Dřevěné konstrukce

(Doc.Ing.Petr Kuklík,CSc., ČVUT FS,2005)

proces rehabilitace dřevěných konstrukcí na celém světě byl započat jiţ na

přelomu 70. a 80. let 20. století

velké dřevařské firmy zahájily úzkou spolupráci s:

o chemickým průmyslem

nová lepidla, ochranné prostředky na dřevo, chemické modifikace dřeva

o strojním a elektrotechnickým průmyslem

stroje a přístroje na třídění řeziva, nové pilařské technologie, počítači

řízené

sušárny, strojní technologie pro výrobu nových materiálů na bázi dřeva

aktivity komisí světových a evropských organizací

o podíl na výzkumu a technické normalizaci v oboru dřevěných konstrukcí.

K současným trendům v pouţití dřeva patří především:

montované rodinné domy;

vícepodlaţní budovy (bytové domy, administrativní budovy, školy atd.);

lehké střešní konstrukce;

haly pro sportovní a zemědělské účely;

speciální stavby (kostely, reprezentační stavby atd.);

lávky pro pěší a cyklisty.

Nové trendy

konstrukce smíšené ze dřeva, oceli a betonu - úloha dřeva v těchto konstrukcích

není potlačena

kompozitní dřevobetonové stropní konstrukce

zlepšení prostorové tuhosti a poţární odolnosti těchto staveb.

Důvody pro vyuţívání dřeva ve stavebnictví a konstrukcích:

• Pouţívání dřeva napomůţe zachovat pro budoucnost zbývající zdroje

vyčerpatelných surovin.

• Dřevařský průmysl způsobuje relativně malé znečištění ţivotního prostředí, které

je dále redukováno modernizací výrobních procesů.

• Vyvíjeny jsou stále progresivnější technologie třídění a zpracování dřeva,

provádění spojů prvků ze dřeva a materiálů na bázi dřeva a postupy pro navrhování

dřevěných konstrukcí.

• Dřevo můţe spolupůsobit jak s ocelí, tak i s betonem a spoluvytvářet tak

hospodárné smíšené konstrukce.

• Ačkoliv dřevo je zápalné a hořlavé, jeho chování při poţáru je předvídatelné. Větší

dřevěné průřezy mají vysokou poţární odolnost.

• Pro výrobu dřeva a materiálů na bázi dřeva je všeobecně zapotřebí málo energie.

• Dřevo je recyklovatelné, nebo můţe být pouţito jako zdroj energie, který nepůsobí

velké znečištění ovzduší.

Dřevo a materiály na bázi dřeva

Druhy dřevin

1) Dřeviny - jehličnaté a listnaté.

2) Podle tvrdosti - měkké a tvrdé (mezi měkkými a tvrdými dřevinami však není

zcela přesná hranice)

Druhová skladba lesů České republiky bez tzv. holiny (plochy lesů dočasně zbavené

lesního porostu v důsledku těţby dřeva apod.) byla v roce 2000 tato:

-jehličnaté dřeviny 76,5 %:

- smrk 54,1 %;

- jedle 0,9 %;,

- borovice 17,5 %;

- modřín 3,8 %;

- ost. jehličnaté 0,2 %;

-listnaté dřeviny 22,3 %:

- dub 6,4 %;

- buk 6,0 %;

- ost. listnaté 9,9 %.

Jehličnaté dřeviny většinou měkké dřeviny nebo tvoří přechod k měkkým dřevinám

rostou 80 aţ 100 let, dosahují výšky 25 aţ 40 m a průměru kmene aţ 1 m.

Smrkové dřevo

na dřevěné konstrukce se pouţívá nejčastěji;

je bílé aţ naţloutlé barvy, mírné smolnaté, s pevně zarostlými suky;

je poměrně měkké, lehké, pruţné, dobře štípatelné a snadno zpracovatelné;

je vhodné k lepení;

v suchu je trvanlivé, ve vlhku rychle hnije.

Jedlové dřevo

pravidelnost růstu lepší neţ dřevo smrkové;

náročnější na zpracování;

je šedobílé barvy, má menší obsah pryskyřice, jeho suky někdy vypadávají;

je měkké, pruţné, velmi dobře štípatelné, ohebné a nosné;

je méně trvanlivé neţ dřevo smrkové a borové;

časem šediví aţ černá.

Borové dřevo

je poměrně hodně sukovité;

má načervenalou barvu;

pro značný obsah pryskyřice je velmi odolné proti vlivům vlhkosti;

je poměrně křehké a méně pruţné;

nedoporučuje se pouţívat na konstrukční prvky namáhané ohybem;

vadou borového dřeva je uvolňování a vypadávání suků;

borové dřevo se velmi osvědčuje v prostředí, v němţ se střídá sucho a vlhko.

Modřínové dřevo

je polotvrdé;

obsahuje značné mnoţství pryskyřice, kterou je rovnoměrné prosyceno;

je trvanlivé a vzdoruje poměrně dobře střídání sucha a vlhka;

je světle ţluté barvy, stářím však červená, hnědne a tmavne;

je velmi pruţné a v minulosti se pouţívalo na krovy velkých rozpětí.

Listnaté dřeviny

patří většinou do skupiny tzv. tvrdých dřevin;

rostou 120 aţ 150 let a dosahují výšky 20 aţ 25 m (dub aţ 60 m);

s průměrem kmene aţ 1,5 m (dub aţ 3 m).

Dubové dřevo

je ţlutohnědé barvy;

je tvrdé, pevné, těţké, houţevnaté a trvanlivé;

má velkou pevnost v tlaku i v tahu;

je nejvhodnějším dřevem pro výrobu dřevěných hmoţdíků, kolíků, klínů apod.;

na suchu vydrţí 500 aţ 700 let, ve vodě je jeho ţivotnost prakticky neomezená;

v porovnání s měkkými dřevinami je dubové dřevo značně odolné proti ohni,

zejména je-li vhodně impregnováno.

Bukové dřevo

má načervenalou barvu

je měkčí neţ dřevo dubové a není tak houţevnaté

je těţko opracovatelné

není-li vhodně impregnováno, odolává špatně vlivům vlhkosti

bukové dřevo se pouţívá na výrobu dýh a překliţek.

Dřevo z ostatních druhů listnatých stromů se na dřevěné konstrukce téměř

nepouţívá. Jasan, javor, bříza a lípa se většinou pouţívají na truhlářské a řezbářské

práce.

Struktura dřeva Dřevo lze charakterizovat jako organický, nehomogenní, anizotropní a

hygroskopický materiál.

Struktura jehličnatých dřevin: a - příčný řez, b - radiální řez, c - tangenciální řez, d -

letokruh, e - tracheidy, f - dvojtečky, g - dřeňový paprsek, h - pryskyřičný kanálek

Struktura listnatých dřevin: a - příčný řez, b - radiální řez, c - tangenciální řez, d -

letokruh, e - tracheidy, f - tracheje, g - perforace přepáţky tracheje, h - dřeňový

paprsek

Charakteristika jehličnatých dřevin

hlavním skladebným prvkem jsou tracheidy;

tvoří aţ 95 % objemu dřevní hmoty;

jsou to buňky 2 aţ 5 mm dlouhé a 30 aţ 40 m široké;

tloušťka stěn buněk je 2 aţ 3 m nebo 5 aţ 7 m, podle toho, zda jde o buňky jarní,

či letní.

Charakteristika listnatých dřevin

hlavním skladebným prvkem jsou tracheje;

tvoří aţ 75 % objemu dřevní hmoty;

jsou to buňky většinou širší a objemnější neţ ostatní druhy buněk ve dřevě;

jsou zásadně válcovitého tvaru;

tracheje jsou buněčným prvkem, který se vyskytuje pouze u dřeva listnatých dřevin.

Dalším hlavním skladebným prvkem dřeva jsou dřeňové paprsky - pletiva skládající

se převáţně z horizontálně uspořádaných buněk:

u jehličnatých dřevin tvoří přibliţně 7 % z celkového objemu dřevní hmoty

u listnatých dřevin přibliţně 18 % z celkového objemu dřevní hmoty.

Chemické sloţení dřeva je u jednotlivých druhů suchých dřevin prakticky stejné

uhlík 49,5 %, kyslík 44,2 %, vodík 6,1 %, dusík 0,2 %.;

tyto prvky vytvářejí řadu sloţitých organických látek, z nichţ nejdůleţitější jsou

celulóza, hemicelulózy a dále cukry, lignin

tzv. extraktivní látky, tj. doprovodné látky, které lze oddělit extrakcí (těkavé

kyseliny, éterické oleje, alkoholy, barviva, minerální sloučeniny apod.).

Vlastnosti dřeva Dřevo má v různých směrech rozdílné vlastnosti.

Výrazně se od sebe liší vlastnosti rovnoběţně s vlákny a kolmo k vláknům.

Ve směru kolmo k vláknům se potom ještě od sebe liší vlastnosti v radiálním a v

tangenciálním směru.

Nejlepší parametry pevnosti i tuhosti a zároveň nejmenší deformace od účinku

teploty, sesychání či bobtnání má dřevo ve směru rovnoběţně s vlákny.

Fyzikální vlastnosti dřeva

Objemová hmotnost dřeva

- závisí na mnoţství vody, které obsahuje

-

Průměrná objemová hmotnost dřeva

Dřevin

a

Objemová hmotnost dřeva

(kgm"J)

čerstvě

vytěţenéh

o

při

vlhkosti

15%

při

vlhkosti 0

%

dub 920 -1 300 690 650

buk 900 -1 240 720 680

modřín 800 590 550

borovic

e

900 520 490

jedle 850 450 410

smrk 850 470 430

Vlhkost dřeva.

je dána mnoţstvím vody, které je ve dřevu obsaţeno;

tj. poměrem hmotnosti vody k hmotnosti sušiny dřevní hmoty.

Voda ve dřevu:

vody hygroskopicky vázané (obsaţené ve stěnách buněk)

vody volné (obsaţené mimo stěny buněk;

do vlhkosti přibliţně 30 % se voda nachází ve dřevu jako hygroskopicky vázaná;

vlhkost 30 % se nazývá bodem nasycení vláken - všechny buněčné stěny jsou

nasyceny vodou;

hygroskopickým vlhnutím a vysycháním se zvětšuje a zmenšuje tloušťka

buněčných stěn, a tím dochází k bobtnání a sesychání dřevěných prvků.

Objemové změny v buňkách dřeva vlivem hygroskopicky vázané a volné vody

V důsledku anizotropní struktury dřeva jsou výrazné rozdíly v sesychání a bobtnání

dřeva v tangenciálním a radiálním směru, ty jsou příčinou tvarových změn

dřevěných prvků.

Tvarové změny dřevěných prvků vlivem sesychání dřeva 1 - kosočtverečná, 2 -

konkávní, 3 - eliptická

Průměrné hodnoty součinitele vlhkostní deformace při změně vlhkosti dřeva o 1 %

Dřevina

Součinitel vlhkostní deformace

kolmo na vlákna

rovnoběţně s vlákny || tangenciálně t radiálně t

jehličnatá

listnatá

0,24

0,40

0,12

0,20

0,01

0

Tvarové změny dřevěných prvků vyvolávají nezbytnost různých konstrukčních

opatření, především u lepených konstrukcí. Například u lepených lamelových prvků

širších neţ 200 mm musí být lamely opatřeny dráţkami nebo místo jedné lamely se

musí pouţít dvě lamely vedle sebe. Obdobné úpravy musíme provést u nosníků se

stěnou z desek na bázi dřeva a pásnicí ze dřeva. Úpravy umoţní, aby se dřevo při

sesychání nepotrhalo vlivem přídavných napětí, je-li bráněno tvarové deformaci

prvků.

Konstrukční úpravy lepených prvků

Tepelné vlastnosti dřeva. Tepelná vodivost dřeva

je velmi malá, protoţe dřevo má malou objemovou hmotnost;

je pórovité a tepelná vodivost vlastní dřevní hmoty je malá;

dřevo je vhodným tepelné izolačním materiálem.

Teplotní roztaţnost dřeva

je malá;

u dřevěných konstrukcí nemusíme počítat s účinky od teplotních změn;

nemusíme provádět dilatační spáry;

teplotní délková roztaţnost je u smrkového dřeva 5,4·10-6

ve směru vláken a

34,1·10-6

napříč vláken.

Elektrické vlastnosti dřeva.

suché dřevo je velmi dobrý izolant;

měrný elektrický odpor dřeva je nejmenší v podélném směru vláken;

napříč vláken je téměř dvakrát větší;

s rostoucí vlhkostí a teplotou se elektrický odpor dřeva velmi sniţuje.

Akustické vlastnosti dřeva. Orientační průměrná zvuková vodivost dřeva je 4 500 ms

1 v podélném směru

vláken a 1 000 ms1 napříč vláken.

Zvuková pohltivost dřeva v procentech dopadající energie je přibliţně 50 %.

Zvuková průzvučnost vyjádřená úbytkem intenzity zvuku při průchodu

materiálem je u dřeva tloušťky 50 mm 27 dB a u překliţky tloušťky 12 mm 23

dB.

Mechanické vlastnosti dřeva Mechanické vlastnosti dřeva závisí

o na charakteru zatíţení (statické, dynamické, rázové)

o na trvání zatíţení (stálé, dlouhodobé, střednědobé, krátkodobé, okamţikové).

Mechanické vlastnosti dřeva se většinou zjišťují statickými zkouškami na zkušebních

tělesech podle příslušných norem.

Mechanické vlastnosti dřeva ovlivňuje řada činitelů:

o Konstrukční rozměr. Se zvětšováním konstrukčních rozměrů prvků dochází ke

zhoršení mechanických vlastností dřeva.

o Objemová hmotnost. Se zvětšováním objemové hmotnosti se zlepšují mechanické

vlastnosti dřeva.

o Vlhkost dřeva. Se zvyšováním vlhkosti dřeva do meze nasycení vláken (30 %) se

jeho mechanické vlastnosti, především pevnost dřeva v tlaku, zhoršují. Vlhkost

dřeva vyšší neţ 30 % jiţ nemá na sníţení mechanických vlastností podstatný vliv.

o Vady dřeva (výsušné trhliny, suky, hniloba, poškození hmyzem atd.) zhoršují

mechanické vlastnosti, především pevnost dřeva v tahu.

o Rychlost zatěţování. Se zvyšováním rychlosti zatěţování se pevnost dřeva

zvětšuje.

o Doba trvání zatíţení. S prodluţováním času trvání zatíţení pevnost dřeva klesá

přibliţně na 60 % krátkodobé pevnosti dřeva.

Dřevo a materiály na bázi dřeva na stavební konstrukce

Dřevo na stavební konstrukce Podle tvaru příčného průřezu se dřevo na stavební konstrukce dělí na:

- deskové řezivo (prkna, fošny);

- hraněné řezivo (hranoly a latě);

- polohraněné řezivo;

- výřezy pro stavební účely (sloupy, piloty apod.).

Vlhkost dřeva na stavební konstrukce se většinou předepisuje podle druhu a pouţití

v konstrukci

– spojovací součásti (hmoţdíky, kolíky atp.) 10%.

– lepené prvky 15%

– konstrukční prvky spojované hřebíky, svorníky, kovovými hmoţdíky

apod.20%

– prvky vystavené nechráněné expozici, u kterých vysychání dřeva není na

závadu 25%

– prvky, které budou trvale ve vlhkém nebo mokrém prostředí – bez omezení

Na dřevěné konstrukce nebo nosné prvky ze dřeva se musí pouţívat dřevo zvlášť

vybrané pro tento účel, u řeziva se rozlišují tyto třídy:

- třída S 13 - řezivo vysoké pevnosti (třída S0 podle 49 1531-1);

- třída S 10 - řezivo normální pevnosti (třída SI podle 49 1531-1);

- třída S 7 - řezivo nízké pevnosti (třída Sil podle 49 1531-1).

Materiály na bázi dřeva na stavební konstrukce Materiály na bázi dřeva

Vyrábějí se různým průmyslovým zpracováním dřeva.

Většinou jde o lisování (zpravidla za tepla) speciálně připravených dřevních

komponentů získaných mechanickým dělením dřeva.

Během růstu stromu ve dřevní hmotě vznikají značné nehomogennosti - suky,

smolníky a jiné růstem podmíněné charakteristiky ovlivňující vlastnosti dřeva.

Rozdělíme-li dřevo na menší částice a tyto opět spojíme, vzniká materiál na bázi

dřeva, u kterého vliv růstových charakteristik dřeva potlačíme.

Typy uţívaných materiálů na bázi dřeva:

- překliţované desky;

- vláknité desky;

- třískové desky a OSB desky;

- lepené lamelové dřevo;

- vrstvené dřevo;

- zhuštěné dřevo;

- modifikované dřevo.

Pouţít jen materiály vyrobené tak, aby si uchovaly svoji celistvost a pevnost

v příslušné třídě vlhkosti po celou předpokládanou ţivotnost konstrukce.

Parametry pevnosti a tuhosti materiálů na bázi dřeva a jejich dalších vlastností

stanovují výrobci na základě zkoušek, provedených podle příslušných evropských

norem.

Překliţované desky Překliţky, laťovky a sendvičové desky.

Jsou slepeny z lichého počtu (nejméně tří) vrstev.

Nejpouţívanějším typem překliţované desky je překliţka, jejíţ jednotlivé vrstvy

jsou sloţeny z loupaných nebo krájených dýh tak, ţe dýhy sousedních vrstev

svírají obvykle úhel 90°.

Skladba překliţky a) třívrstvé, b) vícevrstvé; L - délka, B - šířka, 1 - podélná dýha, 2

- příčná dýha

Vláknité desky

Vláknité desky se vyrábějí z rozvlákněného odpadu z pilařské výroby.

Vlákna dřeva se zplsťují mokrým nebo suchým výrobním procesem, vrství se a

působením tepla a tlaku se formují do konečného výrobku.

Podle pouţitého lisovacího tlaku, teploty, druhu a mnoţství přidaných látek

vznikají desky různých vlastností.

Vláknité desky je společný název pro sedm různých typů desek s výrazně

rozdílnými vlastnostmi.

Tyto desky se člení podle jejich hustoty a způsobu výroby.

Typy vláknitých desek

Výrobní proces Hustota desek

Nízká

< 400 kg/m3

Střední

> 400 kg/m3,< 900

kg/m3

Vysoká

> 900 kg/m3

Mokrý proces

Měkká vláknitá

deska (SB)

Polotvrdá vláknitá

deskanízké hustoty

(MBL)

Tvrdá vláknitá

deska (HB)

Impregnovaná

měkká vláknitá

deska (SB.I)

Polotvrdá vláknitá

deska (MBH)

Velmi tvrdá vláknitá

deska (HB.I)

Suchý proces Polotvrdá vláknitá

deska (MDF)

Poznámka: Označení desek je uvedeno v závorkách; I označuje přídavnou

vlastnost

Výroba vláknitých desek

Mezi uvedenými typy desek nabývají na významu vláknité desky vyráběné

suchým procesem (desky MDF):

Jjich výroba je z ekologického hlediska přijatelnější oproti mokrému procesu

(klasické vláknité desky).

Vláknitý materiál se přepraví proudem vzduchu na místo, kde se navrství surová

matrace.

Aby se dosáhlo dobrého slepení, obalují se vlákna různými práškovými

syntetickými lepidly, která tvoří cca 10 % z hmotnosti desky.

Surová matrace se nejprve předlisuje, aby se odstranil vzduch.

Potom se délkové upraví a lisuje se za horka na jednotlivé desky, které mají na

obou stranách jemně vytvořený povrch.

Desky MDF se vyrábějí v tloušťkách od 1,8 mm aţ do více neţ 45 mm.

Některé MDF desky byly vyvinuty jako paropropustné, hodící se pro konstrukce

střešních a obvodových plášťů.

Třískové desky

Třískové desky se vyrábějí z třísek dřeva, které se po přidání lepidla za tepla slisují.

Podle způsobu výroby se rozlišují dva základní typy třískových desek:

- desky plošně lisované;

- desky výtlačně lisované.

Při plošném lisování se třísky plošně vrství a lisují mezi vyhřátými deskami lisu.

U výtlačně lisovaných desek se lisovací směs z třísek protlačí pod velkým tlakem

výtlačnou štěrbinou a zformuje se do nekonečného pásu.

Třískové desky jsou v současnosti materiálem na bázi dřeva, který se na světě vyrábí

v největších objemech.

OSB desky

OSB desky neboli desky z orientovaných plochých třísek:

Vyrábějí se z velmi kvalitních dřevin, jako je například borovice lesní.

Ploché třísky mají délku 50 aţ 75 mm a šířku, která je menší neţ polovina jejich

délky.

Krajní vrstvy desky obsahují ploché třísky orientované v zásadě rovnoběţně s

podélným směrem desky.

Třísky středové vrstvy, která zpravidla tvoří aţ 50 % objemu, jsou uspořádány

kolmo k podélnému směru, nebo náhodně.

Desky jsou běţně lepeny fenolformaldehydovou pryskyřicí, která činí přibliţně

2,5 % váhového podílu, je-li pouţita v práškové formě.

Tloušťky desek jsou v rozmezí 6 aţ 25 mm. Dobrá jakost povrchu se dosahuje

broušením.

OSB desky pro své vlastnosti, nízkou objemovou hmotnost oproti překliţkám a

třískovým deskám a dobrou opracovatelnost nacházejí v současnosti široké pouţití.

OSB desky se vyrábějí i potaţené speciální fólií a s boky zatmelenými vodotěsným

polyuretanovým tmelem (splňují ty nejnáročnější poţadavky na betonářské bednění).

Lepené lamelové dřevo

U nás se vyrábí jiţ od roku 1952.

Prvky maximálních rozměrů - šířka 0,24 m, výška 2,0 m a délka 32,0 m.

Tyto prvky mají vynikající poţární odolnost. Rychlost ohořívání lepeného

lamelového dřeva je 0,5 aţ 0,7 mm za minutu bez ztráty únosnosti.

Lepené lamelové dřevo se pouţívá na konstrukce, kde se shromaţďují lidé -

sportovní haly, výstavní pavilony, stadiony atd.

Pro svou pevnost při nízké objemové hmotnosti se pouţívá i na stavby, jejichţ

prvky musí být přepraveny na větší vzdálenosti.

Za účelem zvýšení únosnosti prvků z lepeného lamelového dřeva je téţ moţné

provést jejich vyztuţení pomocí pásů s vlákny vysoké pevnosti o tloušťce cca

2 mm.

