VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Katedra stavebních hmot a diagnostiky staveb

Transkript

1 VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Katedra stavebních hmot a diagnostiky staveb Vybrané diagnostické metody používané při průzkumu u dřevěných konstrukcí Selected diagnostic methods used in the exploration of timber structures Student: Vedoucí diplomové práce: Bc. Adam Kašing Ing. Jana Boháčová

2

3 Prohlášení studenta Prohlašuji, že jsem celou diplomovou práci včetně příloh vypracovala samostatně pod vedením vedoucího Ing. Jany Boháčové a uvedla jsem všechny použité podklady a literaturu. V Ostravě.. podpis studenta

4 Prohlašuji, že byla jsem seznámen s tím, že na moji diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2 Sb. autorský zákon, zejména 3 užití díla v rámci občanských a náboženských obřadů, v rámci školních představení a užití díla školního a 6 školní dílo. beru na vědomí, že Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava (dále jen VŠB-TUO) má právo nevýdělečně ke své vnitřní potřebě diplomovou práci užít ( 3 odst. 3). souhlasím s tím, že jeden výtisk diplomové práce bude uložen v Ústřední knihovně VŠB-TUO k prezenčnímu nahlédnutí a jeden výtisk bude uložen u vedoucího diplomové práce. Souhlasím s tím, že údaje o diplomové práci budou zveřejněny v informačním systému VŠB-TUO. bylo sjednáno, že s VŠB-TUO, v případě zájmu z její strany, uzavřu licenční smlouvu s oprávněním užít dílo v rozsahu 12 odst. 4 autorského zákona. bylo sjednáno, že užít své dílo diplomovou práci nebo poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem VŠB-TUO, která je oprávněna v takovém případě ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které byly VŠB-TUO na vytvoření díla vynaloženy (až do jejich skutečné výše). beru na vědomí, že odevzdáním své práce souhlasím se zveřejněním své práce podle zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších předpisů, bez ohledu na výsledek V Ostravě..

5 Poděkování Rád bych tímto poděkoval Ing. Janě Boháčové za ochotu a pomoc, kterou mi poskytla formou konzultací k dané problematice diplomové práce. Dále bych rád poděkoval Ing. Tereze Murínové za odborné konzultace k průzkumu a zkoušení dřevěných konstrukcí, Ing. Pavlu Mecovi za pomoc při práci se zkušebními přístroji a získávání výstupů z měření, Ing. Janu Hurtovi za pomoc při úpravě zkušebních vzorků a také laboratoři stavebních hmot a diagnostiky staveb ze stavební fakulty Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava za umožnění přístupu do laboratoře a využití měřících zařízení.

6 Anotace diplomové práce Dřevěné konstrukce se hojně vyskytují u většiny střešních konstrukcí staveb různých typů a různých druhů využití. Následkem degradace v důsledku stáří nebo také nedostatečné údržbě konstrukce je třeba zkoumat a monitorovat jejich stav za použití vhodných vybraných diagnostických metod. Diagnostické metody jsou součástí stavebně technického průzkumu, proto je nutné volit diagnostické metody tak, aby práce a výsledek průzkumu byly co nejefektivnější a sloužili jako podklad pro další postup práce jako např.: sanace nebo rekonstrukce dané dřevěné konstrukce. Výsledkem tohoto procesu bývá smysluplné využití konstrukce nebo objektu. Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku diagnostiky dřevěných konstrukcí a zkoumáním mechanicko-fyzikálních vlastností dřeva použitého ve zkoumané konstrukci dřevěného krovu. Zjišťuje se současný stav jednotlivých částí konstrukce, tak i samotné konstrukce jako celku. Součástí práce je také možný návrh sanace nebo rekonstrukce zkoumané dřevěné konstrukce krovu nad 1.NP objektu jídelny v Ostravě Mariánských Horách. Návrh zohledňuje také využití do budoucna. The diploma thesis anotation Wooden structures are found at almost all roof constructions and buildings with many kind of uses and types. As a result of degradation because of age or even inadequate of maintenance construction it is necessary to examine and monitor their status by using appropriate selected diagnostic methods. Diagnostic methods are part of the construction and technical research therefore it is necessary to select diagnostic methods so that the work and the results of the research were the most effective and serve as a basis for further work as for example : rehabilitation or reconstruction of the wooden structure. The result of this process is meaningful utilization of a structure or object. This thesis is focused on the diagnosis of wooden structures and examining the mechanical and physical properties of wood used in the construction of a wooden truss examined. Detects the current status of individual parts of a structure and the actual structure as a whole. The part of this thesis is a possible design of rehabilitation or reconstruction examined the wooden truss structure above first ground floors of cafeteria in Ostrava - Mariánské Hory. Design reflects use in the future.

7 Klíčová slova Diagnostické metody, stavebně-technický průzkum, návrh, sanace, rekonstrukce, mechanicko-fyzikální vlastnosti, dřevěný krov, konstrukce Keywords Diagnostic methods, construction and technical research, design, rehabilitation, reconstruction, mechanical and physical properties, wooden truss structure, structure

8

9 Obsah SEZNAM POUŽITÉHO ZNAČENÍ ÚVOD STAVBA DŘEVA MAKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA MIKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA Stanovení druhu dřeviny CHEMICKÉ SLOŽENÍ DŘEVA ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI DŘEVA VLHKOST DŘEVA HUSTOTA DŘEVA PEVNOST DŘEVA TEPELNÁ VODIVOST DŘEVA BOBTNÁNÍ A SESYCHÁNÍ DŘEVA HOŘLAVOST DŘEVA DEGRADACE DŘEVA A DŘEVĚNÝCH PRVKŮ FYZIKÁLNÍ DEGRADACE BIOLOGICKÁ DEGRADACE Dřevokazné houby Dřevokazný hmyz ATMOSFÉRICKÁ DEGRADACE CHEMICKÁ DEGRADACE PRŮZKUM STAVEBNĚ HISTORICKÝ PRŮZKUM STAVEBNĚ TECHNICKÝ PRŮZKUM OPERATIVNÍ PRŮZKUM METODIKA PRŮZKUMŮ PRŮZKUM DŘEVĚNÝCH KROVŮ DIAGNOSTICKÉ METODY NEDESTRUKTIVNÍ DIAGNOSTICKÉ METODY Vizuální hodnocení Měření vlhkosti Měření pomocí ultrazvuku Radiometrie... 3

10 6.1.. Radiografie SEMI-DESTRUKTIVNÍ DIAGNOSTICKÉ METODY Odporové zaražení trnu Zkoušení radiálních vývrtů Vytahování vrutu Odporové mikrovrtání DESTRUKTIVNÍ DIAGNOSTICKÉ METODY Stanovení pevnosti v ohybu dle ČSN EN Stanovení pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny dle ČSN EN Stanovení modulu pružnosti dle ČSN EN DIAGNOSTIKA DŘEVĚNÉHO KROVU JÍDELNY V OSTRAVĚ - MARIÁNSKÝCH HORÁCH STAVEBNĚ TECHNICKÝ PRŮZKUM DŘEVĚNÉHO KROVU NAD 1.NP OBJEKTU JÍDELNY V OSTRAVĚ MARIÁNSKÝCH HORÁCH ZJIŠTĚNÍ FYZIKÁLNÍCH A MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PRVKŮ DŘEVĚNÉHO KROVU, POMOCÍ VYBRANÝCH DIAGNOSTICKÝCH METOD Odběr vzorků pro laboratorní zkoušky in situ Měření vlhkosti konstrukce dřevěného krovu Posouzení na biologické škůdce (dřevokazné houby a dřevokazný hmyz) Měření pevnosti dřeva v talku rovnoběžně s vlákny Měření a zjišťování skrytých vad u vybraných prvků konstrukce dřevěného krovu přístrojem Resistograph PD Zkoumání mikroskopické struktury vybraných vzorků dřeva pomocí optického mikroskopu NÁVRH SANACE DŘEVĚNÉHO KROVU JÍDELNY MOŽNÉ VYUŽITÍ PODKROVÍ JÍDELNY DO BUDOUCNA ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM POUŽITÝCH ODBORNÝCH ČLÁNKŮ SEZNAM POUŽITÝCH NOREM... 7 SEZNAM POUŽITÝCH INTERNETOVÝCH ODKAZŮ... 7 SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM PŘÍLOH... 77

11 Seznam použitého značení A plocha průřezu, na kterou působí zatížení [mm 2 ] Cx,y DT kovariance proměnných x,y hodnota naměřená destruktivní metodou Em,g globální modul pružnosti v ohybu [N/mm 2 ] F síla působící na zkušební těleso při zkoušce v lisu [N] Fmax maximální dosažené zatížení [N] KV Kučerova vrtačka NDT hodnota naměřená nedestruktivní metodou Obr. obrázek Tab. tabulka W průřezový modul [mm 3 ] a vzdálenost mezi působištěm zatížení a nejbližší podporou [mm] aw, bw, lw rozměry zkoušeného tělesa o vlhkosti w [m] b šířka zkušebního tělesa fc, pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny [N/mm 2 ] fm pevnost v ohybu [N/mm 2 ] h výška zkušebního tělesa [mm] l vzdálenost podpor v mm m1 hmotnost zkušebního tělesa před vysušením [g] m2 hmotnost zkušebního tělesa po vysušení [g] max maximální min minimální mw hmotnost zkoušeného tělesa o vlhkosti w [kg] mx my n r rad. sm. sx sy aritmetický průměr hodnot x aritmetický průměr hodnot y je počet prvků hodnoceného statistického souboru součinitel korelace radiální směr směrodatná odchylka hodnot x směrodatná odchylka hodnot y tan. sm. tangenciální směr 8

12 tp naměřená hloubka vpichu [mm] tp,12 hloubka vpichu při vlhkosti 12% [mm] w vlhkost [%] w deformace [mm] xi yi α α i-tý prvek množiny x i-tý prvek množiny y opravný koeficient přepočetní součinitel ρw hustota dřeva [kg/m 3 ] ρ12 hustota dřeva při vlhkosti 12 % [g/cm 3 ] σ12 pevnost v ohybu při 12 % vlhkosti [MPa] σw pevnost dřeva při zkoušení [MPa] φ průměrná hodnota 9

13 1. Úvod Historicky je použití dřeva jako stavebního materiálu zaznamenáno několik tisíciletí zpět, bylo používáno především díky své dostupnosti a zpracovatelnosti. K výraznějšímu útlumu jeho využití došlo v polovině 19. století s nástupem moderních stavebních materiálů, zejména oceli a betonu. Obliba dřeva v dnešní době opět roste, a to především díky jeho ekologičnosti, dostupnosti a dobrým tepelně-technickým vlastnostem. Vlivem trendů výstavby, použitím dřeva a dřevěných konstrukcí různých druhů a při konstrukčních nárocích na stavby, je třeba také rozvíjet obor zkušebnictví a diagnostiky staveb v oblasti dřevěných konstrukcí a materiálů na bázi dřeva. Diagnostické metody se podle provádění a způsobu zásahu do konstrukce dělí na destruktivní, semi-destruktivní a nedestruktivní. Destruktivní zkoušení se provádí na odebraných vzorcích z konstrukce, ale tam kde není možné odebrání vzorků se uplatňuje semi-destruktivní a nedestruktivní zkoušení. Měření pomocí semidestruktivních a nedestruktivních metod a jejich kombinace se používá především při stavebně-technických průzkumech, kde jsou prováděny zkoušky přímo na stavbě (in-situ). Cílem práce je přehled vybraných diagnostických metod používaných při průzkumu u dřevěných konstrukcí. Dále práce obsahuje obecné, teoretické informace o dřevě jakožto stavebním materiálu a také o dřevěných krovech a jejich průzkumu. V praktické části je zkoumán stav konstrukce krovu z 3. let minulého století nad 1.NP. objektu jídelny v Ostravě - Mariánských Horách. Na konstrukci byla provedena vizuální prohlídka a byla vybrána místa pro odběr vzorků. Na odebraných vzorcích bylo poté v laboratoři provedeno vizuální určení druhu dřeviny a posouzení na přítomnost a druh dřevokazného hmyzu. Dále bylo na vzorcích v laboratorním lisu provedeno destruktivní stanovení pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny. Jednou ze semi-destruktivních diagnostických metod zkoušení dřeva a prvků dřevěných konstrukcí je odporové mikrovrtání pomocí přístroje Resistograph. Ze záznamu strukturální hustoty zkoumaného prvku je možné zjistit skryté vady a případnou hnilobu uvnitř průřezu prvku. Další použitou metodou bylo nedestruktivní měření vlhkosti pomocí odporového vlhkoměru. Bylo provedeno vzájemné posouzení výsledků z jednotlivých destruktivních, semi-destruktivních a nedestruktivních měření. Výsledkem této práce je celkové zhodnocení stavu konstrukce dřevěného krovu na základě výsledků z měření.

