BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Dřevo, dřevěné výrobky a konstrukce

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Dřevo, dřevěné výrobky a konstrukce Ing. Věra Heřmánková, Ph.D.

1

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Dřevo je přírodní organický buněčný materiál. Je kompozitem vytvořeným z chemického komplexu celulózy, hemicelulózy, ligninu a extraktivních látek.

2

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Dřevo je vysoce anizotropní vzhledem k podlouhlému

tvaru buněk dřeva a orientované stavbě stěn buněk. Anizotropie dále vyplývá z rozdílných velikostí buněk v průběhu růstového období (jarní a letní část letokruhů)

a částečně z převládajícího směru určitých typů buněk

(např. dřeňových paprsků). 3

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY

ZDROJ DŘEVA - LES Zdrojem

dřeva

jsou

převážně dřeviny rostoucí na lesní půdě.

Zhruba

25%

zemského

povrchu tvoří lesy. V České republice je podíl lesní půdy necelých 34% celkové rozlohy. 4


TĚŽBA DŘEVA Velmi často je prezentováno, že těžba dřeva ničí a likviduje životní

prostředí, přitom roční vytěžené množství dřeva je nižší než jeho

roční přírůstek. Celkový roční přírůst dřevní hmoty v ČR je cca 18 mil. m3 a ročně se vytěží kolem 15 mil. m3 dřeva.

5


DŘEVINY - jsou zdrojem dřeva, - jsou to víceleté rostliny,

patřící do rostlinné říše, - rostou ve formě stromů (mají kmen, který se ve vrcholu rozvětvuje), keřů (rozvětvují se již od země, pro dřevozpracující průmysl nemají význam) a polokeřů (např.

Borůvka a Brusinka).

6


VEGETATIVNÍ ORGÁNY DŘEVIN - Koruna - Kmen - Kořeny

7


STAVBA KMENE - Kůra (borka + lýko) - Kambium - Dřevo – běl a jádro nebo vyzrálé dřevo

- Dřeň

8


KŮRA - vnější povrchové vrstvy kmene, které obklopují kambium

- podle vzhledu povrchu jsou kůry hladké, brázdité, šupinovité

a bradavičnaté - v závislosti na druhu a stáří stromu představuje kůra 6 – 25 % stromu 9


KAMBIUM - buněčné pletivo - nachází se mezi vnitřní kůrou a dřevem

- zajišťuje růst kmene - na jednu stranu vytváří lýko, na druhou stranu dřevo - okem je kambium neviditelné (tloušťka 30 – 60 mm)

10


DŘEVO hlavní část kmene, nachází se mezi dření a kůrou, spolu se dření tvoří 70 až 93 % objemu stromu

11


BAREVNÉ ZÓNY DŘEVA Běl, vnější část dřeva, slouží k vedení mízy, vody ve stromu a ukládání živin. U jednotlivých druhů dřevin se rozsah běle může lišit. Jádro je vnitřní část dřeva, nejstarší část kmene. Vzniká stárnutím buněk a ucpáním vodivých elementů. Má větší hustotu a je trvanlivější než bělové dřevo. Vyzrálé dřevo má stejnou strukturu jako dřevo jádrové. Na čerstvě skáceném stromu je běl tmavší než vyzrálé dřevo, po sušení se barevně neliší. 12


ROZDĚLENÍ DŘEVIN Podle výskytu jádra, běle a vyzrálého dřeva: dřeviny s jádrovým dřevem – zřetelné bělové a jádrové dřevo, dřeviny s bělovým dřevem – mají pouze bělové dřevo, dřeviny s vyzrálým dřevem – po vyschnutí žádný barevný rozdíl mezi bělí a vyzrálým dřevem, dřeviny s jádrovým a vyzrálým dřevem – mají jádrové, vyzrálé a bělové dřevo.

13


DŘEŇ - nachází se uprostřed kmene - je to

měkké, řídké pletivo (šířka cca 2 - 5 mm) - v začátcích života stromu se podílí

na transportu vody - má nízké mechanické vlastnosti, při vysychání vznikají směrem od dřeně nežádoucí středové, tzv. dřeňové trhliny 14


STAVBA DŘEVA Stavbu dřeva rozlišujeme dle měřítka zkoumání na:

- makroskopickou – vše, co lze pozorovat pouhým okem

- mikroskopickou – úroveň buněk (nutný mikroskop), - submikroskopickou – odlišnosti v konkrétní stavbě buněčné stěny. 15


MAKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA Makroskopická stavba neboli struktura dřeva je tvořena souborem znaků, které vytvářejí na povrchu dřeva

charakteristickou kresbu, viditelnou makroskopicky.

16


MAKROSKOPICKÉ ZNAKY DŘEVA - letokruhy - dřeňové paprsky - dřeňové skvrny - cévy - pryskyřičné kanálky - suky - povrchové a vzhledové vlastnosti

17


LETOKRUHY Letokruhem rozumíme tloušťkový (radiální) přírůst dřeva

za vegetační období. Letokruhy jsou výsledkem přerušení

tloušťkového růstu stromu v Důsledku vegetačního klidu. Letokruhy lze přirovnat k soustavě kuželovitých plášťů postupně na sebe nasedajících. 18

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY V letokruzích lze u některých dřev rozlišit světlejší část letokruhu (jarní časné dřevo) a tmavší část (letní pozdní

dřevo).

