Dřevo představuje obnovitelný zdroj energie, je to druh biomasy.

11. Dřevo, materiálové vlastnosti. Dřevo a materiály na bázi dřeva, vlastnosti, třídy trvání zatížení, třídy provozu, charateristicé hodnoty pro výpočty, MSÚ, MSP. Dřevo představuje obnovitelný zdroj energie, je to druh biomasy. Druhy dřevin pro dřevěné onstruce: - jehličnaté: smr, jedle, borovice, modřín.. (další výjimečně: douglasa, jalovec...) - listnaté: dub, bu... (další výjimečně: aát, jilm, aštanovní, ovocné stromy...) Strutura dřeva: Dřevo je organicý, nehomogenní, anizotropní a hygrosopicý materiál. Tvoří jej buňy: u jehličňanů zejména vodivé cévy ve směru mene ( vlána ) zvané tracheidy, u listnáčů tracheje a další buňy, např. s vyztužovací funcí apod. dřeň letoruh Terminologie: jarní dřevo letní dřevo dřeňové paprsy ambium lýo tangenciální řez radiální řez NNK ocelové onstruce (11) 1

Vlastnosti dřeva Jsou různé pro směr: - rovnoběžně s vlány, - olmo vlánům (navíc různé v radiálním a tangenciálním směru). Fyziální vlastnosti: Objemová hmotnost (hustota) záleží na vlhosti. např. [g/m 3 ] čerstvý vlhost 15% vlhost 0% dub až 1300 690 650 smr 850 470 430 Vlhost: Ovlivňuje změnu rozměrů, únosnost i další vlastnosti dřeva. Při nasycení činí cca 5 35 %, před použitím se dřevo vysouší, jina vzniají trhliny, popř. napětí. Tepelná vodivost, roztažnost (záleží na orientaci vlánům: ǁ, ): Dřevo má malou vodivost (izoluje), např. λ 0,15 W/mK (ocel má λ 50). Roztažnost α ǁ 0,000 005; α 0,000 034. Mechanicé vlastnosti dřeva (pevnost, modul pružnosti): Obecně jsou ovlivněny druhem dřeva, rozměry, vadami, zatížením, vlhostí. Charateristicé hodnoty jsou stanoveny podle tříd pevnosti v normách (viz dále). NNK ocelové onstruce (11)

Dřevo a materiály na bázi dřeva pro stavební onstruce Rostlé dřevo: desové řezivo (prna, fošny), hraněné řezivo (latě, hranoly), polohraněné řezivo, ulatina. Pro stavební účely musí být vysušeno (pro lepené prvy s vlhostí do 15 %, pro ryté onstruce do 0 %). Přeližované desy: Přeližy (z lichého počtu dýh lepených vzájemně olmo), laťovy a sendviče. dýha laťovový střed přeližy laťovy NNK ocelové onstruce (11) 3

Dřevovlánité desy Výroba z dřevních vláen s přídavem lepidla a aditiv zlepšující vlastnosti desy. Vyrábí se morou (výroba a lisování ve vodě) nebo suchou cestou. Je mnoho typů, např.: měé dřevovlánité desy (hobra), hobra DVD (dřevovlánité desy Sololit, Solola), MDF (Medium Density Fiberboard), HDF (High Density Fibreboard) spíše pro nábyte. sololit Dřevotřísové desy Výroba z tříse dřeva, slepením a slisováním. Mnoho typů podle výrobců. OSB desy (Oriented Strand Board) Vyrábí se lisováním velých ( 7cm) dřevních štepů ve 3 4 vrstvách, vrchní vrstvy s třísami směřují vesměs v podélném směru, lepí se prysyřicí a lisují. po lisování NNK ocelové onstruce (11) 4

Lepené lamelové dřevo Výroba z řeziva na automaticých linách (max. rozměr prvu 0,4 x x 35 [m]). Používají se obvyle melaminová lepidla, nastavení dély lamel zubovitým styem. Vrstvené dřevo (LVL Laminated Veneer Lumber, ob. zn. Kerto, Micro-Lam, Parallam, Intrallam). Výroba z dýh tl. 3, mm lepených souběžně (max. rozměr prvů 75x180x600 cm). Křížem vrstvené dřevo (CLT cross laminated timber) Desový systém obdobný formě přeližy, avša z pren ( 1 45 mm) spojovaných na linách lepením a zalisováním, popř. mechanicy. NNK ocelové onstruce (11) 5

