Nosné konstrukce III 1

Dřevěné konstrukceDřevo - od nepaměti

prosté přístřešky z větví

kolové stavby

srubové stavby

hrázděné konstrukce

Zavedení výroby řeziva na pilách

Výroba kovových spojovacích prostředků

Lepené konstrukce patent Otto Herzer 1901

v Plzni Kapsa - Műller (kaseinová lepidla)

Zdokonalení výpočtů a návrhových pravidel

Jediný obnovitelný zdroj materiálu

Nosné konstrukce III 2

Jehličnaté stromy

Smrk dorůstá výšky 60 m a tloušťky kmene do 2 m. Je u nás nejrozšířenější dřevinou vůbec. Dřevo má bez zřetelného jádra s dobře znatelnými letokruhy, dobře se zpracovává, je lehké, měkké, pružné a dobře štípatelné, mírně smolnaté, s pevně zarostlými suky. Barvy je žluté až žlutohnědé.

Nosné konstrukce III 3

Jehličnaté stromy

Jedle je podobného vzrůstu jako smrk, dřevo se zpravidla zaměňuje se smrkovým. Barva dřeva má šedý nádech, časem ve vlhku černá (např. nevhodné na podlahy), černé suky jsou vypadavé. Dřevo se hůře zpracovává, je méně trvanlivé a asi o 10% nižší pevnosti než smrkové.

Nosné konstrukce III 4

Jehličnaté stromy

Borovice dorůstá výšky 40 m a tloušťky až 1,2 m. Běl kmene je nažloutlá s načervenalým nádechem, jádro hnědé až červenohnědé. Jádro i běl jsou značně smolnaté. Dřevo je proti smrkovému tvrdší, houževnatější, těžší a jádro i trvanlivější, velké křídlaté suky však snižují především pevnost v ohybu.

Nosné konstrukce III 5

Jehličnaté stromy

Modřín má mohutné, téměř červenohnědé jádro. Z uvedených jehličnatých dřevin je modřín nejtvrdší, nejhouževnatější a nejtrvanlivější, s ohledem na nízký výskyt je jeho použití na konstrukce zanedbatelné.

Nosné konstrukce III 6

Listnaté stromy

Dub dorůstá výšky 20 až 30 m, tloušťky 1,2 až 1,8 m. Kmen má úzkou, nažloutlou běl, jádro je žlutohnědé. Dřevo je velmi tvrdé, dobře štípatelné, z našich dřevin nejtrvanlivější. Pro konstrukce se používá v omezené míře na podložky a podklady, hmoždíky, klíny apod, poměrně vysoká je i jeho cena.

Nosné konstrukce III 7

Listnaté stromyBuk má načervenalé

dřevo velmi pevné a pružné, s nižší trvanlivostí. Používá se jednak pro namáhané detaily jako dub, ale hlavně pro výrobu překližky.

Nosné konstrukce III 8

Vlastnosti dřevaDřevo je anizotropní látka - v různých směrech odlišné vlastnosti. Základní směry dány následující řezy:příčný (čelní) řez kolmo k vláknům, kolmo na osu kmeneradiální (poloměrový) probíhající osou kmenetangenciální(tečný) řez rovnoběžně s osou mimo střed kmene.

Směr a) rovnoběžný s vlákny, b) tangenciální kolmo na vlákna,

c) radiální kolmo na vlákna

Nosné konstrukce III 9

Objemová hmotnost

Objemová hmotnost závisí na druhu dřeva, vlhkost a lokalitě.Vlhkost dřeva podstatně ovlivňuje jeho vlastnosti, udává se v procentech váhy absolutně suchého dřeva. Z hlediska konstrukce rozlišujeme jednak chrán ěnou expozici (prostředí chráněné proti přímému působení vlhkosti, ve kterém vlhkost dřeva nepřekročí 18 %), jednak nechrán ěnou expozici s absolutní vlhkostí vyšší.