14 2. Stavba dřeva Dřevo tvoří systém pórů, kapilár a mikrokapilár. Strukturní uspořádání toho systému výrazně ovlivňuje vlastnosti dřeva. [1] 2.1. Makroskopická stavba dřeva Jedná se o soubor znaků, které lze pozorovat pouhým okem nebo pod lupou viz Obr. č.1. Dřevo se skládá z těchto strukturních prvků : Kůra soubor povrchových vrstev. Význam má v ochraně vnitřní části dřeva proti mechanickému poškození, abiotickým a biotickým činitelům. Lýko vnitřní vrstva kůry ve které jsou vedeny produkty vytvářené fotosyntézou. Kambium vrstva složená z živých buněk, které jsou schopné dělení po dobu celého života stromu. Dělením buněk dochází k nárůstu dřeva do šířky a tvorbě letokruhů. Běl je tvořena živými buňkami s obsahem zásobních látek. Přiléhá ke kambiu a má za funkci vést vodu od kořene stromu k listům. Jádro vnitřní část kmene, která je tvořena snížením vitality živých buněk tzv. násilnou cestou (stárnutí vlivem extrémní teploty, nedostatek vláhy, průnik vzduchu do dřeva, dřevokazný hmyz, aj.). Dřeň jedná se o světlé pletivo, které se v prvním roce života stromu podílí na vedení vody. Má špatné mechanické vlastnosti. Dřeňové paprsky Jejich úloha spočívá v transportu vody a živin příčným směrem. Pryskyřičné kanálky systém buněk, shromažďující a vylučující pryskyřici. [1] 11

15 Obr. č. 1 Makroskopická stavba dřeva [1] Mikroskopická stavba dřeva Každý druh dřeva má svou typickou mikroskopickou strukturu (Obr. č. 2 a 3), podle které lze určit, o jaký druh dřeva se jedná. Určování mikroskopické stavby dřeva probíhá pomocí optického mikroskopu a elektronového skenovacího mikroskopu. Při mikroskopickém určování dřeva se vychází z anatomické stavby na třech základních řezech dřevem. Řez příčný kolmý k ose kmene Řez radiální rovnoběžný s osou kmene Řez tangenciální veden rovnoběžně s osou kmene, neprochází středem, ale probíhá ve směru tečny k letokruhům. [1] 12

16 Obr. č. 2 Mikroskopická stavba jehličnatého dřeva [1]. Obr. č. 3 Mikroskopická stavba listnatého dřeva [1]. 13

17 Stanovení druhu dřeviny Preparáty pro mikroskopické pozorování se zhotoví ze změkčeného dřeva, nařezáním na tenké pláty ve třech anatomicky důležitých rovinách. Podle anatomických znaků se pak určí druh dřeviny (Obr. č. 4 a ). [1] Obr. č. 4 Mikroskopická stavba smrku ztepilého [1]. Obr. č. Mikroskopická stavba dubu letního [1]. 14

18 2.3. Chemické složení dřeva Dřevo je z hlediska chemického složení tvořeno z 9 až 9 % makromolekulárními látkami (celulóza, hemicelulóza) a ligninem. Celulóza jedná se o hlavní složku dřeva, která tvoří kostru buněčných stěn. Hemicelulóza je tvořena sacharidy a polysacharidy, není uspořádána do krystalické mřížky. Vyskytuje se společně s celulózou v buněčných stěnách. Lignin je amorfní, uložen v mezibuněčné hmotě. Ovlivňuje výslednou pevnost dřeva tím, že prováže jednotlivá vlákna dřeva do jednoho celku. Jeho citlivost vůči působení oxidačních činidel je chápána jako nevýhoda. Vedlejší složky dřeva jedná se o anorganické a organické látky. Především anorganické soli a z organických látek sacharidy, alkaloidy, acyklické kyseliny aj. [1]

19 3. Základní vlastnosti dřeva Dřevo je anizotropní materiál a tím je většina jeho vlastností různá v různých směrech. Jako stavební materiál má velké množství kladů, při správném hospodaření s obnovitelnými zdroji má teoreticky nevyčerpatelné zásoby, což je v dnešní době, kdy je kladen velký důraz na ochranu životního prostředí, velkou výhodou. Dřevo je hojně využíváno ve stavebnictví pro své výhody jako např. dobrá opracovatelnost, tepelné a elektroizolační vlastnosti, akustické vlastnosti, odolnost vůči chemické korozi a především pro svou pevnost v tlaku a v tahu za ohybu. Nevýhodou dřeva je hořlavost, degradace v důsledku napadení biologickými škůdci a také schopnost dřeva absorbovat vlhkost z okolního prostředí. Tyto jsou hlavními příčinami zhoršení požadovaných vlastností dřeva Vlhkost dřeva Přítomnost vody ve dřevě se nazývá vlhkostí dřeva. Vlhkost dřeva je relativní, závisí na okolních podmínkách jako je teplota okolního prostředí a relativní vlhkost vzduchu. V důsledku vlhkosti dřeva jsou ovlivňovány jeho vlastnosti jako pevnost, pružnost, hmotnost, trvanlivost, tvrdost a opracovatelnost. Vyjadřuje se podílem hmotnosti vody k podílu dřeva v absolutně suchém stavu vlhkost absolutní wabs, nebo podílem hmotnosti vody k podílu hmotnosti mokrého dřeva vlhkost relativní wrel. Absolutní a relativní vlhkost se nejčastěji vyjadřuje v % a vypočítá se podle vztahů (1), (2) : = =.=. (1).=. (2) kde mw - hmotnost vlhkého dřeva (kg, g), mo hmotnost absolutně suchého dřeva (kg, g) a mv hmotnost vody (kg, g). [1], [3] 16

20 3.2. Hustota dřeva U dřeva zjišťujeme hustotu dřevní hmoty (význam jako hustota) a hustotu dřeva (významově objemová hmotnost). Hustota dřevní hmoty je stejná pro všechny dřeviny přibližně kg.m -3, což odpovídá hustotám jednotlivých složek dřevní hmoty (lignin 14 kg.m -3, celulóza 8 kg.m -3 ). Hustota dřeva se však liší podle druhu dřeviny a s rostoucí vlhkostí její hodnota roste. Hodnota hustoty dřeva v suchém stavu se pro většinu dřevin nachází v rozmezí od 4 kg.m -3 do 7 kg.m -3 (viz. tabulka č. 1). [3] Hustota dřeva [kg.m -3 ] od do Druh dřeviny Zástupci dřevin - 4 Velmi lehké Vejmutovka, topol 4 Lehké Jedle, smrk, borovice 6 Mírně těžké Vrba, modřín, mahagon 6 7 Středně těžké Bříza, jasan, dub, buk 7 Těžké Akát, habr - Velmi těžké Eben Tabulka č. 1 Rozdělení dřevin dle jejich hustoty [3] Pevnost dřeva V normě ČSN EN 338 jsou uvedeny třídy pevnosti dřeva pro stavební konstrukce s hodnotami pevností, modulů pružnosti a hustoty a pravidla pro zařazení do těchto pevnostních tříd (viz. obr. č. 6). [3] Obr. č. 6 Třídy pevnosti dřeva [3]. 17

21 3.4. Tepelná vodivost dřeva Tepelná vodivost suchého dřeva je poměrně malá. S rostoucí objemovou hmotností, vlhkostí a teplotou se zvětšuje. Tepelná vodivost kolmo na vlákna je poloviční, než ve směru vláken. Při % vlhkosti pryskyřičného dřeva kolmo na vlákna je součinitel tepelné vodivosti,7 W.m -1.K -1, ve směru vláken činí,2 W.m -1.K -1. Velmi nízká je i teplotní roztažnost dřeva, z tohoto důvodu dřevěné konstrukce obsahují dilatační spáry jen kvůli objemovým změnám způsobenými změnou vlhkosti materiálu. [3] 3.. Bobtnání a sesychání dřeva Jedná se o změny rozměrů dřeva vlivem změn vlhkosti dřeva. Vyjadřujeme jej jako procentuální podíl změny rozměru dřeva k jeho původnímu rozměru. Nejčastěji dřevo bobtná v tangenciálním směru (6- %), méně v radiálním směru (3- %) a nejméně ve směru podélném (,1-,3 %). [1] 3.. Hořlavost dřeva Schopnost dřeva se vznítit, žhnout a hořet. Je určována z hodnot tří bodů : Bod vzplanutí - teplota, při které dřevo na základě termického rozkladu vyvine určité množství plynu, který společně s kyslíkem po přiblížení k tepelnému zdroji vzplane a po oddálení od tepelného zdroje uhasne (18 27 C); Bod hoření - teplota, kdy dřevo stále hoří po oddálení od tepelného zdroje (26 29 C); Bod zápalnosti - samovolné vznícení plynů vzniklých termickým rozkladem po dodání kyslíku (33 - C). 18

22 4. Degradace dřeva a dřevěných prvků Dřevo je přírodní organický materiál, který podléhá velkému množství degradačních vlivů, jež mají za následek jeho poškození nebo také úplné zničení. [1] 4.1. Fyzikální degradace Fyzikální degradace je způsobena převážně změnou obsahu vody, vyvolaná změnou vlhkosti okolního vzduchu a s tím souvisejícími objemovými změnami jako jsou např. smršťování, bobtnání a vnitřní napětí. U objemových změn má velký význam rychlost změny. Při rychlé změně je degradace v důsledku smršťování nebo bobtnání daleko větší a tím je také větší rozsah poškození. Při pozvolném průběhu může být poškození menší. Destruktivní vliv na dřevo mají: teploty vyšší než 2 C a nižší než C; relativní vlhkost vyšší než 6% a nižší než %; prudké teplotní a vlhkostní výkyvy; nerovnoměrné rozložení teploty v důsledku např. špatného osvitu. [1] 4.2 Biologická degradace Tato degradace je způsobena napadením biologickými činiteli a to zejména hmyzem a houbami. Tito biologičtí činitelé potřebují vhodné prostředí ke svému vzniku, existenci a šíření. Dřevokazný hmyz se vyskytuje tam, kde je vlhkost dřeva vyšší než % a teplota vyšší než C. Dřevokazné houby se vyskytují tam, kde je vlhkost vzduchu vyšší než 2 % a teplota okolního prostředí od 3-8 C do 3-4 C. [1] Dřevokazné houby Dřevokazné houby lze rozdělit na: celulózovorní dřevokazné houby, které vyvolávají destrukční hnilobu dřeva a zdrojem jejich výživy je celulózová složka dřeva. Napadené dřevo poté tmavne 19