Navrhování podle ČSN EN 1995-1-1 (Navrhování dřevěných onstrucí, Část 1-1: Obecná pravidla Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby) Rozlišuje se doba trvání zatížení a vlhost materiálu za provozu při 0 ºC: Třídy trvání zatížení: stálé dlouhodobé střednědobé rátodobé oamžiové trvá déle než 10 let 6 měsíců až 10 let 1 týden až 6 měsíců méně než 1 týden Třídy provozu (podle vlhosti provozu): třída provozu 1 vlhost > 65 % pouze něoli týdnů v roce třída provozu vlhost > 85 % pouze něoli týdnů v roce třída provozu 3 vyšší vlhost než u třídy Charateristicé hodnoty pevnostních vlastností Pro onstruční dřevo jsou uvedeny podle tříd v ČSN EN 338. Pro lepené lamelové dřevo jsou uvedeny podle tříd v ČSN EN 1194. Hodnoty jsou uvedeny v následujících tabulách. NNK ocelové onstruce (11) 6

Konstruční dřevo: Charateristicé hodnoty v MPa Hodnoty odpovídají dřevu při teplotě vzduchu 0 ºC a relativní vlhosti 65 %. Jehličnaté dřeviny třídy pevnosti: C14 C16 C18 C0 C C4 C7 C30 C35 C40 C45 C50 ohyb f m, 14 16 18 0 4 7 30 35 40 45 50 tah ǁ s vlány f t,0, 8 10 11 1 13 14 16 18 1 4 7 30 tah vlánům f t,90, 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 tla ǁ s vlány f c,0, 16 17 18 19 0 1 3 5 6 7 9 tla vlánům f c,90,,0,,,3,4,5,6,7,8,9 3,1 3, smy f v, 3,0 3, 3,4 3,6 3,8 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 modul pružnosti E 0,mean 7 8 9 9,5 10 11 11,5 1 13 14 15 16 ǁ s vlány [GPa] E 0,05 4,7 5,4 6 6,4 6,7 7,4 7,7 8 8,7 9,4 10 10,7 průměr modulu E 90,mean 0,3 0,7 0,30 0,3 0,33 0,37 0,38 0,40 0,43 0,47 0,50 0,53 pružnosti [GPa] průměr modulu G mean 0,44 0,5 0,56 0,59 0,63 0,69 0,7 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00 ve smyu [GPa] průměrná hustota ρ mean 350 370 380 390 410 40 450 460 480 500 50 550 [g/m 3 ] NNK ocelové onstruce (11) 7

Konstruční dřevo: Charateristicé hodnoty v MPa Hodnoty odpovídají dřevu při teplotě vzduchu 0 ºC a relativní vlhosti 65 %. Listnaté dřeviny třídy pevnosti: D18 D4 D30 D35 D40 D50 D60 D70 ohyb f m, 18 4 30 35 40 50 60 70 tah ǁ s vlány f t,0, 11 14 18 1 4 30 36 4 tah vlánům f t,90, 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 tla ǁ s vlány f c,0, 18 1 3 5 6 9 3 34 tla vlánům f c,90, 7,5 7,8 8,0 8,1 8,3 9,3 10,5 13,5 smy f v, 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,5 5,0 modul pružnosti E 0,mean 9,5 10 11 1 13 14 17 0 ǁ s vlány [GPa] E 0,05 8 8,5 9, 10,1 10,9 11,8 14,3 16,8 průměr modulu E 90,mean 0,63 0,67 0,73 0,80 0,86 0,93 1,13 1,33 pružnosti [GPa] průměr modulu G mean 0,59 0,6 0,69 0,75 0,81 0,88 1,06 1,5 ve smyu [GPa] průměrná hustota ρ mean 570 580 640 650 660 750 840 1080 [g/m 3 ] NNK ocelové onstruce (11) 8