Dřevo Objemová hmotnost kg/m3

syrové suché podle ČSN 73 0035

suché nechráněné

smrk 870 470 500 600

jedle 890 580 500 600

borovice 910 650 500 600

modřín 810 600 650 800

dub 1030 820 700 800

buk 950 720 700 800

Nosné konstrukce III 10

Moduly pružnosti

Druh dřeva Moduly pružnosti dřeva podle způsobu namáhání [Mpa]

tlak a tah rovnoběžně s vlákny, ohyb EII

tlak kolmo na vlákna ET

smyk rovnoběžně s vlákny GII

jehličnaté 10 000 300 600

dub a buk 12 500 600 800

Nosné konstrukce III 11

Mechanické vlastnostiMechanické vlastnostivyjadřují chování materiálu při působení síly. Stanovují se zkouškami na normových vzorcích za určitých podmínek(teploty, vlhkosti, rychlosti zatěžování) vždy s ohledem na orientaci vláken.Z výsledků zkoušky -pracovního diagramu- se stanovují především modul pružnosti, mez pevnosti a mez úměrnosti .Mechanické vlastnosti jsou ovlivněny řadou podmíneka to zejména:- konstrukčním rozměrem - s většími rozměry klesají hodnoty mechanických vlastností;- objemovou hmotností, s jejím nárůstem se zvyšují i mechanické vlastnosti;- kazy dřeva- snižují zejména pevnost v tahu;- teplotou - konstrukce do +550C, při vyšší teplotě nižší pevnost, při nižší teplotě dřevo křehčí;- zvyšováním rychlosti zatěžováníroste i pevnost;- trváním zatížení - s délkou trvání klesá pevnost a blíží se tzv. "trvalé pevnosti dřeva".

Nosné konstrukce III 12

Sortiment materiálu -řezivo

Konstrukční dřevo a) kuláč, b) polokuláč, c) polštář, d) poval, e) polohraněný trám, f) trám, g) hranolek, h) lať, i) lišta, j) prkno, k) fošna

Nosné konstrukce III 13

Rozměry omítaného deskového řeziva

Délka l

[mm]

Šířka b

[mm]

Tloušťka t

[mm]

1 000 - 6 500

60 - 220 15

60 - 300 18, 24

100 - 300 32, 38, 45, 50

125 - 300 60

150 - 300 75

200 - 300 100

Nosné konstrukce III 14

Rozměry jehličnatého hraněného řeziva

Délka l

[mm]

Šířka b

[mm]

Tloušťka t

[mm]

1 000 - 6 500

75, 100 75

100, 120, 140 100

120, 140, 180 120

140, 160, 200 140

160, 180, 220 160

180, 250 180

Nosné konstrukce III 15

Rozměry jehličnatých latí a lišt

Délka l

[mm]

Šířka b

[mm]

Tloušťka t

[mm]

1 000 - 6 500

18, 24, 32, 38 15

24, 32, 38, 45, 50 18

32, 38, 50 24

50 32

50, 60 38

18, 24, 32, 38 15

Nosné konstrukce III 16

Hmoty na bázi dřeva

Nosné konstrukce III 17

Navrhování I

Metodika navrhování - metoda mezních stavů podleČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhováníkonstrukcí

Kritéria pro návrh se rozdělují do dvou skupin:- mezní stavy únosnostiobsahuje kritéria, jejichž

splnění je podmínkou pro zajištění únosnostíkonstrukce při maximálních (extrémních)definovaných účincích zatížení po dobu jejíživotnosti

- mezní stavy použitelnosti obsahuje kritériavztahující se k provozním požadavkům nakonstrukce za obvyklého zatížení.

Nosné konstrukce III 18

Navrhování II

ČSN EN 1995 Eurokód 5: Zásady navrhováníkonstrukcí

Část 1-1: Obecná pravidla – Společná pravidla apravidla pro pozemní stavby

Část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí naúčinky požáru

Část 2: Mosty

Nosné konstrukce III 19

Charakteristické hodnoty pro konstrukční dřevo podle ČSN EN 338

Nosné konstrukce III 20

Posouzení metodou dílčích součinitelů

Návrhová hodnota vlastností materiálu

návrhová hodnota Xd pevnostní vlastnosti

návrhová tuhostní vlastnost

Návrhová hodnota odolnosti

Nosné konstrukce III 21

Dílčí součinitele γM pro vlastnosti materiálů a únosnosti

Základní kombinace:Rostlé dřevo 1,30Lepené lamelové dřevo 1,25LVL, překližovaná deska, OSB 1,20Třískové desky 1,30Vláknité desky tvrdé 1,30Vláknité desky středně tvrdé 1,30Vláknité desky, MFD 1,30Vláknité desky měkké 1,30Spoje 1,30Kov. desky s prolisovanými trny 1,25Mimořádné kombinace: 1,00

