OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce Přednáška č. 1 Doc. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D. VŠB Technická univerzita Ostrava, Fakulta stavební, Katedra konstrukcí, Ludvíka Podéště 1875, 708 33 Ostrava Poruba
Dřevěné prvky a konstrukce přednáška č.1
ČR: 12. místo v lesnatosti v Evropě 4. místo v zásobě dřeva na 1 ha (245,8 m 3 /ha) 6. místo v ročním přírůstu (7,8 m 3 /ha) Spotřeba dřeva na osobu vzrostla za posledních 10 let z 0,23 na 0,46 m 3 Rakousko: 0,62 Evropa: 0,2 Skandinávie: 1,0 USA: 0,5 m 3 /obyvatele a rok
Výhody dřeva Dřevo je přírodní, obnovitelný materiál
Výhody dřeva Dřevo: výhodné mechanické vlastnosti, nízká hmotnost, snadná opracovatelnost, nízká energetická náročnost
Výhody dřeva Dřevo má výhodné tepelně -izolační vlastnosti
Výhody dřeva Dřevo má výhodné tepelně -izolační vlastnosti
Výhody dřeva Materiály na bázi dřeva mají výhodné akustické i zvukově izolační vlastnosti.
Hořlavost dřeva Nevýhody dřeva
Biotičtí škůdci a atmosférická koroze Nevýhody dřeva
Extraktní látky Stavba dřeva Chemické složení dřeva: 49,5% C; 44,2% O 2 ; 6,1% H 2 ; 0,2% N složitější chemické látky Celuloza Celuloza: (C 6 H 10 O 5 ) n 40 až 50% hmotnosti Hemiceluloza: 20 až 30% hmotnosti hexosany (C 6 H 10 O 5 ) n hlavně u jehličnanů pentosany (C 5 H 8 O 5 ) n převažují u listnáčů Lignin: 25 až 30% hmotnosti
Makroskopická stavba dřeva 1 kůra (chrání kmen před výkyvy teplot) 2 lýko (proudí v něm míza) 3 kambium (buněčná vrstva v ní vznikají nové dřevní buňky) 4 běl (živá část kmene, světlejší, měkčí, řidší, dá se impregnovat) 5 jádro (odumřelá část kmene, pevnější, tvrdší, trvanlivější, tmavší, hůře impregnovatelné) 6 letokruhy (jarní, letní) 7 dřeň 8, 9 hlavní a vedlejší dřeňové paprsky
Makroskopická stavba dřeva
Mikroskopická stavba dřeva Stavba buňky
Smrk
Borovice
Jedle Modřín
Dub Buk
Douglaska Smrk Borovice Modřín Borovice Jedle Tsuga Thuje
Javor Azobé Buk Dub Meranti Merbau Robinia Teak
kulatina hranol KVH-trojtrám
Paralam OSB překližka KERTO
DTD MDF Měkká DVD Tvrdá DVD
Fyzikální vlastnosti dřeva Směry hlavních os
Vlhkost dřeva Dřevina Jehličnany Listnáče Překližka Dřevotříska tangenciálně 0,32 0,40 Součinitel vlhkostní deformace α Kolmo na vlákna radiálně 0,16 0,20 0,30 0,45-0,70 Rovnoběžně s vlákny 0,01 0,01 Průměrné hodnoty součinitele vlhkostní deformace při změně vlhkosti dřeva o 1%
Objemová hmotnost dřeva Dřevina Smrk Borovice Dub Buk Objemová hmotnost dřeva (kg/m 3 ) Čerstvě vytěžené Vlhkost 15 % 850 470 900 520 920-1300 690 900-1240 720 Vlhkost 0 % 430 490 650 680
Hustota dřeva Hustota dřeva je nejdůležitější fyzikální charakteristikou dřeva. Většina mechanických vlastností dřeva i únosnost spojů jsou pozitivně korelovány s hustotou. Hustotou dřeva (ρ) se rozumí hmotnost 1 m 3 dřeva při dané vlhkosti, udaná v kg. Hustota dřeva značně kolísá vlivem změn vlhkosti. Hustota ρ ω při vlhkosti dřeva ω (%) lze vyjádřit: ρ ω = m V ω ω = m0 (1 + 0,01ω ) V (1 + 0,01β ω) 0 V = 1+ 0,01ω ρ0 1+ 0,01β ω V Hustota samotné dřevní hmoty je přibližně 1540 kg/m 3.
Tepelné vlastnosti dřeva Knejdůležitějším patří tepelná vodivost a teplotní délková roztažnost. Vlastní dřevní hmota má malou tepelnou vodivost. Tepelná vodivost dřeva je díky nízké objemové hmotnosti a pórovitosti nízká, je však rozdílná ve směru vláken a kolmo k vláknům (je cca poloviční). Tepelná vodivost dřeva se zvyšuje se vzrůstající objemovou hmotností a také e vzrůstající vlhkostí. Teplotní délková roztažnost je menší než u kovů a betonů. U smrkového dřeva činí cca 6 10-6 K -1 podél vláken a 34 10-6 K -1 kolmo k vláknům, u dubového dřeva činí cca 4 10-6 K -1 podél vláken a 28 10-6 K -1 kolmo k vláknům.
Elektrické vlastnosti dřeva Suché dřevo je velmi dobrý izolant. Měrný elektrický odpor dřeva je nejmenší ve směru rovnoběžném s vlákny. Kolmo k vláknům je přibližně dvojnásobný. Elektrický odpor dřeva je nepřímo úměrný teplotě a vlhkosti. Elektrický odpor dřeva nejcitlivěji reaguje na změny vlhkosti. Této skutečnosti se využívá v elektrických odporových vlhkoměrech.
Mechanické vlastnosti dřeva Pracovní diagram dřeva pro namáhání v tlaku/tahu rovnoběžně s vlákny
Vliv vlhkosti na pevnost dřeva tlak tah ohyb
Vliv vlhkosti na pevnost dřeva W=12% W=20% W>28%
Vliv doby trvání zatížení na pevnost dřeva
Metody zjišťování jakosti dřeva na stavební konstrukce Nedestruktivní metody: Vizuální třídění (ČSN EN 518, ČSN 73 2824-1) Strojní třídění (Cook-Bolinder, Computermatic, Proof Loading) Další nedestruktivní metody (ultrazvuk, rázová ozvěna, kmitání, penetrační metody, atd.) Destruktivní metody (průkazné zkoušky)
1) Vizuální zatřídění řeziva 2) Přiřazení vizuálních tříd jakost
Analogické třídy podle předchozí (ČSN 49 1531-1/1998) 1/1998) a nové normy (ČSN 73 2824-1/2004) ČSN EN 975-1 1 + A1/2001 Řezivo Vizuální třídění listnatého dřeva Část 1: Dub a buk
ČSN EN 1912/1999: C30
ČSN EN 1912/1999: C24
ČSN EN 1912/1999: C16
RD: ČSN EN 338/2003: Třídy pevnosti charakteristické hodnoty LLD: ČSN EN 1194 Dřevěné konstrukce Lepené lamelové dřevo Třídy pevnosti a stanovení charakteristických hodnot (11/1999)