Lepené ombinované lamelové dřevo: Charateristicé hodnoty v MPa Hodnoty lze apliovat, poud zoušy podle EN 408 a EN1193 nedávají hodnoty menší. Pozn.: pro homogenní lamelové dřevo (de jsou všechny lamely ze stejné jaosti) jsou pevnosti označené písmenem h (např. GL 4h) a pevnosti mohou být vyšší (viz norma). třídy pevnosti: GL 4c GL 8c GL 3c GL 36c ohyb f m,g, 4 8 3 36 pevnost v tahu f t,0,g, 14 16,5 19,5,5 f t,90,g, 0,35 0,40 0,45 0,50 pevnost v tlau f c,0,g, 1 4 6,5 9 f c,90,g,,4,7 3,0 3,3 pevnost ve smyu f v,g,,,7 3, 3,8 modul pružnosti ǁ E 0,g,mean 11600 1600 13700 14700 E 0,g,0,05 9400 1000 11100 11900 modul pružnosti E 90,g,mean 30 390 40 460 modul ve smyu G g,mean 590 70 780 850 průměrná hustota ρ g, 350 380 410 430 [g/m 3 ] NNK ocelové onstruce (11) 9

Globální analýza dřevěných onstrucí Výpočet vnitřních sil podle teorie 1. řádu se provádí pružnostní analýzou (LA) s průměrnými hodnotami modulů pružnosti E mean, G mean (viz předchozí tabuly). Pozn: Poud je průběh sil ovlivněn rozdělením tuhosti v onstruci (např. ompozitní prvy s rozdílnými vlastnostmi podle závislosti na čase), použijí se onečné průměrné hodnoty: Emean Gmean Emean, fin = Gmean, fin = 1+ψ ) 1+ψ ) ( def ( def de součinitel dotvarování def podle třídy provozu: třída provozu 1 3 rostlé dřevo 0,60 0,80,00 lepené lamelové dřevo 0,60 0,80,00 a ψ je součinitel pro vazistálou hodnotu proměnného zatížení. Výpočet vnitřních sil podle teorie. řádu se provádí pružnostní analýzou (GNA) s návrhovými hodnotami bez zohlednění dély trvání zatížení, tj.: Emean Gmean E d = G d = de γ M je uvedeno pro různé materiály γ M γ M dále (např. pro rostlé dřevo γ M =1,3, pro lepené lamelové dřevo γ M =1,5). NNK ocelové onstruce (11) 10

Mezní stavy únosnosti (MSÚ) Návrhová hodnota únosnosti (viz předešlé tabuly) obecně: R = d mod R γ M mod je modifiační součinitel zohledňující vliv trvání zatížení a vlhosti: materiál rostlé dřevo lepené lamelové dřevo třída provozu 1 3 1 3 třída trvání zatížení stálé dlouhodobé střednědobé rátodobé oamžiové 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 0.5 0.55 0.65 0.7 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 0.5 0.55 0.65 0.7 0.9 Pozn.: Pro průřezy malých rozměrů (pro rostlé dřevo < 150 mm, pro lamelové dřevo < 600 mm) lze charateristicé hodnoty f a f zvětšit součinitelem m, t,0, h (viz ČSN EN 1995-1-1). NNK ocelové onstruce (11) 11

Záladní případy namáhání Dílčí součinitele materiálu a únosnosti γ M : rostlé dřevo γ M = 1,3 lepené lamelové dřevo γ M = 1,5 LVL, OSB γ M = 1, spoje γ M = 1,3 ovové desy s prolisovanými trny γ M = 1,3 Tah ǁ s vlány: t,0, d f t,0,d de t,0,d, je návrhové napětí v tahu ǁ s vlány. Pozn.: Pro tah vlánům musí být uvážen vliv veliosti prvu. Tla ǁ s vlány: c,0, d f c,0,d de c,0,d, je návrhové napětí v tlau ǁ s vlány. NNK ocelové onstruce (11) 1

