulus of rupture in T1 for C18. Low numbers resulted in large uncertainties concerning characteristic values. Despite this, sorting grades T2 and T2+T3 met all requirements for C24.

The results give positive indications for density, modulus of elasticity and modulus of rupture in Norway spruce from Northern Norway, and the properties as structural timber. The study is based on a limited sample of boards, collected from a limited number of trial stands, and this results in large uncertainties. Further studies are therefore needed, and should gain values more representative for the forest in Northern Norway.