Nosné konstrukce III 22

Třídy trvání zatížení

.Třída trvání zatížení

Řád souhrnného trvání charakteristického zatížení

Příklady zatížení

Stálé déle než 10 let vlastní tíhaDlouhodobé 6 měsíců až 10 let skladové zatíženíStřednědobé 1 týden až 6 měsíců užitné zatížení

stropů, sníhKrátkodobé méně než 1 týden sníh, vítrOkamžikové vítr, mimořádná

zatížení

Nosné konstrukce III 23

Třídy provozu

.Třídy provozu Definice podmínek

Třída provozu 1 Vlhkost materiálů odpovídající teplotě 20°C a relativní vlhkosti okolního vzduchu přesahující 65% pouze po několik týdnů v roce

Třída provozu 2 Vlhkost materiálů odpovídající teplotě 20°C a relativní vlhkosti okolního vzduchu přesahující 85% pouze po několik týdnů v roce

Třída provozu 3 Klimatické podmínky vedoucí k vyšší vlhkosti než ve třídě provozu 2

Poznámka : Ve třídě provozu 1 nepřesahuje průměrná vlhkost u většiny jehličnatých dřevin 12%, ve třídě provozu 2 nepřesahuje 20%.

Nosné konstrukce III 24

Vliv t řídy provozu a délky trvání zatížení na únosnost - kmod

Výběr hodnot – neuvedeny hodnoty pro hmoty na bázi dřeva –OSB, LVL, překližky, DVT atd.

Materiál Norma Třída provozu Třída trvání zatížení

1 2 3 4 5

Rostlé dřevo

EN 14081-1 1 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

2 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90

Lepené lamelové

dřevo

EN 14081 1 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

2 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90

Nosné konstrukce III 25

Vliv trvání zatížení a vlhkosti na deformace - kdef

Výběr hodnot – neuvedeny hodnoty pro hmoty na bázi dřeva –OSB, LVL, překližky, DVT atd.

Materiál NormaTřída provozu

1 2 3

Rostlé dřevo EN 14081-1 0,60 0,80 2,00

Lepené lamelové dřevo EN 14081 0,60 0,80 2,00

Konečné průměrné hodnoty modulů pružnosti

Nosné konstrukce III 26

Dostředně tažený prvek

kde Nd je osová síla od účinků návrhové hodnoty zatížení,Ant plocha oslabeného průřezu

σt,0,d tahové napětí v průřezu, vyvolané účinkem návrhové hodnoty zatížení

ft,0,d návrhová pevnost v tahu podél vlákenft,0,k charakteristická hodnota pevnosti materiálukmod součinitel vlivu trvání zatížení a třídy provozu

γM součinitel spolehlivosti materiálu

Nosné konstrukce III 27

Dostředně tlačený prvek

kde Nd je osová síla od účinků návrhové hodnoty zatížení,A plocha průřezu

σc,0,d tlakové napětí v průřezu, vyvolané účinkem návrhové hodnoty zatížení

fc,0,d návrhová pevnost materiálu v tlaku podél vlákenfc,0,k charakteristická hodnota pevnosti v tlakukmod součinitel vlivu trvání zatížení a třídy provozu

γM součinitel spolehlivosti materiálu

Nosné konstrukce III 28

Dostředně tlačený prvek vzpěrný tlak

kde Nd je osová síla návrhové hodnoty zatížení,A plocha průřezuσc,0,d tlakové napětí vyvolané účinkem návrhové

hodnoty zatíženífc,0,d návrhová pevnost materiálu v tlaku podél vlákenkc součinitel vzpěrnosti pro příslušný směr vybočení

Nosné konstrukce III 29

Dostředně tlačený prvek vzpěrný tlak

kde λy = lef/i štíhlost prutu pro vybočení ohybem kolem osy y,E0,05 hodnota 5% kvantilu modulu pružnosti

rovnoběžně s vláknyσc,0,d tlakové napětí vyvolané účinkem návrhové

hodnoty zatíženífc,0,k charakteristická pevnost v tlaku podél vlákenβc součinitel 0,2 pro rostlé, 0,1 pro lamelové dřevo

Nosné konstrukce III 30

Ohyb

kde Md je ohybový moment od účinků návrhové hodnoty zatížení v odpovídající kombinaci,

W průřezový modul v rovině ohybu nosníkuσm,d napětí v krajních vláknech průřezu od ohybufm,k charakteristická hodnota pevnosti v ohybuγM součinitel spolehlivosti materiáluU vysokých a štíhlých ohýbaných nosníků je nutné

posoudit klopení, pokud není tlačená část průřezu zajištěny proti klopení.

