Mechanické vlastnosti dřeva

Mechanické vlastnosti dřeva určují jeho schopnost odolávat působení vnějších mechanických sil. Patří sem pevnost, pružnost a tvrdost. Tyto vlastnosti se mohou projevit, je-li dřevo při používání vystaveno různým namáháním.

Kromě uvedených základních mechanických vlastností rozeznáváme u dřeva skupinu tzv. technologických vlastností. Patří sem štípatelnost, schopnost udržovat kovové spojovací prostředky a odolnost proti opotřebení.

Mechanické vlastnosti dřeva jsou různé podle směru působení, protože dřevo je nehomogenní (nestejnorodá) látka, která nemá po celém objemu stejné složení. Kromě anatomické stavby má na změny mechanických vlastností velký vliv i vlhkost. Vliv má jen vázaná voda, pohlcená buněčnými blánami. Mechanické vlastnosti zjišťujeme jak v podélném smě­ru (ve směru vláken), tak i ve směru příčném (napříč vláken).

Pevnost dřeva je odpor, kterým se dřevo brání proti vzájemnému od­dělení vláken. Měří se silou potřebnou k porušení celistvosti dřeva. Tato síla, připadající na 1 cm² plochy průřezu, se nazývá napětí.

Pevnost dřeva je napětí v okamžiku, který předchází porušení dřeva. Podle druhu mechanických sil rozlišujeme pevnost v tahu, v tlaku, v ohybu, smykovou pevnost a pevnost v kroucení (obr. 3.21). Udává se v MPa.

Pevnost dřeva v tahu

Dřevo má velkou pevnost v tahu ve směru vláken. Průměrná hodnota pro různé dřeviny činí 120 MPa. Dílce namá­hané tahem jsou např. táhla střešních vazníků a vozidel a vrtule letadel.

Pevnost v tahu napříč vláken je asi dvacetkrát menší než pevnost ve směru vláken. V praxi je dřevo v tomto směru namáháno jen málo. V ra­diálním směru je pevnost v tahu menší než ve směru tangenciálním, a to o 40 % u jehličnatých dřevin a o 70 % u dřevin listnatých.

Na pevnost v tahu má vliv vlhkost a hmotnost dřeva. Čím větší je hmotnost a čím menší je vlhkost, tím je dřevo pevnější. Má-li dřevo více letního dřeva, je pevnější, stejně tak jsou-li vlákna dřeva rovná (pevnost v tahu činí v praxi 20 % pevnosti v tlaku). Všeobecně je pevnost v tahu u listnatých dřevin větší než u dřevin jehličnatých.

Pevnost dřeva v tlaku.

V praxi je pro dřevo nejcharakterističtější pevnost v tlaku ve směru vláken (sloupy, vzpěry, pilíře), u níž je mez pevnosti průměrně 50 MPa. Namáhání dřeva v tlaku napříč vláken se v praxi projevuje v místech dlabu a spojů dřevěných částí s kovovými. Klasickým příkladem namáhání dřeva v tlaku napříč vláken je železniční pražec.

Pevnost dřeva v tlaku závisí na různých činitelích, zejména na vlhkosti dřeva. Pevnost vlhkého dřeva s vlákny nasycenými vodou se téměř nemění; jakmile však dřevo začne vysychat, prudce se zvětšuje. Pevnost závisí rovněž na hmotnosti dřeva - čím větší je hmotnost, tím větší je pevnost. Je různá i podle místa ve dřevě. Jádro má větší pevnost v tlaku než běl. Nepravidelný růst snižuje mez pevnosti v tlaku, větší podíl letního dřeva pevnost zvyšuje.