19

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Stavba a šířka letokruhu je typická pro jednotlivé druhy dřevin a je ovlivněna polohou ve kmeni a podmínkami

stanoviště. Šířka letokruhu má vliv na fyzikálně mechanické vlastnosti dřeva.

20

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Počet letokruhů u dřevin mírného pásma nemusí vždy souhlasit s věkem stromu. Za určitých podmínek může totiž

dojít k vytvoření dvou přírůstkových vrstev během jednoho roku, nebo se přírůstek vůbec nevytvoří.

21


DENDROCHRONOLOGIE Dendrochronologie

je

metoda

datování dřeva založená na měření

šířek letokruhů. Umožňuje datovat dřeva z archeologických výzkumů, dřevěné prvky historických staveb především

krovy,

stejně

jako

nábytek, dřevěné sochy nebo staré

obrazy.

22

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Vzorek dřeva je změřen na speciálním měřicím stole,

odkud je informace přenášena do počítače. Zde se pak zobrazí ve formě křivky, která je pomocí datovacího programu porovnávána se standardní křivkou pro danou dřevinu.

23

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Dendrochronologicky lze zjistit přesný rok, ve kterém se

jednotlivé letokruhy na vzorku vytvořily.

24


DŘEŇOVÉ PAPRSKY Různě

mohutná

seskupení

parenchymatických buněk, která jsou orientována kolmo na osu

kmene.

25


CÉVY (TRACHEJE) Vodivé elementy dřeva listnáčů. Jedná se o různě dlouhé kapiláry orientované ve směru osy kmene.

26


PRYSKYŘIČNÉ KANÁLKY Tvořeny buňkami, které tvoří a vylučují pryskyřici. Jsou charakteristické pro jehličnaté dřeviny. U našich listnatých

dřev se nevyskytují. Dle orientace v kmeni rozlišujeme vertikální a horizontální pryskyřičné kanálky.

27


DŘEŇOVÉ SKVRNY Pásy tzv. hojivého parenchymu, které vznikly

v důsledku poškození kambia. Typický je výskyt u dřev listnatých dřevin.

28


SUKY Jsou základy živých nebo pozůstatky odumřelých větví.

Suky jsou považovány za vadu dřeva. Slouží jako pomocný diagnostický znak pro určování dřeva jehličnanů.

29


POVRCHOVÉ A VZHLEDOVÉ VLASTNOSTI - barva (jádro a běl) - lesk

- zvláštnosti textury dřeva (očka, svalovitost, kořenice, lískovcové dřevo, reakční dřevo) - vůně 30


BARVA DŘEVA Barevná odlišnost existuje mezi jednotlivými dřevinnými druhy,

mezi zónou jádra a běli, mezi jarním a letním dřevem v letokruhu. Barva dřeva je významným, ale značně proměnlivým diagnostickým znakem. 31


LESK DŘEVA Lesk dřeva je schopnost směrově odrážet

světelné

paprsky

od

hladkého opracovaného povrchu dřeva.

Tuto

schopnost

dřeňové

mají

paprsky.

zejména Lesk

je

nejvýraznější na radiálním řezu, kde dřeňové paprsky tvoří lesklé plošky.

32


TEXTURA DŘEVA Textura

dřeva

vzniká

kombinací

a

výrazností

makroskopických znaků (letokruhy, dřeňové paprsky ...) na

povrchu opracovaného dřeva. Textura, stejně jako barva a lesk, určuje dekorační hodnotu dřeva. Texturu mohou zvýraznit některé zvláštnosti struktury dřeva. 33


ZVLÁŠTNOSTI TEXTURY DŘEVA Očka, svalovitost

34


ZVLÁŠTNOSTI TEXTURY DŘEVA Kořenice

35


ZVLÁŠTNOSTI TEXTURY DŘEVA Lískovcové dřevo

36


Dřevo je organický, nehomogenní, anizotropní

a hygroskopický materiál. Abychom mohli dřevo lépe chránit

před poškozením je třeba vyjít ze znalostí o stavbě dřeva. Dřevo má válcově-kuželovitou stavbu, která se zkoumá ve třech základních řezech a směrech. 37


ZÁKLADNÍ ŘEZY DŘEVEM Rozeznáváme příčný, radiální

a tangenciální řez. Na těchto řezech se popisuje struktura dřeva.

38


PŘÍČNÝ (TRANSVERSÁLNÍ) ŘEZ - P Řez vedený v rovině kolmé k ose kmene a je charakteristický

soustředným uspořádáním letokruhů.

39


RADIÁLNÍ (STŘEDOVÝ) ŘEZ - R Řez vedený v rovině rovnoběžné s osou kmene a procházející středem kmene (dření)

Letokruhy mají tvar svislých pásů.