Nosné konstrukce III 31

Smyk za ohybu

kde Qd je posouvající síla od účinku návrhové hodnoty zatížení v odpovídající kombinaci

S statický moment připojované částiI moment setrvačnosti průřezub šířka průřezu v posuzovaném místě τd napětí vyvolané smykem za ohybufv,k charakteristická hodnota pevnosti ve smykuγM součinitel spolehlivosti materiálu

Nosné konstrukce III 32

Posouzení použitelnosti

Největší průhyb od účinků charakteristických hodnot zatížení

nesmí překročit mezní hodnotu, danou pro určitý prvek v tabulce, kde je wnet,fin čistý konečný průhyb,

winst okamžitý průhyb,wcreep průhyb od dotvarování,wc nadvýšení, pokud se použije.

Nosné konstrukce III 33

Mezní hodnoty průhybů nosníků

winst wnet, fin wfin

Prostý nosník l/250 až l/350 l/150 až l/300

Vykonzolované nosníky l/150 až l/250 l/125 až l/175 l/75 až l/150

Nosné konstrukce III 34

Tesařské spoje

Nosné konstrukce III 35

Kovové spojovací prostředky

a) hřebíky stavební, zkroucený, kroužkovaný, b) vruty , c) sponka, d) svorník, e) kolíky, f) tesařská skoba, g) Tuschererův kroužek, h) typy desek s trny, i) různé hmoždíky

Nosné konstrukce III 36

Použití

Hřebíkové spoje a) jedno,

b) dvoustřižnéPoužití spojovacích deseks prolisovanými trny

Nosné konstrukce III 37

Spojovací prvky z plechu

Nosné konstrukce III 38

Lepené spoje

Zásady skladby lepeného lamelového prvku

Lepené spoje lamel a) úkosový spoj b) tupý sraz c) zazubený spoj

Nosné konstrukce III 39

Znehodnocení dřevěných konstrukcí

Nosné konstrukce III 40

Ochrana dřevěných konstrukcí

Nosné konstrukce III 41

Trvanlivost dřeva

Druh dřevin Ve styku s půdou

Oddělené od půdy Ponořené stále do sladké vody

pod otevřenou oblohou

v prostorách suchých a větraných

A) Dřeviny velmi trvanlivé: dub, kaštan, jilm, habr, akát, modřín

8 – 12 100 – 200 500 – 1000 500

B) Dřeviny prostřední trvanlivosti: borovice

8 – 10 50 – 120 500 – 1000 500

C) Dřeviny málo trvanlivé: jasan, bříza, lípa, smrk, jedle, javor, vrba, topol

2 - 5 3 - 75 100 - 500

méně než 50

Nosné konstrukce III 42

Nosné konstrukce III 43

Tlačené prvky

Pruty a) celistvého průřezu, b) složený, c) členěný s neprůběžnými d) průběžnými vložkami, e) příhradový

Nosné konstrukce III 44

Trámové rošty

Trámové rošty spojené a) skobami,

b) zazubením,

c) svorníky,

d) dřevěnými hmoždíky, e) hmoždíky Bulldog,

f) destičkami

Nosné konstrukce III 45

Sbíjené nosníky

Sbíjené nosníky a) jednoduchého průřezu, b) se stěnou ze zkřížených prken

Nosné konstrukce III 46

Lepené lamelované nosníky

a) vaznice, b) vazníky

Nosné konstrukce III 47

Vyztužené nosníky

a) uložení výztuže, b) schéma výroby nosníku s předpínanou výztuží, c) účinek předpínací výztuže, d) lomené nosníky s průběžnou předpínací výztuží

Nosné konstrukce III 48

Lepené vaznice a stropnice

Nosné konstrukce III 49

Skříňové vazníky

Lepené nosníky se stěnou na bázi dřeva

Nosné konstrukce III 50

Příhradové nosníky

Tvary příhradových nosníků

Nosné konstrukce III 51

Konstrukční řešení styčníků

a) sbíjený, b) se svorníky, c) s hmoždíky Bulldog, d) s deskami s trny,

e) lepené s překližkami, f) s ocelovými deskami

Nosné konstrukce III 52

Příklady

Hromadně vyráběné příhradové nosníky (Německo)

Kombinované nosníky a) Howe- Žuravského, b) systém STT (Švédsko), c) nosníky s ocelovými vzpínadly, d) systém Polonceau

Nosné konstrukce III 53

Oblouky

Oblouky a) L'Orme, b) Emyho, c) sbíjené, d) lamelové, e) příhradové

Nosné konstrukce III 54

Rámy

Dřevěné rámy a) sbíjené, b) lamelové, c) skříňový, d) smíšený, e) příhradový

Nosné konstrukce III 55

Rámové styčníky