Kulatiny z tvrdého dřeva: Vlastnosti a využití

Listnaté dřeviny jsou vzhledem k probíhajícím změnám v druhovém složení lesa lokálním zdrojem budoucnosti. Mezi listnaté dřeviny, jejichž porostní plocha bude v budoucnu největší, patří zejména buk, dub, habr a javor.

Význam listnatých dřevin

K tradičním místním zdrojům dřeva v ČR patří zejména dřevo jehličnaté, jehož ovšem v důsledku klimatických změn a odpovědného lesního hospodářství stále ubývá. Naproti tomu se trvale zvětšuje porostní plocha dřevin listnatých. Změny ve skladbě porostů současně probíhají i v ostatních zemích střední Evropy, zejména v zemích západně od České republiky je téma využití listnatých dřevin již několik let velice aktuální.

Pro výběr nejvhodnější listnaté dřeviny pro použití v konstrukcích staveb byla použita vícekriteriální analýza, a to metody PROMETHEE. Byla zvoleno osm kritérií hodnocení, jež zahrnují kromě porostní plochy i fyzikální a mechanické vlastnosti jednotlivých dřevin.

Na výhodnost využití konkrétního druhu dřeviny má vliv více hledisek. Dominantním hlediskem je dostupnost suroviny, která odráží nejdůležitější kritérium - cenu materiálu, ale také mechanické a fyzikální vlastnosti vybraného dřeva.

Podle doporučené skladby lesů ČR by měla rozloha listnatých lesů v budoucnu zaujímat 35,6 % celkové výměry lesů ČR. Největší plochy budou z listnatých dřevin zaujímat buk, dub, lípa, javor a habr.

Čtěte také: Jak používat měkké a tvrdé dřevo

Kritéria hodnocení dřevin

Pro hodnocení nejvhodnější listnaté dřeviny použitelné pro konstrukce staveb jsou vybrány klimatolerantní druhy listnatých dřevin s největším podílem v doporučené skladbě lesa. Hodnoceny jsou tedy tyto varianty.

Cílem rozhodovacího procesu je nalezení nejvhodnějšího druhu listnatého dřeva pro použití v konstrukcích pozemních staveb. Vlastnostmi dřeva obecně kladně hodnocenými vzhledem k jiným materiálům jsou zejména jeho nízká objemová hmotnost, snadná opracovatelnost a spojovatelnost a jeho pevnost. Velkou roli hraje rovněž cena, která úzce souvisí s nabídkou konkrétního druhu dřeva na trhu. Při užití pro nosné prvky je důležitá také tvarová stálost materiálu, která je u listnatých dřevin obecně horší oproti dřevinám jehličnatým.

Byla použita kritéria kvantitativního i kvalitativního charakteru, přičemž některá z nich jsou maximalizační, jiná minimalizační. U kritérií výnosového typu rozhodovatel preferuje vyšší hodnoty (např. pevnost) a u nákladových kritérií nižší hodnoty.

Hodnoty některých vlastností hodnocených dřevin byly převzaty z dostupné literatury, jiné byly experimentálně testovány na zkušebních tělesech. Experimentálně byly určovány mechanické, ale i některé fyzikální vlastnosti, neboť většina literatury uvádí hodnoty jen pro některé vybrané dřeviny, tedy nelze vhodně tyto hodnoty porovnat.

Vlastnosti dřeva

Objemová hmotnost dřeva závisí na množství vody, které obsahuje. Obecně je pro lepší manipulaci se stavebními prvky na staveništi výhodnější, pokud mají nižší hmotnost. Na druhou stranu se podle zvětšováním objemové hmotnosti zlepšují nejen mechanické vlastnosti dřeva, tj. Objemová hmotnost byla určena dle normy ČSN 49 0108. Nejnižší objemová hmotnost ze zkoumaných dřevin byla zjištěna u javoru s průměrnou hodnotou 556 kg/m3, nejvyšší u habru s průměrnou hodnotou 667 kg/m3.

Čtěte také: Oprava dřevěného nábytku s tvrdým olejovým nátěrem

Pevnost v tahu za ohybu byla experimentálně určována na zkušebních tělesech o rozměrech 25 × 25 × 475 mm. Zkoušky probíhaly podle normy ČSN EN 408, celkem bylo zkoušeno 30 ks zkušebních těles z každého druhu. Jako dřevina s největší průměrnou pevností v ohybu byl podle výsledků provedených zkoušek vyhodnocen buk s hodnotou 108,4 N/mm2, nejnižších hodnot z uvedeného souboru dřevin dosáhlo dřevo dubu, a to 91,7 N/mm2.

Experimentální zkoušky modulu pružnosti v ohybu byly prováděny ve spojení se stanovením pevnosti v ohybu. Nejvyšší hodnota modulu pružnosti byla zjištěna u buku s hodnotou 19 947 N/mm2, nejnižší u javoru s hodnotou 13 996 N/mm2.

