Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Bakalářská práce

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Fakulta lesnická a dřevařská Ústav základního zpracování dřeva

Bakalářská práce

Porovnání vybraných typů lepených konstrukčních hranolů pro použití v dřevostavbách

Brno 2006

Slonek Michal

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně, s použitím použité literatury.

Slonek Michal 2

Poděkování: Úvodem bych chtěl poděkovat panu Dr. Ing. Pavlovi Královi za velmi cenné rady a ochotu při spolupráci na této bakalářské práci. Dále bych chtěl poděkovat všem ostatním, kteří se nemalou měrou podíleli svými názory a připomínkami vedoucími ke konečnému zpracování této bakalářské práce. Zvláštní poděkování patří mé rodině a blízkým, kteří mi byli vždy ve všem oporou.

Slonek Michal 3

Abstrakt Porovnání vybraných typů lepených konstrukčních hranolů pro použití v dřevostavbách. Tato bakalářská práce se zabývá porovnáním a výběrem nejlepšího lepeného konstrukčního hranolu pro použití v dřevostavbách. Vybrané typy lepených konstrukčních hranolů jsou porovnávány z hlediska pevnosti a modulů pružnosti. Dále je vybrán nejvhodnější materiál pro použití v dřevostavbách z hlediska pevnosti a pružnosti. V závěru práce je rámcový návrh vlastní konstrukce lepeného hranolu pro použití v dřevostavbách. Klíčová slova: dřevostavby, lepené lamelové dřevo, masivní konstrukční dřevo, vrstvené lepené dřevo, lepené konstrukční hranoly, lepené konstrukční materiály, lepený konstrukční nosník

Abstrakt Comparison choice types glued constructional prisms for use in wood – constructions. This baccalaureate work deal with comparison and by selection best glued constructional prism for use in wood - constructions. Choice print glued constructional prisms are collation in light of strongholds and modulus flexibility. Further is chosen optimal material for use in wood - constructions in light of strongholds and modulus flexibility. At the close work is proposal personal construction glued prism for use in wood - constructions. Pivotal words: wood - construction, glued - plate wood, massive constructional wood, laminated glued wood, glued constructional prism, glued structural materials, glued constructional girder

4

Anotace Cílem práce bylo posouzení a porovnání jednotlivých hranolů používaných v dřevěných konstrukcích na základě jejich hodnot pevnosti a modulů pružnosti. Pro porovnání byly použity hodnoty získané z katalogových listů a vzájemně mezi sebou porovnány. Materiálem, který v tomto porovnání vykazoval nejlepší hodnoty je Parallam vyráběný nejčastěji z dýhových listů jižních borovic (douglaska, borovice žlutookrá). Parallam se díky svým vlastnostem hodí téměř pro všechny způsoby použití, zejména pro použití v dřevostavbách a velkých dřevěných konstrukcích je velmi dobrým materiálem.

Anotace Aim work was appreciation and comparison single prisms used in wooden construction on the basis their values strongholds and modulus of elasticity. For comparison were used funds gained from catalogue leafs and one another with one another compared. Material, which in this comparison embody best values is Parallam producing most often from veneer leafs southern pine - trees (Oregon fir, pine - tree zlutookra). Parallam thanks its feature throws almost for all manners using, especially for use in wood - constructions and big wooden construction is very good material.

5

Obsah 1. Úvod 2. Cíl práce 3. Obecná charakteristika, výhody a vlastnosti lepaných hranolů 3.1. Charakteristika lepených hranolů 3.2. Výhody lepených hranolů 3.3. Vlastnosti lepených hranolů 3.3.1. Výběr a třídění materiálu 3.3.1.1. Vizuální třídění 3.3.1.1.1. Vizuální třídy 3.3.1.1.2. Kritéria třídění 3.3.1.2. Strojní třídění 3.3.1.2.1. Strojní třídy 3.3.1.2.2. Kritéria třídění 3.3.2. Technologie lepení a lepící podmínky 3.3.2.1. Třídy lepení 3.3.2.2. Základní podmínky ovlivňující jakost lepeného spoje 3.3.3. Fyzikální a mechanické vlastnosti lepených hranolů 3.3.3.1. Fyzikální vlastnosti 3.3.3.2. Mechanické vlastnosti 4. Druhy a vlastnosti jednotlivých konstrukčních hranolů 4.1. Druhy konstrukčních hranolů 4.2. Lepené lamelové dřevo 4.2.1. Masivní konstrukční dřevo 4.2.1.1. Vlastnosti masivního konstrukčního dřeva 4.2.1.2. Tvarová stálost 4.2.1.3. Použité lepidlo 4.2.1.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.2.1.5. Oblasti použití 4.2.2. Trámy Duo a Trio 4.2.2.1. Vlastnosti trámů Duo a Trio 4.2.2.2. Tvarová stálost 4.2.2.3. Použité lepidlo 4.2.2.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.2.2.5. Oblasti použití 4.2.3. Lepené vrstvené hranoly BSH 4.2.3.1. Vlastnosti lepených vrstvených hranolů BSH 4.2.3.2. Tvarová stálost 4.2.3.3. Použité lepidlo 4.2.3.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.2.3.5. Oblasti použití 4.3. Vrstvené dřevo 4.3.1. Kerto-S 4.3.1.1. Vlastnosti Kerta-S 4.3.1.2. Tvarová stálost 4.3.1.3. Použité lepidlo 4.3.1.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.3.1.5. Oblasti použití 4.3.2. Kerto-Q 4.3.2.1. Vlastnosti Kerta-Q 4.3.2.2. Tvarová stálost 6

4.3.2.3. Použité lepidlo 4.3.2.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.3.2.5. Oblasti použití Kerta-Q 4.3.3. Microllam 4.3.3.1. Vlastnosti Microllamu LVL 4.3.3.2. Tvarová stálost 4.3.3.3. Použité lepidlo 4.3.3.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.3.3.5. Oblasti použití 4.4. Speciální vrstvené dřevo 4.4.1. Parallam 4.4.1.1. Vlastnosti Parallamu PSL 4.4.1.2. Tvarová stálost 4.4.1.3. Použité lepidlo 4.4.1.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.4.1.5. Oblasti použití 4.4.2. Intrallam 4.4.2.1. Vlastnosti Intrallamu LSL 4.4.2.2. Tvarová stálost 4.4.2.3. Použité lepidlo 4.4.2.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti 4.4.2.5. Oblasti použití 4.5. Kombinované konstrukční materiály (lepené nosníky se stojinu z OSB) 4.5.1. Nosníky I-Stabil 4.5.1.1. Vlastnosti nosníku I-Stabil 4.5.1.2. Tvarová stálost 4.5.1.3. Použité lepidlo 4.5.1.4. Oblasti použití 4.5.2. Nosníky TJI JOISTS 4.5.2.1. Vlastnosti nosníků TJI JOISTS 4.5.2.2. Tvarová stálost 4.5.2.3. Použité lepidlo 4.5.2.4. Oblasti použití 5. Aplikace a použití jednotlivých materiálů v dřevostavbách 6. Porovnání jednotlivých druhů lepených konstrukčních hranolů 7. Vyhodnocení a výběr nejlepšího lepeného konstrukčního hranolu 8. Vlastní návrh a konstrukční řešení lepeného konstrukčního hranolu 8.1. Všeobecné vlastnosti a požadavky kladené na nosníky 8.2. Vlastní návrh a konstrukční řešení lepeného konstrukčního nosníku 8.2.1. Návrh 1 8.2.1.1. Výroba 8.2.1.2. Postup výroby 8.2.1.3. Oblasti použití 8.2.1.4. Konstrukční řešení 8.2.2. Návrh 2 8.2.2.1. Výroba 8.2.2.2. Postup výroby 8.2.2.3. Oblasti použití 8.2.2.4. Konstrukční řešení 9. Diskuse 10. Závěr 11. Resumé 7

12. Seznam použité literatury

8

1. Úvod Již v dobách, kdy člověk užíval místo sekery ostrý kámen, patřilo dřevo mezi jeden z nejužívanějších konstrukčních materiálů, z něhož budoval svá obydlí, hospodářské objekty a jiné v té době důležité stavby. V té době ještě neznal pevnostní hodnoty ani jiné vlastnosti, ale věděl, že se jedná o snadno zpracovatelný materiál, který je schopen bez jakýchkoliv speciálních nástrojů opracovat do vhodné podoby a co bylo v té době ještě důležitější, byl schopen takto opracovaný materiál s vynaložením přiměřených sil dopravovat i na větší vzdálenosti. Po staletí sloužilo jako konstrukční materiál při stavbě celých budov, krovů, mostů, konstrukčně a tvarově složitých prvků, ale i nábytku a jiných interiérových prvků. Touto všestrannou použitelností si dřevo vydobylo přední postavení a pověst všestranně použitelného materiálu pro mnohé lidské práce a činnosti. Postupem času a s přibývajícími znalostmi dokázal člověk dřevo upravovat složitějšími nástroji a technologiemi, čímž vytvářel nové, modernější a především dokonalejší objekty, jež sloužili k uspokojování jeho potřeb. Mezi vlastnosti dřeva, které ho předurčují právě k tomuto mnohostrannému využití ve všech odvětvích lidské činnosti patří především jeho dobré vlastnosti, jako jsou malá hustota, vysoká pevnost, snadná obrobitelnost, nízká tepelná vodivost, dobré elektroizolační vlastnosti. Má však i špatné (často nevyhovující) vlastnosti, mezi které můžeme zařadit hlavně jeho anizotropní vlastnosti, rozměrovou nestabilitu vlivem působení vlhkosti, omezenou rozměrovou použitelnost a druhovou rozdílnost. Pro tyto špatné vlastnosti bylo hlavně v období prudkého rozvoje ostatních materiálu, především betonu a oceli, po dlouhá léta opomíjeno a odsuzováno. Toto postavení se změnilo až v posledních letech s přílivem nových trendů a technologií ze zahraničí. Velký vliv na opětovné používání dřeva, jako konstrukčního materiálu má hlavně severní Evropa, USA a Kanada. S opětovným používáním dřeva pro konstrukční účely přišla i řada nových poznání, požadavků na technologii, způsob jeho zpracování a používání. Mezi nejdůležitější požadavky dnešní doby patří zejména snížení jeho nežádoucích vlastností, zvýšení doby jeho životnosti v konstrukcích, zvýšení možnosti jeho použitelnosti vlivem zpracování moderními technologiemi a v neposlední řadě také jeho efektivnější využívání a minimalizování spotřeby vlivem zpracování. Důsledkem nových znalostí dochází ke zpracovávání dřeva novými technologiemi a tím i k úspoře této drahocenné suroviny. Dnes jsou na dřevěné konstrukční prvky kladeny vysoké nároky a požadavky zajišťující stále se zvyšující použitelnost tohoto materiálu. Nové vznikající materiály jsou výsledkem dlouholetých znalostí a poznatků, jež se nyní mohou uplatnit a přispět tak k novým způsobům jeho využívání. O tyto znalosti a zkušenosti se opírá řada výrobců zabývajících se výrobou materiálů lepením, lisováním, nastavováním a kombinováním, jak dřevěných segmentů či jiných lignocelulózových materiálů, tak i dřeva samotného. S příchodem nových technologií a materiálů roste i potřeba tyto materiály posuzovat a srovnávat za účelem výběru správného a především vhodného výrobku pro konkrétní použití. A s porovnáváním výrobků pro konkrétní použití souvisí i tato bakalářská práce v níž je hlavním účelem porovnání používaných lepených hranolů v dřevostavbách.

