Pro navrhování dřevěných konstrukcí jsou důležité nejen mechanické vlastnosti dřeva, ale i ty fyzikální a technologické. Dřevo jako jeden z nejrozšířenějších přírodních stavebních materiálů vykazuje znaky, se kterými se u jiných materiálů nesetkáme a při návrhu je nutné s nimi počítat. Jedním z nich je anizotropie – díky své přirozené stavbě má dřevo v různých směrech odlišné vlastnosti. Rozlišujeme tři směry – rovnoběžně s vlákny (podélný) a kolmo na vlákna (radiální a tangenciální). Rozdíly se nejvíce projevují při změnách spojených s příjmem a výdejem vody a při mechanickém namáhání. V zásadě platí, že dřevo namáhané ve směru vláken vykazuje několikanásobně vyšší pevnost a pružnost než ve směru kolmém [1]. Dalším takovým znakem je hygroskopicita – dřevo přijímá nebo odevzdává vodu podle svého prostředí. Obsah vlhkosti pak výrazně ovlivňuje rozměrovou stálost, hustotu, mechanické vlastnosti, trvanlivost nebo tepelné a technologické vlastnosti. Čím vyšší bude vlhkost dřeva (do meze nasycení vláken), tím nižší bude jeho pevnost i pružnost.
Dřevo jako materiál vykazuje poměrně velkou variabilitu vlastností, kterou je možné sledovat mezi jednotlivými lokalitami, stromy, a dokonce v rámci jednoho stromu. Vlastnosti dřeva jsou do značné míry ovlivněny genotypem stromu, klimatem, nadmořskou výškou, ale i pěstebními zásahy. Vzhledem k variabilitě vlastností dřeva se při navrhování používají návrhové hodnoty pevností a bezpečnostní součinitele, které zajišťují dostatečnou spolehlivost konstrukce.
Borovice lesní (Pinus sylvestris L.) představuje významnou domácí dřevinu, jejíž potenciál byl po dlouhou dobu do značné míry zastíněn dominantním postavením smrku. Z hlediska fyzikálních, mechanických i technologických vlastností je srovnatelná s ostatními hospodářsky významnými jehličnany. Oproti smrku vykazuje zpravidla o něco vyšší hustotu a tomu odpovídající vyšší pevnostní charakteristiky. Díky vyššímu obsahu pryskyřice je jádro borovice trvanlivější ve vlhkém prostředí. Borovice má větší a tvrdší suky, které mohou zhoršit zpracování nebo způsobit slabší místa, pokud nejsou správně posouzeny. Pokud není dřevo odborně vytříděno, může být rizikové – ale to platí i pro ostatní dřeviny. Díky kombinaci dobrých mechanických vlastností, trvanlivosti a příznivých technologických parametrů je borovice vhodná pro vnitřní i vnější nosné konstrukce, krovy, lepené prvky i další aplikace.
Vybrané vlastnosti dřeva jehličnanů a dubu. Zpracováno na základě dat z: Stavba a vlastnosti dřeva hospodářsky významných dřevin – podklady pro cvičení (Zeidler a Borůvka, 2023), FLD ČZU
Hustota
Hustota je základní fyzikální vlastností dřeva, která vyjadřuje podíl hmotnosti dřeva a jeho objemu. Obecně platí, že se vzrůstající hustotou se pevnost dřeva zvyšuje. Dřevo vykazuje na rozdíl od jiných konstrukčních materiálů při poměrně nízké hustotě vysokou pevnost. Smrk nebo borovice jako lehká, ale pevná dřeva se používají pro nosníky a sloupy, zatímco buk jako tvrdé a otěru odolné dřevo je vhodný například pro schody.
Borovice se řadí mezi dřeviny s nízkou až střední hustotou.
Sesychání a bobtnání dřeva
Rozměrové změny, způsobené sesycháním nebo bobtnáním, jsou spojené s kolísáním vlhkosti dřeva a jsou důležitou informací pro dřevozpracující průmysl. Zásadním způsobem ovlivňují zpracování, využití jednotlivých druhů dřevin, a dokonce i vlastnosti dřevařských výrobků. Dřevo sesychá nejvíce v tangenciálním směru a nejméně v podélném směru.
Borovice se řadí mezi dřeviny středně sesychavé.