Touto úpravou se výrazně zvýší únosnost i ohybová tuhost dřevěného prvku.

Zvýšenou pozornost je však třeba věnovat posouzení prvku na smyk.

Technologický postup výroby lepeného lamelového dřeva

Vrstvené dřevo Vrstvené dřevo je materiál podobný překliţce, u kterého se většina nebo všechny

dýhy lepí orientací vláken souběţně

Vrstvené dřevo včetně technologického postupu jeho výroby

Zhuštěné dřevo

S růstem objemové hmotnosti roste pevnost materiálu.

Nízká objemová hmotnost dřeva je dána jeho strukturou.

Chceme-li objemovou hmotnost výrazně zvýšit, musíme strukturu dřeva změnit.

Je moţné dřevo slisovat přibliţně na poloviční objem při teplotě 140 aţ 160 °C a

tlaku 10 aţ 15 MPa, rychlost lisování je přitom cca 1 mm za minutu.

Vznikne nový materiál - zhuštěné dřevo.

Zhuštěné dřevo je v současnosti nejvíce rozšířené v podobě zhuštěných překliţek,

které mají objemovou hmotnost okolo 1 400 kgm"3.

Tyto překliţky se pouţívají jako tenké příloţky a vloţky do exponovaných spojů

dřevěných konstrukcí.

Modifikované dřevo S ohledem ke svému organickému původu, můţe být napadeno dřevokaznými

houbami a hmyzem. Jestliţe v molekulární struktuře dřeva nahradíme hydroxylové

skupiny OH většími methylovými skupinami CH3, je dřevo velmi odolné proti

dřevokazným houbám a dále nebobtná a ani nesesychá. Modifikované dřevo je

vhodné na výrobu oken, okenic, lepených prvků pro mostní konstrukce apod.

Zjišťování jakosti dřeva na stavební konstrukce Podle povahy a způsobu jejich stanovení můţeme metody testování jakosti dřeva

rozdělit na:

destruktivní (průkazné zkoušky);

nedestruktivní (vizuální třídění, strojní třídění a jiné nedestruktivní metody).

Vizuální třídění Vizuální třídění vychází z parametrů stanovených na základě geometrického popisu

tříděného dřeva, a jiných charakteristik dřeva. Pravidla třídění zohledňují:

- různé druhy nebo skupiny dřevin;

- geografický původ dřevin;

- různé rozměrové poţadavky;

- rozdílné poţadavky podle účelu pouţití;

- jakost dostupného dřeva;

- historické vlivy nebo tradice.

Mezi nejčastěji pouţívané parametry pro stanovení jakostní třídy dřeva patří

například:

- suků (sukovitost);

- tloušťka letokruhů;

- odklon vláken;

- rozměry trhlin;

- zabarvení dřeva;

- mnoţství hniloby;

- mnoţství reakčního (tlakového) dřeva;

- mnoţství smolných cyst;

- rozsah poškození hmyzem;

- rozsah poškození cizopasnými rostlinami;

- zakřivení (obr. 2.14).

Zakřivení dřevěných prvků

1 - podélné zakřivení, 2 - podélné zakřivení, 3 - zakřivení ve směru šířky,

4 - příčné zakřivení, 5 - šroubové zakřivení

Průkazné zkoušky Ověřují skutečné chování dřeva a testují jeho fyzikální a mechanické vlastnosti.

Průkazné zkoušky se provádějí podle příslušných předpisů.

Nejběţnější z nich slouţí k přímému stanovení některých fyzikálně-mechanických

vlastností:

o pevnosti v ohybu

o pevnosti v tlaku a tahu rovnoběţně s vlákny

o pevnosti v tlaku a tahu kolmo ke směru vláken

o pevnosti ve smyku

o modulu pruţnosti rovnoběţně s vlákny

o modul pruţnosti kolmo k vláknům

o modul pruţnosti ve smyku.

Výsledky těchto zkoušek jsou velmi hodnotnými ukazateli kvality prvku a

vystihují skutečnou jakost dřeva lépe, neţ metody vizuálního třídění.

Nevýhodou těchto postupů bývá zejména náročnost na technické vybavení, které

většinou představuje zkušební laboratoř, nelze je provádět v terénu a navíc jsou

pro dřevěné prvky destruktivní.

Strojní třídění a jiné nedestruktivní metody Tyto metody jsou zaloţeny obvykle na korelaci nějaké (nejlépe nedestruktivně)

měřitelné veličiny (hustota, vlastní frekvence, elektrický odpor, odpor proti

zaraţení trnu, tvrdost, rychlost šíření vlnění, povaha akustické emise při zatíţení,

piezoelektrické vlastnosti, mnoţství procházejícího rentgenového nebo jiného

záření, optické vlastnosti, útlum vlastního kmitání apod.) a hledané mechanicko-

fyzikální vlastnosti (pevnost v ohybu, vlhkost, modul pruţnosti atd.).

Vycházejí z předpokladu, ţe schopnost přeměny a disipace energie je řízena právě

těmi mechanismy, které určují skutečné statické chování materiálu.

Podařilo se vyvinout třídicí stroje, které jsou průmyslově vyuţívány. Rychlost

automatického posuvu řeziva strojem je cca 40 aţ 300 m za minutu.

Schéma třídicího stroje typu Cook-Bolinder

Schéma třídicího stroje typu Computermatic

Jiné typy pracují na základě -záření a mikrovlnných technik. Měří rozmístění a

velikost suků, odklon vláken a hustotu bez přímého kontaktu s prvky. Navíc měří

vlhkost a teplotu, aby výsledná hustota byla vztaţena k referenčním podmínkám.

Jeho rychlost třídění řeziva je aţ 300 m/min.

Metody nedestruktivního testování dřeva

Metoda Měřená veličina či vlastnost Vlastnost předpovězená

ohyb modul pruţnosti pevnost

kmitání modul pruţnosti pevnost

ultrazvuk

rychlost šíření akustického signálu vady dřeva

modul pruţnosti pevnost

elektrická elektrický odpor vlhkost

přítomnost hniloby

radiační intenzita šíření záření vady dřeva

vytaţení vrutu sila hustota

zaraţení trnu hustota modul pruţnosti, pevnost

Uvedené metody jsou velmi rozdílné co do obtíţnosti provádění, ekonomické

náročnosti, přesnosti, pouţitelnosti atd.

Návrhové hodnoty vlastností dřeva a materiálů na bázi dřeva Návrhové vlastnosti dřeva a materiálů na bázi dřeva jsou hodnoty, které pouţíváme

při navrhování dřevěných konstrukcí. Například návrhová pevnost dřeva či

materiálů na bázi dřeva je hodnotou, která je definována vztahem

M

kd

fkf

mod

kde fk je charakteristická pevnost dřeva či materiálů na bázi dřeva;

M dílčí součinitel vlastností dřeva či materiálů na bázi dřeva (větší neţ 1),

zaručující spolehlivost návrhu;

kmod modifikační součinitel zohledňující účinek doby trvání zatíţení a vlhkosti

na pevnost dřeva či materiálů na bázi dřeva.

Charakteristické hodnoty vlastností dřeva a materiálů na bázi dřeva jsou uvedeny v

Národním aplikačním dokumentu ČR k Eurokódu 5 nebo příslušných technických

normách.

Navrhování dřevěných konstrukcí Dřevěná konstrukce musí být navrţena a provedena takovým způsobem,

• aby byla s přijatelnou pravděpodobností schopna uţívání k poţadovanému

účelu, a to se zřetelem k předpokládané ţivotnosti a pořizovacím nákladům;

• aby s odpovídajícími stupni spolehlivosti odolala všem zatíţením a vlivům,

jejichţ výskyt lze během provádění a uţívání očekávat, a měla přiměřenou

trvanlivost ve vztahu k nákladům na udrţování.

Dřevěná konstrukce je spolehlivá, jestliţe je:

dostatečně únosná - namáhání prvků a spojů nepřekročí přípustné hodnoty

tuhá - přetvoření konstrukce a jejích částí nepřekročí přípustné mezní hodnoty

polohově stabilní - dostatečná bezpečnost proti překlopení, posunutí a

nadzdvihnutí

V zájmu zajištění odolnosti dřevěné konstrukce proti znehodnocení ohněm, hnilobou

a dřevokazným hmyzem je nutno téţ při návrhu dřevěné konstrukce řešit otázku její

vhodné ochrany proti těmto činitelům.

Metoda mezních stavů Mezní stavy jsou stavy, po jejichţ překročení jiţ konstrukce nesplňuje návrhové

podmínky spolehlivosti.

Rozlišují se tyto mezní stavy:

- mezní stavy únosnosti (únosnost, překlopení, posunutí a nadzdvihnutí konstrukce);

- mezní stavy pouţitelnosti (přetvoření a kmitání konstrukce).

Ověření spolehlivosti konstrukce:

Zaloţeno na metodě dílčích součinitelů zatíţení a materiálů.

Cílem navrhování je nízká pravděpodobnost selhání konstrukce, tj. nízká

pravděpodobnost, ţe její zatíţení je větší neţ její únosnost.

U metody dílčích součinitelů se toho dosáhne pouţitím návrhových hodnot.

U všech rozhodujících návrhových situací se potom musí prokázat, ţe mezní stavy

nebudou dosaţeny.

U mezního stavu únosnosti odpovídajícího stavu porušení konstrukce se musí

prokázat, ţe dd RS

U mezního stavu statické rovnováhy konstrukce, má příslušné ověření tvar

stbddstd SS ,,

U mezních stavů pouţitelosti se musí prokázat, ţe

dd CS )

kde Sd je návrhová hodnota účinku zatíţení jako např. osová síla,

ohybový moment, průhyb;

Rd návrhová hodnota odolnosti (únosnosti) konstrukčního prvku;

Sd,dst návrhová hodnota nepříznivě působících účinků zatíţení;

Sd,stb návrhová hodnota příznivě působících účinků zatíţení;

Cd předepsaná mezní hodnota jako např. mezní hodnota průhybu.

Základní způsoby namáhání Platí pro prvky z rostlého nebo lepeného lamelového dřeva, které jsou namáhány

tahem, tlakem, ohybem, smykem, kroucením a kombinacemi těchto dílčích

namáhání. U štíhlých prvků namáhaných tlakem a ohybem se musí rovněţ ověřit

podmínky stability.

Tah rovnoběţně s vlákny

Musí být splněna podmínka

dtdt f ,0,,0,

kde dt ,0, je návrhové napětí v tahu;

dtf ,0, návrhová pevnost v tahu.

Při nastavování prvků namáhaných na tah je třeba příloţky a vloţky rozmístit

pokud moţno souměrné k ose prvku, aby nedocházelo k páčení spojovacích

prostředků a k ohybu prvků ohybovým momentem

2221 tt

NeNM

Rozmístění příloţek a vloţek taţeného prvku

Taţený prvek bez příloţek

Tah kolmo k vláknům Pro rovnoměrně namáhaný objem V [m

3] musí být splněna podmínka

dtdt f ,90,,90, pro rostlé dřevo

2,00,90,,90, /VVf dtdt pro lepené lamelové dřevo

kde dt ,90, je návrhové napětí v tahu;

dtf ,90, návrhová pevnost v tahu;

V0 srovnávací objem rovnající se 0,01 m3.

U dřevěných prvků, které jsou rovnoměrně namáhány tahem kolmo k vláknům

mají normálová napětí v tahu kolmo k vláknům po průřezu prvku nerovnoměrný

průběh viz obr. 4.4 a dosahují největších hodnot ve středu průřezu prvku.

Rozdíl mezi největšími hodnotami tahových napětí kolmo k vláknům a

průměrnou hodnotou danou poměrem tahové síly a plochy průřezu je tím větší,

čím je větší objem prvku.

Z tohoto důvodu se musí u prvků z lepeného lamelového dřeva, které obecné

dosahují velkých rozměrů a tím pádem i objemu, redukovat návrhová pevnost v

tahu kolmo k vláknům.

Obr. 4.4 - Zkouška tahových napětí kolmo k vláknům

Tlak rovnoběţně s vlákny U prvků namáhaných pouze prostým tlakem musí být splněna podmínka

dcdc f ,0,,0,

kde dc ,0, je návrhové napětí v tlaku;

dcf ,0, návrhová pevnost v tlaku.

U štíhlých prvků se musí rovněţ ověřit podmínka stability .

Prvky namáhané prostým tlakem se poruší tehdy, kdyţ se dosáhne meze pevnosti v

tlaku rovnoběţně s vlákny v kaţdém vláknu průřezu prvku. Sklon roviny smyku od

vodorovné roviny je obvykle 50 - 65 °. Na obrázku je znázorněna i odlišnost v

deformaci vláken tzv. letního dřeva (hustší) a vláken tzv. jarního dřeva (řidší).

Porušení prvku namáhaného prostým tlakem

Tlak pod úhlem k vláknům Pro napětí v tlaku kolmo k vláknům musí být splněna podmínka

dccdc fk ,90,90,,90,

kde dc ,90, je návrhové napětí v tlaku;

dcf ,90, návrhová pevnost v tlaku;

90,ck součinitel pro soustředný tlak.

Tlak kolmo k vláknům

Hodnoty kc,90

Součinitel kc,90 charakterizuje skutečnost, ţe pevnost dřeva v tlaku kolmo k vláknům

je závislá na poloze a velikosti ploch otlačení.

Příklady otlačení dřeva

Zatíţená délka

mm 1501 l

mm 1501 l

mm 100a mm 100a

mm 150t 1 1 1

mm 15mm 150 t 1

170

1501

t

170000

1501

ta

tmm 15 1 1,8 125/1 a

Napětí v tlaku pod úhlem a k vláknům (obr. 4.8) má splňovat podmínku

Napětí pod úhlem a k vláknům

Pevnost dřeva v tlaku pod úhlem k vláknům je závislá na druhu dřeva. S tlakem pod

úhlem k vláknům se setkáváme např. u tesařských detailů a u rámových konstrukcí,

jejichţ jednotlivé prvky jsou spojeny pomocí tzv. velkých zubovitých spojů.

Ohyb Musí být splněny tyto podmínky:

1,,

,,

,,

,,

dzm

dzm

dym

dymm

ffk

1,,

,,

,,

,,

dzm

dzmm

dym

dym

fk

f

22

,90,

,0,

0,

,,

cossin

dc

dc

cdc

dc

f

f

f

Osy nosníku

kde dym ,, a dzm ,, jsou návrhová napětí v ohybu k hlavním osám

dymf ,, a dzmf ,, návrhové pevnosti v ohybu;

km součinitel pro šikmý ohyb.

Hodnota součinitele km se má uvaţovat:

- pro obdélníkové a čtvercové průřezy km = 0,7;

- pro ostatní průřezy km = 1,0.

U štíhlých prvků se musí rovněţ ověřit podmínka stability.

Součinitel pro šikmý ohyb se zavádí do výpočtu s ohledem na skutečnost, ţe prostý

součet dílčích normálových napětí (zjištěných podle klasické teorie pruţnosti), který

platí pro hrany ohýbaného nosníku nevystihuje dostatečně přesně únosnost nosníku

při šikmém ohybu.