23 a rozpadá se (hnědá nebo černá hniloba). Mezi její zástupce patří např. dřevomorka domácí (obr. č. 7), houževnatec šupinatý, aj. Lignivorní dřevokazné houby, které napadají všechny složky dřeva a působením těchto hub dřevo světlá a měkne a v koncové fázi napadení se drobí (bílá hniloba). Mezi jejich zástupce patří např. klanolístka obecná aj.. [1] Obr. č. 7 Dřevomorka domácí detail plodnice [1] Dřevokazný hmyz Jedná se především o brouky z čeledi červotočivých, hrbohlavovitých a tesaříkovitých (viz. obr. č. 8), kteří napadají pokácené dřevo. Všichni tito zástupci přežívají ve starém dřevě a živí se škrobem a celulózou, pokud je navíc již dřevo napadeno dřevokaznými houbami, je pro hmyz lépe stravitelné. [1] Obr. č. 8 Tesařík krovový dospělý brouk a larva [1]. 2

24 4.3. Atmosférická degradace Zde patří působení UV záření, deště, znečistěného ovzduší aj. Velký význam má také fakt, jestli všechny tyto faktory působí najednou nebo postupně, protože výsledné změny materiálu mohou probíhat rychleji. [1] 4.4. Chemická degradace Nejčastější příčinou chemické degradace je kyselá hydrolýza. Další příčinou také může být ovzduší znečištěné kyselými polutanty, jež se zároveň vyskytují se zvýšenou relativní vlhkostí vzduchu. [1] 21

25 . Průzkum Před započetím jakýchkoliv prací a zásahů do konstrukce, jako např. odstraňování vad a poruch, by měl být proveden řádný průzkum. Konkrétně se jedná o průzkum stavebně technický, případně o průzkum stavebně - historický a to tehdy pokud shledáme, že je u zkoumaného objektu zapotřebí vzhledem k jeho stáří. Stavebně technický průzkum je nutný v souvislosti s prováděním stavebních prací na odstranění vad a poruch a ze kterého získáváme informace o současném stavu jednotlivých konstrukcí. Výsledky průzkumů jsou závislé na zvolených zkušebních metodách, postupech a na zkušenostech osob, které dané průzkumy provádějí. [1], [2].1. Stavebně historický průzkum Má za úkol shromáždit a vyhodnotit všechny dostupné informace o objektu a navrhnout přistupování k objektu v budoucnu. Zkoumá vznik, provedení a historické hodnoty jednotlivých částí objektu. Metodika jeho provádění nepodléhá žádným předpisům a normám. Textová část by měla zahrnovat např.: Minulost objektu; Rozbor objektu; Stavební historie; Návrhy pro zachování a pro obnovu objektu; Dokumentaci současného stavu; Srovnání; Vyhodnocení. [2], [1].2. Stavebně technický průzkum Vychází ze stavebně historického průzkumu, ale u novodobých staveb vychází pouze ze shromážděných informací a projektové dokumentace. Má za úkol podat informace o současném stavu, míře a příčinách poškození. Zkoumá technický stav konstrukcí, jejich 22

26 dimenze, materiálové vlastnosti a poruchy. V této fázi průzkumu se rozmisťují jednotlivé sondy a měřící zařízení. Informace z těchto zařízení spolu s výsledky z předchozích průzkumů slouží jako podklad pro návrh sanace nebo rekonstrukce a způsob jejich provedení. [2].3. Operativní průzkum Zaznamenává nová zjištění a nové nálezy v průběhu provádění prací. Většinou s provádí u objektů s nově odkrytými prostorami nebo u objektů v havarijním stavu. [2].4. Metodika průzkumů Tento pojem chápeme jako odborně stanovený postup k provádění a vypracování dokumentace, která má obsahovat veškeré potřebné informace a výsledky průzkumů a má zajistit jednotnou kvalitu těchto průzkumů. Jednotlivé fáze průzkumů: Sběr informací probíhá nejčastěji z archívů a z poznatků lidí, kteří v minulosti daný objekt či konstrukci vlastnili, spravovali nebo jakýmkoliv jiným způsobem disponují užitečnými informacemi. Sběr informací bývá často spojem s předběžnou prohlídkou místa; Vyhodnocení prvních informací má za úkol návrh dalšího postupu průzkumu; Podrobný průzkum jeho význam je především v získávání přesnějších a detailnějších informací, na které je daný průzkum zaměřen; Vyhodnocení výsledků zjištění konečných hodnot a závěrů průzkumů, popis jednotlivých nálezů; Závěrečná zpráva závěrečná zpráva obsahuje návrh následných opatření (návrh dalšího doplňujícího průzkumu, návrh sanací apod.). [9] 23

27 .. Průzkum dřevěných krovů Při průzkumu má velký význam určení původního konstrukčního systému krovu a jeho posouzení. Je zapotřebí posoudit, jestli konstrukce, rozteče prvků a celkové dimenzování odpovídá sklonu střechy a krytině. Také je nutné určit zda na konstrukci krovu nedošlo ke změnám, které by mohly změnit podmínky působení. [2] Důležitou částí průzkumu je také zjistit zda měl původní krov konstrukční závady. Běžnou závadou u starších konstrukcí krovů bývá špatné zavětrování nebo zazdění pozednic. Je nutné zjistit a zaznamenat starší zásahy do konstrukce (opravy, změny), zjistit proč byly provedeny a jaký je jejich charakter. Důvodem zásahů do konstrukce krovu bývá nejčastěji odstranění závad a oprava jednotlivých prvků krovu. [2] Při průzkumu krovu posuzujeme : Vliv navrhovaných změn těmito změnami je myšlena především změna zatížení v důsledku změny krytiny nebo zateplení střechy a zásahy do konstrukce využitím podkroví. Stav dřeva je nutné určit druh dřeva samotné konstrukce krovu a jeho případný rozsah napadení. Příčiny napadení a poruch obvyklou příčinou napadení a poruchy krovů bývá konstrukční závada, zatékání v místech nevhodných provedení detailů střech nebo zatékání v důsledku špatné údržby střechy. [2] 24

28 6 Diagnostické metody Diagnostické metody pro zhodnocení stavu dřevěné konstrukce dělíme podle způsobu zásahu do konstrukce na nedestruktivní, semi-destruktivní a destruktivní. U dřevěných konstrukcí se preferují metody nedestruktivní Nedestruktivní diagnostické metody Při nedestruktivním zkoušení nenarušujeme nebo jakýmkoliv jiným způsobem neporušujeme strukturu dřevěné konstrukce, získáváme větší počet výsledků, které lze statisticky vyhodnotit. Tyto výsledky jsou pouze orientační a pro jejich zpřesnění je třeba použít tzv. upřesněné nedestruktivní zkoušky. Na jednom vzorku se provede zkoušení destruktivní i nedestruktivní, z jejichž poměru výsledků získáme korelační součinitel α (3). α = f f DT NDT (3) kde fdt výsledek destruktivní zkoušky; fndt výsledek nedestruktivní zkoušky. [4], [] Vizuální hodnocení Vizuální průzkum je pro svou jednoduchost nejpoužívanější nedestruktivní metodou dřevěných konstrukcí a ve většině případů je prováděn bez použití přístrojů. Pomocí této nedestruktivní metody leze poměrně snadno a rychle získat informace o vlastnostech materiálu, zásahu do konstrukce při rekonstrukci nebo také o technologickém postupu výstavby. Vizuálním průzkumem se určují vlastnosti dřeva mezi které patří: druh dřeva, charakteristické znaky, vady dřeva (trhliny, suky, atd.), ale také vliv působení abiotických a biotických činitelů nebo posouzení na přítomnost a případnou identifikaci biologických škůdců (změny povrchu, plodnice hub, výletové otvory, změny barvy dřeva aj.).vizuálním průzkumem je také možné odhalit případné deformace dřevěných prvků nebo vady spojů konstrukce. Nevýhodou vizuálního hodnocení je subjektivní hodnocení a subjektivní stanovení hodnotících kritérií. 2

29 Pomocí vizuálního hodnocení se lépe určuje stupeň biotického poškození (hmyz, houby), ale hůře se hodnotí přirozené vady dřeva (suky, trhliny). Třídy vizuálního hodnocení jsou stanoveny normou ČSN EN 1992 (73 273) Konstrukční dřevo Třídy pevnosti. Přiřazení jednotlivých vizuálních tříd jakosti dřevin. [4], [] Ke stanovení druhu dřeva vizuálním hodnocením využíváme např. vlastní zkušenosti nebo lexikon dřeva (Obr. č. 9 12). Obr.č. 9 Smrkové dřevo (ukázka z lexikonu dřeva) [8]. Obr. č. Struktura smrkového dřeva (zleva řez příčný, řez tangenciální, řez radiální) []. 26

30 Obr. č. 11 Jedlové dřevo (ukázka z lexikonu dřeva) [8]. Obr.č. 12 Struktura jedlového dřeva (zleva řez příčný, řez tangenciální, řez radiální) []. 27

31 Měření vlhkosti Stanovení vlhkosti dřevěné konstrukce je základ pro určení mechanických a fyzikálních vlastností dřeva. Při zvýšené vlhkosti dřeva dochází ke snížení mechanických vlastností dřeva a také se zvyšuje riziko napadení dřevokazným hmyzem a houbami. V důsledku velkého vlivu vlhkosti na výsledné vlastnosti dřeva je nezbytné provádět měření vlhkosti při průzkumu na místě (in situ). Díky tomuto měření na místě je možné přesněji lokalizovat nebo odhalit místa průsaku vody nebo porušení izolace (střešní plášť) a v těchto místech provést detailnější průzkum, zhodnocení a určení rozsahu vzniklého poškození. V laboratorních podmínkách určujeme vlhkost pomocí gravimetrické metody, která je založena na porovnávání vzorku v normálním stavu a absolutně suchém stavu. Výsledná vlhkost je pak vyjádřena procentuálním zastoupením vody ve dřevě. Při měření vlhkosti na stávající konstrukci používáme příruční kalibrované vlhkoměry, které měří s ohledem na okolní teplotu a druh dřeva. Dělíme je na: Odporové (Obr. č. 13); Kapacitní; Absorpční; Mikrovlnné. [14] Obr.č. 13 Odporový vlhkoměr 28

