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. 2 Slonek Michal
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. 3 Slonek Michal
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) Znaky třídění Vizuální třída S7 S10 S13 Suky do 3/5 do 2/5 do 1/5 Dřeň dovoluje se dovoluje se nedovoluje se Šířka letokruhů - všeobecně - u douglasky do 6 mm do 8 mm do 6 mm do 8 mm do 4 mm do 6 mm Trhliny - výsušné - způsobené bleskem odlupčivé do 3/5 nedovolují se do 1/2 nedovolují se do 2/5 nedovolují se Obliny do 1/3 do 1/3 do 1/4 Zakřivení - podélné - šroubovité do 12 mm 2m/25mm šířky do 8 mm 1m/25 mm šířky do 8 mm 1m/25mm šířky Zbarvení, hniloba - zamodrání - pruhovitost - hnědá hniloba - bílá hniloba dovoluje se do 3/5 nedovoluje se nedovoluje se dovoluje se do 2/5 nedovoluje se nedovoluje se dovoluje se do 1/5 nedovoluje se nedovoluje se Tlakové dřevo do 3/5 do 2/5 do1/5 Odklon vláken do 16% do 12% do 7% 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) Znaky třídění Trhliny - výsušné - způsobené bleskem odlupčivé Třídy pevnosti < C 24 C 24 - C35 > C35 do 1/2 nedovolují se do 2/5 nedovolují se do 1/5 nedovolují se Obliny do 1/4 do 1/8 nedovolují se Zakřivení - podélné - šroubové - příčné Zbarvení, hniloba - zamodrání - pruhovitost (hnědé a černé pruhy) - hnědá hniloba bílá hniloba Poškození hmyzem napadající čerstvé dřevo Další znaky do 12 mm 2 mm / 25 mm šířky do 1/20 dovoluje se do 3/5 nedovoluje se do 8 mm 1 mm / 25 mm šířky do 1/30 dovoluje se do 2/5 nedovoluje se dovolují se otvory do průměru 2 mm do 8 mm 1 mm / 25 mm sířky do 1/50 dovoluje se do 1/5 nedovoluje se 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. vlastnosti lepeného materiálu b. stav a množství naneseného lepidla c. lisovací teplota d. lisovací tlak e. 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 (cm 3 nebo m 3 ). 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 Tah podél vláken 7 napříč vláken 0,05 Tlak podél vláken 8,5 napříč vláken 2 Smyk podél vláken 0,9 napříč vláken 1 Modul pružnosti v ohybu E 10 000 Modul pružnosti ve smyku G 500 Hustota 420 560 kg/m 3 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. 4.2.2.1. Vlastnosti trámů Duo a Trio Obr. 2: Lepené trámy Duo 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 Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti v MPa Způsob namáhání Směr namáhání Průměrná hodnota Ohyb podél vláken 10 Tah Tlak Smyk podél vláken 7 napříč vláken 0,05 podél vláken 8 napříč vláken 2 podél vláken 0,9 napříč vláken 1 Modul pružnosti v ohybu E 11 000 Modul pružnosti ve smyku G 500 Hustota 420 560 kg/m 3 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 Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti v MPa Způsob namáhání Směr namáhání Průměrná hodnota Ohyb podél vláken 11 Tah Tlak Smyk podél vláken 8,5 napříč vláken 0,2 podél vláken 8,5 napříč vláken 2 podél vláken 0,9 napříč vláken 1,6 Modul pružnosti v ohybu E 11 000 Modul pružnosti ve smyku G 550 Hustota 420 560 kg/m 3 4.2.3.5. Oblasti použití - 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. 4.3.1.1. Vlastnosti Kerta-S Obr. 4: Formáty 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 Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti v MPa Způsob namáhání Směr namáhání Průměrná hodnota Ohyb podél vláken 19 Tah podél vláken 16 napříč vláken 0,2 Tlak podél vláken 16 napříč vláken 3 Smyk podél vláken 2 napříč vláken 0,9 Modul pružnosti v ohybu E 13 000 Modul pružnosti ve smyku G 500 Hustota 510 kg/m 3 4.3.1.5. Oblasti použití - 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. 4.3.2.1. Vlastnosti Kerta-Q Obr. 5: Formáty 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 Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti v MPa Způsob namáhání Směr namáhání Průměrná hodnota Ohyb podél vláken 15 Tah Tlak Smyk podél vláken 8 napříč vláken 2,5 podél vláken 8 napříč vláken 3 podél vláken 0,6 napříč vláken 2,2 Modul pružnosti v ohybu E 10 000 Modul pružnosti ve smyku G 500 Hustota 470 kg/m 3 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/m 3. (Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5, 2004) 4.3.3.1. Vlastnosti Microllamu LVL Obr. 6: Microllam různých průřezů - 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 Hodnoty pevnosti a moduly pružnosti v MPa Způsob namáhání Směr namáhání Průměrná hodnota Ohyb podél vláken 19 Tah Tlak Smyk podél vláken 17 napříč vláken 0,5 podél vláken 19 napříč vláken 3,9 podél vláken 1,3 napříč vláken 2,5 Modul pružnosti v ohybu E 14 500 Modul pružnosti ve smyku G 750 Hustota 670 720 kg/m 3 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/m 3, 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. 4.4.1.1. Vlastnosti Parallamu PSL Obr. 7: Formáty 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