Encyklopedie dřeva

Dřevo - základní mechanické vlastnosti dřeva

Schopnost dřeva vzdorovat účinkům vnějších mechanických sil. Dřevo je stavební materiál, který má velmi nestejnorodou strukturu a v různých směrech má velice odlišné vlastnosti - anizotropní materiál.

Směry zkoušení vlastností dřeva.
Mezi mechanické vlastnosti můžeme zařadit:

• Pružnost dřeva – vratná deformace dřeva působením vnějších sil, dřevo se ale po jejich působení vrací do původního tvaru. Modul pružnosti vyjadřuje napětí při němž se v mezích pružnosti mění pevnostní parametry dřeva, udává se v MPa. Modul pružnosti se mění v závislosti na druhu dřeviny, na vlhkosti, na anizotropii, na vadách dřeva a na objemové hmotnosti. Zkouší se podle normy ČSN EN 408.
• Pevnost dřeva – je nevratná deformace nebo celkové porušení dřeva působením vnějších sil.
• Statická pevnost
• Pevnost v tahu - odolnost dřeva proti působení síly, která se jej snaží prodloužit, při překročení meze pevnosti dřevo praská. Pevnost v tahu se zkouší podle ČSN 49 0113 a ČSN 49 0114.
• Pevnost v tlaku - odpor, který klade dřevo vnější síle, jež se snaží dřevo stlačit. Pevnost v tlaku se zkouší podle ČSN 49 0110 a ČSN 49 0112.
• Pevnost ve smyku - odolnost dřeva proti působení vnějších sil, které se snaží posunout jednu část tělesa po druhé. Pevnost ve smyku se zkouší podle ČSN 49 0118.
• Pevnost v ohybu - schopnost dřeva odolávat zatížení, je-li materiál podepřen a síla působí mimo tyto podpěry. Pevnost v ohybu je zkoušena podle ČSN 49 0115. (nosníky, stropní trámy aj.).
• Pevnost ve vzpěru - zvláštní případ tlakové pevnosti, částečně zde spolupůsobí pevnost v ohybu.(např. u stojek a sloupů)
• Dynamická pevnost
• Je to odpor materiálu proti namáhání, které se často mění nárazem nebo rychlými změnami zatížení. Příčná pevnost proti rázovému ohybu (houževnatost) - schopnost dřeva odolávat síle, která působí v pohybu po určité dráze a zatěžuje element rázově (přerážecí práce). Je zkoušena podle ČSN 49 0117.
• Tvrdost dřeva
• Tvrdost dřeva vyjadřuje velikost jeho odporu proti vnikání cizího tělesa. Tvrdost dřeva ovlivňuje: směr vláken, vlhkost dřeva, objemová hmotnost, anatomická stavba.
• Štípatelnost dřeva
• Schopnost dřeva dělit se na části působením klínu. Štípatelnost dřeva se zkouší podle ČSN 49 0119 a ovlivňuje ji opět směr vláken, vlhkost dřeva, objemová hmotnost a anatomická stavba.
• Ohýbatelnost dřeva
• Schopnost materiálu přijmout účinkem vnějších sil nový tvar a podržet ho, i když síly přestaly působit. Ohýbatelnost ovlivňuje množství ligninu ve dřevě. Dřevo se dá plastifikovat teplem a vlhkem, ale také chemicky (např. čpavkem). Po ohnutí se dřevo vysušuje pro zafixování ohybu.

Dřevo - základní mechanické vlastnosti dřeva

Jehličnaté

• měkké - smrk, jedle, modřín, borovice (lesní, černá, douglaska, vejmutovka, limba)
• tvrdé - tis, jalovec

Listnaté

• tvrdé - dub zimní, letní, dub cer, buk, jasan, javor, trnovník bílý - akát, habr, jilm, bříza, jeřáb,
• tvrdé ovocné - švestka, třešeň, hrušeň, jabloň, ořešák
• měkké - lípa, olše, topol, osika, jírovec (kaštan), vrba

Dřevo tvoří hlavní část kmene stromu, nachází se mezi dření a kůrou a spolu s dření tvoří až 93 % objemu stromu. V příčném řezu kmene rozlišujeme většinou 2 barevné zóny - běl a jádro (dřevo jednobarevné - tzv. vyzrálé dřevo).

Běl

• vnější část dřeva, je světlejší než jádro
• běl vede vodu od kořene k listům, resp. jehličí a ukládá zásobní látky
• běl je nejširší ve spodní části kmene, s výškou se zužuje
• je málo odolná proti napadení dřevokaznými houbami a hmyzem, v porovnání s jádrem může mít i rozdílné fyzikální a mechanické vlastnosti

Jádro

• středová část dřeva, je tmavší než běl
• vzniká vyřazením centrální části kmene z fyziologických procesů (stárnutím živých buněk)
• tmavou barvu dodávají jádru právě okysličené jádrové látky (hnědá barva), např. u jehličnanů živice, u listnáčů třísloviny, minerální látky atd.
• tvorba jádra závisí na druhu dřeviny a na růstových podmínkách stromu
• jádro má vyšší hustotu než běl a nižší náchylnost k sesychávání nebo bobtnání
• jádrové dřevo je trvanlivější než dřevo bělové, hůře však propouští kapaliny (ztížená impregnace)

Vlastnosti dřeva, které můžeme zkoumat, bez narušení chemického složení a celistvosti posuzovaného materiálu.

První a základní vlastností, kterou můžeme u dřeva určit je stanovení optických vlastností dřeva. Vnější vzhled dřeva je charakterizován vlastnostmi:

Barva dřeva - barvu dřeva ovlivňují látky ve dřevě jako je barviva, třísloviny, pryskyřice aj. Barva je proměnlivá. Barvu také ovlivňuje stáří stromu, působení klimatických podmínek, působení světla a původní stanoviště růstu. Druhy mírného pásma mají světlejší barvu než druhy rostoucí v tropech. Barvu také mění dřevo, které bylo napadeno hnilobou. Dřevu můžeme měnit barvu také při zpracování dřeva např. mořením, pařením aj.
Lesk dřeva - přirozený lesk dřeva je dán odrazem světelných paprsků od jeho povrchu. Velký význam pro lesk je přítomnost dřeňových paprsků, proto největší lesk bývá na povrchu radiálního řezu. Výrazný lesk na radiálním řezu má např. platan, buk, jilm nebo akát.
Textura dřeva - kresba dřeva, která se objeví po rozřezání na jeho povrchu. Je tvořena rozmanitým zastoupením makroskopických elementů, charakteristických pro určitou dřevinu. Zřetelnou kresbu ovlivňují velké cévy, široké dřeňové paprsky, kontrast mezi jarním a letním dřevem, kontrast mezi jádrem a bělem nebo speciální struktury jako jsou očka, vlnitost, kořenice nebo reakční dřevo. Jehličnaté dřevo má jednoduchou stavbu a jeho textura závisí na kresbě výrazných letokruhů. Listnaté dřeviny mají stavbu poměrně složitější a obsahují řadu prvků viditelných pouhým okem.
Vůně dřeva - slouží jako rozpoznávací znak u některých dřevin. Je výrazná jen u čerstvého dřeva, vysycháním jeho vůně slábne. Její intenzitu ovlivňují zejména etherické oleje, pryskyřice a třísloviny.
Suky - základem živých nebo pozůstatky odumřelých větví. Vyskytují se u všech dřevin. Množství a rozměry suků závisí na typu dřeviny, stanovišti i poloze ve kmeni. Narušují stavbu dřeva, což se projeví zhoršením mechanických vlastností.
Svalovitost (vlnitost) - nepravidelná stavba dřeva, zvlnění nebo spletení průběhu dřevních vláken ve směru osy kmene. Projeví se po rozštípnutí kmene zvlněným povrchem, na vyhlazeném povrchu podélných řezů pak střídáním lesklých a matných pruhů napříč vláken. Svalovitost se projevuje u habru v oddenkové části kmene a u tisu v jeho celé délce.
Dřeňové paprsky - významně ovlivňují vlastnosti dřeva a jsou jednou z příčin rozdílných fyzikálních a mechanických vlastností dřeva v tangenciálním a radiálním směru. Dřeňové paprsky mají všechny dřeviny, ale ne u všech dřevin jsou makroskopicky zřetelné. Viditelné dřeňové paprsky jsou různě barevně odlišené od okolního dřeva a vytvářejí lesklé plošky (zrcátka).

• příčný řez - patrné jako pásy, které probíhají od obvodu do středu
• radiální řez - různě vysoké pásky či skvrny
• tangenciální řez - jemné svislé čárky

Šířka, výška, hustota a počet dřeňových paprsků je pro různé druhy dřevin typická a je důležitým diagnostickým znakem.

• Široké dřeňové paprsky (dobře viditelné ve všech směrech) - např. dub, buk a platan
• Úzké dřeňové paprsky (dobře viditelné v radiálním řezu) - např. lípa, jilm a akát
• Velmi úzké dřeňové paprsky (nezřetelné) - u všech dřevin jehličnatých a některých dřevin listnatých (např. jasan, bříza, topol, hrušeň, jabloň)
• Nepravé dřeňové paprsky - vznikají sdružením samostatných makroskopicky od sebe neodlišitelných dřeňových paprsků (např. olše, habr)

Dřeňové skvrny - projevují se na příčném řezu jako hnědé nebo zelenkavé skvrny a svým tvarem připomínají dřeňové paprsky. Jejich výskyt nepříznivě ovlivňuje fyzikální i mechanické vlastnosti dřeva. Výskyt u olše nebo břízy.

Očka – zarostlé pupeny, které po rozřezání dřeva vytváří charakteristickou tzv. očkovou kresbu. Vznikají ve vrstvě dřeva v blízkosti lýka. Projevují se na tangenciálních řezech jako okrouhlé tmavší nebo světlejší útvary. Jejich výskyt je charakteristický zejména pro javor klen, dub a břízu. Takové dřevo se využívá k dekoračním účelům.
Kořenice – představuje oddenkovou část kmene a charakterizuje jí přechod stavby dřeva kořenů ve stavbu dřeva kmene. Letokruhy jednotlivých kořenů vrůstají do kmene, kde se přizpůsobují jeho letokruhům. Použití ořešáku, jasanu, dubu, atd. pro dekorační účely.
Lískovcové dřevo – projevuje se u některých dřev (nejvíce u smrku, méně pak u jedle, buku nebo jasanu) na příčném řezu jako lokální zvlnění letokruhů v radiálním směru. Mechanické vlastnosti lískovcového dřeva jsou nižší než u normálního dřeva.

Tento materiál byl čerpán ze stránek VŠB - technické univerzity v Ostravě