32 Nejčastěji používaná metoda měření vlhkosti dřeva je odporová metoda podle normy ČSN EN Princip této metody spočívá v rozdílné elektrické vodivosti dřeva o různé vlhkosti. [14] Měření pomocí ultrazvuku Další často používaná metoda k vyšetření stavu dřevěných konstrukcí. Výhodou této metody je její úplná nedestruktivnost a poskytnutí okamžité hodnoty vlhkosti zkoumaného prvku. Ultrazvukové diagnostické přístroje pracují na vlnových délkách od 2 khz do khz a k měření se používají přístroje jako např.: Sylvatest, Pundit a Tico (obr. č. ). Princip ultrazvukového měření spočívá v použití dvou snímačů, kdy jeden vysílá ultrazvukový signál (budič) a druhý signál přijímá (přijímač). Rychlost ultrazvukového šíření (frekvence) je u dřevěných prvků ovlivněna druhem a vlastnostmi dřeva, hustotou, tuhostí, kvalitou povrchu dřeva, výskytem vnitřních dutin a také růstovými anomáliemi. Rychlost ultrazvukového vlnění je v místě trhliny menší než ve zdravém neporušeném dřevě. Vlnění prochází přes nejkvalitnější části dřeva a obchází ty poškozené a tím se zvyšuje doba průchodu vlnění přes prvek. Kromě frekvence vlnění také záleží na průrazném napětí, které lze nastavit pouze u univerzálních přístrojů. Na základě vzdálenosti mezi měřícími sondami a doby po kterou prochází vlnění je možné určit rychlost šíření ultrazvukového impulzu dle vztahu (4): V L = [ km. s T 1 ] (4) V - vzdálenost středů dotykových ploch mezi sebou [mm], T - čas, který uplyne při průběhu impulsu měřící základnou [ µ s ], [2] K získání odhadu vlastností prvků je třeba podélného měření rovnoběžně s vlákny dřeva (obr. 11 A), popřípadě je možné měřit napříč vlákny přiložením sond z obou stran prvku (obr. 11 C). Měření napříč vlákny provádíme v případě nedostatku prostoru nebo při napadení zkoumaného prvku hnilobou. Při nedostatku prostoru pro měření se také používá metoda přikládání sond vedle sebe (obr. 11 B). Toto měření je však méně přesné, protože vlna nemá přímkový průběh. Na obrázku je znázorněno, jak je možné přikládat při ultrazvukovém měření sondy na prvek. [] 29

33 Obr.č.14 Možnosti přikládání sond při ultrazvukovém měření A přímé měření podél vláken, B nepřímé měření podél vláken, C přímé měření napříč vláken. [] Nevýhodou ultrazvukového měření je útlum signálu při diagnostice větších prvků, což lze částečně eliminovat snížením frekvence. Nižší frekvence jsou však méně citlivé na vnitřní vady prvku a z tohoto důvodu je ultrazvuková diagnostická metoda plně použitelná pro prvky menších rozměrů. [] Obr.č. Ultrazvukový přístroj TICO. Umožňuje použití více druhů sond o frekvencích 4 khz, 82 khz nebo khz.[6] Radiometrie Při této nedestruktivní metodě se využívá ionizujícího záření, pomocí kterého lze měřit objemovou hmotnost a vlhkost prvku. U dřevěných konstrukcí tato metoda např. nahrazuje měření objemu a vážení vzorku. 3

34 Princip určení objemové hmotnosti pomocí radiometrické metody spočívá v průchodu a zeslabení záření gama nebo rozptylu záření gama v měřeném materiálu. Vhodným zdrojem záření je radioaktivní zářič a detektory záření mohou být např. Geiger - Müllerovy počítače částic nebo scintilační detektory spojené s vyhodnocovací jednotkou. Z výsledku měření (počet impulzů za časovou jednotku) získáme pomocí kalibrační křivky objemovou hmotnost. [4], [] Radiografie Tato metoda využívá specifické vlastnosti rentgenového záření a záření gama konkrétně jeho rozptylováním a absorbováním prostředím, kterým prochází. Zobrazuje vnitřní vady bez porušení materiálu na základě míry zeslabení záření, která je závislá na prozařované tloušťce a objemové hmotnosti materiálu. Míra zeslabení je zaznamenávána na radiografický film nebo mnohonásobně použitelnou záznamovou fólii. Na snímku jsou místa s vyšší hustotou zobrazena světle a místa s nižší hustotou tmavě. Tato metoda se používá u dřevěných konstrukcí k detailnějšímu zkoumání vad, které jiné metody mohly přehlédnout. [4] 6.2. Semi-destruktivní diagnostické metody Při použití semi-destruktivních metod dochází pouze k částečnému narušení vzorku nebo zkoušené konstrukce (vpichy, vrypy, vrty aj.), konstrukce ani její funkce není použitím těchto metod ohrožena nebo výrazně narušena. Dochází pouze k vizuálnímu porušení na povrchu zkoušeného prvku. Mezi semi-destruktivní metody zkoušení patří zkouška pomocí kladívka Pilodyn či zjišťování vrtatelnosti pomocí Kučerovy vrtačky Odporové zaražení trnu Semi-destruktivní metoda slouží pro stanovení místní tvrdosti dřeva a lokalizaci poškozené části prvku dřevěné konstrukce. Také lze pomocí korelačních vztahů určit hustotu dřeva stávajících konstrukcí. Často používaným při této metodě je mechanický přístroj Pilodyn 6J Forest (Obr. č. 16 a 17). Princip tohoto zařízení spočívá v zaražení ocelového razníku s trnem o průměru 2, mm do měřeného vzorku při konstantní síle odpovídající práci 6 kj. Poté se na stupnici Pilodynu 31

35 odečítá hloubka vniknutí ocelového razníku do dřevní hmoty. Porovnáním hloubky vniku na různých místech v konstrukci je možné přesněji lokalizovat místo porušení. Pro zajištění objektivity výsledků je potřeba provést dostatečný počet vpichů na zkoumaném vzorku. [4], [] Obr. č. 16 Detail ocelového razníku Pilodyn [2]. Obr. č. 17 Přístroj Pilodyn J6 [2] Zkoušení radiálních vývrtů Tato metoda se zakládá na odběru válcovitých vzorků ze dřeva pomocí vývrtů vrtnou soupravou (obr. č. 18 a 19). Z tohoto odebraného vzorku se na speciálním zatěžovacím zařízení zjišťuje pevnost a modul pružnosti v tlaku podél vláken. Vývrty (obr. č. 2 a 21), které vzniknou po odebraní vzorku nemají výrazný vliv na pevnosti zkoumaných prvků konstrukce, ale přesto je vhodné jejich uzavření tzv. zazátkováním proti pronikající vlhkosti a následnému riziku vzniku hniloby, výskytu dřevokazného hmyzu nebo pouze z estetického hlediska. 32

36 Obr. č. 18 Vrtačka s příslušenstvím pro odběr radiálních vzorků (vlevo)[17]. Obr. č. 19 Detail vrtáku s radiálním vývrtem (vpravo) [17]. Obr. č. 2 Zatěžovací zkouška radiálního vývrtu (vlevo) [17]. Obr. č. 21 Detail zatěžovacího přípravku (vpravo) [17]. V průběhu zkoušení se tlaková síla a deformace zaznamenává do pracovního diagramu. Výpočet pevnosti v tlaku stanovíme ze vztahu (4) : f c F = l d max c [ MPa] (4) fc - pevnost v tlaku [MPa], Fmax - zatížení odečtené z pracovního diagramu [N], l - délka radiálního vývrtu [mm], 33

37 d c - průměr radiálního vývrtu [mm]. Výhodou této metody je poměrně přesné stanovení fyzikálních a mechanických vlastností dřeva. Na radiálních vývrtech se následně mohou provádět různá další měření jako mikroskopie, dendrochronologie, vizuální hodnocení a měření penetrace ochranných látek. Naopak nevýhodou této metody je nutnost zachování čistého radiálního směru při vrtání, k celkovému zhodnocení stavu konstrukce je potřeba více vývrtů a často bývá omezený přístup k prvku v radiálním směru při provádění na místě (in situ). [4], [], [17] Vytahování vrutu Metoda, pomocí které je možné stanovit hustotu dřeva na základě síly potřebné k vytažení vrutu ze dřeva. Při tomto měření se využívá jednoduché ruční zařízení, pomocí kterého se vytahuje standardní vrut o průměru 4 mm, který je zašroubován do dřeva v hloubce 18 mm. Pro určení celkového stavu konstrukce je zapotřebí provést větší počet pravidelně rozmístěných míst určených pro vytahování vrutu. K této metodě zkoušení se používá např. přístroj firmy Fakopp a alternativou k tomuto přístroji může být využití univerzálního přístroje pro zatlačování trnu (Obr. č. 22 a 23). Tato metoda má pouze povrchový charakter vzhledem k vytahované hloubce vrutu a proto nelze stanovit případné vnitřní poškození. [4] Obr. č. 22 Univerzální přístroj pro zatlačování trnu (vlevo)[4]. Obr. č. 23 Univerzální přístroj pro vytahování trnu (vpravo)[4]. 34

38 Odporové mikrovrtání Tato metoda je založená na měření odporu při prostupování vrtáku malého průměru materiálem a tím poskytuje přehled o jeho vnitřní struktuře. Umožňuje stanovení povrchové i vnitřní hustoty vyšetřovaného materiálu. Běžně používaným přístrojem pro vrtání je např. Resistograph IML PD 2 (Obr. č. 24), který je opatřen vyměnitelnými vrtáky o různých průměrech, které jsou schopny vrtat do hloubky až mm. Má možnost nastavení posunu vrtáku až do 2 cm za minutu a nastavitelnou rychlost otáček jehly až do otáček za minutu. [16], [18] Obr.č. 24 Resistograph IML PD 2 [19]. Tento přístroj je primárně určen pro odhalování skrytých vad, obvykle trhlin a suků dřevěných konstrukčních prvků, ale i kmenů stromů. Potvrzuje také přítomnost hniloby na určitých místech (Obr. č. 2). Obr.č. 2 Měření kmene stromů přístrojem Resistograph PD 2 [18]. 3

39 Měření probíhá in-situ. Laboratorní měření je možné pouze tehdy, pokud lze ze stávající konstrukce odebrat adekvátní vzorek dřevěného prvku pro laboratorní měření. Volbu měřených míst určujeme cíleně nebo se stanoví rozteč bodů pro plošné měření tak, abychom měření neprováděli v místě viditelných defektů. Je třeba provést vždy dostatečný počet měření pro získání relevantních údajů a informací o stavu zkoumané dřevěné konstrukce. Je však třeba dbát na to, abychom při vrtání nevratně nepoškodili konstrukci větším počtem vývrtů, protože pro některý druh konstrukce je větší počet vývrtů nepřijatelný. Resistograph IML PD 2 (obr. č ) umí ukládat data z měření do své paměti. Je však nutné, a to obzvláště při měření in-situ, průběžně zaznamenávat fakta a poznatky včetně celkového postupu prací z jednotlivých měření. [16] Obr.č. 26 Detekce skrytého suku na záznamu z přístroje Resistograph IML PD 2 [16]. Obr.č. 27 Detekce skryté trhliny na záznamu z přístroje Resistograph IML PD 2 [16]. 36

40 Obr.č. 28 Detekce pokročilé hniloby konstrukčního prvku na záznamu z přístroje Resistograph IML PD 2 [16] Destruktivní diagnostické metody Při destruktivní zkoušce dochází k celkové destrukci zkoušeného vzorku či prvku. Destruktivní zkoušky obvykle provádíme na normou stanovených zkušebních vzorcích v příslušných zatěžovacích zařízeních a pomocí těchto zařízení zjišťujeme maximální možné zatížení, které je schopen vzorek vydržet. Z výsledků těchto zkoušek a příslušných výpočetních vztahů se pak stanovují výsledné moduly pružnosti a pevnosti zkoušených materiálů. Při nedestruktivních metodách se z měření stanovují výsledky, které mají pouze orientační charakter. Z těchto důvodů provádíme průkazné laboratorní zkoušky dle norem např. ČSN EN 48 Konstrukční dřevo stanovení některých fyzikálních a mechanických vlastností. [4], [] Stanovení pevnosti v ohybu dle ČSN EN 48 Princip této zkoušky spočívá v zatěžování zkušebního tělesa dvěma břemeny (obr. č. 29), jejichž vzdálenost od podpor je 6 -ti násobek výšky zkušebního tělesa a vzdálenost podpor je 18 -ti násobek výšky zkušebního tělesa. Zkušební těleso má předepsanou délku, která je 19 -ti násobek jeho výšky. Zatěžování hlavou lisu probíhá konstantní rychlostí tak, aby došlo k porušení vzorku (obr. č. 3) v průběhu (3 ± 12) s od začátku zatěžování. Jestliže dojde k porušení vzorku mimo toto časové rozmezí, měření se do konečných výsledků nezapočítává. [11] 37