9

2. Cíl a metodika práce Cílem bakalářské práce je porovnání vybraných typů lepených konstrukčních hranolů z hlediska jejich vlastností a použitelnosti v dřevostavbách. Porovnávány budou materiály lepené z masivních přířezů dřeva různými způsoby, masivní materiály kombinované s materiály dřevotřískovými a materiály vyráběné lepením dýh. Pro porovnání budou použita data z katalogových listů jednotlivých firem, zabývajících se výrobou lepených konstrukčních hranolů. V první části práce jsou popsány všeobecné vlastnosti, požadavky a druhy lepených konstrukčních hranolů. V další, části následuje popis jednotlivých druhů konstrukčních lepených hranolů s posouzením a porovnáním jejich vlastností a možností použití v dřevostavbách a jiných odvětvích. V závěru práce je vyhodnocen nejvhodnější lepený konstrukční hranol a je proveden vlastní rámcový návrh, zaměřující se na způsob konstrukčního provedení a rámcový popis výroby konstrukčního lepeného nosníku pro použití v dřevostavbách. Technologický postup není v rámci návrhu řešen, ale jeho řešení by mohlo být náplní diplomové práce.

10

3. Obecná charakteristika, výhody a vlastnosti lepených hranolů 3.1. Charakteristika lepených hranolů S příchodem nových stavebních technologií se stále častěji v moderním stavebnictví používají dřevěné konstrukce a s tím stoupá i potřeba zdokonalovat konstrukční materiály. Rostlé dřevo je nahrazováno novými lepenými materiály jež úspěšně konkurují prvkům z oceli a betonu. Lepené materiály mají v současné době stále větší oblibu díky svým nenahraditelným vlastnostem, přirozenému vzhledu a úsilí společnosti o využití obnovitelných přírodních zdrojů. Výhody a krása lepeného dřeva a materiálů na jeho bázi vedou k jeho stále většímu využití a nacházejí uplatnění nejen u technických staveb, ale i v konstrukcích bazénů , prodejních hal a především se uplatňují při konstrukci dřevostaveb. Lepené dřevo je výhodnější oproti rostlému především tím, že je složené z několika kusů (prvků), jimiž mohou být lamely, vlysy, dýhové listy různé velikost, štěpky různého tvaru, které jsou vzájemně lepeny, lisovány, délkově nastavovány a poté rozřezávány na potřebné formáty a tvarové dílce. Mezi vlastnosti lepeného dřeva patří výrazné omezení tvarových deformací vlivem vlhkosti, významné vyloučení chyb dřeva, tvarová volnost – možnost vyrobit nosný prvek s různým tvarem, rozponem a průřezem, vyšší únosnost vlivem vyšší pevnosti lepeného dřeva a dobrý estetický dojem. Lepené dřevo se výhodně uplatňuje při výrobě nosníků, rámů, hranolů, lepených srubů a konstrukčních prvků stavebně-truhlářských výrobků (okenních vlysů, eurohranolů, schodnic a nosníků s dutým středem). 3.2. Výhody lepených hranolů

-

-

-

stálost a stabilita tvaru prvků možnost libovolného řešení tvaru nosného skeletu stavby, bez zvýšení nákladů u atypických řešení vysoká odolnost proti agresivním látkám a plynům spojují vlastnosti příjemné pohody prostředí pro lidi s vysokou pevností lepeného dřeva jako žádný jiný materiál lepené dřevo odolává vysoké vlhkosti vzduchu a působí teple, což je vhodné např. u plaveckých hal a bazénů vzhledem k vhodnému poměru vlastní hmotnosti ke statické únosnosti je lepené dřevo velmi výhodné na velká rozpětí střešních konstrukcí vysoká požární odolnost (požární odolnost dřevěných lepených materiálů je mnohonásobně vyšší něž u ostatních materiál, běžně se projektuje 45 – 60 minut (v závislosti na velikosti profilu), požární odolnost je možné zvýšit (např. zvětšením průřezu nebo ošetřením protipožárním nátěrem) vysoká pohledová kvalita

11

3.3. Vlastnosti lepených hranolů Vlastnosti lepených hranolů vyplívají především z požadavků na jejich jakost, pevnost, tuhost, odolnost, použitelnost, tvarovou a rozměrovou stálost. Základním a důležitým kritériem pro splnění těchto požadavků je správný výběr materiálu, dodržení stanoveného technologického postupu výroby a dodržení lepících podmínek. 3.3.1. Výběr a třídění materiálu -

-

pro výrobu lepených materiálů se používá dřevo, jež je v souladu s požadavky evropských norem musí se používat pouze druhy dřevin nebo kombinace dřevin, jejichž vhodnost je ověřena (pro výrobu lepených materiálů se ve vetšině evropských zemí používá – smrk (Picea abies), jedle (Abies alba), borovice lesní (Pinus sylvestris), douglaska (Pseudotsuga menziensii), borovice černá Pinus nigra), modřín (Larix decidua), smrk sitka (Picea sitchensis)) třídění dřeva probíhá vizuálně a muže probíhat i strojně (i když v české republice se toto třídění téměř nepoužívá) a oba způsoby tohoto třídění musí splňovat požadavky evropských norem

3.3.1.1. Vizuální třídění Vizuálnímu třídění podléhá řezivo, které se dále používá v dřevozpracujícím průmyslu. Proto i materiál používaný na výrobu lepených konstrukčních materiálů (hranolů) podléhá tomuto třídění. 3.3.1.1.1. Vizuální třídy Podle vizuálně posuzovaných znaků se rozlišují tři třídy: - řezivo třídy S7 - řezivo třídy S10 - řezivo třídy S13 3.3.1.1.2. Kritéria třídění Kritéria třídění se vztahují k průměrné vlhkosti dřeva 20%. Znaky třídění se musí stanovit na nejnepříznivějším místě v řezivu pro daný znak. Pro různé znaky třídění to mohou být různá místa v řezivu.

12

Tab.1: Kvalitativní požadavky jednotlivých tříd vizuálního třídění (ČSN 73 2824-1, 2004)

Vizuální třída Znaky třídění S7

S10

S13

Suky

do 3/5

do 2/5

do 1/5

Dřeň

dovoluje se

dovoluje se

nedovoluje se

do 6 mm do 8 mm

do 6 mm do 8 mm

do 4 mm do 6 mm

do 3/5 nedovolují se



do 1/3

do 1/3

do 1/4

do 12 mm 2m/25mm šířky

do 8 mm 1m/25 mm šířky

do 8 mm 1m/25mm šířky

dovoluje se do 3/5 nedovoluje se nedovoluje se



Tlakové dřevo

do 3/5

do 2/5

do1/5

Odklon vláken

do 16%

do 12%

do 7%

Šířka letokruhů - všeobecně - u douglasky Trhliny - výsušné - způsobené bleskem odlupčivé Obliny Zakřivení - podélné - šroubovité Zbarvení, hniloba - zamodrání - pruhovitost - hnědá hniloba - bílá hniloba

Poškození hmyzem napadající čerstvé dřevo Další znaky

dovolují se otvory do průměru 2 mm uváží se přiměřeně na základě dalších znaků

13

3.3.1.2. Strojní třídění Řezivo podle tohoto způsobu třídění smí být tříděno pouze způsobilými závody a pouze třídícím strojem, který byl pro tento účel přezkoušen příslušnou schválenou institucí podle DIN 4074-3. 3.3.1.2.1. Strojní třídy Podle strojně určovaných vlastností a doplňujících vizuálních znaků třídění se třídí řezivo do tříd pevnosti, např. podle DIN EN 338. Třídy pevnosti jsou popsány charakteristickými hodnotami pevnosti, tuhosti a hustoty. Strojní třídy se označují uvedením třídy pevnosti s doplňkem M. 3.3.1.2.2. Kritéria třídění Kritéria třídění jsou nastavovací hodnoty stanovené pro každý třídící stroj a doplňující kontroly specifické pro třídící stroj. Kromě tohoto platí kritéria popsaná v níže uvedené tabulce. (ČSN 73 2824-1:Třídění dřeva podle pevnosti- Část 1: Jehličnaté řezivo, 2004) Tab.2: Doplňující vizuální kritéria třídění pro řezivo při strojním třídění(ČSN 73 2824-1, 2004)

Třídy pevnosti Znaky třídění Trhliny - výsušné - způsobené bleskem odlupčivé Obliny Zakřivení - podélné - šroubové - příčné Zbarvení, hniloba - zamodrání - pruhovitost (hnědé a černé pruhy) - hnědá hniloba bílá hniloba Poškození hmyzem napadající čerstvé dřevo Další znaky

< C 24

C 24 - C35

> C35




do 1/4

do 1/8

nedovolují se

do 12 mm 2 mm / 25 mm šířky do 1/20

do 8 mm 1 mm / 25 mm šířky do 1/30

do 8 mm 1 mm / 25 mm sířky do 1/50

dovoluje se do 3/5

dovoluje se do 2/5

nedovoluje se

nedovoluje se

dovoluje se do 1/5 nedovoluje se

dovolují se otvory do průměru 2 mm uváží se přiměřeně na základě ostatních znaků třídění

14

3.3.2. Technologie lepení a lepící podmínky Lepení je pevné, trvalé spojení dvou na sebe přiléhajících povrchů pomocí lepidla, které mezi nimi vytváří pevně držící vrstvu. Správně provedený lepený spoj převyšuje za normálních podmínek smykovou pevnost dřeva. Lepidla jsou nekovové materiály o vysoké vnitřní soudržnosti (kohezi), schopné spojovat také materiály v důsledku přilnavosti k jejich povrchům (adhezi). Lepidlo musí mít tedy dostatečnou kohezi a adhezi. Dostatečně pevného spojení lze dosáhnout slepením hladkých ploch. Adhesivní síly působí na velmi krátkou vzdálenost a pro jejich užití je nezbytné přiblížit k sobě molekuly vzájemně spojovaných materiálů co nejblíže. Aby nastala adheze, musely by být povrchy naprosto hladké, čehož u dřeva nelze téměř dosáhnout. Kromě toho je na povrchu pevných látek absorbována vždy tenká vrstva vzduchu nebo vodní páry, která brání potřebnému přiblížení povrchů. Při lepení platí důležitá zásada, že lepidlo musí dokonale smáčet lepený povrch. Lepené plochy musí být tedy rovné a musí k sobě těsně přiléhat. Obecně platí, čím tenčí je vrstva lepidla, tím lepší jsou vlastnosti lepeného spoje. Lepidlo musí umožňovat výrobu spojů takové pevnosti a trvanlivosti, aby lepený spoj zůstal celistvý v průběhu předpokládané doby životnosti konstrukce. (Výroba dýh a překližovaných materiálů II., 2000) 3.3.2.1. Třídy lepení Podle odolnosti proti vlhkosti je kvalita lepení rozdělena do tří tříd odpovídajících EN 636-1, EN 636-2 a EN 636-3. - Třída 1: Suché prostředí Tato třída je vhodná pro normální vnitřní prostředí - Třída 2: Vlhké prostředí Tato třída je vhodná pro chráněné venkovní prostředí (např. za vnějším obkladem nebo pod střechou). Odolává také krátkodobému působení venkovního prostředí (např. vystavení povětrnosti během stavby). Použije se tedy pro vnitřní prostředí, pokud vlhkostní nároky přesahují úroveň třídy 1. - Třída 3: Venkovní prostředí Tato třída lepení je vhodná pro venkovní prostředí s dlouhodobým působením povětrnosti (ČSN EN 314-2, 1995) 3.3.2.2. Základní podmínky ovlivňující jakost lepeného spoje a. b. c. d. e.