Pevnost
Pevnost v tlaku podél vláken je z praktického hlediska jednou z nejvýznamnějších vlastností dřeva. Příkladem mohou být piloty, sloupy, důlní vzpěry nebo stavební nosníky [2]. Pevnost v tahu v porovnání s ostatními pevnostmi dosahuje ve směru vláken dřeva nejvyšších hodnot. Je to dáno tvarem buněk a strukturou buněčných stěn. Tuto charakteristiku prakticky nelze využít v plném rozsahu, protože často dochází k porušení dřeva smykem nebo otlačením v místech upevnění konstrukčních dílů [1]. Smykové namáhání se vyskytuje v kombinaci s dalšími napětími. Dřevo bývá na smyk často namáháno (např. spoje dřevěných krovů). Pevnost dřeva v ohybu je jednou z nejdůležitějších mechanických vlastností zohledňovaných zejména při navrhování dřevěných konstrukcí a nachází v praxi široké uplatnění (nosníky, trámy, lamelové prvky apod.). Vyjadřuje maximální napětí, které materiál snese při ohybovém namáhání před porušením.
Borovice nedosahuje pevnosti modřínu, ale ve srovnání se smrkem a jedlí jsou hodnoty její pevnosti vyšší.
Pružnost
Modul pružnosti v ohybu vyjadřuje odpor materiálu proti pružné deformaci při zatížení. Čím je vyšší, tím dosahuje nosník při stejném zatížení menšího prohnutí. Používá se při dimenzování stropů, krokví a jiných vodorovných nosníků. Je velmi důležitou charakteristikou materiálu používanou hojně ve stavebnictví a nábytkářství [3].
Modul pružnosti borovice je mezi běžnými jehličnany střední až mírně vyšší.
Tvrdost dřeva
Tvrdost dřeva lze definovat jako schopnost dřeva klást odpor proti vnikání cizích těles do vlastní struktury. Hraje důležitou roli při volbě způsobu využití dřeva a opracování. Pro stavební konstrukce (např. krovy, pergoly, nosníky) je tvrdost oproti pevnosti a pružnosti až druhotný parametr. Pro podlahy, pracovní desky nebo nábytek bývá naopak jedním z nejdůležitějších.
Borovice se řadí mezi měkká dřeva.
Trvanlivost
Trvanlivost dřeva je schopnost odporovat jeho fyzikálnímu, chemickému a biologickému poškození. Vychází z anatomické stavby a chemického složení dřeva. Jádrové dřevo borovice je v přirozeném stavu trvanlivější než smrkové a jedlové dřevo. Běl je považována za netrvanlivou (třída 5). Při stanovení poměrné trvanlivosti vztažené k dubu (100 %), dosahuje borovice v přírodních podmínkách 85%, ve vodě 80% a na vzduchu 90% trvanlivosti dubu [1].
Jádrové dřevo borovice se řadí mezi středně až málo trvanlivé dřeviny.
Technologické vlastnosti
Dobře impregnovatelná je u borovice pouze běl. Borové dřevo patří mezi snadno opracovatelné druhy jak strojně, tak i ručně. Problémy v prvostupňovém zpracování dřeva může představovat především smolnatost, zalepování nástrojů pryskyřicí a vypadávající suky po sušení hoblovaného řeziva. Spojovací prostředky drží ve dřevu dobře. Lepení borovice může být problematické díky vyššímu obsahu pryskyřice. Moření, lakování, natírání lze provádět bez problémů.
Technologické vlastnosti borového dřeva umožňují jeho efektivní zpracování a široké uplatnění ve dřevozpracujícím průmyslu.
Zpracováno na základě závěrečných prací FLD ČZU:
- Ondřej Schönfelder, disertační práce Vliv obnovního postupu na vybrané fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva borovice lesní ze vzorových lokalit České republiky, 2023, Fakulta lesnická a dřevařská ČZU
- Matěj Koudelka, diplomová práce Zhodnocení kvality dřeva borovice lesní z vybraných lokalit České republiky, 2017, Fakulta lesnická a dřevařská ČZU
Další zdroje:
- GANDELOVÁ L., HORÁČEK P., ŠLEZINGEROVÁ J. NAUKA O DŘEVĚ. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. 2009, s. 176. ISBN: 978-80-7375-312-2
- POŽGAJ, A., CHOVANEC, D, KURJATKO, S., BABIAK, M. Štruktúra a vlastnosti dreva. 2. vydání. Bratislava: Príroda, 1997. 485 s. ISBN 8007009604
- NOVÁK, V. 1970. Dřevařská technická příručka. Praha: SNTL. 748 s. ISBN 04-821-70.