Při nastavování prvku namáhaného ohybem pomocí příloţek musí být průřezový

modul příloţek stejný nebo větši neţ průřezový modul nastavovaného prvku v místě

styku. Je třeba téţ zabezpečit přenesení posouvajících sil. U dřevěných příloţek se

doporučuje volit jejich průřezový modul o 20 % větší neţ průřezový modul

nastavovaného prvku.

Smyk Musí být splněna podmínka

dvdv f ,,

kde dv, je návrhové napětí ve smyku;

dvf , návrhová pevnost ve smyku.

Na koncích nosníku se smí redukovat podíl osamělého břemene F na celkové

posouvající síle do vzdálenosti menší neţ 2h od podpěry podle příčinkové čáry

znázorněné na obrázku.

Redukovaná příčinková čára pro zatíţení osamělými břemeny

Kroucení Smykové napětí od kroucení musí splňovat podmínku

dvdtor f ,,

kde

dtor, je návrhové smykové napětí od kroucení;

dvf , návrhová pevnost ve smyku.

Smyková napětí od kroucení se pro prvky čtvercového a obdélníkového průřezu určí

podle vztahu

2

,,

hbk

M

tor

dtordtor

kde Mtor je návrhový kroutící moment;

h,b rozměry průřezu (h > b);

ktor součinitel závislý na poměru h/b - viz tab. 4.2.

Součinitel ktor

h/b 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 6,00 8,00 10,00 >10,0

ktor 0,208 0,231 0,246 0,258 0,267 0,282 0,291 0,299 0,307 0,313 0,333

Kombinace základních typů namáhání a výpočet štíhlých tlačených prvků jsou uvedeny v normě.

Plošné prvky S plošnými prvky se nejvíce setkáváme v případě střešních, stropních a stěnových

deskových konstrukcí budov na bázi dřeva.

Sendvičové panely

Sendvičové panely se skládají ze tří vrstev:

Vnějších, relativné tenkých vrstev většinou z třískových nebo OSB desek, které

plní základní nosnou funkci panelu.

Vnitřní, relativné tlusté vrstvy, která zabezpečuje spolupůsobení vnějších vrstev a

jejich stabilitu proti vyboulení.

Vedle toho vnitřní vrstva plní i izolační funkci. Většinou se provádí z lehkých

pórovitých materiálů jako je polyuretanová nebo polystyrenová pěna, které mají

malý modul pruţnosti v ohybu.

Vnitřní vrstva však má mít dostatečnou pevnost a tuhost ve smyku a musí být

k vnějším vrstvám přilepena po celé styčné ploše.

Ţebrové panely Ţebrové panely se skládají ze ţeber, která probíhají ve směru rozpětí panelu, a desek

tvořících plášť panelu při horním nebo i dolním okraji ţeber.

Ţebrový panel

Ţebra jsou zpravidla z rostlého dřeva a pláště z desek na bázi dřeva - překliţek, OSB

desek, třískových a vláknitých desek.

Spoj mezi ţebry a pláštěm panelu je buď lepený nebo provedený s pouţitím

mechanických spojovacích prostředků - hřebíků, sponek nebo vrutů.

Takto provedené panely staticky působí jako prvky sloţeného průřezu a to buď

celistvé (v případě lepených spojů), nebo s poddajnými spoji (v případě spojů s

mechanickými spojovacími prostředky).

Ohybová únosnost a tuhost ţebrových panelů je proto v porovnání s únosností

samotných ţeber podstatně vyšší.

Při navrhování panelů se vychází z předpokladu lineárního průběhu poměrného

přetvořeni po výšce panelů.

Musí se ale uváţit nerovnoměrné rozdělení napětí v pláštích s ohledem na jejich

smykové ochabnutí a boulení.

V důsledku smykových deformací nemají normálová napětí v pláštích mezi ţebry

panelu rovnoměrný průběh - viz obrázek.

Napjatost v plášti panelu

Podobné konstrukce jsou i vodorovné výztuţné desky a výztuţné stěny pro přenášení

smykových sil v konstrukci.

Deformace a kmitání U dřevěných konstrukcí musíme téţ ověřit zda-li jsou splněny předepsané podmínky

pouţitelnosti, které se vztahuji k jejich nadměrným deformacím a kmitání

konstrukce.

Konečná deformace ufin od vlivu zatíţení se stanoví takto:

definstfin kuu 1

kde kdef je součinitel, který bere v úvahu zvětšení deformace v čase následkem

kombinovaného účinku dotvarování a vlhkosti. Hodnoty kdef jsou uvedeny

v normách.

Mezní hodnoty průhybu Mezní hodnoty průhybu se běţně předepisují pouze pro nosníky a ohýbané pruty.

Sloţky průhybu se označují takto:

- u0 - nadvýšení (pokud se

provede);

- u1 - průhyb od stálého zatíţení;

- u2 - průhyb od nahodilého

zatíţení.

Sloţky průhybu

Celkový průhyb vztaţený k přímce spojující podpěry une( je dán vztahem

021 uuuu

Pro okamţité průhyby od nahodilého zatíţení jsou doporučeny tyto hodnoty:

300/,2 lu inst (konzola l/150 )

kde l je rozpětí nosníku nebo délka konzoly.

Pro konečný průhyb ufin, jsou doporučeny tyto hodnoty, pokud zvláštní podmínky

nevyţadují jiné poţadavky:

200/,2 lu fin (konzola l/100 )

Příhradové nosníky Pro příhradové nosníky platí stejné mezní hodnoty průhybu jako pro nosníky, a to

jak pro celé rozpětí, tak pro průhyby jednotlivých prutů mezi styčníky.

Spoje dřevěných konstrukcí Konstrukční prvky dřevěných konstrukcí spojujeme většinou pomocí různých

mechanických spojovacích prostředků (hřebíků, sponek, svorníků, kolíků, vrutů a

hmoţdíků), tesařských spojů a lepení. Nejpouţívanější ocelové spojovací prostředky

jsou na obrázku.

Ocelové spojovací prostředky a) hřebíky, b) kolík, c) svorník, d) vruty, e)prstencový

hmoţdík, f) ozubený hmoţdík, g) deska s prolisovanými trny

Spoje dřevěných konstrukcí podle uspořádání dělíme takto:

- nastavování, tj. spojování v podélném směru;

- sdruţování, tj. spojování v příčném směru;

- spojování do styčníku, tj. spojování pod různými úhly v rovině a v prostoru.

Podle charakteru působení a druhu spojovacího prostředku rozlišujeme spoje:

poddajné

- tesařské spoje;

- spoje s mechanickými spojovacími prostředky;

nepoddajné

- lepené spoje.

Lepení a mechanické spojovací prostředky mají velmi rozdílnou poddajnost a nesmí

se předpokládat, ţe spolupůsobí.

Podrobnější informace jsou v normě.

Způsoby porušení spojů 1) jednostřiţných, 2) dvojstřiţných

Tesařské spoje

Tesařské spoje patří mezi nejstarší spoje dřevěných konstrukcí. Tesařské spoje

vyţadují kvalitní provedení a jejich nevýhodou je, ţe oproti ostatním spojům velmi

oslabují konstrukční prvky a jsou pracné. Únosnost tesařských spojů je třeba vţdy

prokázat statickým výpočtem.

Přehled základních tesařských spojů a) sraz, b) plátování, c) lípnutí, d) zapuštění, e)

čepování, f) přeplátování, g) kampování, h) osedlání

Lepené spoje S lepenými spoji se setkáváme především u lepeného lamelového dřeva.