41 Pevnost ohybu se vypočte podle vzorce () : f m a Fmax 2 = [ N / mm ] () 2 W kde a je vzdálenost mezi působištěm zatížení a nejbližší podporou v mm; Fmax je maximální dosažené zatížení v N; W je průřezový modul v mm 3. Obr. 29 Zkouška pevnosti v ohybu [2]. Obr. 3 Detail porušení vzorku při zkoušce pevnosti v ohybu [2] Stanovení pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny dle ČSN EN 48 Při této metodě (obr. č. 31) je zkušební těleso zatěžováno dostředně v lisu s kulově uloženými zatěžovacími hlavami. Pevnosti se stanovují na tělesech o rozměrech xx3 mm, které musí mít dokonale rovinnou spodní a horní plochu. Zatěžování probíhá v lisu konstantní rychlostí tak, aby došlo k porušení vzorku (obr. č. 32) v průběhu (3 ± 12) s od zavedení zatížení. [11] Pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny se vypočítá podle vzorce (6) : Fmax 2 f c, = [ N / mm ] (6) A kde Fmax je maximální dosažené zatížení v N; A je plocha průřezu, na kterou působí zatížení v mm 2. 38

42 Obr. č. 31 Zkouška pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny (vlevo) [2]. Obr. č. 32 Detail porušení vzorku při zkoušce pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny[2] Stanovení modulu pružnosti dle ČSN EN 48 Celý postup měření je shodný jako u zkoušení pevnosti v ohybu. Je třeba dbát na to, aby maximální rychlost zatěžování byla,3 h (výška tělesa) mm/s a maximální působící zatížení nepřekročilo,4 Fmax. Fmax se stanoví ze zkoušení alespoň na ti vzorcích dřeva stejného druhu, rozměrů a stejné jakostní třídy nebo z adekvátních existujících údajů. [11] Modul pružnosti se vypočítává podle vzorce (7) : Em = 3 Fmax L 162 I u 16 κ Fmax L + 3 A u 2 y [ N / mm ] (7) kde Fmax je největší zatížení; L I y u κ součinitel; A je vzdálenost mezi podporami; moment setrvačnosti vzorku; průhyb pod zatěžovacím břemenem; plocha průřezu vzorku. 39

43 7. Diagnostika dřevěného krovu jídelny v Ostravě - Mariánských horách V současné době bývá trendem, a to obzvláště v městské zástavbě rekonstruovat, popřípadě jiným způsobem upravovat starší nebo historické bytové domy, rodinné domy a další budovy s jiným využitím než k bydlení. Všechny tyto změny účelu užívání a zásahy stavebního charakteru, které u těchto starších budov provádíme, s sebou nesou i jistá rizika, která přímo souvisí se změnou zatížení stávající konstrukce. Proto je tato kapitola zaměřená na průzkum a zjišťování mechanických a fyzikálních vlastností dřevěné konstrukce krovu nad 1.NP. objektu jídelny v Ostravě - Mariánských Horách, pomocí vybraných diagnostických metod. Zkoumaná konstrukce krovu (obr. č. 34) se nachází nad 1.NP budovy jídelny číslem popisným 322/3 na ulici Kralická v Ostravě - Mariánských Horách. Tento objekt občanské vybavenosti (obr. č. 33 a 3) leží na parcele s parcelním číslem st. 22 s celkovou výměrou 743 m 2 a je v majetku Statutárního města Ostravy se sídlem na Prokešově náměstí 183/8, Moravská Ostrava, 72 Ostrava. Obr. č. 33 Objekt jídelny na katastrální mapě [21]. 4

44 Obr. č. 34 Schéma objektu budovy jídelny v Ostravě - Mariánských Horách Obr. č. 3 Objekt jídelny Ostrava - Mariánské Hory. Budova je z 3. let minulého století a v minulosti sloužila také jako mateřská škola a později jako stravovací zařízení. Současný nájemník budovu taktéž využívá jako stravovací zařízení, konkrétně závodní jídelnu a kuchyň. Na budově jsou patrné stavební zásahy různých druhů v průběhu let provozu. Původní budova s jedním nadzemním podlažím měla zděnou 41

45 obvodovou konstrukci, dřevěnou konstrukci krovu z jedlového dřeva (obr. č ), sedlovou střechu s plechovou střešní krytinou. Nově přistavěné části budovy jsou přízemní, se zděnou obvodovou konstrukcí a plochou střechou, u které byly použity jako střešní krytina asfaltové pásy. Na krovu původní budovy jsou patrné dílčí stavební zásahy, např. výměna některých prvků původní dřevěné konstrukce krovu za nové ze smrkového dřeva (obr. č ). Současný nájemník provádí dílčí úpravy a opravy nezbytné k chodu objektu. V budoucnu plánuje odkoupení budovy a využití podkrovních prostor k případnému trvalému bydlení. Obr. č. 36 Částečná výměna krokve krovu (vlevo). Obr. č. 37 Částečná výměna pobití krovu. 42

46 Obr. č. 38 Model krovu jídelny v Ostravě - Mariánských Horách. Obr. č. 39 Konstrukce krovu nad 1.NP jídelny v Ostravě - Mariánských Horách Stavebně technický průzkum dřevěného krovu nad 1.NP objektu jídelny v Ostravě Mariánských Horách. Zkoumaný krov nad 1.NP z 3. let minulého století tvoří podkrovní prostor, který je v současné době využíván jako příležitostný sklad. Případné nové využití počítá s úpravou podkroví na obytné prostory. Na základě těchto záměrů je nutné provést stavebně technický průzkum konstrukce krovu a získané informace budou sloužit jako podklad případnou sanaci či rekonstrukci. Je třeba důkladné prostudování a seznámení se s existující dokumentací, která se týká zkoumaného objektu, než začneme provádět podrobný stavebně-technický průzkum. Analyzované podklady: Stručná projektová dokumentace vypracovaná po koupi objektu; Fotodokumentace pořízená a poskytnutá současným majitelem objektu. Po prozkoumání existující dokumentace následoval předběžný stavební průzkum krovu nad 1.NP jídelny. 43

47 Vady a poruchy nalezené při předběžném průzkumu: Na více místech patrné zatékání vody na prvky konstrukce dřevěného krovu (krokve a vazné trámy) (viz. obr. č. 4 a 41). o Zatékání vody přes střešní krytinu (degradace plechové střešní krytiny) Na více místech viditelné napadení prvků konstrukce dřevěného krovu dřevokazným hmyzem (viz. obr. č. 42 a 43). Zjištění značné degradace předchozího nátěru povrchu konstrukce krovu (viz. obr. č.43). Dílčí vady u napojení krokví na pozdní trámy, degradace pozedního zdiva (viz. obr. č. 44 a 4). Dále byl u krovu nalezen povolené spoje (sloupu/ vazný trám a sloup/kleština) krovu, který jsou také v počátečním stádiu koroze (viz. obr. č. 46 a 47). Obr. č. 4 Zatékání vody přes střešní krytinu. Obr. č. 41 Zatékání vody přes střešní krytinu. Obr. č. 42 Napadení dřevokazným hmyzem. Obr. č. 43 Napadení dřevokazným hmyzem. 44

48 Obr. č. 44 Napojení krokví na pozední trámy. Obr. č. 4 Napojení krokví na pozední trámy. Obr. č. 46 Povolený spoj (sloup/vazný trám). Obr. č.47 Povolený spoj (šikmý sloup/kleština). Na základě předběžného průzkumu bylo dalším krokem naplánování postupu a rozsahu podrobného průzkumu, průzkumných prací a měření pomocí vybraných diagnostických metod Zjištění fyzikálních a mechanických vlastností prvků dřevěného krovu pomocí vybraných diagnostických metod Předmětem podrobného průzkumu bylo zjišťování mechanických a fyzikálních vlastností dřevěné konstrukce krovu nad 1.NP jídelny pomocí vybraných diagnostických metod. Provádělo se měření vlhkosti v průběhu celého roku, měření pomocí přístroje Resistograph na předem určených prvcích krovu a také se odebíraly vzorky ze stávající konstrukce krovu pro měření a zkoušky v laboratoři. 4

49 Odběr vzorků pro laboratorní zkoušky Výběr míst a samotné odebírání vzorků z prvků stávající konstrukce krovu bylo poměrně náročné i s ohledem na nenarušení statiky konstrukce krovu. Místo odběru se volilo tak, aby odebraný vzorek vykazoval známky napadení dřevokazným hmyzem a aby byly odebrány vzorky všech vizuálně rozlišených druhů dřeva použitých v konstrukci krovu. Odebírání probíhalo co nejšetrněji, za pomoci motorové pily, ruční pily, klínů, kladiva a vrtačky s vrtáky do dřeva. Obr. č. 48 Odběr vzorků z převislého konce trámu in situ. 46

50 Obr. č. 49 a Odběr vzorků z pozemního vazného trámu. Vzorky se odebíraly z volného konce původního vazného trámu u země a ze středu vazného trámu, který byl vyměněn při rekonstrukci menšího rozsahu provedené předešlým nájemníkem Měření vlhkosti konstrukce dřevěného krovu Měření vlhkosti (obr. č. 1) bylo prováděno na prvcích konstrukce dřevěného krovu, které byly předem vybrány k podrobnému průzkumu. Vlhkost se měřila odporovým vlhkoměrem na předem vybraných prvcích konstrukce dřevěného krovu. Měřilo se v průběhu jarního, letního a zimního období.(viz. Příloha č.1). Měření vlhkostí se provádělo na chemicky ošetřeném dřevě, jehož povrchová úprava nátěrem byla již značně degradovaná. Výsledky tedy mohou být mírně zkreslené. Proto by bylo v případě požadavku případného investora vhodné měření vlhkosti doplnit ještě o gravimetrickou metodu určení vlhkosti. 47

51 Obr. č. 1 Měření vlhkosti odporovým vlhkoměrem. Z naměřených hodnot se určila celková průměrná vlhkost konstrukce v daném ročním období (viz. Tabulka č.2). Grafickým srovnáním celkových průměrných vlhkostí bylo patrné, o kolik % se měnila vlhkost konstrukce v závislosti na ročním období (viz. Obr. č. 2-3). Datum Tabulka průměrných vlhkostí prvků dřevěné konstrukce krovu Prvek průměrná vlhkost krokví průměrná vlhkost sloupů průměrná vlhkost trámů celková průměrná vlhkost konstrukce ,6% 13,3% 12,44% 13,% ,87%,21%,61%,23% ,89% 12,98% 12,94% 12,94% Tabulka č. 2 Průměrné vlhkosti jednotlivých prvků konstrukce dřevěného krovu. 48