Pevnost dřeva v ohybu

Pevnost dřeva v ohybu ovlivňují tytéž činitele jako pevnost v tlaku. Průměrná hodnota této pevnosti ve směru vláken je přibližně 120 MPa, tedy asi dvakrát větší než pevnost v tlaku. Pevnost v ohybu napříč vláken se uplatňuje jen málo. Na základě pevnosti v ohybu a v tlaku ve směru vláken můžeme dřeviny rozdělit do tří skupin:

• dřeviny s malou pevností (limba, jedle, lípa, olše, osika, topol, kaštan),
• pevné dřeviny (smrk, borovice, modřín, tis, dub letní, buk, jilm ořešák),
• velmi pevné dřeviny (akát, habr, hruška, javor, jasan).

Pevnost dřeva ve smyku

Se smykovou pevností ve směru vláken se setkáváme při každé tesařské práci a při každé konstrukci pomocí zářezů. Je šestkrát až osmkrát menší než pevnost v tlaku a osmkrát až desetkrát menší než pevnost v tahu. Snižuje ji vlhkost, zvyšuje nepravidelný růst a suky.

Pevnost dřeva v kroucení

Dřevo má poměrně malou pevnost v kroucení, snižuje ji vlhkost dřeva.

Pružnost dřeva

Pružnost je taková vlastnost materiálu, která mu umožňu­je nabývat původního tvaru a rozměrů, jakmile na něj přestanou působit vnější síly. Zvětšuje ji šířka letokruhů a větší hustota. Pružnost suchého dřeva je ve srovnání se surovým (vlhkým) dřevem dvojnásobná. Největší pružnost má dub, jasan, buk, modřín a nejtvrdší dřeviny.

Tvrdost dřeva

Tvrdost je schopnost materiálu odporovat vnikání pevného předmětu do povrchu materiálu. Z praktického hlediska je tvrdost důleži­tá pro spoje dřeva, při opracovávání řeznými nástroji (řezání pilou, soustružení, frézování), při hoblování (podlahy, dřevěné trámy). Zkouší se vtlačováním ocelového razidla s polokulovým hrotem průměru 11,28 mm.

Podle velikosti odporu rozlišujeme dřeviny

• měkké (borovice, smrk, jedle, olše, kaštan, topol, lípa, vrba, osika),
• tvrdé (modřín, bříza, buk, jilm, dub, javor, ořešák, jabloň),
• velmi tvrdé (tis, akát, habr).

Tvrdost dřeva ovlivňuje nejvíce způsob použití a opracování dřeva. Zvět­šuje ji objemová hmotnost a hustota dřeva, zmenšuje ji vlhkost. Ve kmeni se tvrdost dřeva zhoršuje směrem zdola k vrcholu a zvětšuje se od dřeně k obvodu.

Štípatelnost dřeva

Štípatelností se rozumí odpor, který klade dřevo proti rozdě­lení. Štípatelnost má význam při výrobě štípaných polotovarů — dužin, šindelů. Dřevo se nejlépe štípe ve směru vláken a ve směru dřeňo­vých paprsků.

Schopnost udržet mechanické spojovací prostředky

Velmi důležitou vlastností dřeva je schopnost udržet mechanické spojovací prostředky: hřebíky, vruty, skoby. Když hřebík vniká do dřeva, vlákna se částečně přeřezávají a ohýbají a přitom tlačí na boční plochu hřebíku. To způsobuje tření, které hřebíky drží. Mírou pevnosti je potom síla potřebná k vy­tažení spojovacího prostředku; udává se v MPa.

Odpor suchého dřeva proti vnikání hřebíku je větší než odpor proti vytahování, u vlhkého dřeva není rozdíl znatelný. Schopnost udržet hřebíky a vruty se zvětšuje s objemovou hmotností a zmenšuje se s vlhkostí dřeva. Voda způsobuje rezavění ocelových hřebíků a s korozí se zmenšuje síla, která hřebíky přidržuje.

Odpor dřeva proti opotřebení

Charakterizujeme jej jako postupné poru­šení povrchu vlivem různých činitelů, především třením: opotřebení dřeva _na podlahách, schodech, dřevěných dlažbách. Odpor proti opotřebení závisí na směru k vláknům - z boční plochy je opotřebení větší než z čela a zvětšuje se s objemovou hmotností a tvrdostí.

Partnerské weby: