Porovnanie vlastností dyhového, lamelového a masívneho dreva

V oblasti navrhovania a výroby drevených stavebných konštrukcií sa najčastejšie používa drevo ihličnatých drevín, najmä smreku. Je to spôsobené rozsahom a skladbou surovinovej základne ako i priaznivým pomerom mechanických vlastností vzhľadom na vlastnú hmotnosť konštrukčného materiálu [8]. Ako materiál sa využíva masívne drevo, lepené lamelové drevo a v súčasnosti čoraz viac konštrukčný materiál LVL (Laminated Veneer Lumber) – v preklade vrstvené dyhové drevo.

Vrstvené dyhové drevo (LVL)
Je to materiál podobný preglejkám, no dyhy sú orientované v jednom smere a vďaka pozdĺžnemu spájaniu dýh na pokos (v strede na tupo) dosahujú väčšie rozmery (dĺžku až 24,5 m). Najväčšou konštrukciou z vrstveného dyhového dreva v Európe je kupola vo fínskom meste Oulu (obr. 1) s priemerom 115 m [12]. V Európe sa LVL vyrába najmä zo smreka a v USA hlavne z duglasky a žltej borovice, a to najmä pre priaznivý pomer pevnosti a hmotnosti. Vrstvené dyhové drevo sa môže uplatňovať ako nosníky, dosky, prúty priehradových konštrukcií a pod. Uplatňuje sa aj v novostavbách a pri prestavbách na nosníky, väznice, pásy priehradových konštrukcií, podlahu dopravných vozidiel, dosky lešenia, v konštrukciách montovaných domov a pod. [12]. LVL sa nepoužíva len na konštrukčné účely (obr. 2), ale aj v nábytkárstve a stavebnom stolárstve na výrobu okien, schodov a dverí.

Veľmi známy spôsob využitia LVL je na prefabrikované profilované I-nosníky, v angličtine TJI-joist. Dnes sú tieto prvky základným konštrukčným materiálom modernej konštrukcie podláh a striech. Výrobok pozostáva z dvoch komponentov – pásnice a steny [7]. Pásnica je z LVL (nahradila masívne drevo) a stena z veľkoformátového materiálu, najmä OSB (nahradil preglejku). Tieto prefabrikované nosníky sa rozšírili pre nízku hmotnosť a rýchlosť montáže konštrukcie stropu alebo strechy [7].

V Severnej Amerike, v Austrálii a Ázii produkcia konštrukčných LVL za posledné desaťročia neustále vzrastá.

Lepené lamelové drevo (LLD)
V Japonsku sa na výstavbu domov stále uprednostňuje používanie LLD, aj keď vlastnosti LVL sú v porovnaní s LLD a masívnym drevom lepšie.

Používanie LLD však zaznamenalo v poslednom období na celom svete vzostup, no je menší ako pri LVL. V angličtine je tento materiál známy skôr pod označením glulam.
LLD sa vyrába zlepením viacerých lamiel, ktorých vlákna sú rovnobežné. Dosky z ihličnatého dreva, prevažne smreku, tvoriace jednotlivé lamely prierezu sa najprv roztriedia podľa pevnosti. Doskové rezivo, ktoré sa použije na výrobu lepených lamelovaných prvkov, sa podľa STN 73 1701 zaraďuje do štyroch tried: SA (rezivo vysokej pevnosti), SB (rezivo normálnej pevnosti), SC (rezivo zníženej pevnosti) a SD (rezivo nízkej pevnosti).

Najčastejšie sa používa trieda SB, pričom z úsporných dôvodov sa v jednom priereze vyskytujú rôzne triedy a trieda nižšej kvality sa umiestni v blízkosti neutrálnej osi. Pri hranenom a doskovom rezive rozlišujeme len dve triedy SI – rezivo normálnej pevnosti a SII – rezivo nízkej pevnosti [8]. Hodnoty výpočtových pevností pre masívne drevo a lepené lamelové drevo podľa STN 73 1701 sú uvedené v tab. 1.

Tab. 1: Výpočtové pevnosti masívneho a lepeného lamelového dreva [7].