vlastnosti lepeného materiálu stav a množství naneseného lepidla lisovací teplota lisovací tlak lisovací doba

a) Vlastnosti lepeného materiálu Dřevo je soubor dutých vláken, vytvořených z cév, tracheid, pryskyřičných kanálků a dřeňových paprsků. Při nanášení lepidla mohou na povrchu vzniknout nerovnosti vlivem bobtnání, což může vyvolat zkroucení okrajů a vznik mikrotrhlin. Obecně platí, že pevnost lepeného spoje se zvyšováním nerovností povrchů stoupá, ale jen do určité hranice, po jejímž překonání nastává snížení pevnosti lepeného spoje. Pevnost lepeného 15

spoje závisí na hustotě dřeva. Se stoupající hustotou se úměrně zvyšuje i pevnost lepeného spoje. Nečistoty mohou mít nepříznivý vliv na adhezi lepidla se dřevem a mohou velice významně ovlivnit kvalitu lepeného spoje. Důležitým faktorem při lepení dřeva a materiálů na bázi dřeva je vlhkost lepených segmentů. Pro lepení různými druhy lepících směsí se doporučuje různá vlhkost lepených segmentů. Při stanovování vlhkosti lepených materiálů by měl být brán zřetel na technologii a druh použitého lepidla. Zvýšením teploty dýh se snižuje viskozita a může způsobit difúzi lepidla, případně předčasné vytvrzení lepidla. b) Stav a množství naneseného lepidla Sušina lepidla v lepící směsi je dána množstvím rozpouštědla. Jako rozpouštědlo je téměř vždy používána voda. Lepidlo s nízkou viskozitou má i nízkou koncentraci. Nižší viskozita způsobuje vsakování lepidla dřevem. Vyšší viskozita umožňuje urychlení procesu lepení. Viskozitu je nutné upravovat v souladu s technologickým předpisem přidáním plnidla nebo zpěňováním, případně změnou teploty lepidla nebo přidáním čerstvého lepidla s nízkou viskozitou. Viskozitu může zvýšit i prodloužení otevřené doby. Se zvyšováním teploty lepidla se zlepšuje smáčivost dřeva. Pokud je teplota lepidla nižší, jak teplota lepeného materiálu, zvyšuje se difúze lepidla do matriálu. Důležitým faktorem je i množství lepidla nanášeného na lepené plochy. Velikost nánosu lepidla závisí na duhu dřeviny, na stavu lepených ploch, viskozitě lepidla a teplotě lepení. c) Lisovací teplota Lepení může být prováděno při působení přirozené nebo zvýšené teploty. Teplota závisí na tloušťce, druhu lepeného materiálu, na požadovaných vlastnostech výrobku a na druhu použitého lepidla. d) Lisovací tlak Pro vytvoření kontaktu lepených ploch s lepidlem je nutné vyvodit dostatečně velký tlak. Vrstva lepidla musí být rovnoměrně tenká bez bublin a jiných nežádoucích příměsí. Tlak musí být tím vyšší, čím je větší hustota dřeva, nižší vlhkost lepených materiálů, ale především musíme volit lisovací tlak s ohledem na konečný výrobek. Pro každý druh lepeného konečného výrobku jsou stanoveny jiné lisovací tlaky. e) Lisovací doba Lisovací doba je stanovena technologickým postupem pro každý výrobek zvlášť. Ale je všeobecně známo, že se doba lisování se zvyšující tloušťkou lepené vrstvy prodlužuje.

16

3.3.3. Fyzikální a mechanické vlastnosti lepených materiálů Fyzikální a mechanické vlastnosti lepeného dřeva jsou v porovnání s vlastnostmi rostlého dřeva velmi odlišné. Liší se především změnou mechanických vlastností, což je způsobeno snahou tyto vlastnosti zlepšovat, především zvyšovat pevnost, tvrdost a odolnost lapených materiálů. Jiné jsou i fyzikální vlastnosti, ale tato změna není tak výrazná jako u vlastností mechanických. 3.3.3.1.Fyzikální vlastnosti Mezi fyzikální vlastnosti lepených konstrukčních materiálů, jež ovlivňují jejich vlastnosti patří a. hustota b. vlhkost c. nasáklivost a navlhavost d. bobtnání a sesychání a) Hustota Jde o jednu z nejvýznamnějších charakteristik dřeva, která významně ovlivňuje většinu fyzikálních a mechanických vlastností. Stanovuje se jako poměr hmotnosti (g nebo kg) k objemu v (cm3 nebo m3). Hustota ovlivňuje také technologii výroby a významným způsobem druh a vlastnosti použitých lepidel. b) Vlhkost Sledování vlhkosti patří k důležitým operacím ve výrobě a provádí se z důvodu zajištění potřebné jakosti výrobku. Vlhkost se zjišťuje stejně, jako u rostlého dřeva. Pro rychlé zjišťování vlhkosti slouží různé typy elektrických vlhkoměrů s různým stupněm přesnosti. Pro přesné stanovení vlhkosti se používá však váhová metoda. Správná vlhkost použitých materiálů při výrobě lepených hranolů je důležitá především při lepení, úpravě a výrazně také ovlivňuje pevnost lepených materiálů. c) Nasáklivost a navlhavost Zjišťování nasáklivosti se provádí při přímém působení vody. Navlhavost se zjišťuje při působení vzdušné vlhkosti. Navlhavost a nasáklivost lepeného dřeva je nižší než u rostlého dřeva, zejména z důvodu vyšší hustoty a obsahu lepidla. Navlhavost a nasáklivost ovlivňuje také teplota, čas a lisovací tlak. Navlhavost a nasáklivost lze do určité míry ovlivnit také ochrannými impregnačními prostředky a správným konstrukčním řešením. d) Bobtnání a sesychání Se změnou vlhkosti dochází ke změně rozměrů, případně i tvaru, a to ke zvětšení či zmenšení rozměrů. Lepené konstrukční materiály přijímáním nebo odebíráním vlhkosti mění svoje rozměry podobně, jako rostlé dřevo, avšak v mnohem menším rozsahu. U materiálů na bázi aglomerovaných materiálů je tato změna zanedbatelná. Naproti tomu lepené konstrukční materiály vyráběné lepením a nastavováním lamel jsou mnohem náchylnější a muže dojít i k borcení a kroucení. Tomuto se dá předejít opět správným konstrukčním řešením a použitím impregnačních prostředků. (Výroba dýh a překližovaných materiálů II., 2000) 17

3.3.3.2. Mechanické vlastnosti Mechanické vlastnosti lepených konstrukčních hranolů vyjadřují vlastnosti dřeva z hlediska pevnosti, pružnosti a tvrdosti. Za nejdůležitější vlastnosti, které sledujeme u dřeva používaného na konstrukční účely, lze považovat jeho tvrdost a pevnost. a) Tvrdost Tvrdost je definována jako schopnost hranolů odolávat vniku cizích předmětů. Na tvrdost lepených konstrukčních hranolů má vliv především: - technologie jeho výroby - lisovací tlak - druh použité dřeviny při jeho výrobě - použité lepidlo b) Pevnost Pevnost lepených konstrukčních hranolů vyjadřuje schopnost přenášet napětí, které v nich vzniká v důsledku zatížení. Podle typu konstrukce, způsobu zatížení a tím vzniklého namáhání rozlišujeme: - pevnost v tlaku - pevnost v tahu - pevnost v ohybu - pevnost ve smyku - pevnost lepení Přitom, jako pevnost se označuje to napětí, při kterém dojde k porušení, tedy k jeho trhání, lámání, štípání a jinému mechanickému poškození. Pevnost lepeného konstrukčního dřeva je závislá na: - kvalitě použitého materiálu z něhož je vyrobeno - hustotě použitého materiálu na jeho výrobu - druhu dřeviny použitého na jeho výrobu - objemové hmotnosti - vlhkosti - na způsobe a technologii jeho výroby - druhu použitého lepidla

18

4. Druhy a vlastnosti jednotlivých konstrukčních hranolů V dnešní době je na tuzemském trhu velké množství těchto materiálů pod různým označením, ale velká část názvů označuje jeden a ten samý výrobek, pouze jiného výrobce. Lepené konstrukční hranoly používané ke konstrukčním účelům se dělí především podle technologie jejich výroby. 4.1. Druhy konstrukčních hranolů Lepené lamelové dřevo - masivní konstrukční dřevo - trámy Duo, Trio - lepené vrstvené hranoly BSH Vrstvené dřevo - Kerto S - KertoQ - Microllam Speciální vrstvené dřevo - Parallam - Intrallam Kombinované konstrukční matriály (lepené nosníky se stojinu z OSB) - Nosníky I-stabil - TJI JOISTS nosníky

4.2. Lepené lamelové dřevo Lepené lamelové dřevo se u nás vyrábí již od roku 1952, ale v současnosti se používá na stále větší konstrukční prvky, které již dosahují rozměrů: šířka 0,24 m, výška 2,5 m a délka 35,0 m. Tyto prvky mají vynikající požární odolnost. Rychlost zuhelnatění prvků z lepeného lamelového dřeva je 0,5 až 0,7 mm za minutu bez ztráty únosnosti. Proto se lepené lamelové dřevo s oblibou používá na konstrukce, kde se shromažďují lidé (sportovní haly, výstavní pavilony atd). Pro svou pevnost při nízké objemové hmotnosti se používá i na stavby, jejichž prvky musí být přepraveny na větší vzdálenosti. Stále více se lepené lamelové dřevo též používá na konstrukce lávek pro pěší a cyklisty. Pro zvýšení únosnosti prvků z lepeného lamelového dřeva je lze vyztužit pomocí pásů s vlákny vysoké pevnosti o tloušťce přibližně 2 mm. (Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5, 2004)

19

4.2.1. Masivní konstrukční dřevo Masivní konstrukční dřevo (KVH) je stavební řezivo z jehličnatého dřeva z oblasti Střední Evropy, zpravidla smrku a jedle, pro použití v moderních dřevěných stavbách. Pro zvláštní použití např. jako spodní prahy nebo v exteriéru, který není vystaven přímým povětrnostním vlivům, je k dispozici také modřínové masivní konstrukční dřevo. Charakteristické pro stavby z těchto produktů je definované užitečné zatížení a přání docílit jemně propracované nosné konstrukce, esteticky náročného povrchu, jakož i rychlá dostupnost materiálů s ohledem na malou vzdálenost od místa stavby.

Obr. 1: Masivní konstrukční dřevo

4.2.1.1. Vlastnosti masivního konstrukčního dřeva Podle účelu použití se vyrábějí dva druhy sortimentů, které se však v podstatě od sebe liší pouze vlastnostmi povrchu: - KVH-Si pro pohledové konstrukce - KVH-NSi pro nepohledové konstrukce Co se týče výběru dřeva, podstatného předpokladu pro smysluplné stavebně technické použití, jsou splněna kritéria, která výrazně překračují rámec běžného stavebního řeziva: výběr probíhá podle DIN 4074-1 pod externí kontrolou prováděnou různými tuzemskými a mezinárodními instituty. Navíc jsou splněny výběrové znaky, které jsou nad rámec těchto norem: - definovaná zbytková vlhkost dřeva - druh řezu - rozměrová přesnost průřezů - omezená šířka smolníků - vlastnost povrchu Použitím miniozubu (DIN 68140-1; EN 385) je možné vyrábět dřeva až do maximální délky 16 metrů. Jednotlivé dílčí kusy jsou přitom navzájem silově spojovány klínovými ozuby, aniž by přitom byly nějakým způsobem nepříznivě ovlivňovány pevnostní hodnoty. 4.2.1.2. Tvarová stálost Za účelem minimalizace deformací dřeva a s ní souvisejících negativních důsledků pro konstrukci v podobě sesychání nebo bobtnání, byla pro KVH stanovena průměrná vlhkost 15% ± 3%. Tato hodnota je přesně nastavena v počítačově řízených sušících komorách a u každého jednotlivého kusu je před zpracováním kontrolována.