Lepené lamelové dřevo se lepí z prken či fošen tloušťky max. 45 mm, různé délky. Ta

se běţnémpohybuje od 1,5 m do 5,0 m v závislosti na četnosti nutných výřezů vad z

pouţitého řeziva, a tím jeho pokrácení.

Typickým pro lepené lamelové dřevo je zubovitý spoj jednotlivých kusů řeziva,

pomocí kterého se vytváří tzv. nekonečná lamela.

Rovinné dřevěné konstrukce Dřevěné konstrukce rozdělujeme na dvě základní skupiny: rovinné a prostorové.

Rovinné dřevěné konstrukce jsou schopny přenášet jen zatíţení, které působí v jejich

rovině. Zatíţení působící kolmo na jejich rovinu musí přenést do základů ztuţidla

(zavětrování) konstrukce.

Rovinné dřevěné konstrukce

Prostorové dřevěné konstrukce jsou schopny přenášet zatíţení působící v libovolném

směru aţ do základů, popř. uloţení (ukotvení) konstrukce.

Prostorové dřevěné konstrukce

Nosníky Ze statického hlediska mohou nosníky působit jako

prosté

spojité

lomené.

Z hlediska konstrukčního provedení dělíme nosníky na:

plnostěnné

příhradové

speciální konstrukce

Nosníky jsou horizontální nosné konstrukční prvky, které ukládáme na vertikální

nosné konstrukční prvky (stěny nebo sloupy). Prostorovou stabilitu nosné

konstrukce, která vznikne spojením nosníků a sloupů, zajistíme ztuţidly

(zavětrováním).

Příklady konstrukce prostých nosníků a) plnostěnný, b) příhradový, c) speciální

Zajištění stability sloupů a nosníků

Znázorněno pouze ztuţení sloupů v podélném směru objektu, ve kterém jsou sloupy

uloţeny většinou kloubově.

V příčném směru sloupy vetkneme nebo opět zajistíme příhradovým ztuţením.

Při zajišťování prostorové stability rámových a obloukových konstrukcí

postupujeme obdobně jako u nosníků a sloupů, odpadá však problém příčné tuhosti

nosné konstrukce, protoţe rámy a oblouky jsou většinou uloţeny přímo na

základech.

Platí zásada, ţe vzdálenost zavětrování mezi příčnými vazbami v podélném směru

objektu má být max 25 m.

Plnostěnné nosníky

Informativní zásady pro návrh

výšky plnostěnných nosníků

jsou na obrázku

h1 = (1/25) l1,. h2 = (1/30) l1, nebo

(1/30) l2., h3 = (1/16) l2, h4 =

(1/20) l2 nebo (1/20) l3,

h5 = (1/40) l4 nebo (1/40)l5, l1 = 6

aţ 9m, l2 = 10 aţ30 m, l3 = 10

aţ20 m, l4 = 15 aţ 30 m,

l5 = 15 aţ40 m.

Poznámka:

Uvedené informativní hodnoty platí přibliţně pro zatěţovací šířku u vaznic (rozpětí

l1) kolem 1 m a u vazníků (rozpětí l2 – l5 ) kolem 6 m.

Spojité nosníky se hodí jen na konstrukce, které mají stejné rozpětí polí. V těchto

případech je totiţ statické hledisko (vyrovnání podporových a mezipodporových

momentů) v souladu s hlediskem konstrukčním (vhodné délky dílčích prvků).

U dřevěných nosníků dochází časem ke zvětšení průhybu, který dosahuje po delší

době uţívání konstrukce přibliţně dvojnásobku okamţitého pruţného průhybu

vlivem dotvarování dřeva. Proto vyrábíme nosníky, pokud je to moţné, s nadvýšením

1/300 rozpětí. V některých případech dokonce nosníky provedeme vyklenuté.

Jestliţe nosník nadvýšíme nebo vykleneme, vznikají v něm přídavná namáhání, tzv.

radiální napětí, která působí napříč nosníku a mají tendenci jej roztrhnout. Se

zakřivováním střednice nosníku se původně lineární průběh napětí po výšce průřezu

mění v nelineární.

Příhradové nosníky Příhradové nosníky navrhujeme jako rovinné prutové soustavy různého tvaru podle

účelu pouţití, zatíţení a moţnosti provedení styčníků.

Příhradové nosníky se vyznačují tím, ţe oproti plnostěnným nosníkům mají poměrně

velkou konstrukční výšku a jsou velmi náročné na provedení spojů ve styčnících. Při

zjišťování osových sil, momentů a průhybu je velmi důleţitá volba statického modelu

příhradového nosníku z hlediska průběţnosti či neprůběţnosti pásů a z hlediska

excentricity ve styčnících. Příhradové nosníky se provádějí nejčastěji se sponami

Gang-Nail.

U příhradových nosníků s hřebíky se snaţíme, aby nosná soustava měla co nejvíce

prutů (diagonál a svislic), aby osové síly v prutech byly co nejmenší. Protoţe hřebíky

vyţadují velkou plochu pro rozmístění ve styčníků, jsou tyto styčníky vţdy

excentrické. Zde se snaţíme drţet zásady, aby vnitřní okraj diagonálního prutu

zasahoval maximálně do jedné třetiny výšky pásu, aby přídavné momenty v pásu

byly co nejmenší.

U příhradových nosníků s hmoţdíky je velmi důleţité stanovit správně silové účinky

do kaţdého spojovacího prostředku

Styčník příhradového nosníku s hmoţdíky

Abychom zmenšili průhyby příhradových nosníků, děláme je podle moţnosti s

nadvýšeným dolním pásem. Nadvýšení se provádí většinou uprostřed rozpětí nebo ve

třetinách rozpětí v rozmezí 1/200 aţ1/300 rozpětí.

Nadvýšení příhradových nosníků

Plnostěnné rámy Základní tvary plnostěnných rámů jsou na obrázku

Plnostěnné rámy

h1 = (1/23) l1, nebo (1/23) l2, h2 = (1/26) l1, nebo (1/26) l2, h3 = (1/20) l3

l1 = 10 aţ 30 m, l2 = 15 aţ 40 m, l3 = 10 aţ 35 m

Poznámka: Uvedené informativní hodnoty platí přibliţně pro zatěţovací šířku 6 m.

Klíčovým problémem dřevěných rámových konstrukcí je vytvoření styku rámové

stojky a rámové příčle v místě rámového rohu (obrázek 6.10).

Moţnosti provedení rámového rohu

Perspektivním spojem rámové stojky a příčle v místě rámového rohu je lepený

zubovitý spoj. Do šikmo seříznuté stojky a příčle se vyfrézuje zazubení a oba díly se

slepí. Určitým problémem je trvalá pevnost lepeného spoje. Na zubovité spoje je

proto třeba pouţívat velmi kvalitní lepidla.

Průřez zubovitého spoje

Šroubované rámové rohy jsou vhodným provedením styku stojky a příčle v místě

rámového rohu. Umoţňují montáţ rámové konstrukce na staveništi v běţných

podmínkách i její následné rozebrání. Na jejich realizaci lze pouţít různé spojovací

prostředky - krouţky, svorníky i kolíky.

Pro všechny jmenované druhy spojovacích prostředků přitom platí, ţe nejvhodnější

je jejich uspořádání do kruhu či mezikruţí.

Určitým problémem šroubovaných rámových rohů je to, ţe jsou náchylné ke štípnutí

při vnějším okraji. Určitým řešením je i zpevnění stojky a příčle v uvedeném místě

prohřebíkováním co nejdelšími hřebíky.