40


TANGENCIÁLNÍ (FLÁDROVÝ) ŘEZ - T Řez vedený v rovině rovnoběžné s osou kmene a neprocházející

středem kmene Letokruhy vytvářejí parabolické útvary (fládry)

41


DRUHY DŘEVIN – JEHLIČNATÉ DŘEVINY Jehličnaté dřeviny (nahosemenné) jsou tzv. měkké dřeviny. Rostou 80 až 100 let.

Dosahují výšky 25 až 40 m a průměru kmene až 2 m. Ve stavebnictví se nejvíce používají smrk, jedle a borovice, k dekoračním účelům modřín.

42


SMRK Dřevo smrku je bílé až nahnědlé, s výraznými letokruhy.

Jádro není barevně odlišeno. Smrk

je

i

přes

svou

měkkost

houževnatý, poměrně pevný a pružný.

43


JEDLE Jedle má nažloutle až načervenale bílé dřevo

a

její

textura

je

málo

dekorativní. Její mýtní věk se pohybuje mezi 90 a 130 lety a výtěžnost užitkového dřeva obvykle činí 80 - 90 %.

44


BOROVICE Dřevo borovice je měkké, bělová část je bílá až k okru, jádro oranžově

hnědé. Letokruhy jsou výrazné. Největší nevýhodou při obrábění a broušení je silné zanášení nástrojů pryskyřicí.

45


MODŘÍN Modřínové

dřevo

je

tvrdší

než

smrkové a borové a je pevné a

trvanlivé. Bělová vrstva je žlutohnědá, jádro okrové až červenohnědé, na vzduchu tmavne. Má

hustou

texturu

a

dekorativních drobných suků.

mnoho 46


DRUHY DŘEVIN – LISTNATÉ DŘEVINY Listnaté dřeviny (krytosemenné) se dělí na měkké bělové (lípa, osika …), měkké jádrové (topol, vrba …), tvrdé bělové

(buk, habr …) a tvrdé jádrové (dub, jasan …). Rostou 120 až 150 let. Dosahují výšky 20 až 25 m a průměru až 1,5 m (dub i více). Ve stavebnictví se nejvíce používá dřevo dubové a bukové.

47


DUB Dubové

dřevo

nejžádanějších.

je

jedno

Má

z

úzkou

světlehnědou běl a široké hnědé jádro. Jeho

základními

vlastnostmi

jsou

tvrdost, pevnost a trvanlivost. Z

našich

dřev

nejlépe

povětrnostním podmínkám.

odolává 48


BUK Bukové dřevo je tvrdé, málo pružné, poměrně pevné.

Barvu má světle hnědou až narůžovělou, pařením získá tmavší, charakteristickou barvu. Je stejnorodé a husté. Trvanlivostí nevyniká, ale velmi dobře se obrábí, moří a lepí. 49


VLASTNOSTI DŘEVA Dřevo je výrazně anizotropní materiál, což znamená, že má v různých směrech odlišné vlastnosti.

50

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Základní anatomické směry ve dřevě jsou:

- axiální směr, který je rovnoběžný s podélnou osou kmene, - radiální směr, který je vedený

RS

ve směru dřeňových paprsků a je kolmý na plochu

tangenciálního řezu,

AS

TS

- tangenciální směr, který má směr

tečny k letokruhům a je kolmý na plochu radiálního řezu.

51


FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI DŘEVA Voda ve dřevě

Dřevo je ve vztahu k okolnímu prostředí hygroskopickým materiálem schopným přijímat nebo odevzdávat vodu, a

má schopnost měnit svoji vlhkost podle vlhkosti okolního prostředí.

52


FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI DŘEVA Voda ve dřevě Ve většině případů voda ve dřevě ovlivňuje i vlastnosti

dřeva a způsobuje často jejich zhoršení. Se změnou obsahu vody ve dřevě jsou spojeny změny fyzikálních a mechanických vlastností, odolnosti proti houbám a napadení hmyzem a další procesy. 53


Vlhkost dřeva Vyjadřuje se podílem hmotnosti vody k hmotnosti dřeva

v absolutně suchém stavu. Vlhkost se nejčastěji vyjadřuje v procentech.

54


55


Bobtnání dřeva Bobtnáním nazýváme schopnost dřeva zvětšovat svoje lineární rozměry, plochu, nebo objem při přijímání vody.

Bobtnání se vyjadřuje podílem změny rozměru k původní hodnotě a uvádí se nejčastěji v procentech. Bobtnání podél vláken nepřesahuje 1%, v radiální směru je 3 - 6% a v tangenciálním směru je 6 - 12%.

56


Sesýchání dřeva Sesýcháním nazýváme proces, při kterém se zmenšují lineární rozměry, plocha nebo objem tělesa v důsledku

ztráty vody vázané. Na základě hodnot sesýchání rozdělujeme dřeva na: - málo sesýchavá - tis, olše, vrba, topol, ... - středně sesýchavá - borovice, smrk, jedle, dub, ... - hodně sesýchavá - modřín, bříza, buk, ... 57


Borcení dřeva Při sesýchání nebo bobtnání dřeva dochází ke změnám

tvaru výřezu - borcení dřeva. Příčné borcení je vyvoláno rozdílným radiálním a tangenciálním sesýcháním uvažovaného výřezu. 58

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Podélné borcení vzniká nerovnoměrným podélným sesýcháním dřeva, které způsobí prohnutí nebo stočení

řeziva.

59


Hustota dřeva Hustota dřeva je charakterizována podílem hmotnosti a objemu dřeva při určité vlhkosti.

Hustota dřeva se zvyšuje s vlhkostí, ale hmotnost a objem dřeva nerostou stejným způsobem. 60

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Pro charakteristiku hustoty dřeva používáme nejčastěji následující vlhkostní stavy:

- hustota dřeva v suchém stavu (w = 0%) - hustota dřeva vlhkého (w > 0%) - hustota dřeva při vlhkosti 12%

Za nejlehčí dřevo se pokládá balza s hustotou v suchém stavu 130 kg.m-3, za nejtěžší dřevo guajaku 1360 kg.m-3. 61

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Hustota dřeva domácích dřevin: - Dřeva s nízkou hustotou ρ12 < 540 kg.m-3

borovice, smrk, jedle, topol, lípa, vrba, olše, ... - Dřeva se střední hustotou ρ12 = 540 - 750 kg.m-3 modřín, tis, bříza, buk, dub, ořešák, jilm, jasan, třešeň ... - Dřeva s vysokou hustotou ρ12 > 750 kg.m-3 habr, zimostráz, dřín, moruše, akát ...

62


Teplotní roztažnost Je charakterizována koeficientem teplotní roztažnosti. Poměry koeficientu v jednotlivých směrech jsou podobné

jako u bobtnání či sesýchání, ale hodnoty jsou výrazně menší. S ohledem na takto nízké hodnoty můžeme rozměrové změny dřeva vlivem teploty ve srovnání s vlhkostními zanedbat. 63


Tepelná vodivost Dřevo je, zvláště ve směru napříč vláken dobrým tepelným izolátorem.

Na dobrých tepelně-izolačních vlastnostech dřeva se podílí jeho značná pórovitost. Tepelná vodivost dřeva závisí do značné míry na hustotě a vlhkosti dřeva.

64


Hořlavost dřeva Spočívá v určení faktorů a podmínek, které průběh hoření ovlivňují. Samotná hořlavost není fyzikální veličinou ale

veličinou popisnou, která vyjadřuje chování dřeva při působení vyšších teplot.

65

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Doba od zahájení působení zvýšené teploty a dodávky

kyslíku po samovznícení vyvíjejících se plynů ze dřeva (zápalnost dřeva) se vyjadřuje časem vzplanutí. S rostoucí hustotu a vlhkostí dřeva roste, se zvyšujícím se obsahem doprovodných látek – tuků a pryskyřic – klesá. Dřevo smrk borovice lípa dub

Čas vzplanutí dřeva (s) v závislosti na teplotě 200°C 250°C 300°C 350°C 19,6 5,3 2,1 1 11,8 6 2,3 1,4 14,5 6 1,6 1,2 13,3 4,7 1,6 1,2

400°C 0,3 0,5 0,3 0,5

66


Akustické vlastnosti dřeva Dřevo je materiálem s velmi dobrými

akustickými vlastnostmi, které ho předurčují ke zlepšení akustických vlastností společenských místností a koncertních

síní.

67


MECHANICKÉ VLASTNOSTI DŘEVA

68


Modul pružnosti dřeva v tahu a tlaku Průměrná hodnota modulu ve směru vláken se pro domácí dřeviny udává v rozpětí 10 000 - 15 000 MPa při

w = 12%. Napříč vláken je tato hodnota až 25x menší, přičemž v radiálním směru je o 20 - 50% vyšší než ve směru tangenciálním. Vzájemný poměr mezi jednotlivými směry lze stanovit

EL:ER:ET » 20:2:1

69

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Moduly pružnosti a smykové moduly vybraných dřevin v hlavních směrech pružné symetrie (w = 11 - 12%) Modul pružnosti (MPa) Dřevina

v tlaku a tahu

v ohybu

ve smyku

EL

ER

ET

Eoh

GLR

GLT

GRT

smrk

14 300

680

470

12 800

1 230

800

55

jasan

15 700

1 875

1 250

13 900

1 325

1 080

255

topol

13 900

885

350

-

840

385

110 70


Pevnost dřeva v tlaku / tahu S ohledem na směr působící síly k orientaci vláken a letokruhům dřeva rozlišujeme:

1. pevnost v tlaku ve směru vláken 2. pevnost v tlaku napříč vláken - ve směru radiálním - ve směru tangenciálním

71


Pevnost dřeva v tlaku Pevnost dřeva v tlaku ve směru vláken je velmi důležitou

vlastností dřeva. Působením tlaku na těleso podél vláken

dojde k deformaci, projevující se zkrácením délky tělesa. Charakter deformace závisí na jakosti a stavbě dřeva.

sp || druh (MPa) dřeva w = 12% w ≥ 30% modřín 64,5 25,5 borovice 48,5 21 smrk 44,4 19,5 habr 60 26,5 akát 75,5 41,5 buk 55,5 26 dub 57,5 30,4 topol 39 18 72


Pevnost dřeva v tlaku Při působení tlaku napříč vláken

nedochází k celkovému porušení tělesa, ale dochází k postupné

deformaci a zhušťování dřevní struktury v celém objemu. Proto se pevnost určuje z meze úměrnosti na základě stanovených kritérií. Takto stanovená mez úměrnosti se

označuje jako konvenční mez pevnosti.

73

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY konvenční mez pevnosti (MPa) v tlaku napříč vláken ve směru druh dřeva

radiálním při vlhkosti

tangenciálním při vlhkosti

12%

> 30 %

12%

> 30 %

modřín

4,5

2,7

6,1

2,5

borovice

5,2

3,1

7,6

3,1

smrk

3,4

2,3

4

2

dub

11

6,5

8,5

5,1

jilm

5,8

3,5

4,8

2,9

buk

12,9

7,3

8,5

5,3

habr

14

7,9

8,5

5,2 74

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Pracovní diagram dřeva namáhaného ve směru vláken (plná čára) a napříč vláken (čárkovaná čára)

75


Pevnost dřeva v tahu mez pevnosti v tahu ve směru vláken (MPa) směru vláken je v porovnání w = 12% w ≥ 30% s ostatními vlastními modřín 125 96 borovice 103 79 pevnostmi největší. smrk 103 79 Porušení tělesa při jedle 79 61 namáhání v tahu se dub 132 100 projevuje roztrhnutím jasan 145 109 buk 123 92 buněk dřeva ve střední bříza 139 106 76 části tělesa.

Pevnost dřeva v tahu ve

druh dřeva


Pevnost dřeva v tahu Dřevo zatěžované na tahu napříč vláken vykazuje jednu z

nejmenších pevností vůbec, proto bychom se při použití dřeva na nosné konstrukce měli tomuto způsobu zatížení

vyhnout.mez pevnosti (MPa) v tahu napříč vláken ve směru druh dřeva smrk dub buk habr

radiálním při vlhkosti 12% 2.2 5.8 4.4 4.6

tangenciálním při vlhkosti 12% 1.7 3.4 3.8 77


Pevnost dřeva v ohybu Zpravidla se sleduje a používá pevnost dřeva v ohybu

napříč vláken. Zkušební tělesa zkouší tak, aby zatížení působilo v tangenciálním směru (tangenciální ohyb).

Rozdíly mezi pevností dřeva v ohybu v radiálním a tangenciálním směru jsou jen u dřeva jehličnatých dřevin (v tangenciálním směru o 10 - 12% větší než v radiálním). U listnatých dřevin jsou hodnoty meze pevnosti dřeva při statickém ohybu v obou směrech prakticky stejné (rozdíly

max. 2 - 4%).

78


Pevnost dřeva v

druh dřeva

ohybu v

mez pevnosti v ohybu při vlhkosti (MPa)

w = 12%

w ≥ 30%

tangenciálním

modřín

112

62

směru

borovice

86

50

smrk

80

44

jedle

69

41

dub

108

68

jasan

123

75

buk

109

65

bříza

110

60

79


Pevnost v ohybu, kdy vlákna probíhají kolmo na podélnou

osu tělesa se prakticky nevyskytuje. Hodnoty meze pevnosti jsou v tomto případě velmi nízké.

80


Faktory ovlivňující pevnost dřeva Se stoupající vlhkostí se pružnostní a pevnostní vlastnosti dřeva snižují. Vliv teploty na mechanické vlastnosti se

mění s vlhkostí. Zvyšováním teploty a vlhkosti se pevnost výrazně snižuje, přičemž současné působení obou faktorů

snižuje pevnost více, Než působení každého samostatně.

81


82

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Mez pevnosti dřeva dubu v tlaku ve směru vláken

vyjádřená v % meze pevnosti při 0°C a 0% vlhkosti Vlhkost dřeva (%)

Teplota (°C) 25 45 60 80 100

0 92 85 79 73 66

10 60 50 43 33 24

15 47 39 32 24 15

30 31 25 19 13 7

45 31 24 20 13 6

60 31 24 19 12 6 83


84

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY S rostoucí hustotou se pevnost dřeva zvyšuje.

85


Rázová houževnatost dřeva Dřevo má schopnost absorbovat práci

vykonanou rázovým ohybem, tuto vlastnost nazýváme rázovou

houževnatostí dřeva. Rázovou houževnatost vyjadřujeme spotřebovanou energií na přeražení dřeva definovaných rozměrů. Na zjištění této vlastnosti používáme

např. Charphyho kladivo.

86


Tvrdost dřeva Tvrdostí charakterizujeme schopnost dřeva klást odpor proti vnikání jiného tělesa do jeho struktury.

Podle druhu zatížení se rozlišuje tvrdost statická a dynamická.

87

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Zjišťování statické tvrdosti dřeva spočívá v zatlačování ocelové kuličky daného průměru statickým zatížením na

plochu dřeva. Dynamická tvrdost je podíl potenciální energie kuličky padající volným pádem ze stanovené výšky ku ploše otlačení, kterou kulička vytvoří.

88

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Naše dřeviny dělíme podle tvrdosti při w = 12 % na dřeva: - měkká - tvrdost 40 MPa a méně: smrk, jedle, borovice, topol, lípa – vryp nehtem tvoří zřetelnou rýhu, - středně tvrdá - tvrdost 40 - 80 MPa: jasan, jilmy, duby, ořech – vryp netvoří výraznou rýhu, - dřeva tvrdá - tvrdost nad 80 MPa: habr, akát, tis. 89


TŘÍDĚNÍ DŘEVA DLE NOREM Dřevo se třídí třemi

různými způsoby: - vizuálně, - strojně, - dle tříd pevnosti

90


Vizuální třídění třeva Dřevo se třídí jeho vizuálním posuzováním. Jakost dřeva se

přitom určuje prostřednictvím vizuálně poznatelných charakteristik dřeva, především suků a šířky letokruhů.

91

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Pro vizuální třídění dřeva podle pevnosti v současnosti platí česká technická norma ČSN 73 2824-1. Významné vlivy určující pevnost, jako je například hustota dřeva, mohou být vizuálně vystiženy pouze nedostatečně, například

pomocí šířky letokruhů. 92


93


Strojní třídění dřeva Výše uvedené nevýhody vizuálního třídění dřeva podle pevnosti mohou být překonány strojním tříděním.

Většina v současné době průmyslově používaných strojů na třídění jsou takzvané ohybové stroje, kterými se určuje průměrný

modul pružnosti na krátkém rozpětí.

94


Třídy pevnosti dřeva V Evropské unii byl zaveden jednotný systém tříd pevnosti dřeva (ČSN EN 338) označených podle charakteristické

pevnosti v

ohybu. Pro

zatřídění

dřeva

do

těchto

pevnostních tříd byly vypracovány normy ČSN EN 384 a ČSN EN 408, které popisují průkazné zkoušky některých fyzikálně-mechanických vlastností.

95

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Charakteristická hodnota mechanických vlastností a hustoty konstrukčního dřeva je hodnota, která odpovídá

5% kvantilu statistického rozdělení příslušného souboru dřeva. 5% kvantil se stanovuje na základním souboru dřeva. Základní soubor dřeva musí být reprezentativní z hlediska

původu, rozměrů a jakosti. Počet zkušebních těles nesmí být menší než 40. 96

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Referenční vlhkost dřeva odpovídá teplotě 20°C a relativní vlhkosti 65%. Referenční příčné rozměry zkušebních těles při stanovení mechanických vlastností konstrukčního dřeva musí být 150 mm.

97


Stanovení pevnosti v ohybu Prostě podepřené zkušební těleso se zatěžuje na ohyb až

do porušení, symetricky dvěma břemeny při rozpětí rovnajícím se 18-ti násobku výšky. Tažená strana se vybírá

náhodně.

98

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Stanovení pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny Podstatou stanovení pevnosti v tlaku je zjištění maximálního

zatížení při zatěžování zkušebního tělesa v tlaku a výpočet

tlakového napětí v průřezu při tomto zatížení:

99

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY JEHLIČNATÉ DŘEVINY

LISTNATÉ DŘEVINY

C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50

D18 D24 D30 D35 D40 D50 D60 D70

2

PEVNOSTNÍ VLASTNOSTI (v N/mm )

f m,k

14

16

18

20

22

24

27

30

35

40

45

50

f m,k

18

24

30

35

40

50

60

70

f t,0,k= 0,6 f m,k

8

10

11

12

13

14

16

18

21

24

27

30

f t,0,k= 0,6 f m,k

11

14

18

21

24

30

36

42

f t,90,k = 0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

f t,90,k = 0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

Tlak rovnoběžně s vlákny

f c,0,k = 5 (f m,k)0,45

16

17

18

19

20

21

22

23

25

26

28

29

f c,0,k = 5 (f m,k)0,45

18

21

23

25

26

29

32

34

Tlak kolmo k vláknům

f c,90,k = 0,007 r k

2,0

2,2

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3,1

3,2

f c,90,k = 0,015 r k

7,5

7,8

8,0

8,1

8,3

9,3 10,5 13,5

f v,k

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

f v,k

3,4

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,5

5,0

E 0,mean

7

8

9

9,5

10

11

11,5

12

13

14

15

16

E 0,mean

9,5

10

11

12

13

14

17

20

E 0,05 = 0,67 E 0,mean

4,7

5,4

6,0

6,4

6,7

7,4

7,7

8,0

8,7

9,4 10,1 10,7

E 0,05 = 0,84 E 0,mean

8,0

8,4

9,2 10,1 10,9 11,8 14,3 16,8

Ohyb Tah rovnoběžně s vlákny Tah kolmo k vláknům

Smyk 2

TUHOSTNÍ VLASTNOSTI (v kN/mm ) Průměrná hodnota modulu pružnosti rovnoběžně s vlákny 5% kvantil modulu pružnosti rovnoběžně s vlákny Průměrná hodnota modulu pružnosti kolmo k vláknům

E 90,mean = E 0,mean / 30 0,23 0,27 0,30 0,32 0,33 0,37 0,38 0,40 0,43 0,47 0,50 0,53 E 90,mean = E 0,mean / 15 0,63 0,67 0,73 0,80 0,87 0,93 1,13 1,33

Průměrná hodnota modulu pružnosti ve smyku

G

mean

= E 0,mean / 16 0,44 0,50 0,56 0,59 0,63 0,69 0,72 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00 G

mean

= E 0,mean / 16 0,59 0,63 0,69 0,75 0,81 0,88 1,06 1,25

3

HUSTOTA (v kg/m ) Hustota Průměrná hodnota hustoty

rk

290

310 320 330 340

350 370

380 400 420

440 460

rk

500

520

530 540 550

620 700

r mean = 1,2 r k

350

370 380 400 410

420 440

460 480 500

530 550

r mean = 1,2 r k

600

620

640 650 660

740 840 1080

900

POZNÁMKA: Tabelované hodnoty odpovídají dřevu s vlhkostí při teplotě 20°C a relativní vlhkosti 65%.

100


TRVANLIVOST DŘEVA Buňky dřeva se skládají z organických polymerů, které jsou náchylné na poškození abiotickými vlivy (oheň, slunce,

voda, kyslík, emise apod.) a biologickými škůdci (bakterie, houby, hmyz, ptáci, savci apod.). Trvanlivost dřeva ovlivňuje mnoho faktorů, a to např. o jaký druh dřeva se jedná, ke je uchováváno a skladováno, k jakému účelu bylo použito, atd. 101


Dřevokazné houby (hniloba) Hniloba je závažnou vadou, jejímiž původci jsou houby. Houby napadají

a poškozují velmi často už živý strom a

tento

proces

pokračuje

ve

znehodnocování hotového výrobku. Hniloba se navíc projevuje až ve stadiu, kdy již nebývá možné dřevo zachránit.

102

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Nejlepší a nejjednodušší ochranou pro dřevo je vysušení.

Hniloba dřevo nenapadne v případě, nepřekročí-li vlhkost dřeva 20%. Nejrozšířenější dřevokazné houby - Dřevomorka domácí - Koniofora sklepní

- Trámovka plotní - Pornatka Vaillantova

103


Dřevokazný hmyz Dřevu také škodí dřevokazný hmyz, který v něm vyžírá chodbičky.

Podobně jako houby poškozuje hmyz dřevo v živém stromě i dřevo zpracované.

104

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Dřevokazný hmyz má podstatně nižší nároky na vlhkost

dřeva než dřevokazné houby. Pro napadení dřevokazným hmyzem postačuje vlhkost dřeva 10 – 12 %. Dřevokazný hmyz - Kůrovci - Pilořitky

- Hrbohlavci - Červotoči

- Tesaříci - krovový, fialový, obrovský, skladištní, smrkový

105


DŘEVĚNÉ VÝROBKY Ve stavebnictví se využívají tyto dřevařské výrobky: - lesní spotřební sortimenty (surové dříví) - pilařské výrobky (řezivo, přířezy, dýhy) - zušlechtěné dřevěné materiály (překližky, laťovky) - výrobky z aglomerovaného dřeva, - hlavní dřevařské výrobky (stavební dílce, okna) 106


Lesní spotřební sortimenty - výřezy průmyslové - sloupovina, sloupové výřezy

- tyče a tyčky s kůrou i odkorněné - rovnané dříví průmyslové

107


PILAŘSKÉ VÝROBKY - ŘEZIVO Druhy řeziva dle tvarů a rozměrů průřezů:

- deskové - platí, že šířka je minimálně dvojnásobek tloušťky. - hraněné - platí, že šířka je menší než dvojnásobek tloušťky. - polohraněné - má dvě plochy

rovnoběžné a boky oblé.

108


Deskové řezivo - fošny - mají tloušťku větší než 40 mm - prkna - mají tloušťku maximálně 40 mm

- krajinová prkna - mají tloušťku max. 25 mm a musí mít po celé délce levou plochu alespoň dotčenou pilou - krajiny - mají tloušťku max. 25 mm 109


Hraněné řezivo - hranoly (mají příčný průřez větší než 100 cm2) - hranolky

(mají příčný průřez 25 - 100 cm2) - latě (mají příčný průřez 10 - 25 cm2) - lišty (mají příčný průřez menší než 10 cm2) 110


Polohraněné řezivo Polohraněné řezivo - trámy (mají tloušťku

větší než 100 mm) - polštáře (mají tloušťku maximálně 100 mm)

111


PILAŘSKÉ VÝROBKY Přířezy – hrubé a opracované (pro výrobu nábytku, vlysů a spárovek) Dýhy – polotovar pro výrobu překližkových desek, dýhových vrstvených materiálů a povrchové úpravy konstrukčních desek.