20

4.2.1.3. Použité lepidlo Lepení se provádí PU lepidly, která neobsahují rozpouštědla a jedná se tedy o toxicky nezávadný výrobek. Toto lepidlo šetrné k životnímu prostředí vyvíjí svou vysokou pevnost pouze svým spolupůsobením s vlhkostí vzduchu, případně vlhkostí obsaženou v lepených materiálech. V průběhu vytvrzování nevydává žádné zápachy, odolává vlhkosti a vodě, vytváří elastický spoj a vykazuje minimální smrštění. V případě potřeby se dá přetírat. 4.2.1.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.3: Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti masivního konstrukčního dřeva

Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti v MPa Způsob namáhání

Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

10

podél vláken

7

napříč vláken

0,05

podél vláken

8,5

napříč vláken

2

podél vláken

0,9

napříč vláken

1

Tah

Tlak

Smyk Modul pružnosti v ohybu E

10 000

Modul pružnosti ve smyku G

500

Hustota

420 – 560 kg/m3

4.2.1.5. Oblasti použití - je ideální pro konstrukce pod sádrokarton, jelikož se nekroutí - je vhodné pro použití na viditelné části krovů - konstrukce zimních zahrad nebo balkonů - pro výrobu některých typů nosníků - výroba nosných konstrukcí dřevostaveb (Katalog firmy Wimmer Holzwerke)

21

4.2.2. Trámy Duo a Trio Trámy Duo a Trio jsou ideálním základním materiálem pro zvlášť stabilní a vysoce kvalitní stavby. Trámy se skládají ze dvou nebo tří středem rozříznutých, navzájem sklížených hranolů. V důsledku tuhého spojení u trámu postupem času téměř nedochází ke zkroucení ani k praskání. použitím zubovitého spoje lze trámy Duo a Trio vyrábět až do délky 16 metrů. Klasický charakter trámu a estetika masivního dřeva zůstává zachována a předurčuje tak produkt, jako vynikající stavební materiál zejména pro stropní trámy a krokve ve viditelných oblastech staveb.

Obr. 2: Lepené trámy Duo

4.2.2.1. Vlastnosti trámů Duo a Trio Trámy Duo se skládají ze dvou, trámy Trio ze tří zpravidla plochou stranou navzájem sklížených lamel nebo hranolů z masivního (jehličnatého) dřeva s průřezovou plochou jednotlivých dřev (lamel) maximálně 280 x 80 mm popřípadě 100 x 120 mm. Plocha lepené spáry ve zpracovaném stavu, svisle ani vodorovně, není příčinou žádných rozdílů v pevnosti. Lepená spára spolupůsobí staticky. Charakteristické pevnostní vlastnosti odpovídají EN 338. Určující je přitom nejvyšší výběrová třída (třída pevnosti jednotlivých lamel obsažených v průřezu). Průřezové rozměry jednotlivých dřev (lamel) nesmějí překročit hodnoty uvedené v následující tabulce. Jednotlivá dřeva s hodnotou d / 10 cm musí být středem rozříznuta. Trámy Duo a Trio jsou standardně ze čtyř stran ohoblovány popřípadě zarovnány a fasetovány. Pro použití trámů ve viditelných oblastech staveb prochází surový materiál při posouzení dodatečným optickým výběrem. 4.2.2.2. Tvarová stálost Trámy Duo a Trio se vždy vyrábí z technicky sušeného dřeva. Sušením jednotlivých hranolů se i při větších průřezech spolehlivě docílí omezení vlhkosti dřeva, která je stanovena na průměrnou hodnotu 12% ± 2%. Vysychání po zpracování dřeva je malé, vznikají pouze malá povrchová pnutí. Dosahuje se tak vysoké tvarové stability a sklon k praskání se udržuje na velice nízké úrovni. 4.2.2.3. Použité lepidlo Použití lepidla neobsahujícího rozpouštědla ke klížení trámů Duo a Trio činí z těchto výrobků ekologicky hodnotné a toxicky nezávadné produkty. Vysoká pevnost lepidla, které neobsahuje škodlivé látky, vzniká pouze jeho společný působením s vlhkostí vzduchu a dřeva. 22

4.2.2.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.4: Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti trámů Duo a Trio


Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

10

podél vláken

7

napříč vláken

0,05

podél vláken

8

napříč vláken

2

podél vláken

0,9

napříč vláken

1

Tah

Tlak


11 000


500

Hustota

420 – 560 kg/m3

4.2.2.5. Oblasti použití -

jsou ideálním materiálem pro zvlášť stabilní a vysoce kvalitní dřevěné konstrukce - viditelné konstrukce stropů - architektonicky náročné střešní konstrukce - jsou vhodné pro stavbu srubů - jako vzpěry namáhané ohybem a ostatní stavební prvky namáhané dvojitým ohybem - nosníky, vaznice, krokve (Katalog firmy Wimmer Holzwerke) 4.2.3. Lepené vrstvené hranoly BSH Vrstvené dřevěné desky jsou ideálním stavebním materiálem pro náročnou bytovou výstavbu i pro výstavbu neobvyklých objektů. Na základě bezskluzového spojení mezi jednotlivými lamelami z prken má tento druh výrobku lepší technické a statické vlastnosti než masivní dřevo a nevykazuje také trvale žádné deformace a praskliny. Spojením jednotlivých lamel pomocí miniozubu je možné z vrstvených prken vyrobit téměř každou velikost. Lamelové dřevo má extrémní nosnost při nízké vlastní hmotnosti, je rozměrově stálé, umožňuje přesné lícování a dá se dobře opracovávat. Vynikající vlastnosti vrstvených dřevěných prken, jako je únosnost, estetický dojem a komfortní opracovatelnost činí tento materiál nepostradatelným ve výstavbě budov s dřevěnou skeletovou konstrukcí. Z prvků BSH se staví především dřevné konstrukce velkých rozpětí. Výroba konstrukce a ztvárnění lepených vrstvených hranolů probíhá podle normy DIN 1052 a klížení podle DIN 1052-1, dodatek A. 23

Obr. 3: Vrstvený lepený hranol BSH

4.2.3.1. Vlastnosti lepených vrstvených hranolů BSH Pro výrobu lepených vrstvených hranolů (desek) se používá především smrkové dřevo, které je technicky vysušené. Dřevo pro výrobu lepených vrstvených hranolů se třídí ručně nebo strojně tak, aby byly odstraněny všechny nedostatky dřeva. Pro výrobu libovolných rozměrů se jednotlivé lamely z vrstveného dřeva následně spojují zubovitými spoji. Lamely na které je po celé ploše naneseno lepidlo, se v lisu vrství na sebe a následně se slisují. Po vytvrzení lepidla se výrobek hoblováním a přeřezáním upraví do požadovaného tvaru a velikosti. 4.2.3.2. Tvarová stálost Lepené vrstvené hranoly BSH, se vždy vyrábí z technicky sušeného dřeva. Sušením jednotlivých hranolů se i při větších průřezech spolehlivě docílí omezení vlhkosti dřeva, která je stanovena na průměrnou hodnotu 15%. Vysychání po zpracování dřeva je malé, vznikají pouze malá povrchová pnutí. Dosahuje se tak vysoké tvarové stability a sklon k praskání se udržuje na velice nízké úrovni. 4.2.3.3. Použité lepidlo Vrstvené lepené hranoly (desky) jsou provedeny s čistou ekologickou kulturou. Pro lepení těchto výrobků se používají lepidla z melaminové pryskyřice. Spoje lepené melaminovými pryskyřičnými lepidly jsou odolné vůči působení studené a horké vody, ale jen omezeně odolné vůči povětrnostním podmínkám.

24

4.2.3.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.5: Hodnoty pevnosti a modulů pružnosti Vrstvených dřevěných desek BSH


Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

11

podél vláken

8,5

napříč vláken

0,2

podél vláken

8,5

napříč vláken

2

podél vláken

0,9

napříč vláken

1,6

Tah

Tlak


11 000


550

Hustota

420 – 560 kg/m3


dřevěné konstrukce s velkým rozpětím výstavba budov s dřevěnou skeletovou konstrukcí používá se také u pevných konstrukcí, kde má nosnou funkci u mezipatrových stropů a mezilehlých rovin (Katalog firmy Wimmer Holzwerke) 4.3. Vrstvené dřevo Vrstvené dřevo je materiál podobný překližce, u kterého se většina nebo všechny dýhy lepí v souběžné orientaci vláken. V současnosti je vrstvené dřevo vyráběno firmami v Japonsku, Austrálii, na Novém Zélandu, jako jediná v Evropě, firma FINNFOREST ve Finsku pod obchodním názvem Kerto a v USA firma Trus Joist MacMillan pod obchodním názvem Microllam. (http://finnforestnew.visualsystems.com) Kerto Kerto se vyrábí ze smrkových dýh tlustých 3,2 mm (po zalisování 3,0 mm), které se poskládají podélně za sebou s krátkými překrytími, a to v několika vrstvách a zalisují se. Vznikají tak prvky o maximálních rozměrech: délka 26,0 m, šířka 1,80 m a tloušťka od 21 do 75 mm. Tyto prvky potom lze rozřezat podle potřeby na prvky menších rozměrů. Pro výrobu Kerta se používá severský smrk. Loupané dýhy se pokrájí na dýhové listy dlouhé asi 2m o tloušťce 3 až 4mm. Dýhy se roztřídí podle jejich hustoty. Po sušení se na dýhy nanáší fenolformaldehydové lepidlo a dýhy se ukládají na sebe s vzájemně rovnoběžnými vlákny tak, že vytvářejí nekonečný pás požadované tloušťky. 25

V podélném směru se dýhy vzájemně spojují na úkos. Tyto styky jsou vzájemně vystřídány, aby se minimalizoval jejich vliv na pevnost Kerta. Desky se pak formátují dle přání zákazníka a mohou se také brousit nebo impregnovat proti vlhkosti a plísním. Kerto se může používat jako nosníky, desky, pruty a pásy příhradových konstrukcí a skořepin, v konstrukcích montovaných domů a na podlahy dopravních vozidel. Největší konstrukcí z Kerta v Evropě je kopule sportovní haly v Oulu s průměrem 115m. U kopulí je příznivý poměr pevnosti k vlastní tíze. Kerto je také vhodné vzhledem k jeho velkým rozměrům a možnosti impregnace pro speciální účely v exteriéru. Vznikají tak nové možnosti při tvorbě fasád. Tlakově impregnované Kerto vykazuje vysokou odolnost také v agresivním prostředí, jako je např.teplé prostředí s vysokou vlhkostí. Kerto se vyrábí ve dvou provedeních: - Kerto-S - Kerto-Q 4.3.1. Kerto-S Je to výrobek u něhož se všechny dýhy skládají ve směru vláken. Kerto-S vykazuje díky své skladbě a použité technologii výroby vysoké hodnoty pevnosti a tvrdosti. Vyrábí se jako deska, která je následně rozmítnuta na pásy. Vzniklé pásy se uplatňují především ve stavebních konstrukcích, jako vazníky a nosníky. Touto technologií výroby a konstrukčním provedením vznikají vysoce pevné průřezy, které svojí dimenzí a pevností vyčnívají nad konstrukční a lepené lamelové dřevo.

Obr. 4: Formáty Kerta-S

4.3.1.1. Vlastnosti Kerta-S -

běžné tesařské opracování a zpracování vysoká zatížitelnost nízká vlastní hmotnost cca. 500 kg/m3 snadný transport a lehká montáž úzké vysoké průřezy vysoké průřezové moduly vrstvené dřevo je suché, nenáchylné k tvorbě trhlin a borcení zesílení nosníků při současném výškovém vyrovnání pro krycí obložení a kladení podlah minimální tepelné mosty ve srovnání s ocelí

4.3.1.2. Tvarová stálost Pro výrobu Kerta-S jsou používány loupané dýhy, jež byly před lepením vysušeny na průměrnou technologickou vlhkost a tím se předchází tvarovým změnám vlivem změny vlhkosti. Minimalizace tvarových změn, praskání a kroucení je dosaženo 26

použitím vodovzdorného fenolformaldehydového lepidla, které spojuje jednotlivé dýhy v komplexní výrobek a tím také znemožňuje deformace mezi jednotlivými dýhami. Použité lepidlo zvyšuje i pevnost a tvrdost Kerta-S. 4.3.1.3. Použité lepidlo Spoje lepené fenolformaldehydovými lepidly jsou odolné vůči vodě, varu, tropickým podmínkám a povětrnostním podmínkám. Spoje jsou tmavě hnědé a relativně elastické. Fenolformaldehydová lepidla se používají tam, kde je odolnost ostatních lepidel vůči vodě příliš malá, např. u oken, fasádových prvků a konstrukčních materiálů. Výhodou fenolformaldehydových lepidel je možnost použití při lepení materiálů (dřev) s vyšší vlhkostí. 4.3.1.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.6: Hodnoty pevnosti a modulů pružnosti Kerta-S


Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

19

podél vláken

16

napříč vláken

0,2

podél vláken

16

napříč vláken

3

podél vláken

2

napříč vláken

0,9

Tah

Tlak


13 000


500

Hustota

510 kg/m3


nosníky, trámy příhradové konstrukce vazníky pro hospodářské haly úzké trámy, vaznice, krokve zesílení nosníků a vaznic nosná a žebříková madla lešenářské a konstrukční mostiny nosníky pro bednění lamely pro konstrukce z lepených lamelových nosníků

27

4.3.2. Kerto-Q Kerto-Q je velkoplošný materiál podobný překližce, jehož dýhy jsou ukládány rovnoběžně a každá šestá dýha je kolmá k delší straně desky. Pro jeho výrobu se stejně jako u Kerta-S používá severský smrk. Princip výroby je stejný jako u Kerta-S z rozdílem použití dýh velkých formátů. Kerto-Q je materiál s velkými rozměry a vysokou pevností. Jeho použití umožňuje nová řešení pro střešní a krycí desky.

Obr. 5: Formáty Kerta-Q

4.3.2.1. Vlastnosti Kerta-Q -

vysoká pevnost materiálu tloušťky desky od 27 do 69 mm dovolují vysoká zatížení velká rozpětí staticky příznivé ukládání při více polích při pokládání lze dosáhnout krátkých časů broušené KERTO-Q desky mohou sloužit jako střešní nebo krycí podhledy

4.3.2.2. Tvarová stálost Tvarová stálost je u Kerta-Q zabezpečena používáním vysušených dýh na vlhkost konečného výrobku. Dalším faktorem ovlivňujícím tvarovou stálost je použití fenolformaldehydového lepidla, které je částečně odolné vůči vodě a značně ovlivňuje vlastnosti Kerta-Q. Při výrobě Kerta-Q lepením pod tlakem rostou také pevnostní vlastnosti a zvyšuje se tvarová stálost. 4.3.2.3. Použité lepidlo Spoje lepené fenolformaldehydovými lepidly jsou odolné vůči vodě, varu, tropickým podmínkám a povětrnostním podmínkám. Spoje jsou tmavě hnědé a relativně elastické. Fenolformaldehydová lepidla se používají tam, kde je odolnost ostatních lepidel vůči vodě příliš malá, např. u oken, fasádových prvků a konstrukčních materiálů. Výhodou fenolformaldehydových lepidel je možnost použití při lepení materiálů (dřev) s vyšší vlhkostí.

28

4.3.2.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.7: Hodnoty pevnosti a modulů pružnosti Kerta-Q


Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

15

podél vláken

8

napříč vláken

2,5

podél vláken

8

napříč vláken

3

podél vláken

0,6

napříč vláken

2,2

Tah

Tlak


10 000


500

Hustota

470 kg/m3

4.3.2.5. Oblasti použití Kerta-Q - výztužné desky vodorovné i svislé - nosné záklopy střech a stropů - střešní a akustické panely - mostní obklady - nosníky a vazníky příčně namáhané - styčníkové desky - skladové a pracovní plošiny (http://www.finnforest.cz/ostatni/kerto.html)

29

4.3.3. Microllam Microllam (LVL) se vyrábí principiálně stejně, jako překližky, avšak jinou technologií a způsobem ukládání jednotlivých dýhových listů. Microllam je vyráběn z loupaných dýh douglasky nebo borovice žluté. Jednotlivé dýhy o šířce 680 – 1370 mm a tloušťce 2,5 – 4,5 mm jsou po loupání vysušovány na vlhkost 8%. Během výrobního procesu loupání a sušení je prostřednictvím řídícího počítače průběžně kontrolována jejich tloušťka, vlhkost a rozměry. Poté jsou dýhy sesazovány převážně na úkos. Po nanesení vodovzdorného lepidla jsou soubory dýh s vlákny rovnoběžnými s podélným směrem desky slisovány v kompaktní materiál maximálního formátu, šířky 1200 mm, tloušťky 18 – 90 mm a délky 20 m. Hustota Microllamu se pohybuje mezi 670 – 690 kg/m3. (Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5, 2004)

Obr. 6: Microllam různých průřezů

4.3.3.1. Vlastnosti Microllamu LVL -

vysoké pevnostní vlastnosti v porovnání s rostlým dřevem rozměrová a tvarová stabilita nesesychá, nekroutí se a nevykazuje trhliny, jako přírodní dřevo příznivý poměr pevnosti k hmotnosti vyšší zatížitelnost a použitelnost na velká rozpětí snadná instalace a manipulace dobrá obrobitelnost (stejnými nástroji, jako řezivo)

4.3.3.2. Tvarová stálost U Microllamu se vzájemným lepením jednotlivých dýh dosahuje dobré tvarové stálosti a vysoké pevnosti konečného výrobku. Bobtnání, sesychání, kroucení a praskání je eliminováno na minimální hodnoty z důvodu vzájemné soudržnosti dýh, použitého lepidla a lisování pod tlakem. 4.3.3.3. Použité lepidlo Při výrobě Microllamu se používají většinou vodovzdorná fenolformaldehydová lepidla (pryskyřice). Spoje lepené fenolformaldehydovými lepidly jsou odolné vůči vodě, varu, tropickým podmínkám a povětrnostním podmínkám. Spoje jsou tmavě hnědé a relativně elastické. Fenolformaldehydová lepidla se používají tam, kde je odolnost ostatních lepidel vůči vodě příliš malá, např. u oken, fasádových prvků a konstrukčních materiálů. Výhodou fenolformaldehydových lepidel je možnost použití při lepení materiálů (dřev) s vyšší vlhkostí.

30

4.3.3.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.8: Hodnoty pevnosti a modulů pružnosti Microllamu


Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

19

podél vláken

17

napříč vláken

0,5

podél vláken

19

napříč vláken

3,9

podél vláken

1,3

napříč vláken

2,5

Tah

Tlak


14 500


750

Hustota

670 – 720 kg/m3

4.3.3.5. Oblasti použití - podélné vazníky, krovy - základní nosníky různých dřevěných konstrukcí - vazníky pro hospodářské haly - nosníky pro bednění (http://www.dixieline.com/ewp.html) 4.4. Speciální vrstvené dřevo Pro výrobu tohoto hranolu se používají dýhy nebo štěpky, jež se stejně, jako vrstvené dřevo navrství a následně zalisují. Rozdíl je v podstatě jen v použitém druhu a stavu vstupní suroviny. Mezi speciální vrstvené dřevo se řadí výrobky firmy Trus Joist MacMillan z USA, jež se na tuzemském trhu objevily pod obchodním názvem: - Parallam - Intrallam Tyto výrobky jsou vyvinuté zejména pro použití v dřevostavbách a výsledkem jejich použití je elegantní vzhled dřevostaveb, efektivní využití zdrojů a celková efektivnost z hlediska nákladovosti. 4.4.1. Parallam Parallam(PSL) se vyrábí nejčastěji ze dřeva jižních borovic (douglaska, borovice žlutookrá). Výřezy jsou loupány nebo jsou zpracovávány nálupové dýhy, které vznikají při výrobě překližek nebo vrstveného dřeva z dýh. Dýhové listy jsou následně sušeny a kontrolovány za účelem eliminace napětí vyvolávajících nežádoucí defekty. Listy dýh jsou po sušení rozstříhány na pásky tlusté 3 mm, široké 13 mm a dlouhé až 2,4 m. Vadné proužky se vytřiďují, aby nesnižovaly kvalitu a pevnost. Jednotlivé 31

proužky dýh se uspořádají tak, aby průběh vláken byl navzájem paralelní, a poté se na ně nanáší vodovzdorné (PF) lepidlo. Za použití mikrovlnného ohřevu jsou orientované proužky dýh slisovány pod tlakem v průběžném válcovém lisu. Celý výrobní proces je řízen naprogramovanými logickými prvky, tak aby byla zabezpečena požadovaná konečná hustota 670 – 720 kg/m3, která koreluje s pevnostními vlastnostmi, dále vlhkost, tloušťka a vzhled. Parallam je vyroben, jako kompaktní hranol maximálního průřezu 285 x 400 mm, který může být následně rozříznut a zkrácen na standardní délky až 20 m. Tento materiál vykazuje vyšší pevnosti v tlaku a v tahu v porovnání s klasickým dřevem a nemá přírodní vady a jiné nehomogenní vlastnosti, jako rostlé dřevo.

Obr. 7: Formáty Parallamu PSL

4.4.1.1. Vlastnosti Parallamu PSL -

z hlediska poměru zatížení k hmotnosti je kvalitnější než ocel vykazuje větší stejnorodost a zatížitelnost než jakýkoliv jiný lepený matriál podobného charakteru vykazuje nejvyšší hodnoty pevností v tlaku a tahu ze všech ve světě používaných lepených materiálů průhyb nosníků vyrobených z Parallamu při vysokých zatíženích je mnohem nižší než u jiných lepených dřevěných nosníků Parallam je rozměrově stálý, sesychání, tvoření prasklin, kroucení, borcení, štěpení jsou za podmínek jeho použití eliminovány na minimum je možný opracovávat tradičními nástroji a spojovat tradičními způsoby a prostředky je dodáván v široké škále rozměrů lze jej kombinovat s tradičními stavebními materiály má dobré vzhledové vlastnosti, proto se hodí i pro použití, jako pohledový prvek

4.4.1.2. Tvarová stálost Pro výrobu Parallamu jsou používány dýhové listy, jež jsou po loupání sušeny a kontrolovány za účelem eliminace napětí vyvolávajících defekty. Parallam je rozměrově stálý, což je způsobeno jeho výrobní technologií. Sesychání, tvoření prasklin, kroucení, borcení a štěpení jsou za podmínek jeho použití eliminovány na minimum. 4.4.1.3. Použité lepidlo Při výrobě Parallamu se používají většinou vodovzdorná fenolformaldehydová lepidla (pryskyřice). Spoje lepené fenolformaldehydovými lepidly jsou odolné vůči vodě, varu, tropickým podmínkám a povětrnostním podmínkám. Spoje jsou tmavě hnědé a relativně elastické. Fenolformaldehydová lepidla se používají tam, kde je 32

odolnost ostatních lepidel vůči vodě příliš malá, např. u oken, fasádových prvků a konstrukčních materiálů. Výhodou fenolformaldehydových lepidel je možnost použití při lepení materiálů (dřev) s vyšší vlhkostí. 4.4.1.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.9: Hodnoty pevnosti a modulů pružnosti Parallamu


Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

20

podél vláken

18

napříč vláken

0,2

podél vláken

20

napříč vláken

2,4

podél vláken

2,8

napříč vláken

1

Tah

Tlak

Smyk

Modul pružnosti v ohybu E

14 500


750

Hustota

670 – 720 kg/m3

4.4.1.5. Oblasti použití Parallam se díky svým vlastnostem hodí téměř pro všechny způsoby použití, zejména pro použití v dřevostavbách a velkých dřevěných konstrukcích je velmi dobrým materiálem. Parallam se používá především na: - nosníky - vaznice - pohledové trámy, pohledové prvky - překlady (Materiály pro stavbu, 2003) 4.4.2. Intrallam Intrallam (LSL) se vyrábí převážně z měkkého osikového dřeva. Výřezy používané pro jeho výrobu mohou být menších rozměrů a požadavky na kvalitu nejsou tak vysoké. Odkorněné 2,5 m dlouhé výřezy jsou roztřískovány na speciálních věncových roztřískovačích na třísky šířky 25 – 40 mm, tloušťky 0,9 mm a délky až 300 mm. Tyto třísky jsou následně vysušeny na konečnou technologickou vlhkost přibližně 8% a je na ně nanášeno vodovzdorné (polyuretanové) lepidlo. Třísky jsou orientovány do navzájem paralelního směru, aby se maximum pevnostních vlastností dřevěných částic přeneslo do finálního výrobku. Poslední operací je slisování do velkoplošných dílců. V těchto rozměrech jsou dílce broušeny a poté nařezány do jednotlivých elementů, vyznačujících se zejména odolností vůči vlhkosti. Hustota Intrallamu je přibližně 640 kg/m3. 33

Jednoduchá technologie výroby Intrallamu umožňuje použití dostupných a levných odpadních surovin. Při zohlednění tohoto faktu a jeho vlastností představuje Intrallam velmi efektivní řešení pro konstruování komerčních a průmyslových staveb. 4.4.2.1. Vlastnosti Intrallamu LSL -

vykazuje vyšší pevnostní vlastnosti než rostlé dřevo neobsahuje žádné růstové vady má příznivou rozměrovou stabilitu a tuhost bobtnání a kroucení je eliminováno na minimum Intrallam je možné jednoduše dělit na menší elementy dobře se opracovává běžnými dřevařskými stroji a nástroji spojuje se tradičními způsoby

4.4.2.2. Tvarová stálost Intrallam vykazuje vyšší pevnostní vlastnosti než rostlé dřevo a jeho další předností je absence jakýchkoliv růstových vad dřeva, které by mohli způsobovat netvarovou stabilitu. Výrobcem je garantována stejnoměrnost fyzikálních a mechanických vlastností v každém metru tohoto materiálu, zejména pevnost v ohybu, pevnost ve střihu, vysoká tuhost, příznivá rozměrová stabilita, nízké bobtnání a kroucení. Příznivé rozměrové stability a souvisejících vlastností je docíleno nízkou technologickou vlhkostí částic (8%) a jejich velkou styčnou plochou opatřenou vodovzdorným lepidlem. 4.4.2.3. Použité lepidlo Pro lepení Intrallamu se používá především polyuretanové vodovzdorné lepidlo, které neobsahuje žádná rozpouštědla a to činí z tohoto výrobku ekologicky hodnotný a toxicky nezávadný produkt. Polyuretanové lepidlo tuhne pouze vzdušnou vlhkostí, případně vlhkostí obsaženou v lepených materiálech. V průběhu vytvrzování nezapáchá. Odolává vlhkosti a vodě, vykazuje minimální smrštění a v případě potřeby se dá přetírat.

34

4.4.2.4. Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti Tab.10: Hodnoty pevnosti a modulů pružnosti Intrallamu


Směr namáhání

Průměrná hodnota

Ohyb

podél vláken

15,5

podél vláken

10,9

Tah napříč vláken Tlak

podél vláken

13,4

napříč vláken

5,3

podél vláken

2,8

napříč vláken

1


10 300


450

Hustota

640 kg/m3

4.4.2.5. Oblasti použití Použití Intrallamu je mnohostranné. Výhodně jej lze používat ve velkých rozměrech (až 2,4 x 10,6 m) při stavbách lehkých, pevných obloukových a portálových střech či jednoduchých trámů a sloupů pro krátká a střední rozpětí. (Materiály pro stavbu, 2003) 4.5. Kombinované konstrukční materiály (lepené nosníky se stojinu z OSB) Mezi tyto výrobky patří v poslední době stále více používanější lepené nosníky ve tvaru I se stojinou z OSB desky. Tento druh výrobku se na tuzemský trh dostal z Kanady a USA, kde ho vyrábí firma Trus Joist MacMillan pod obchodním názvem TJI JOISTS. U nás podobný nosník vyrábí firma Gesto. Tyto lepené nosníky se skládají z pásnic tvořených masivním konstrukčním dřevem nebo Microllamem, mezi něž je na drážku vlepená stojina z OSB desky. 4.5.1. Nosníky I-Stabil Nosníky I-Stabil jsou vyráběny z masivního konstrukčního dřeva nastavovaného podélně miniozubem a z OSB desky. Masivní konstrukční dřevo používané na výrobu pásnic (horní a spodní) je vyráběno z jehličnatého řeziva (smrk, jedle) a odpovídá příslušným normám. Lepení miniozubu a stojiny do pásnic je realizováno lepidlem určeným pro lepení nosných dřevěných konstrukcí. Do drážek vytvořených v pásnicích se nanese lepidlo a stojina se vloží do těchto připravených pásnic. Celý komplet se poté slisuje a po zatvrdnutí je nosník I-Stabil plně funkční.

35

Nosníky I-Stabil v základním provedení vycházejí ze dvou profilů pásnice o rozměru 89 x 55 mm a 60 x 45 mm a výška OSB stojiny je závislá na celkové výšce nosníku, která se pohybuje od 200 do 450 mm.

Obr. 8: Kombinovaný nosník I-Stabil

4.5.1.1. Vlastnosti nosníku I-Stabil -

nízká hmotnost, dobrá únosnost a pružnost jednoduché opracování a montáž, výborná manipulovatelnost široký sortiment výšek nosníků pro běžné i speciální aplikace záruka stejnoměrné kvality nosníků po celé jeho délce vzhledem k vysoce kvalitním vstupním materiálům a jeho průmyslové výrobě nosníky při použití nevykazují dodatečné deformace nebo změnu průřezu profily pásnic umožňují příznivou montáž dřevěných deskových materiálů OSB profily nosníků eliminují průhyb vlivem účinku zatížení možnost snadné realizace prostupů stojinou nosníků pro vedení sítí ve svislých i vodorovných nosných konstrukcích možnost řešení složitých plošných a prostorových stavebních konstrukcí pomocí jednoduchých spojovacích prvků příprava kompletizovaných nosníků ve výrobě na základě výkresové dokumentace, konstrukce a statických výpočtů možnost impregnace pásnic ve výrobě

4.5.1.2. Tvarová stálost Nosníky I-Stabil jsou vyráběné z polotovarů jež podléhají přísné kontrole a požadavkům příslušných norem a to je zárukou stejnoměrné kvality nosníků po celé jeho délce vzhledem k vysoce kvalitním vstupním materiálům a jeho průmyslové výrobě. Nosníky I-Stabil při použití nevykazují dodatečné deformace nebo změnu průřezu a eliminují průhyb vlivem účinku zatížení. 4.5.1.3. Použité lepidlo Pro lepení nosníků I-Stabil se používá polyuretanové vodovzdorné lepidlo, které neobsahuje žádná rozpouštědla a to činí z tohoto výrobku ekologicky hodnotný a toxicky nezávadný produkt. Polyuretanové lepidlo tuhne pouze vzdušnou vlhkostí, případně vlhkostí obsaženou v lepených materiálech. V průběhu vytvrzování nezapáchá. Odolává vlhkosti a vodě, vykazuje minimální smrštění a v případě potřeby se dá přetírat.

36


podlahové, stěnové, stropní a střešní konstrukce dřevostaveb nástavby obytných budov, rekonstrukce a vestavby půdních prostor sendvičové panely pro svislé a vodorovné konstrukce skladby krovů střešních konstrukcí bednící podpůrné systémy betonových konstrukcí náhrady nosných prvků z řeziva v oblastech těžko dostupných průřezů a délek (http://www.mta.cz/nosniky-i-stabil.html) 4.5.2. Nosníky TJI JOISTS Nosníky TJI JOISTS představují pokrokový výrobek v oblasti nosníků. Orientace vláken dýh Microllamu, ze kterého jsou obě pásnice (čela), jsou ve směru podélné osy nosníku. Do obou drážek těchto čelních prvků se nanáší vodovzdorné lepidlo. Mezi dvěma pasy se nachází stojina z OSB. Čela se stojinou jsou slisována velkou rychlostí pod tlakem, čímž se vytváří vlastní nosník v široké škále šířek, tloušťek a délek (maximální délka může být až 20 m). Pomocí TJI JOISTS nosníků se dají konstruovat a stavět kvalitní a stabilní podlahy. U konstruktérů, designérů a stavitelů jsou tyto nosníky velmi oblíbeny, neboť eliminují problémy sesychání, kroucení a štěpení, což jsou vlastnosti tak typické pro běžné podlahy, u kterých se často vyskytují jevy, jako vrzání, skřípání, vypukliny a spádovitost.

Obr. 9: Příklady průřezů nosníků TJI JOISTS

4.5.2.1. Vlastnosti nosníků TJI JOISTS -

vyznačují se vysokou rozměrovou stabilitou zvyšují pevnost konstrukce překrýváním přes trámy a rámovou konstrukci mají velmi nízkou hmotnost mají vyšší nosnost a vykazují menší průhyb při vysokých zátěžích je s nimi velmi snadná manipulace, dají se velmi snadno instalovat jsou dodávány ve stavu okamžité montovatelnosti jsou lehce obrobitelné běžnými nástroji mají předznačeny otvory pro snadné protažení různých elementů, na místě použití mohou být snadno upravovány bez požadavků na speciální nářadí z hlediska nákladovosti je jejich použití efektivním řešením problémů týkajících se životního prostředí

37

4.5.2.2. Tvarová stálost Vzhledem k tomu, že se při výrobě TJI JOISTS nosníků používají velmi kvalitní a pevné lepené materiály, je i u těchto nosníků rozměrová stabilita a pevnost na vysoké úrovni. Nosníky TJI JOISTS mají vyšší nosnost a vykazují menší průhyb při vysokých zátěžích, což je zapříčiněno technologií výroby a kombinací použitých materiálů. Po instalaci nesesychají, nekroutí se a namění tvar. 4.5.2.3. Použité lepidlo K výrobě nosníků TJI JOISTS se používá většinou vodovzdorné fenolformaldehydové lepidlo (pryskyřice). Spoje lepené fenolformaldehydovými lepidly jsou odolné vůči vodě, varu, tropickým podmínkám a povětrnostním podmínkám. Spoje jsou tmavě hnědé a relativně elastické. Fenolformaldehydová lepidla se používají tam, kde je odolnost ostatních lepidel vůči vodě příliš malá, např. u oken, fasádových prvků a konstrukčních materiálů. Výhodou fenolformaldehydových lepidel je možnost použití při lepení materiálů (dřev) s vyšší vlhkostí. (Materiály pro stavbu, 2003) 4.5.2.4. Oblasti použití -

jsou velmi vhodné pro použití v dřevostavbách a jiných dřevěných konstrukcích díky výjimečným délkám těchto nosníků se dají realizovat střešní konstrukce neuvěřitelných rozpětí a fantastického vzhledu pro svou tloušťku, pevnost a délky jsou ideální pro konstrukce rovných a šikmých střech jsou vhodné pro konstrukce různých typů podlah náhrady nosných prvků z řeziva v oblastech těžko dostupných průřezů a délek

38

5. Aplikace a použití jednotlivých hranolů v dřevostavbách

Obr. 10: Použití nosníků TJI JOISTS při konstrukci krovů Obr. 13: Masivní konstrukční dřevo, použito jako pohledové trámy

Obr. 14: Použití KVH pro stavbu dřevěného skeletu Obr. 11: Použití parallamu na sloupy a nosníky