Protoţe šroubované rámové rohy nejsou absolutně tuhé, je třeba u dvojkloubových

rámových konstrukcí počítat s redistribucí momentů, vyplývající z prokluzu spoje

rámové stojky a příčle. Vlivem tohoto prokluzu se momenty v rámovém rohu

zmenšují, kdeţto momenty v příčli se zvětšují. Míra zvětšení odpovídající velikosti

prokluzu je dána především poddajností šroubovaného spoje, která závisí na druhu

pouţitého spojovacího prostředku. Přibliţně lze uvaţovat se zvětšením momentů v

příčli v rozmezí 10 aţ 20 % pro krouţky - svorníky.

Plnostěnné oblouky Základní tvary plnostěnných oblouků jsou znázorněny na obrázku

Plnostěnné oblouky

h1 = (1/30 aţ 1/60)l, h2 = (1/20) l

t1 = 20 aţ 60 m, t2 =20 aţ 100 m, t3=15 aţ 40m

H = (min. 1/2) l1, HA = (1/2 aţ 1/3) l1, H2 = (1/6 aţ 1/7) t2, H3 = (1/15)t

Poznámka: Uvedené informativní hodnoty platí přibliţně pro zatěţovací šířku kolem

6 m.

Prostorové dřevěné konstrukce U rovinných dřevěných konstrukcí neuvaţujeme běţně se spolupůsobením

sousedních příčných vazeb (nosníků, rámů a oblouků), vaznic, zavětrování a

střešního pláště. Znamená to, ţe rovinné dřevěné konstrukce navrhujeme za

předpokladu, ţe jednotlivé prvky střešní konstrukce (plášť, vaznice a

zavětrování) pouze přenášejí a roznášejí vnější zatíţení.

Prostorové dřevěné konstrukce jsou konstruovány tak, ţe působí v prostoru jako

jednolitý celek, ve kterém se na únosnosti konstrukce podílejí všechny prvky.

Prostorové působení a moţnost vyuţití pomocných prvků ke zvýšení únosnosti

konstrukce zaručují hospodárnost tohoto typu zastřešení. Zvýšenou pozornost

však musíme věnovat otázkám trvanlivosti těchto konstrukcí, a to především z

hlediska moţného napadení dřevokaznými houbami.

Na prostorové konstrukce by se mělo pouţívat jen impregnované dřevo.

Na rozdíl od rovinných konstrukcí se prostorové konstrukce při porušení jednoho

prvku obvykle nezřítí, protoţe sousední prvky jsou prostorově spojeny a mohou

nahradit ztrátu únosnosti porušeného prvku.

Prostorové konstrukce jsou vhodné především:

- jsou-li ve stěnách objektů velké otvory (např. u

hangárů);

- při obtíţném zachycování vodorovných sil

stěnami nebo při špatných základech;

- pro zastřešení objektů kruhového půdorysu

nebo tvaru pravidelného mnohoúhelníku.

Naproti tomu se prostorové konstrukce nemají

pouţívat:

- nad vlhkými provozy;

- u objektů, u nichţ vznikají úţlabí, ve kterých se

hromadí sníh;

- pro zastřešení vysokých prostor s malým

rozpětím.

Nejpřehlednější dělení dřevěných prostorových

konstrukcí :

na plnostěnné

příhradové konstrukce.

Příklady hyperbolicko -

parabolických skořepin

Plnostěnné prostorové konstrukce Vznikají vrstvením, převáţně deskového řeziva, kříţem přes sebe ve dvou nebo

třech vrstvách

Vrstvy se spojují hřebíky nebo lepením do skořepiny.

Vytvořené skořepiny mají válcový, rotační, hyperbolicko-parabolický, elipticko-

parabolický a jiný tvar.

Nejvíce rozšířeny jsou hyperbolicko-parabolické skořepiny.

Příhradové prostorové konstrukce Sestavují se z jednotlivých prutů (lamel) spojených do styčníků v prostoru.

Nejrozšířenější jsou příhradové kopule a klenby.

Velmi hospodárnou a na montáţ jednoduchou střešní konstrukcí je lamelová

klenba, nejčastěji jako válcová nosná plocha.

Řídící křivkou válcové plochy je nejčastěji kruţnice.

Lamely se zhotovují z fošen nebo prken tloušťky minimálně 24 mm. Poměr

tloušťky k šířce lamely se volí asi 1:5 a poměr délky a šířky lamely asi 10 cm. Tyto

zásady platí do rozpětí klenby přibliţně 20 m.

Jako styčníkové spoje lamelových konstrukcí se nejčastěji volí svorníky.

Lamelová klenba s detaily moţného provedení styčníků

Dřevěné lávky a mosty V průběhu uplynulých patnácti let se v Evropě zvýšilo pouţití dřeva na lávky a

mosty. Přispěl k tomu i vývoj nových způsobů zvyšování uţitných vlastností

dřevěných konstrukcí - např. pomocí nových typů spojů na bázi dřeva a oceli,

vyztuţování dřeva ocelí, spřahování dřeva s betonem apod. Zpracovány byly téţ nové

progresivní postupy pro navrhování dřevěných konstrukcí.

Dřevěné mostní konstrukce se nejvíce pouţívají:

- na komunikacích v lesích a v lesoparcích;

- na lávky pro pěší a pro cyklisty;

- na silniční mosty:

přes cesty pro pěší a pro cyklisty,

přes vodní toky a jezera.

Dřevěné lávky a mosty jsou vhodné především z architektonických, estetických a

ekologických hledisek.

Vyznačují se nízkými výrobními, přepravními a montáţními náklady.

Náklady na jejich zakládání, podpěry a opery jsou téţ nízké.

Jejich výhodou je téţ malá vlastní tíha a jednoduchá a rychlá montáţ.

Konstrukce lávek a mostů Z hlediska vnějšího vzhledu rozdělujeme dřevěné lávky a mosty na nekryté a kryté.

Zastřešení lávky či mostu je v zásadě nejjednodušší a zároveň nejúčinnější způsob

jak zajistit jejich dlouhodobou ţivotnost.

Za účelem dosaţení co nejlepších uţitných vlastností lávek a mostů musíme při jejich

navrhování uváţit následující podmínky a poţadavky:

- polohu a tvar terénu;

- rozpětí;

- zatíţení;

- podjezdnou výšku a světlý profil;

- základové podmínky;

- architektonický tvar.

Nosná konstrukce dřevěné lávky či mostu můţe být provedena mnoha různými

způsoby. Většina dřevěných mostních konstrukcí však vychází z osvědčených

základních konstrukčních systémů (znázorněných na obrázku) nebo jejich

kombinací.

Základní konstrukční systémy

dřevěných lávek a mostů

Klíčovým problémem dřevěných lávek a mostů je zajištění jejich ţivotnosti.

Hlavním důvodem poškození dřevěných lávek a mostů dřevokaznými houbami je

téměř vţdy špatná konstrukce detailů z hlediska jejich ţivotnosti a zanedbaná

údrţba.

Vedle dřeva je třeba věnovat pozornost ocelovým spojovacím prostředkům. Tyto

musí být vţdy opatřeny protikorozní ochranou. Jako protikorozní ochranu je

moţné pouţít ţárové pozinkování a případně další ochranné vrstvy. Ve velmi

agresivním prostředí je vhodnější pouţít spojovací prostředky z nerezavějící oceli.

Všechny otázky ochrany a údrţby dřeva je třeba uváţit jiţ v průběhu zpracování

projektu lávky či mostu.

Jedním ze způsobů, jak chránit dřevo, je udrţovat ho stále suché.

U realizovaných dřevěných lávek a mostů je třeba důsledné provádět periodickou

prohlídku a údrţbu celé mostní konstrukce jednou za tři aţ pět let.