Zkoušky pro určení pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny byly provedeny podle normy ČSN EN 408. Zkušební tělesa byla o rozměrech 25 × 25 × 300 mm a v počtu 30 ks z každého druhu dřeviny. Nejvyšší pevnosti v tlaku dosahovalo dřevo habrové s hodnotou 58,8 N/mm2, zatímco jako dřevo s nejnižší pevností v tlaku bylo vyhodnoceno dřevo javorové s hodnotou 41,6 N/mm2.

Podle je sesychání definováno jako zmenšování rozměrů dřeva způsobené snižováním jeho vlhkosti. 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. Podle této literatury vykazuje největší objemové sesychání habr s hodnotou 19,7 %.

Výskyt suků a rovnovláknitost je rovněž důležitým kritériem, neboť se od něj odvíjí výnosnost použitelného materiálu z vytěžené kulatiny. Toto kritérium bylo hodnoceno kvalitativně, podle počtu výskytu suků a průběhu vláken v celém souboru vzorků pro provádění výše uvedených zkoušek.

Čtěte také: Jak vybrat správnou délku sloupků?

Opracovatelnost lze vyjádřit jako míru obtížnosti zpracování dřeva a to, jak výrazný má vliv na otupení nástrojů.

Metoda PROMETHEE

Pro určení pořadí výhodnosti použití jednotlivých druhů tvrdého listnatého pro konstrukce pozemních staveb byly použity matematické metody třídy PROMETHEE (Preference Ranking Organisation Method for Enrichment Evaluation). Tato metoda je jedna z nejznámějších a je široce používána k řešení praktických problémů rozhodování. Základní prvky metody představil Bransen v roce 1982. Výpočet pomocí metod PROMETHEE se skládá z pěti kroků: (1) párové srovnání alternativ pro každé kritérium, (2) volba příslušné preferenční funkce pro každé kritérium, (3) výpočet preferenční relace, (4) analýza všech kladných a záporných relací a určení nejlepší z uvažovaných alternativ a (5) určení pořadí alternativ v sestupném pořadí.

Pro volbu vah, které určují důležitost jednotlivých kritérií, existuje mnoho metod. Jedná se např. o Metodu pořadí, která byla pro hodnocení vybrána. Nejdůležitějším kritériem při většině lidských rozhodování je cena, kterou zde odráží právě zvětšení porostní plochy, proto bylo toto kritérium zvoleno jako nejdůležitější. Kritéria pevnost v ohybu a pevnost v tlaku jsou hodnocena jako rovnocenná.

Metody třídy PROMETHEE porovnávají všechny alternativy Aj a Ak, stanovením preferenční relace π(Aj, Ak). Dále se provádí opačná operace, výpočet vztahu mezi alternativami Ak a Aj, π(Ak, Aj). Nejpoužívanějšími metodami třídy PROMETHEE jsou metody PROMETHEE I a PROMETHEE II.

Podle výsledků multikriteriální analýzy pomocí metody PROMETHEE II je nejvýhodnějším druhem listnatého dřeva z hodnoceného souboru (buk, dub, habr, javor) varianta a1 - buk. U buku je očekávaný největší nárůst porostní plochy, a tedy i největší pokles ceny bukového řeziva. Oproti ostatním hodnoceným dřevinám byl relativně rovnovláknitý s nízkým výskytem suků, zato má poměrně špatné vlastnosti z hlediska tvarové stability průřezu (sesychání). Z hlediska mechanických vlastností i objemové hmotnosti je srovnatelný s dubem.

Na druhém místě se umístila varianta a4 - javor a na třetím varianta a2 - dub. Varianta a3 - habr byla vyhodnocena jako nejméně vhodná. Habr je nejtvrdší dřevina ČR, a přestože jeho mechanické vlastnosti výrazně předčí všechny ostatní posuzované dřeviny, ostatní nevhodné vlastnosti odsunuly tuto variantu až na poslední pozici.

Důležitým předpokladem pro objektivní posouzení variant je správná volba kritérií, stejně jako stanovení vah. Největší důraz byl kladen na procentuální zvětšení porostní plochy, neboť je zde oprávněný předpoklad výrazného vlivu tohoto kritéria na cenu řeziva.

Pro srovnání byl proveden výpočet stejné úlohy, ovšem se stejnou váhou pro všechna kritéria. I v tomto případě byla varianta a1 - buk vyhodnocena jako nejvhodnější a varianta a3 - habr jako nejméně vhodná. Rovněž při vynechání kritéria č. 4 - pevnost v tlaku zůstává pořadí variant stejné, na výsledku se nic nezmění ani po vynechání kritéria č. 6 - výskyt suků, rovnovláknitost.

Výhody užití bukového dřeva nejsou zanedbatelné, jeho nevýhody lze relativně dobře eliminovat jeho použitím v lepených a křížem vrstvených prvcích.

Tabulka vlastností dřeva

Následující tabulka shrnuje některé klíčové vlastnosti hodnocených druhů dřeva:

tags: #kulatiny #z #tvrdého #dřeva #vlastnosti

Oblíbené příspěvky:

• Prodej OSB desek v Hluboké
• Prošroubované OSB Desky: Postup
• Dřevěné panely v interiéru
• Vzhled dřeva
• Šroubovaná montáž WPC