Obr. 15: Vrstvené lepené desky BSH, použity jako pohledové trámy

Obr. 12: Použití nosníku ptofilu I na konstrukci podlahy

39

6. Porovnání jednotlivých druhů lepených konstrukčních hranolů Pro porovnání výše popsaných lepených konstrukčních hranolů jsem zvolil hodnoty pevnosti v různých směrech namáhání a hodnoty modulů pružnosti, jelikož jsou to nejdůležitější parametry těchto materiálů, a především na základě nich se spotřebitel rozhoduje pro jejich použití. Porovnávání na základě jiných faktorů a kritérií, jako je oblast použití, cenová náročnost, vhodnost použití v určitém prostředí…., je velmi specifické a značně náročné, protože je ovlivněno mnoha faktory s výběrem vhodného hranolu souvisejících. Těmito faktory mohou být: - zákazník - finanční situace - typ konstrukce - místo použití - vzhled - možnosti konstruktéra - citový vztah Vstupní hodnoty pro porovnání lepených konstrukčních hranolů jsou získány z katalogových listů jednotlivých firem zabývajících se jejich výrobou. Množství těchto firem je velmi rozsáhlé a rozdílné jsou i hodnoty jednotlivých mezí pevnosti a modulů pružnosti, a proto jsou použité hodnoty s ohledem na příslušné normy a třídy pevnosti dřeva zprůměrovány. Do výsledného porovnávání nejsou zahrnuty nosníky I-Stabil a TJI JOISTS, i když jsou výše popsány. Prvním důvodem jejich absence v konečném hodnocení je především skutečnost, že se jedná o výrobky, které se teprve nedávno začali používat pro konstrukční účely a množství informací, které je zapotřebí pro konečné porovnávání mezi ostatními materiály není v tuto chvíli dostatečné. A druhým důvodem nezařazení těchto výrobků do konečného porovnávání a hodnocení, je jejich odlišnost od ostatních hodnocených materiálů. Tab. 11: Porovnání hodnot pevnosti a modulů pružnosti, jednotlivých hranolů Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti v MPa Způsob namáhá ní

Směr namáhání

podél vláken podél vláken Tah napříč vláken podél vláken Tlak napříč vláken podél vláken Smyk napříč vláken Modul pružnosti v ohybu E Modul pružnosti ve smyku G Ohyb

Hustota

KVH

Trámy Duo, Trio

BSH

KertoS

KertoQ

10

10

11

19

15

19

20

15,5

7

7

8,5

16

8

17

18

10,9

0,05

0,05

0,2

0,2

2,5

0,5

0,2

nebyl zjištěn

8,5

8

8,5

16

8

19

20

13,4

2

2

2

3

3

3,9

2,4

5,3

0,9

0,9

0,9

2

0,6

1,3

2,8

2,8

1

1

1,6

0,9

2,2

2,5

1

1

10 000

14 500

14 500

10 300

10 000 11 000 11 000 13 000

Microllam Parallam

Intralla m

500

500

550

500

500

750

750

450

420 – 560 kg/m3

420 – 560 kg/m3

420 – 560 kg/m3

510 kg/m3

470 kg/m3

670 – 720 kg/m3

670 – 720 kg/m3

640 kg/m3

40

7. Vyhodnocení a výběr nejlepšího lepeného konstrukčního hranolu Na základě porovnávání a hodnocení hranolů podle hodnot pevnosti a modulů pružnosti, jsem jako nejvýhodnější materiál pro konstrukce dřevěných staveb a jiných dřevěných konstrukcí zvolil Parallam, vyráběný z dýhových listů jižních borovic (douglaska, borovice žlutookrá), které jsou po sušení rozstříhány na dlouhé pásy a spojeny fenolformaldehydovým lepidlem do kompaktních hranolů, které mohou být následně rozříznuty a zkráceny na potřebné formáty. Tento výrobek má i mnoho jiných předností, kromě pevnosti a vysokých modulů pružnosti, kterými jsou: - odolnost proti vodě - rozměrová a tvarová stálost - odolnost proti některým chemikáliím - možnost kombinace s jinými materiály Samozřejmě se ale nejedná o výrobek, který by neměl žádné negativní vlastnosti a mezi ty nejvýznamnější patří především: - vyšší hmotnost oproti ostatním lepeným konstrukčním materiálům - vysoká cena z důvodu náročnosti jeho výroby - nižší pohledová kvalita oproti materiálům lepeným z vlysů či lamel - špatná dostupnost na tuzemském trhu

41

8. Vlastní návrh a konstrukční řešení lepeného konstrukčního hranolu 8.1. Všeobecné vlastnosti a požadavky kladené na nosníky Nosník je těleso, jehož délkový rozměr je podstatně větší než zbývající dva, podepřené na jednom nebo několika místech, případně vetknuté nebo zavěšené, přenášející zatížení do podpor a namáhané zejména ohybem. Vnější síly působí na nosník kolmo nebo šikmo k jeho podélné ose. Nosníky jsou nejpoužívanější nosné konstrukční prvky, jejichž tvary příčných průřezů jsou zpravidla přizpůsobeny materiálu nosníků. Podle uložení nosníků jsou nosníky staticky určité a neurčité. Podle polohy jsou nosníky vodorovné, šikmé a svislé. Podle tvaru se nosníky dělí na přímé, lomené, obloukové a případně nosníky rámové. Podle provedení plnostěnné a příhradové. (Technická mechanika, 2006) 8.2. Vlastní návrh a konstrukční řešení lepeného konstrukčního nosníku Cílem vlastního návrhu na úplném počátku bylo vyřešit konstrukční provedení lepeného hranolu, pro použití v dřevostavbách v oblasti nosníků, krokví, podpěr, vazníků…., který by disponoval nižší hmotností, ale vyšší hodnotou pevnostních vlastností. Tento cíl jsem ale v důsledku pozdějších zjištění musel pozměnit, jelikož jakýmkoliv odlehčením lepeného nosníku dochází ke značnému snížení pevnosti, což je nežádoucí, a proto je výsledkem rámcový návrh: - lepeného konstrukčního nosníku pro použití v dřevostavbách v oblasti, ve které jsou kladeny vyšší nároky na pevnost a tvarovou stabilitu použitého materiálu - lepeného konstrukčního nosníku pro přenášení extrémních zatížení se zachováním přírodního vzhledu dřeva vhodného pro použití v dřevostavbách a jiných dřevěných konstrukcích S ohledem na skutečnost, že není tato práce experimentálního charakteru jsou veškerá data pouze teoretická a konstrukční provedení by po příslušných experimentálních zkouškách nemuselo odpovídat skutečnosti. 8.2.1. Návrh 1 Řešení lepeného konstrukčního nosníku pro použití v dřevostavbách v oblasti, ve které jsou kladeny vyšší nároky na pevnost a tvarovou stabilitu použitého materiálu Pro výrobu tohoto nosníku, vykazujícího vyšší hodnoty pevnosti oproti lepeným lamelovým nosníkům budou použity jehličnaté smrkové hoblované lamely nastavované miniozubem, které budou vytvářet plášť nosníku a materiál vyráběný z dýhových pásů pod názvem Parallam, ze kterého bude vyrobeno jádro nosníku. Na výrobu těchto materiálu je používáno řezivo, které je vybíráno podle ČSN 73 2824-1 (DIN 4074-1), čímž je zajištěna vysoká kvalita použitých materiálů a s tím související vlastnosti konečného výrobku. Vlhkost použitých materiálů bude mít stejnou hodnotu, čímž bude zajištěna tvarová stálost a hodnoty bobtnání a sesychání budou eliminovány na minimum. Pro spojování použitých materiálů jsem zvolil fenolformaldehydové lepidlo, kvůli jeho částečným elastickým vlastnostem a odolnosti proti vodě. Kombinace použitých materiálu bude zajišťovat nosníku vzhledový charakter dřeva, vyšší pevnost a únosnost, oproti lepeným lamelovým materiálům, vlivem použití Parallamu a příznivou hmotnost ve srovnání s materiály typu Parallam. Použitím 42

hoblovaných lamel nastavovaných miniozubem, by mělo být možné dosahovat maximální délky nosníku až 20 m a průřezu libovolného rozměru v závislosti na velikosti přenášeného zatížení. 8.2.1.1. Výroba Pro výrobu tohoto nosníku se budou používat smrkové hraněné čtyřstraně hoblované lamely, již v potřebných rozměrech na základě sjednaných požadavků. Parallam na výrobu tohoto nosníku bude dovážen ve větších formátech a následně rozmítán. Pro lepení bude použito fenolformaldehydové lepidlo, které bude vytvářet dostatečně pevný a částečně elastický spoj. 8.2.1.2. Postup výroby -

příprava jednotlivých komponentů (rozmítání parallamu na potřebné formáty) příprava lepící směsi nanášení lepící směsi (fenolformaldehydového lepidla) skládání potřebných komponentů vkládání do přípravku lisování vytvrzování broušení (dosažení potřebné kvality) zakracování na požadované délky


nosníky odolávající vyššímu zatížení konstrukce se zvýšenou vlhkostí složité a architektonicky náročné konstrukce pohledové trámy v interiéru i exteriéru překlady

8.2.1.4. Konstrukční řešení

Obr. 16: Schématické znázornění navrhovaného nosníku

43

Obr. 17: Materiálová skladba a provedení nosníku návrhu 1

8.2.2. Návrh 2 Řešení lepeného konstrukčního nosníku pro přenášení extrémních zatížení se zachováním přírodního vzhledu dřeva vhodného pro použití v dřevostavbách a jiných dřevěných konstrukcích Pro výrobu tohoto lepeného nosníku vhodného pro přenášení velkých zatížení, se zachováním pohledového charakteru rostlého dřeva, jsem zvolil kombinaci velmi odlišných materiálů, avšak správnou technologií výroby a vhodným výběrem použitého lepidla by tato kombinace smrkových čtyřstraně hoblovaných lamel nastavovaných miniozubem a konstrukční oceli měla mít dostatečnou pevnost pro přenášení velkých zatížení, které dřevěné nosníky stejného průřezu nepřenesou a kvalita lepeného spoje by měla splňovat požadavky ČSN EN 314-2. Dostatečnou pevnost lepeného spoje by mělo zajisti polyuretanové lepidlo, vhodné pro lepení široké škály materiálů, mezi které patří i dřevo a ocel. Použité polyuretanové lepidlo se vyznačuje vysokou rychlosti vytvrzování (90-120 s), smykovou pevností (až 23 MPa) a měrným tlak při lepení 0,1 až 0,3 MPa. Konstrukční ocel bude zvyšovat pevnostní vlastnosti nosníku a jelikož bude použita na výrobu jádra nosníku, nebude ovlivňovat vnější vzhled a nosník bude použitelný, i jako interiérový pohledový trám. Smrkové, hoblované, miniozubem nastavované lamely budou plnit především funkci vzhledovou, spolupůsobením s ocelí funkci nosnou a také budou sloužit, jako materiál vhodný ke spojení s ostatními elementy konstrukce. Rozměry nosníku budou závislé především na místě jeho použití, velikosti přenášeného zatížení a také na druhu a použití manipulačního prostředku z důvodu jeho zvýšené hmotnosti. Délky nosníků budou vyráběny přímo na míru pro konkrétní požadavky. 8.2.2.1. Výroba Pro výrobu tohoto nosníku se budou používat hoblované lamely nastavované miniozubem již v šířkách a tloušťkách požadovaných rozměrů, do kterých budou frézovány lože pro uložení pásů konstrukční oceli, která bude mít požadovaný průřez. Polyuretanové lepidlo se bude upravovat těsně před jeho použitím při lepení.

