Dřevo je pružné, zároveň pevné a má ještě další skvělé mechanické vlastnosti, díky kterým je pro stavbu konstrukcí ideální. Jaké vlastnosti to jsou?
Hledaný výraz musí mít více jak 2 znaky.
Dnes žijeme ve věku, kde lze spočítat nebo numericky nasimulovat vlastnosti podstatně více materiálů, než tomu bylo v minulosti. Dřevo je však natolik složitý kompozitní materiál (který se navíc liší prakticky kus od kusu), že si na něm nejeden vědec vylámal zuby. Proto jsou mechanické vlastnosti dřeva stanoveny zkouškami, které mají svá pravidla a výsledné hodnoty jsou vždy jakýmsi zprůměrováním hodnot dané skupiny vzorků.
Veškeré mechanické vlastnosti dřeva jsou závislé na jeho vlhkosti a hustotě. Zkoušky jsou prováděné na vzorcích o vlhkosti dřeva 12%, platí však, že čím vyšší bude vlhkost dřeva, tím nižší bude jeho pevnost (tento trend se zastavuje v mezi nasycení vláken, tj. cca 30% vlhkost, pak se již pevnost dřeva nemění). U hustoty dřeva stejného druhu dřeviny platí, že čím je vyšší, tím je vyšší i pevnost dřeva.
Rovnoběžně s vlákny a kolmo na vlákna
Dřevo má dva hlavní směry:
rovnoběžně s vlákny – směr, kterým roste strom do výšky
kolmo na vlákna – směr, který strom roste do šířky
Protože je dřevo uzpůsobeno primárně potřebám rostoucího stromu, jsou vlastnosti dřeva v těchto směrech značně odlišné. Obecně jsou mechanické vlastnosti ve směru vláken několikanásobně vyšší než kolmo na ně (strom není hlupák a nebude si orientovat vlákna ve směru, ve kterém není tak silně namáhán).
Pevnost dřeva ze zkoušek vs. pevnost výpočtová
V následující tabulce jsou uvedeny mechanické vlastnosti dřeva domácích dřevin. Všimněte si, že například pevnost v ohybu u smrku (MOR – Modulus of rupture) je uvedena hodnota 60 MPa. Do všech statických výpočtů však vstupuje hodnota meze pevnosti v ohybu dřeva 24 MPa. Čím je to způsobené? Do výpočtů je dosazen tzv. 5% kvantil zkoušených vzorků dřeva. To znamená, že z celé škály zkoušených vzorků má již jen 5% hodnotu meze pevnosti v ohybu nižší, než 24 MPa a zbytek má hodnotu vyšší. Tyto rozdíly v pevnosti vzorků jsou způsobeny tím, že dřevo je organický materiál, který rostl v různých podmínkách, a na které muselo dřevo konkrétního stromu během růstu reagovat. Proto dřevo u zkoušek nemá a ani nebude vykazovat vždy stejné vlastnosti nehledě na množství a velikost suků a dalších „vad“ dřeva.
Pružnost dřeva
Pružnost dřeva zjednodušeně vyjadřuje výši napětí, které je zapotřebí, abychom dřevo například ohnuli. Modul pružnosti dřeva v ohybu je nejčastěji používaným údajem při dimenzování stropů, krokví a jiných vodorovných nosníků. Často nám totiž dřevěný nosník bez problému přenese sílu bez toho, aniž by došlo k jeho porušení, přestože průhyb nosníku je větší než stanovují předepsané limity. Modul pružnosti dřeva v ohybu se nejčastěji značí zkratkou MOE z anglického – Modulus of Elasticity.
Ing. Petr Novák
redaktor Dřevostavitele