52 Celková průměrná vlhkost prvků krovu 16,% Vlhkost 14,% 12,%,% 8,% 6,% 13,6% 12,44% 13,3% 9,87%,61%,21% 12,89% 12,94% 12,98% průměrná vlhkost krokví průměrná vlhkost trámů 4,% průměrná vlhkost sloupů 2,%,% Časový průběh Obr. č. 2 Graf jednotlivých druhů vlhkostí. Celková průměrná vlhkost konstrukce 14,% 12,% 13,% 12,94%,%,23% Vlhkost 8,% 6,% 4,% 2,%,% Časový průběh Obr. č. 3 Graf celkových vlhkostí v daném období. Z výsledků měření je patrné, že vlhkost prvků a také konstrukce jako celku je v přijatelném rozmezí dle normy ČSN EN ,2 (viz tabulka č.3). 49

53 Tabulka č.3 Třídy použití, dle ČSN EN 33-1,2, pro rostlé dřevo[2] Posouzení na biologické škůdce (dřevokazné houby a dřevokazný hmyz) Při průzkumu dřevěných konstrukcí je třeba se zaměřit na místa se zvýšenou vlhkostí, protože na těchto místech bývá zvýšené riziko výskytu dřevokazných hub a dřevokazného hmyzu. Při zjištění přítomnosti biologických škůdců je třeba provést biologický průzkum a na základě jeho výsledků navrhnout způsob sanace. [2] U dřevěných konstrukcí hodnotíme nejen pevnost a pružnost dřeva, ale také míru poškození vlivem dřevokazných hub (viz. Tabulka č.4)., dřevokazného hmyzu (viz. Tabulka č.). a povrch dřeva (viz. Tabulka č.6). Žádné poškození Ojedinělé poškození Místní poškození Rozsáhlé poškození Souvislé poškození Celý povrch bez stop napadení Součet napadených ploch dosahuje max. % celkově hodnocené plochy povrchu zkoumané konstrukce nebo prvku. Součet napadených ploch je větší než %, ale max. 2% z celkové hodnocené plochy. Součet napadených ploch je větší než 2%, ale max. % z celkové hodnocené plochy. Součet napadených ploch je větší než % celkové plochy. Tabulka č. 4 Poškození dřevokaznými houbami [2]

54 Nevýznamné poškození 2 4 výletové otvory na plochu 1 m 2, ostatní hmota celistvá, pevná Závažné poškození Kritické poškození 16 výletových otvorů na plochu 1 m 2, poškození do % běli Velké poškození běli až její úplná destrukce Tabulka č. Poškození dřevokazným hmyzem [2] Zdravý Částečně znehodnocený Znehodnocený Vryp je stejně namáhaný jako u porovnatelného zdravého dřeva, má stejný vzhled i charakter lomu třísky. Vryp v místech napadení je lehký (hloubka max. mm, při dřevě o tloušťce menší než mm do 1/3 tloušťky prvku). Vryp v místech znehodnocení je lehký (hloubka větší než mm, při dřevě o tloušťce menší než mm větší než1/3 tloušťky prvku). Tabulka č. 6 Klasifikace povrchu dřeva [2] Na konstrukci dřevěného krovu nad 1.NP jídelny v Ostravě - Mariánských Horách byl proveden vizuální průzkum na biologické škůdce a také byl proveden průzkum v laboratoři na odebraných vzorcích dřeva, kde bylo možné posoudit napadení škůdcem celým průřezem dřevěného prvku. Při průzkumu in situ byly zaznamenány stopy po napadení dřevokazným hmyzem, nikoliv však dřevokaznými houbami. Proto byl odebrán vzorek k detailnějšímu prozkoumání v laboratoři ke zjištění druhu dřevokazného hmyzu (obr. č. 4 ). 1

55 Obr. č. 4 a Vzorek dřeva napadený dřevokazným hmyzem. Po prozkoumání v laboratoři bylo na základě tvaru výletových otvorů konstatováno, že se pravděpodobně jedná o napadení druhem dřevokazného hmyzu s rodovým názvem Tesařík krovový. Nebyla však zjištěna jeho přítomnost ani v laboratorně zkoumaných vzorcích ani v konstrukci krovu nad 1.NP jídelny v Ostravě - Mariánských Horách a proto nelze se % jistotou říci, že se jedná o Tesaříka Měření pevnosti dřeva v tlaku rovnoběžně s vlákny Na vzorcích dřeva (obr. č. 6), které byly odebrány při průzkumu konstrukce dřevěného krovu in situ, byla provedena zkouška pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny. Před provedením samotné zkoušky bylo třeba nejprve určit, o jaký druh dřeva se jedná a také vzorky řádně připravit a upravit na požadované rozměry dle normy ČSN

56 Obr.č. 6 Určení druhu dřeva podle lexikonu dřeva(smrk). Úpravy vzorků byly prováděny v laboratoři za pomoci elektrické pily na dřevo. Rozměry vzorků dle normy ČSN 49 1 byly upraveny na rozměr 2 x 2 x 3 mm přičemž 3 mm ve směru podélném s vlákny (obr. č. 7 a 8). Poté se vzorky roztřídily, změřily, zvážily, popsaly a umístily do exsikátoru na 24 hodin (obr. č. 9 a 6). Obr.č. 7 a 8 Popis a měření vzorků dřeva. 3

57 Obr.č. 9 Vážení vzorků. Obr. č. 6 Umístění do exsikátoru. Po vytažení proběhlo měření vlhkosti jednotlivých vzorků a následně se vzorky umístily do hydraulického lisu a byla na nich provedena zkouška pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny (obr. č. 61 a 62). Výstupem zkoušení na hydraulickém lisu byly diagramy zatížení (viz. Příloha č. 2) a výsledné pevnosti jednotlivých vzorků (viz. Tabulka č. 7 - ). Obr. č. 61 a 62 Umístění vzorků do hydraulického lisu. 4

58 vzorce: Z výsledných pevností jednotlivých vzorků se vypočítala mez pevnosti v tlaku dle Mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny se vypočítá podle vzorce (8) : Fmax 2 σ w = [ N / mm ] (8) a b 2 σ = σ (1 + α ( w 12)) [ N / ] (9) 12 w mm kde Fmax je maximální dosažené zatížení v N; a. b je plocha průřezu, na kterou působí zatížení v mm 2 ; W je vlhkost dřeva v %; α opravný vlhkostní koeficient pro všechny dřeviny,4; [13],[26] SMRK a.b [mm²] Fmax [N] Mez pevnosti v tlaku [ MPa] v.č ,9 v.č ,7 v.č ,7 v.č ,7 v.č ,8 v.č ,7 Tabulka č. 7 Mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny smrkového dřeva. SMRK vlhkost [%] Mez pevnosti v tlaku [ MPa] Redukovaná mez pevnosti v tlaku [ MPa] v.č.1 8,9 2,9 46,3 v.č.2 8,7 2,7 4,7 v.č.3 9,3,7 49,7 v.č.4 9, 4,7 3,8 v.č. 9,7 43,8 39,8 v.č.6 9,2 3,7 47,7 Tabulka č. 8 Redukovaná mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny smrkového dřeva.

59 JEDLE a.b [mm²] Fmax [N] Mez pevnosti v tlaku [ MPa] v.č ,4 v.č ,3 v.č , v.č ,4 v.č ,1 v.č ,3 Tabulka č. 9 Mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny jedlového dřeva. JEDLE vlhkost [%] Mez pevnosti v tlaku [ MPa] Redukovaná mez pevnosti v tlaku [ MPa] v.č.1 9,7 37,4 34, v.č.2 8, 38,3 32,9 v.č.3 9,2 42, 37,3 v.č.4 9, 32,4 29,2 v.č., 37,1 34,1 v.č.6 9,4 37,3 33,4 Tabulka č. Redukovaná mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny jedlového dřeva. JEDLE a.b [mm²] Fmax [N] Mez pevnosti v tlaku [ MPa] EXPERIMENT ,6 Tabulka č. 11 Mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny vzorku jedlového dřeva demonstrujícího výrazné stopy po dřevokazném hmyzu. Obr. č. 63 Vzorek jedlového dřeva demonstrující rozsáhlejší napadení dřevokazným hmyzem. 6

60 Experimentální vzorek (obr. č. 63, tabulka č. 11) demonstruje, že i když jsou na všech zkoušených vzorcích patrné stopy po napadení dřevokazným hmyzem (a na tomto vzorku obzvláště výrazně), tak u výsledných pevností zkoušených vzorků není patrný dramatický pokles oproti normálnímu stavu. Dle normy ČSN bylo řezivo odebrané z konstrukce vizuálně zatříděno do vizuálních tříd. Tato norma je překladem DIN a vyhovuje minimálním požadavkům DIN EN [12], [2] Vizuální třídy dle ČSN jsou: řezivo třídy S7 řezivo třídy S řezivo třídy S13 [12], [2] Znaky třídění jehličnatého řeziva dle ČSN : suky odklon vláken šířka letokruhů trhliny obliny zakřivení zbarvení, hniloba tlakové dřevo poškození dřevokazným hmyzem napadajícím čerstvé dřevo další znaky jakými jsou mechanické poškození, poškození cizopasnými rostlinami, zárost, zhojená poranění kmene, vrcholový lom. [12], [2] Vzorky smrkového dřeva v konstrukci byly zatříděny do vizuální třídy S stejně jako vzorky jedlového dřeva. 7

61 7.2.. Měření a zjišťování skrytých vad u vybraných prvků konstrukce dřevěného krovu přístrojem Resistograph PD 2 Přístroj Resistograph PD 2 vrtá vrtnou jehlou do dřevěného prvku a odpor, který klade dřevo vrtné jehle při vrtání, zaznamenává do interní paměti. Hodnotu odporu poté znázorňuje na odporové křivce. Prvky se k měření vybírají na základě předběžného stavebnětechnického průzkumu. Jedná se především o prvky, u kterých je už po vizuálním zhodnocení patrné, že je prvek poškozený nebo podléhá určitému druhu degradace. Resistograph se také používá u prvků, které po vizuální stránce vypadají v pořádku, ale je zde jisté podezření na skryté vady a poruchy uvnitř průřezu prvku (hniloba, praskliny, atd.), které by mohly ohrozit statiku celé konstrukce, zdraví a život lidí v důsledku její havárie. Měření přístrojem Resistograph PD 2 se provádělo na předem vybraných prvcích dřevěného krovu budovy jídelny v Ostravě - Mariánských Horách. Konkrétně se jednalo o sloupy a vybrané krokve (viz. Příloha č. 3). Obr. č.64 Měření přístrojem Resistograph IML PD 2. 8

62 Obr. č. 6 Průběh vrtání do sloupu přístrojem Resisitograph IML PD 2. Měření na sloupech probíhalo v radiálním a tangenciálním směru vždy po třech vývrtech v každém směru. Na krokvích probíhalo měření pouze v tangenciálním směru po jednom kontrolním vývrtu (viz obr. č ). Ze všech měření byl proveden záznam a zápis (viz. Příloha č. 3). Obr. č. 66 Schéma umístění vývrtů přístrojem Resistograph ve vybraných prvcích konstrukce krovu. Následovalo vyhodnocení grafických výstupů z měření přístrojem Resistograph. 9

63 Obr. č. 67. Průběh vrtání do krokve přístrojem Resistograph IML PD 2 - pravděpodobná hniloba na vnější straně průřezu Obr. č. 68 Průběh vrtání do krokve přístrojem Resistograph IML PD 2 - pravděpodobná skrytá trhlina. Obr. č. 69 Průběh vrtání do sloupu přístrojem Resistograph IML PD 2 pravděpodobná skrytá dutina nebo vypadlý suk. 6

64 Z těchto grafů jsou patrné skryté vady, které se projevily pouze u některých prvků a poskytují nám informace o tom, že bychom se na prvek měli podrobněji zaměřit a provést další, podrobnější průzkum. Konkrétně se jedná například o prvky viz. Obr. č Výsledky všech zkoušených prvků jsou uvedeny v příloze č. 4. Na základě získaných výsledků (viz. příloha č.4) se krov až na dílčí méně závažné vady a poruchy jeví v pořádku. Z těchto výsledků usuzuji, že při nynějším stavu konstrukce a vzhledem k jejímu aktuálnímu využití, není v současnosti nezbytné provádět stavební zásahy většího rozsahu Zkoumání mikroskopické struktury vybraných vzorků dřeva pomocí optického mikroskopu. Pozorováním mikroskopické stavby vzorků zkoumaných dřevin optickým mikroskopem lze poměrně s vysokou přesností určit, o jaký druh dřeva se jedná. Vzorky dřeva je potřebné před provedením samotného pozorováním upravit. Úprava probíhala tak, že se vzorky dřeva o rozměrech 2 x 2 x 3 mm přibližně dvě hodiny vařily ve vodě (obr. č. 7), aby změkly a bylo z nich možné odebrat menší a tenčí vzorky pro pozorování optickým mikroskopem. Obr. č. 7 Příprava vzorků dřeva pro mikroskopické pozorování. 61

65 Vzorky pro mikroskopické pozorování se odebíraly odřezáním z větších vzorků (2 x 2 x 3 mm) pomocí nože (obr. č. 71), a to jak ve směru podél s vlákny (tangenciálním) tak také ve směru příčném (radiálním). Výsledky pozorování (viz příloha č.). Obr. č. 71 Příprava vzorků dřeva pro mikroskopické pozorování. Následně bylo na takto upravených vzorcích provedeno mikroskopické pozorování pomocí stereoskopického mikroskopu a byl stanoven druh dřeviny. 62

66 Obr. č. 72 a 73 Pozorování stereoskopickým mikroskopem. I když připravené vzorky nebyly zcela optimální, a to zejména u jedlového dřeva (viz obr. č. 72 a 73), tak výsledky pozorování potvrdily určení druhu dřevin podle lexikonu dřeva ( obr č ). 63

67 Obr. č. 74 Mikroskopická stavba Smrkového dřeva zvětšeno 8x zvětšeno (příčný řez). Obr.č. 7 Příčný řez jedlovým dřevem 6x zvětšeno (vlevo). Obr. č. 76 Tangenciální řez jedlovým dřevem 6x zvětšeno (vpravo). 64

68 7.3. Návrh sanace dřevěného krovu jídelny Sanaci dřevěných konstrukcí provádíme na základě předešlých průzkumů u konstrukcí nebo prvků, které podléhají určitému druhu degradace (atmosférická, fyzikální, chemická, aj.) a tím ohrožují únosnost a stabilitu konstrukce jako celku. Sanaci dřevěných prvků lze rozdělit do tří základních skupin: Konstrukční sanace (obr. č. 77) o Náhrada poškozených částí prvků dřevěné konstrukce o Náhrada celých prvků o Převzetí nosné funkce konstrukce a konzervace Chemická sanace o Toxické plyny o Nátěry (roztoky, tlaková impregnace) o Prostředky ve formě aerosolu Kombinace konstrukční a chemické sanace, speciální sanace o Náhrady poškozených částí dřevěné konstrukce včetně celkové chemické sanace o Zpevňování konstrukcí, zvyšování únosnosti, stability, tuhosti. [23] Obr. č. 77 Příklad konstrukční sanace [23]. 6

69 Vzhledem k současnému stavu konstrukce dřevěného krovu nad 1.NP jídelny v Ostravě - Mariánských Horách a výsledků měření se jako vhodný návrh sanace jeví kombinace chemické a konstrukční sanace. Postup sanace konstrukce dřevěného krovu nad 1.NP jídelny v Ostravě - Mariánských Horách : Konstrukční sanace o Úprava pozedního zdiva a případná výměna některých pozedních trámů o Výměna degradovaných krokví na základě výsledků průzkumu přístrojem Resistograph PD 2. o Výměna nebo případná oprava tesařských spojů prvků konstrukce Chemická sanace o Provedení plošného nátěru roztokem koncentrátu Bochemit Forte všech prvků konstrukce krovu (viz. Tab. č. 12). Tabulka č.12 Doporučená koncentrace pracovních roztoků a minimální příjmy Bochemitu Forte [24]. Navržený postup sanace slouží pouze ke zlepšení vlastností prvků krovu a běžné údržbě konstrukce jako celku. V případě požadavku využití podkrovního prostoru k bydlení bude třeba provést další stavební úpravy a s tím spojené sanační práce. 66

70 7.4. Možné využití podkroví jídelny do budoucna Po celkovém průzkumu, zhodnocení stavu a sanacích bude možné podkrovní prostor využívat také jinak než jako skladovací prostor. Protože současný nájemník již zažádal o odkup této nemovitosti, nabízí se zde možnost pro úpravu na komerční prostory (kanceláře) nebo bytové prostory (byt, bytové jednotky). Při úpravě na komerční prostory by bylo docela obtížné zajistit samostatný přístup do podkroví, protože současná dispozice toto umožňuje pouze přes prostory zázemí kuchyně, což je z hygienických důvodů nepřijatelné. Proto se jako nejpřijatelnější možnost nabízí využití na bytové prostory pro současné nájemníky nebo v budoucnu majitele nemovitosti (obr. č. 77 8). Obr.č. 77 a 78 Možné využití podkrovních prostor. Obr.č. 79 a 8 Možné využití podkrovních prostor. Pokud se nájemník rozhodne pro změnu účelu využívání podkrovních prostor, bude potřeba stavebních úprav většího charakteru, to ovšem již není předmětem řešení této práce. 67

71 8. Závěr Cílem mé diplomové práce bylo přiblížit diagnostické metody dřevěných konstrukcí, provést stavebně-technický průzkum a vyhodnotit stav a mechanicko-fyzikální vlastnosti konkrétní dřevěné konstrukce pomocí vybraných diagnostických metod. Budova je z 3. let minulého století a v minulosti sloužila také jako mateřská škola a později jako stravovací zařízení. Současný nájemník budovu taktéž využívá jako stravovací zařízení, konkrétně závodní jídelnu a kuchyň. Na budově jsou patrné stavební zásahy různých druhů v průběhu let provozu, např. výměna některých prvků původní dřevěné konstrukce krovu za nové ze smrkového dřeva. V rámci praktického zkoušení byly v laboratoři na vzorcích provedeny destruktivní zkoušky ke zjištění pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny a z výsledků byly odvozeny meze pevností v tlaku daného druhu dřeva. Vzorky smrkového a jedlového dřeva v konstrukci byly zatříděny do vizuální třídy S. Ze semidetruktivních metod byla použita metoda ke zjištění skrytých vad a poruch pomocí přístroje Resistograph PD 2, která se prováděla přímo na konkrétní konstrukci in situ. Na základě získaných výsledků lze usoudit, že při nynějším stavu konstrukce a vzhledem k jejímu aktuálnímu využití, není v současnosti nezbytné provádět stavební zásahy většího rozsahu. Jako nedestruktivní metody byly použity měření vpichovým odporovým vlhkoměrem a pozorování pomocí optického mikroskopu. Po prozkoumání odebraných vzorů dřeva bylo v laboratoři na základě tvaru výletových otvorů konstatováno, že konstrukce byla v minulosti zasažena výskytem dřevokazného hmyzu, pravděpodobně Tesaříkem krovovým. V závěrečné části práce byl nastíněn možný způsob sanace dřevěného krovu a také případné možnosti využití půdního prostoru v budoucnosti. 68

72 9. Seznam použité literatury [1] KOLEKTIV AUTORŮ Vybrané kapitoly k tématu péče o stavební a umělecké památky II. díl, Praha : Idea servis, 28, ISBN [2] KOLEKTIV AUTORŮ Vybrané kapitoly k tématu péče o stavební a umělecké památky III. díl, Praha : Idea servis, 28, ISBN [3] SVOBODA, L. a kol. Stavební hmoty, Bratislava: Jaga, 24, ISBN [4] HEŘMÁNKOVÁ, v.; KLOIBER, M.; TIPPNER, J.; ANTON, O., Diagnostické metody pro hodnocení konstrukčního dřeva, příspěvek na konferenci Sborník recenzovaných příspěvků konference Zkoušení a jakost ve stavebnictví 211, ISBN , VUT v Brně, Brno, 211 [] KLOIBER, Michal. Nedestruktivní zjišťování vlastností dřeva. Brno, s.dizertační práce. Mendelova Univerzita v Brně. [6] KŘIVÁNKOVÁ, Soňa. Diagnostické metody pro ověření míry poškození a materiálových charakteristik dřevěných prvků. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, s. Vedoucí bakalářské práce byla Ing. Věra Heřmánková, Ph.D. [7] BLÁHA, J., et al. Operativní průzkum a dokumentace historických staveb, Praha : NPÚ, 2, ISBN [8] ZEIDLER, A., Lexikon dřeva, Praha :, 212 Seznam použitých odborných článků [9] HOLAN, J., KLOIBER, M. Stavebně technický průzkum dřevěných konstrukcí, Praha: Vědecko technická společnost pro sanace staveb a péče o památky, 24, ISBN , str

73 Seznam použitých norem [] ČSN EN 384 Konstrukční dřevo Stanovení charakteristických hodnot mechanických vlastností a hustoty [11] ČSN EN 48 Dřevěné konstrukce Konstrukční dřevo a lepené lamelové dřevo Stanovení některých fyzikálních a mechanických vlastností [12] ČSN EN Třídění dřeva podle pevnosti Část 1: Jehličnaté řezivo. [13] ČSN 49 1 Mez pevnosti v talku rovnoběžně s vlákny [14] ČSN EN : Vlhkost vzorku řeziva Část 2: Odhad elektrickou odporovou metodou Seznam použitých internetových odkazů [] Vavarčík, H., Anatomická stavba dřeva, Lexikon dřev, Ústav nauky o dřevě [online] Dostupný na: dex.html?drevina [16] KOLEKTIV AUTORŮ Nedestruktivní diagnostické metody pro posouzení stávajících dřevěných konstrukcí, VŠB technická univerzita Ostrava [online] Dostupný na: [17] KOLEKTIV AUTORŮ - Nedestruktivní defektoskopické přístroje používané při provádění stavebně technických průzkumů historických dřevěných konstrukcí, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně [online] Dostupný na: 7

74 [18] INTERNETOVÉ STRÁNKY SPLEČNOSTI IML WOOD TESTIN SYSTÉM [online] Dostupné na: [19] INTERNETOVÉ STRÁNKY MLADÍ VÝZKUMNÍCI [online] Dostupné na : [2] SLÍVOVÁ, L., Diagnostické metody a zkoušení dřevěných konstrukcí. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava. Fakulta stavební, Diplomová práce, 2. Vedoucí diplomové práce byla Ing. Veronika Franková [online] Dostupné na: 2C+Leona&type=author [2] MURÍNOVÁ, T., Průzkum a sanace dřevěných konstrukcí v pozemním stavitelství a jejich specifika v historických objektech. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava. Fakulta stavební, Diplomová práce, 2. Vedoucí diplomové práce byla Ing. Jana Daňková [online] Dostupné na: %A9+tr%C3%A1mov%C3%A9+stropy&type=subjekt [21] Nahlížení do katastru nemovitostí [online] Dostupné na: [22] Sanace dřevěných konstrukcí [online] Dostupné na: [23] Doporučená koncentrace a minimální příjmy Bochemitu Forte [online] Dostupný na : [24] Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava [online] Dostupný na: 71

75 vyzkum/odborna-cinnost-fakulty/sbornik-vedeckych-praci/archiv-vydanychsborniku/sbornik-vsb-tuo-fast pdf [2] Třídy použití dřeva dle, ČSN EN 33-1,2 [online] Dostupný na : [26] Stanovení pevnosti v talku rovnoběžně s vlákny [online] Dostupný na: Seznam obrázků Obr. č. 1 Makroskopická stavba dřeva [1] Obr. č. 2 Mikroskopická stavba jehličnatého dřeva [1] Obr. č. 3 Mikroskopická stavba listnatého dřeva [1] Obr. č. 4 Mikroskopická stavba smrku ztepilého [1] Obr. č. Mikroskopická stavba dubu letního [1] Obr. č. 6 Třídy pevnosti dřeva [3] Obr. č. 7 Dřevomorka domácí detail plodnice [1]... 2 Obr. č. 8 Tesařík krovový dospělý brouk a larva [1]... 2 Obr.č. 9 Smrkové dřevo (ukázka z lexikonu dřeva) [8] Obr.č. Struktura smrkového dřeva (z leva řez příčný, řez tangenciální, řez radiální) [] Obr.č. 11 Jedlové dřevo (ukázka z lexikonu dřeva) [8]

76 Obr.č. 12 Struktura jedlového dřeva (z leva řez příčný, řez tangenciální, řez radiální) [] Obr.č. 13 Odporový vlhkoměr Obr.č.14 Možnosti přikládání sond při ultrazvukovém měření... 3 A přímé měření podél vláken, B nepřímé měření podél vláken, C přímé měření napříč vláken. []... 3 Obr.č. Ultrazvukový přístroj TICO Umožňující použití více druhů sond o frekvencích 4 khz, 82 khz nebo khz.[6]... 3 Obr.č. 16 Detail ocelového razníku Pilodyn [2]. Obr.č. 17 Přístroj Pilodyn J6 [2]. 32 Obr. č. 18 Vrtačka s příslušenstvím pro odběr radiálních vzorků (vlevo)[17] Obr. č. 19 Detail vrtáku s radiálním vývrtem (vpravo) [17] Obr. č. 2 Zatěžovací zkouška radiálního vývrtu (vlevo) [17] Obr. č. 21 Detail zatěžovacího přípravku (vpravo) [17] Obr. č. 22 Univerzální přístroj pro zatlačování trnu (vlevo)[4] Obr. č. 23 Univerzální přístroj pro vytahování trnu (vpravo)[4] Obr.č. 24 Resistograph IML PD 2 [19] Obr.č. 2 Měření kmene stromů přístrojem Resistograph PD 2 [18]... 3 Obr.č. 26 Detekce skrytého suku na záznamu z přístroje Resistogrpah IML PD 2 [16] Obr.č. 27 Detekce skryté trhliny na záznamu z přístroje Resistogrpah IML PD 2 [16]

77 Obr.č. 28 Detekce pokročilé hniloby konstrukčního prvku na záznamu z přístroje Resistogrpah IML PD 2 [16] Obr. 29 Zkouška pevnosti v ohybu [2] Obr. 3 Detail porušení vzorku při zkoušce pevnosti v ohybu [2] Obr. č. 31 Zkouška pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny (vlevo) [2] Obr. č. 32 Detail porušení vzorku při zkoušce pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny[2] Obr. č. 33 Objekt jídelny na katastrální mapě[21] Obr. č. 34 Schéma objektu budovy jídelny v Ostravě - Mariánských Horách Obr. č. 3 Objekt jídelny Ostrava - Mariánské Hory Obr. č. 36 Částečná výměna krokve krovu (vlevo). Obr. č. 37 Částečná výměna pobytí krovu. 42 Obr. č. 38 Model krovu jídelny v Ostravě - Mariánských Horách Obr. č. 39 Konstrukce krovu nad 1.NP jídelny v Ostravě - Mariánských Horách Obr. č. 4 Zatékání vody přes střešní krytinu. Obr. č. 41 Zatékání vody přes střešní krytinu Obr. č. 42 Napadení dřevokazným hmyzem. Obr. č. 43 Napadení dřevokazným hmyzem Obr. č. 44 Napojení krokví na pozední trámy. Obr. č. 4 Napojení krokví na pozední trámy Obr. č. 46 Povolený spoj (sloup/vazný trám). Obr. č.47 Povolený spoj (šikmý sloup/kleština) Obr. č. 48 Odběr vzorků z převislého konce trámu in situ Obr. č. 49 a Odběr vzorků z pozemního vazného trámu

78 Obr. č. 1 Měření vlhkosti odporovým vlhkoměrem Obr. č. 2 Graf jednotlivých druhů vlhkostí Obr. č. 3 Graf celkových vlhkostí v daném období Obr. č. 4 a Vzorek dřeva napadený dřevokazným hmyzem Obr.č. 6 Určení druhu dřeva podle lexikonu dřeva(smrk) Obr.č. 7 a 8 Popis a měření vzorků dřeva Obr.č. 9 Vážení vzorků. Obr. č. 6 Umístění do exsikátoru Obr.č. 61 a 62 Umístění vzorků do hydraulického lisu Obr. č. 63 Vzorek jedlového dřeva demonstrující rozsáhlejší napadení dřevokazným hmyzem Obr. č.64 Měření přístrojem Resistograph IML PD Obr. č. 6 Průběh vrtání do sloupu přístrojem Resisitograph IML PD Obr. č. 66 Schéma umístění vývrtů přístrojem Resistgrpah ve vybraných prvcích konstrukce krovu Obr. č. 67. Průběh vrtání do krokve přístrojem Resisitograph IML PD 2 - pravděpodobní hniloba na vnější straně průřezu... 6 Obr. č. 68 Průběh vrtání do krokve přístrojem Resisitograph IML PD 2 - pravděpodobná skrytá trhlina Obr. č. 69 Průběh vrtání do sloupu přístrojem Resisitograph IML PD 2 - skrytá trhlina... 6 Obr. č. 7 Příprava vzorků dřeva pro mikroskopické pozorování Obr. č. 71 Příprava vzorků dřeva pro mikroskopické pozorování Obr. č. 72 a 73 Pozorování stereoskopickým mikroskopem

79 Obr. č. 74 Mikroskopická stavba Smrkového dřeva zvětšeno 8x zvětšeno (příčný řez) Obr.č. 7 Příčný řez jedlovým dřevem 6x zvětšeno (vlevo) Obr. č. 76 Tangenciální řez jedlovým dřevem 6x zvětšeno (vpravo) Obr. č. 76 Příklad konstrukční sanace [23] Obr.č. 77 a 78 Možné využití podkrovních prostor Obr.č. 79 a 8 Možné využití podkrovních prostor Seznam tabulek Tabulka č. 1 Rozdělení dřevin dle jejich hustoty [3] Tabulka č. 2 Průměrné vlhkosti jednotlivých prvků konstrukce dřevěného krovu Tabulka č. 3 Poškození dřevokaznými houbami [2]... Tabulka č. 4 Poškození dřevokazným hmyzem [2]... 1 Tabulka č. Klasifikace povrchu dřeva [2]... 1 Tabulka č. 6 Mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny smrkového dřeva.... Tabulka č. 7 Mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny jedlového dřeva Tabulka č. 8 Mez pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny vzorku jedlového dřeva demonstrujícího výrazné stopy po dřevokazném hmyzu Tabulka č. 9 Doporučená koncentrace pracovních roztoků a minimální příjmy Bochemitu Forte [24]

80 Seznam příloh Příloha 1. Výsledky měření rozměrů a vážení vzorků - výpočet hustoty dřeva. Příloha 2. Výsledky měření a výpočet vlhkosti vzorků dřeva. Příloha 3. Stanovení charakteristické pevnosti v ohybu. Příloha 4. Stanovení charakteristické pevnosti v tlaku. Příloha. Stanovení charakteristické hodnoty globálního modulu pružnosti v ohybu. Příloha 6. Průměrné naměřené hodnoty hloubky vpichu kladívkem Pilodyn vypočítané různými metodami a přepočítané na 12 % vlhkost a vstupní hodnoty pro výpočet α. Příloha 7. Průměrné naměřené hodnoty hloubky vrtu Kučerovou vrtačkou vypočítané různými metodami a vstupní hodnoty pro výpočet α. Příloha 8. Průměrné naměřené hodnoty rychlosti šíření ultrazvukových vln dřevní hmotou a vstupní hodnoty pro výpočet α. Příloha 9. Součinitele α a korelace pro vztah mezi hloubkou vpichu Pilodynem a hustotou. Příloha. Součinitele α a korelace pro vztah mezi hloubkou vrtu KV a hustotu. Příloha 11. Součinitele α a korelace pro vztah mezi hloubky vpichu Pilodynem a pevností v ohybu. Příloha 12. Součinitele α a korelace pro vztah mezi hloubky vpichu Pilodynem a pevností v tlaku. Příloha 13. Součinitele α a korelace pro vztah mezi hloubky vrtu KV a pevností v ohybu. Příloha 14. Součinitele α a korelace pro vztah mezi hloubky vrtu KV a pevností v tlaku. Příloha. Součinitele α a součinitele korelace pro vztah mezi rychlosti šíření ultrazvukových vln a mechanicko-fyzikálními vlastnostmi. Příloha 16. Výběr nejvhodnějších metod hodnocení. Příloha 17. Kontrola součinitele α a maximální odchylky vypočtených a naměřených hodnot. Příloha 18. Hloubky vrtu Kučerovou vrtačkou do etalonu z dubového dřeva. Příloha 19. Měření hloubky vrtu Kučerovou vrtačkou do dubového etalonu. 77

81 Příloha 1. záznam poznámek z měření vlhkosti in situ 78

82 79

83 8

84 81

85 82

86 Příloha 2. Záznam poznámek z měření pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny včetně vývojových diagramů.

87

88 Smrkové dřevo 2 Smrkové dřevo VZOREK č. 1 2 Síla F [kn] Čas t [sec] 2 Smrkové dřevo VZOREK č. 2 2 Síla F [kn] Čas t [sec] 2 Smrkové dřevo VZOREK č. 3 2 Síla F [kn] Čas t [sec]

89 Síla F [kn] Smrkové dřevo VZOREK č Čas t [sec] Síla F [kn] Smrkové dřevo VZOREK č Čas t [sec] 2 Smrkové dřevo VZOREK č. 6 2 Síla F [kn] Čas t [sec]

90 Jedlové dřevo 16 Smrkové dřevo VZOREK č Síla F [kn] Čas t [sec] Síla F [kn] Smrkové dřevo VZOREK č Čas t [sec] 18 Smrkové dřevo VZOREK č Síla F [kn] Čas t [sec]

91 14 Smrkové dřevo VZOREK č Síla F [kn] Čas t [sec] 16 Jedlové dřevo VZOREK č Síla F [kn] Čas t [sec] 16 Jedlové dřevo VZOREK č Síla F [kn] Čas t [sec]

92 16 Jedlové dřevo VZOREK EXP Síla F [kn] Čas t [sec]

93 Příloha 3. Záznam poznámek z měření přístrojem Resistograph PD 2

94

95

96

97

98

99