44

8.2.2.2. Postup výroby -

příprava jednotlivých komponentů (frézování uložení, zakracování na potřebné délky) příprava lepící směsi nanášení lepící směsi (polyuretanového lepidla) kompletace jednotlivých komponentů vkládání do lisu lisování vytvrzování broušení (dosažení potřebné kvality)


nosníky pro kritická zatížení pohledové trámy v interiérových i exteriérových prostorech překlady

8.2.2.4. Konstrukční řešení

Obr. 18: Schématické znázornění navrhovaného nosníku

Obr. 19: Materiálová skladba a provedení nosníku návrhu 2

45

Oba tyto rámcové návrhy konstrukčního řešení lepených nosníků pro použití v dřevostavbách jsou pouze teoretické, a proto není s určitostí možné stanovit, zda se opravdu jedná o výrobky, které by bylo možné vyrobit, a jež by splňovaly popisované vlastnosti. Všechny tyto nejasnosti by bylo možné vyjasnit na základě experimentálních zkoušek, které ovšem nejsou v této práci zahrnuty.

46

9. Diskuse Na základě hodnocených údajů je nutno konstatovat, že se jako nejvhodnější materiál pro použití v dřevostavbách hodí Parallam, jehož vlastnosti a parametry jsou ze všech hodnocených hranolů téměř nejpříznivější, a jako takový se hodí pro použití ve všech oblastech dřevostaveb. Jediným negativním faktorem, který značně ovlivňuje rozšíření jeho používání je vysoká cena, způsobená složitou a časově náročnou technologií výroby. Právě tento faktor je na tuzemském trhu velmi rozhodující a myslím si, že mezi určující faktory bude ještě dlouhou dobu patřit. Proto se domnívám, že pro použití v dřevostavbách jsou a stále budou používány materiály, jejichž technologie výroby je jednoduší, méně náročná na čas a především se používají a budou se používat materiály jejichž cena bude přiměřená ostatním rovnocenným materiálům. Mezi takové materiály, které jsou cenově a technicky přijatelné pro použití v dřevostavbách a jiných dřevěných konstrukcích, ač nedisponují tak příznivými vlastnostmi jako Parallam je, v dnešní době, velmi používané lepené lamelové dřevo. Lepené lamelové dřevo, je materiál pro použití v dřevostavbách a jiných dřevěných konstrukcích velmi vhodný z důvodu jeho přirozeného vzhledu, možnosti použití na velká rozpětí a dostatečné rozměrové stability. Pevnostní vlastnosti a moduly pružnosti, které u těchto materiálů nejsou na takové úrovni, jako u Parallamu, jsou v praxi docíleny použitím větších průřezů, což je z cenového a pevnostního hlediska přijatelné.Domnívám se ale, že přijde doba, kdy se od používání těchto materiálů ustoupí a nemalý vliv na tuto situaci bude mít i potřeba zachování životního prostředí a snaha o udržení fungujícího ekosystému. A právě v tuto chvíli budou materiály, jako je Parallam velmi žádané, jejich použití značně poroste a to i přes jejich vyšší pořizovací cenu a myslím si, že až tato doba přijde, tak teprve v tu chvíli se dočkáme rozmachu dřevostaveb a dřevěných konstrukcí a doceníme jejich kvality.

47

10. Závěr Se zvyšující se výstavbou dřevostaveb a dřevěných konstrukcí stoupá i potřeba nových materiálů, které musí splňovat přísná kritéria v oblasti pevnosti, použitelnosti a trvanlivosti. A s tím souvisí i tato práce zabývající se problematikou lepených konstrukčních hranolů, zejména materiálů, používaných jako konstrukční lepený hranol z dřevěných lamel, dýh či třísek, a jejich porovnáním a výběrem nejvhodnějšího typu pro použití v dřevostavbách. Hranoly, které se pro tyto účely používají se vyrábějí nejčastěji z jehličnatých dřevin, především ze smrku, borovice, douglasky, ale můžou být vyráběny i z jiných dřevin, což je závislé na oblasti jejich výroby a použití. Jejich technologie výroby, zahrnující operaci lepení a lisování zajišťuje těmto materiálům velmi dobré pevnostní vlastnosti, zejména pevnost v ohybu je u těchto materiálů podstatně vyšší než v případě rostlého dřeva, vysokou odolnost proti vnějším vlivům, tvarovou stabilitu, trvanlivost a mnohostrannou použitelnost. Výběrem vhodné dřeviny a technologie výroby se u těchto materiálů dociluje vysoké pevnosti a díky lepení a nastavování na délku se zvětšují i rozměry a to předurčuje tyto materiály pro použití v dřevěných konstrukcích velkých dimenzí, jako nosníky, vazníky, pohledové trámy, krokve ….. . Cílem práce bylo i posouzení a porovnání jednotlivých hranolů používaných v dřevěných konstrukcích na základě jejich hodnot pevnosti a modulů pružnosti. Pro porovnání byly použity hodnoty získané z katalogových listů a vzájemně mezi sebou porovnány. Materiálem, který v tomto porovnání vykazoval nejlepší hodnoty je Parallam vyráběný nejčastěji z dýhových listů jižních borovic (douglaska, borovice žlutookrá), které jsou po sušení rozstříhány na pásky tlusté 3 mm, široké 13 mm a dlouhé až 2,4 m, jež se uspořádají tak, aby průběh vláken byl navzájem paralelní, a poté se na ně nanáší vodovzdorné lepidlo. Konečná hustota Parallamu se pohybuje v rozmezí 670 – 720 kg/m3. Parallam se díky svým vlastnostem hodí téměř pro všechny způsoby použití, zejména pro použití v dřevostavbách a velkých dřevěných konstrukcích je velmi dobrým materiálem. Parallam se používá především na: - nosníky - vaznice - pohledové trámy - pohledové prvky - překlady

48

11. Resumé Usage wood - constructions and wooden construction soars and need new materials, which must answer close rigorous criteria in the area strongholds, usability and durability. A with it bears and this work conversant problems glued constructional prisms, especially materials, used like constructional glued prism from wooden lamellae, veneers or turnings, and their comparison and by selection optimal type for use in wood - constructions. Prism, which to this goal use produce most often from coniferous timber species, above all from spruce, pine - tree, Oregon fir, but is able to be producing and from by other timber species, which is dependent on areas their production and using. Their technology of production, comprehensive operation cementation and stamping interlocks this materials very good strength properties, especially bending strength is near these materials essentially superior to in the event of grown wood, high immunity against outer influences, formative stability, durability and many - sided usability. By selection fit timber species and technology of production near these materials reach for high strongholds and thanks cementation and setting movement in length magnify and proportions namely predestinates these materials for use in wooden construction big dimension, like girders, tie, perspective riders, spar ….. ... . Aim work was and appreciation and comparison single prisms used in wooden construction on the basis their values strongholds and modulus flexibility. For comparison were used funds gained from catalogue leafs and one another with one another compared. Material, which in this comparison embody best value is Parallam producing most often from veneer leafs southern pine - trees (Oregon fir, pine - tree zlutookra), that are after cure rozstrihany on chaff thick 3 mm, wide 13 mm and long as far as 2,4 m, which order so, to course grains was mutually parallel, and after it on them lay on water proof glue. Net price density Parallamu moves at intervals 670 – 720 kg/m3. Parallam thanks its feature throws almost for all manners using, especially for use in wood constructions and big wooden construction is very good material. Parallam employs above all on: - beam - purlin - roof-woodwork - woods elements - translations

49

12. Seznam použité literatury Použitá literatura: 1. Král, P., Hrázský, J.: Výroba dýh a překližovaných materiálů I., Brno, MZLU 1999, 142 s. 2. Král, P., Hrázský, J.: Výroba dýh a překližovaných materiálů II., Brno, MZLU 2000, 120 s. 3. Kuklík, P.: Dřevěné konstrukce II., Praha, ČVUT 1995, 84 s. 4. Straka, B., Pechalová, J.: Dřevěné konstrukce, Brno, Akademické nakladatelství CERM, s.r.o. 1996, 130 s. 5. Hrázský, J., Král, P.: Technologie výroby aglomerovaných materiálů, Brno, MZLU 2000, 218 s. 6. Hrázský, J., Král, P.: Kompozitní materiály na bázi dřeva část 2: dýhy a vrstvené masivní materiály – cvičení, Brno, MZLU 2006, 170 s. 7. Havířová, Z.: Technická mechanika - vybrané statě pro dřevařský obor, Brno, MZLU 2006, 113 s. 8. Havířová, Z.: Technická mechanika I. – základy statiky, pružnost a pevnost, Brno, MZLU 2006, 84 s. 9. Král, P.: Technologie výroby dýh a překližovaných desek, Brno, MZLU 1993, 191 s. 10. Dutko, P.: Drevené konštrukcie, Bratislava, STU 1991, 121 s. 11. Horáček, P.: Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva I., Brno, MZLU 2001, 128 s. 12. Drápela, K.: Statické metody pro obory lesního, dřevařského a krajinného inženýrství 1., Brno, MZLU 2000, 144 s. 13. Hujňák, J.: Dřevěné konstrukce II. Návrhy a konstrukce 1., Brno, MZLU 1996, 218 s. 14. Kuklík, P., Kuklíková, A.: Dřevěné konstrukce 10.Pravidla pro navrhování a řešené příklady, Praha, ČVUT 2003, 147 s. 15. Koželouh, B.: Výpočet dřevěných konstrukcí podle mezních stavů. 1. Zásady výpočtu a stanovení hodnot základních výpočtových namáhání dřeva, Bratislava, ŠDVÚ 1968, 67 s. 16. Stade, F.: Die Holzkonstruktionen, Düsseldorf, Werner-Verlag 1998, 372 s. 17. Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5. 1., Praha, Česká komora autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě 2004, 401 s. 18. Drevené lepené konštrukcie, Bratislava, SVTS 1973, 309 s.

50

Použité normy: 1. ČSN 73 2833, Lepené lamelové dřevo – Rozměry – Mezní úchylky, Praha, ČNI 1996 2. ČSN 73 2833, Lepené lamelové dřevo – Požadavky na užitné vlastnosti a minimální výrobní požadavky, Praha, ČNI 2002 3. ČSN 73 1741, Dřevěné konstrukce – Konstrukční dřevo a lepené lamelové dřevo – Stanovení některých fyzikálních a mechanických vlastností, Praha, ČNI 2004 4. ČSN EN 314-2, Kvalita lepení – Část 2: Požadavky, Praha, ČNI 1995, 8 s. 5. ČSN 73 2824-1, Třídění dřeva podle pevnosti – Část 2: Jehličnaté řezivo, Praha, ČNI 2004, 28 s. Katalogy firem: 1. Katalog firmy Leimspezialist 2. Katalog firmy Wimmer Holzwerke 3. Katalog firmy Jafholz 4. Časopis Materiály pro stavbu, 2003 Internetové zdroje: 1. http://www.a-best.cz/kvh.htm 2. http://www.blumenfeld.at/cesky/kvh_cesky.htm 3. http://www.industrynet.cz/ArticleDetail.asp?nBranchID=0&nArtID=364& nPage=1 4. http://www.fh-finnholz.de/side_312.html 5. http://www.finnforest.sk/Produkty/Ostatne/st_latovky.htm 6. http://finnforestnew.visualsystems.com/de/default.asp?path=10232;10436;1 0490;11296;11680 7. http://www.taros-nova.cz/konstrukce.php#charakter 8. http://www.agris.cz 9. http://www.pozemni-stavitelstvi.wz.cz/dkk28.php 10. http://www.mta.cz/nosniky-i-stabil.html 11. http://cbsro.wz.cz/konstrukce.htm 12. http://www.dixieline.com/ewp.html 13. http://www.stockbuildingsupply.com/components/headers.shtml 14. http://www.trusjoist.com/GerSite/products/DE_restim.cfm?CategoryID=13 &SubCategoryID=36&SubCategory2ID=131&sortOrder=4 15. http://www.spiller.cz/late/produkty.htm#pre 16. http://www.finnforest.cz/ostatni/kerto.html

51

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Bakalářská práce

Recommend Documents