112


ZUŠLECHTĚNÉ DŘEVĚNÉ MATERIÁLY Dřevěné prvky, jejichž dřevo bylo ošetřeno tak aby se upravily jeho vlastnosti pro určité použití,

patří sem: - překližky a překližkové desky - laťovky - vrstvené dřevo zhuštěné

113


Překližky jsou

překližované

desky

vyrobené ze tří nebo více

vrstev

loupaných

nebo

krájených dýh. Jednotlivé dýhy jsou na sebe lepeny křížem. Počet dýh je vždy lichý. 114


Laťovky jsou překližované desky, skládající se z laťovkového středu, který je z obou stran odýhován jednou nebo dvěma

konstrukčními dýhami.

115


Vrstvené dřevo zhuštěné Chceme-li u dřeva výrazně zvýšit jeho objemovou hmotnost, musíme strukturu dřeva změnit. Jednou z možností je dřevo slisovat přibližně na poloviční objem při teplotě 140 až 160°C a tlaku 10 až 15 MPa.

116


VÝROBKY Z AGLOMEROVANÉHO DŘEVA Vznikají spojením rozdělené dřevní hmoty pryskyřičnými, minerálními nebo vlastní

hmotě aktivovanými pojidly. Využívá se přitom dřevěného odpadu (dřevotřískové desky, dřevovláknité desky, pilinotřískové desky,

kůrové

desky,

heraklit,

cementotřískový panel ...) 117


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Nejstarší prokazatelné stopy použití dřeva jako stavebního

materiálu nás vedou do starší a střední doby kamenné. V mladší době kamenné – neolitu se začíná masivně rozvíjet rovněž pravěké

stavitelství ze dřeva.

118


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Dalším přínosným obdobím pro rozvoj dřevostaveb bylo antické Řecko a Řím. V Číně a Japonsku se dochovaly

rozsáhlé mnohapodlažní komplexy zejména sakrálních staveb ze dřeva starých tři tisíce let. Počínaje 7. stoletím se v Evropě rozvíjela znalost těžkých

skeletových a hrázděných staveb.

119


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE V českých zemích bylo se používalo v období středověku

pro obytné domy roubení. Němečtí osadníci přicházející do Čech v průběhu 13. století sebou přinesli znalosti o technologii hrázděné stavby. Oba systémy

bylo možné kombinovat.

120


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Poté postupně dřevo pro svoji vyšší cenu a menší dostupnost přestává být oblíbeným stavebním materiálem

a celodřevěná stavba se vytrácí. Dřevo jako konstrukční materiál je vytlačováno do oblasti stropních a střešních konstrukcí, kde lze za něj i v průběhu 19. století jen stěží nalézt vhodnou a ekonomicky přijatelnou náhradu.

121


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Přelom 19. a 20. století náleží dřevěným stavbám v oblasti výstavních pavilónů a lázeňských staveb.

122


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Dřevěné stavby získávají počátkem 20. století pověst staveb levnějších s nižší životností. Zejména v období

komunismu byla posilována tendence využití dřevěných domů pouze jako rekreačních objektů. V současnosti zaznamenáváme snahu o zvýšení podílu dřevostaveb u nás po vzoru severských a západoevropských států. 123


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Stavby ze dřeva mají své dobré i stinné stránky, a tak je nutné při výběru optimální varianty výstavby zvážit

všechna kritéria. Nezbytná je realizace zkušeným odborníkem, správný návrh, odpovídající řešení konstrukčních detailů v kontextu

celé stavby.

124


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Rozdělení dřevěných konstrukcí: - Celodřevěné stavby – dřevostavby RD, haly, mosty

- Konstrukce zastřešení ( krovy, vazníky…) - Dřevěné konstrukce nebo části konstrukcí ( stropy, podhledy, podlahy, obklady, schodiště, pergoly, okna ...) 125


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Dřevostavby - montované ze sendvičových panelů

- panelová konstrukce z masivu - konstrukce z fošen či hranolů - skeletový systém z trámů - roubenky a sruby

126


DŘEVĚNÉ HALY

127

AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE

Dřevěné mosty Dle nosné konstrukce: - Trámy celistvého průřezů – používá se při malých rozpětí. - Trámy složeného plnostěnného průřezu - Vzpěradla a věšadla – do rozpětí 15 m - Lepené oblouky - Individuální soustavy - Dřevěné hřebíkové konstrukce - Dřevěné lepené konstrukce 128


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Dřevěné střešní konstrukce

- Krovy - Vazníky

129


DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE Dřevěné stropní konstrukce - klasické stropy (povalové,

trámové, kazetové, fošnové) - současné stropy (fošnové, z nosníků složeného průřezu, krabicové, z masivního dřeva, dřevobetonové) 130

Dotazy? Děkuji za pozornost! Ing. Věra Heřmánková, Ph.D.

131

BI01 STAVEBNÍ LÁTKY Dřevo, dřevěné výrobky a konstrukce

Recommend Documents