Tla vlánům: c,90, d c,90 f c,90,d Fc,90,d de c,90,d je návrhové napětí v tlau Aef vlánům v dotyové ploše, c,90 součinitel pro soustředěný tla (1,0 4,0). Prostý šimý ohyb (momentové namáhání): f m,y,d m,y,d + m f m,z,d m,z,d 1 a současně m f m,y,d m,y,d + f m,z,d m,z,d 1 de m,y,d a m,z,d jsou návrhová napětí v ohybu hlavním osám, m = 0,7 pro obdélníové průřezy, pro ostatní m = 1,0. Smy: τ d f v,d de τ d je návrhové napětí ve smyu. Pozn.: Síly působící do vzdálenosti výšy nosníu od podpory se do posouvající síly neuvažují. NNK ocelové onstruce (11) 13

Vzpěrný tla: c,0, d c f c,0,d de součinitel (vzpěrnosti) c je menší z hodnot pro vybočení y nebo z: c,y = y + 1 y λ rel,y c,z = z + 1 z λ rel,y = 0, 5( 1+ β ( λ 0, ) + λ ) = 0, 5( 1+ β ( λ 0, ) + λ ) y c rel,y 3 rel,y z c rel,z 3 rel,z de pro rostlé dřevo β. = 0 ; pro lepené lamelové dřevo β c = 0,1 c, Štíhlosti: λ y = λ = z L cr,y i L y cr,z i z λy λ rel,y = π λz λ rel,z = π f E f E c,0, 0, 05 c,0, 0, 05 NNK ocelové onstruce (11) 14

Příčná a torzní stabilita při ohybu (lopení): m, d critfm,d de součinitel (lopení) crit se určí podle poměrné štíhlosti: crit = 1 pro crit =, 56 0, 75 crit 1 λ 1 = λ rel,m a poměrná štíhlost λ rel,m = f m, m,crit rel,m pro pro π m,crit = = W λ 0 75 rel, m, 0 rel, m,, 75 < λ 1 4 1, 4 < λ ef rel,m M y,crit 0, 05 z 0, 05 y E l I W G y I t Pozn.: Pro obdélníový průřez (bxh) z jehličnatého dřeva lze uvažovat Efetivní déla: pro prostý nosní onzervativně (podrobně viz Euroód) l ef = L. m,crit = 0, 78b h l ef E 0, 05 NNK ocelové onstruce (11) 15

Mezní stavy použitelnosti (MSP) Průhyby: Omezuje se oamžitý průhyb: w inst l/300 l/500 a onečný průhyb: w fin l/150 l/300 w c w inst w creep w fin... možné nadvýšení... oamžitý průhyb... od dotvarování... onečný průhyb Oamžitý průhyb se vypočte pro charateristicou ombinaci zatížení a průměrné hodnoty modulů pružnosti. Konečný průhyb se vypočte pro vazistálou ombinaci zatížení (viz souč. ψ ) s ohledem na dotvarování v čase. Pro prvy se stejným dotvarováním: u = u + u + Σu fin fin,g de pro stálé zatížení G: pro hlavní proměnné Q 1 : ostatní proměnná Q i : fin,q1 fin, Q i ( ) u fin, = u 1+ G inst,g def u fin, Q,1 = uinst,q,1( 1+ψ, 1 def ) u fin, Q,i = u inst,q,i ( ψ +ψ ) 0,i NNK ocelové onstruce (11) 16, i def ( def viz str. 10)

Pozn.: Pro průhyby prvů se spoji ve střihu se musí uvážit jejich proluz. Do výpočtů potom vstupuje modul proluzu K ser jednoho střihu, jehož hodnotu uvádí pro různé spojovací prostředy Euroód v čl. 7.1. Např. pro hřebíy (bez předvrtání) průměru d a dřevo hmotnosti ρ m platí: 1,5 0, 8 ρm d K ser= 30 Kmitání: U stropů obytných budov se má provést posouzení poud první vlastní frevence f 1 8 Hz, limit vša Euroód neuvádí. Pro vyšší frevenci f 1 je naznačeno ompliované posouzení, i dyž vysoá frevence evidentně není na závadu. NNK ocelové onstruce (11) 17