OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCEPRVKY A KONSTRUKCE
Část: Část: Dřevěné konstrukceDřevěné konstrukce
Doc. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D.
VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta stavební,Katedra konstrukcí,
Ludvíka Podéště 1875, 708 33 Ostrava – Poruba
Přednáška č. 1
Dřevěné prvky a konstrukce – přednáška č.1
ČR: 12. místo v lesnatosti v Evropě
4. místo v zásobě dřeva na 1 ha (245,8 m3/ha)
6. místo v ročním přírůstu (7,8 m3/ha)
Spotřeba dřeva na osobu vzrostla za posledních 10 let z 0,23 na 0,46 m3
Rakousko: 0,62 Evropa: 0,2 Skandinávie: 1,0 USA: 0,5 m3/obyvatele a rok
Výhody dřevaDřevo je přírodní, obnovitelný materiál
Výhody dřevaDřevo: výhodné mechanické vlastnosti,
nízká hmotnost,snadná opracovatelnost,nízká energetická náročnost
Výhody dřevaDřevo má výhodné tepelně - izolační vlastnosti
Výhody dřevaDřevo má výhodné tepelně - izolační vlastnosti
Výhody dřevaMateriály na bázi dřeva mají výhodné akustické i zvukově – izolační vlastnosti.
Nevýhody dřevaHořlavost dřeva
Nevýhody dřevaBiotičtí škůdci a atmosférická koroze
Stavba dřevaChemické složení dřeva:49,5% C; 44,2% O2; 6,1% H2; 0,2% N ⇒ složitější chemické látky
Celuloza:(C6H10O5)n – 40 až 50% hmotnosti
Hemiceluloza: 20 až 30% hmotnostihexosany (C6H10O5)n – hlavně u jehličnanůpentosany (C5H8O5)n – převažují u listnáčů
Lignin: 25 až 30% hmotnosti
Extraktní látky
Celuloza
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 – dřeň8, 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 TeakRobinia
kulatina hranol
KVH-trojtrám
překližka KERTO
Paralam OSB
MDFDTD
Měkká DVD Tvrdá DVD
Fyzikální vlastnosti dřeva
Směry hlavních os
0,45-0,70Dřevotříska
0,30Překližka
0,010,200,40Listnáče
0,010,160,32Jehličnany
radiálnětangenciálně
Rovnoběžně s vlákny
Kolmo na vlákna
Součinitel vlhkostní deformace αDřevina
Vlhkost dřeva
Průměrné hodnoty součinitele vlhkostní deformace při změně vlhkosti dřeva o 1%
680720900-1240Buk
650690920-1300Dub
490520900Borovice
430470850Smrk
Vlhkost 0 %Vlhkost 15 %Čerstvě vytěžené
Objemová hmotnost dřeva (kg/m3)Dřevina
Objemová hmotnost dřeva
Hustota dřevaHustota 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 m3 dřeva při dané vlhkosti, udaná v kg. Hustota dřeva značně kolísá vlivem změn vlhkosti. Hustota ρω při vlhkosti dřeva ω (%) lze vyjádřit:
ωβωρ
ωβωρ
ω
ωω
VVVm
Vm
01,0101,01
)01,01()01,01(
00
0
++
⋅=++
==
Hustota samotné dřevní hmoty je přibližně 1540 kg/m3.
Tepelné vlastnosti dřeva
K nejdůležitějším 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.
Pracovní diagram dřeva pro namáhání v tlaku/tahu rovnoběžně s vlákny
Mechanické vlastnosti dřeva
tlak tah ohyb
Vliv vlhkosti na pevnost dřeva
W=12% W=20% W>28%
Vliv vlhkosti na pevnost dřeva
Vliv doby trvání zatížení na pevnost dřeva
Metody zjišťování jakosti dřeva na stavební konstrukceMetody 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 řeziva1) Vizuální zatřídění řeziva 2) Přiřazení vizuálních tříd jakosti2) Přiřazení vizuálních tříd jakosti
Analogické třídy podle předchozí (ČSN 49 1531Analogické třídy podle předchozí (ČSN 49 1531--1/1998) a nové 1/1998) a nové normy (ČSN 73 2824normy (ČSN 73 2824--1/2004)1/2004)
ČČSN EN 975SN EN 975--1 + A1/2001 Řezivo 1 + A1/2001 Řezivo –– Vizuální třídění listnatého Vizuální třídění listnatého dřeva dřeva –– Část 1: Dub a bukČást 1: Dub a buk
ČČSN EN 1912/1999: C30SN EN 1912/1999: C30
ČČSN EN 1912/1999: C24SN EN 1912/1999: C24
ČČSN EN 1912/1999: C16SN EN 1912/1999: C16
RD: ČSN EN 338/2003: Třídy pevnosti RD: ČSN EN 338/2003: Třídy pevnosti –– charakteristické hodnotycharakteristické hodnoty
LLD: ČSN EN 1194 Dřevěné konstrukce – Lepené lamelové dřevo – Třídy pevnosti a stanovení charakteristických hodnot (11/1999)