Triedenie reziva
Na Slovensku zavedené triedenie reziva a symbolika značenia mechanických vlastností nie sú však platné v Európe. V Európskej norme EN 338 sa pri topoľovom dreve a reziva z ihličnatých drevín určeného na stavebné nosné konštrukcie rozlišuje12 tried pevnosti (C14, C16, C18, C20, C22, C24, C27, C30, C35, C40, C45 a C50) a pri druhoch dreva z listnatých stromov 6 tried (D30, D40, D50, D60 a D70).

Slovenský smrek má podľa EN 1912 triedu pevnosti C 22 [4] a v Európskej norme EN 1194 (STN 73 17 14) sa uvádzajú 4 triedy pevnosti LLD (GL 24, GL 28, GL 32 a GL 34) (Finnforest zatrieďuje smrekové LLD do triedy pevnosti GL 32c), pričom GL znamená označenie glulam a 24 je hodnota pevnosti v ohybe pri h = 600 mm a b = 150 mm v MPa. Pri GL sa rozlišujú triedy pevnosti pre homogénne lepené lamelové drevo (napr. GL 24h), ak v jeho priereze majú všetky lamely rovnakú triedu pevnosti a drevinu a kombinované LLD (napr. GL 24c), ak v jeho priereze majú vonkajšie a vnútorné lamely odlišnú triedu pevnosti a drevinu. Napr. pri GL 24h ide o LLD z dreviny triedy pevnosti C24 a pri GL 24c o LLD, kde vonkajšie lamely sú triedy pevnosti C24 a vnútorné C18.

Nasledujúca tab. 2 obsahuje označenie tried pevnosti podľa nemeckej normy DIN 1052-1: 1996, ktoré je v súlade s označením tried pevnosti podľa DIN 1052: 2004-08 a EN 1194 (STN 73 17 14).

Zisťovaním charakteristických hodnôt hustoty, pevnosti a pružnosti sa zaoberá norma STN EN 384 (1998). V tab. 3 sú uvedené charakteristické hodnoty vlastností pre smrekové doskové rezivo triedy pevnosti C 22 podľa EN 338 a smrekové kombinované LLD triedy pevnosti GL 32c (EN 1194).

Tab. 3: Vlastnosti smrekového doskového reziva triedy C 22, lepeného lamelového dreva GL 32c a Kerta [3, 4]

Vstupná surovina
LVL sa vyrába z druhotnej suroviny kvalitatívne nižšej, ako to je pri výrobe masívnych dielcov, či lepeného lamelového dreva. Aj spotreba dreva je omnoho nižšia. Spotreba dreva na výrobu 1 m³ Kerto LVL je o 12 % nižšia (2,60 m³) ako na výrobu 1 m³ LLD (2,94 m³) [9].

Pri výrobe LVL sa premieňa až 75 % dreva stromu na materiál, zatiaľ čo pri masívnom dreve je to o 30 % menej. Vlastnosti LVL sú lepšie ako vlastnosti masívneho dreva, lepeného lamelového dreva, ba a dokonca aj ocele [3]. Na obr. 6 sú porovnané šírky prierezu nosníkov z rôznych materiálov pri rovnakej ohybovej pevnosti 20 MPa a rovnakej výške:

• masívne drevo C24, šírka 160 mm;
• lamelové drevo GL32, šírka 120 mm;
• vrstvené dyhové drevo, šírka 75 mm [3].
•  
• Oproti ostatným materiálom má LVL nižšiu variabilitu vlastností. Variabilnosť mechanických vlastností Kerta LVL je asi 10 %, kým u masívneho dreva sa pohybuje na hranici okolo 30 % (7).

LVL sa môže vyrábať aj z mladších plantážových stromov [1]. Dyhy sa sušia jednoduchšie ako rezivo, preto sa výrobou LVL zmenšujú aj problémy so sušením. Na sušenie dýh sa dajú použiť aj tvrdé vysokoteplotné režimy sušenia, pričom výrobok je rozmerovo a tvarovo stabilnejší.

Vlastnosti
Kerto má vyššie ohybové a ťahové pevnosti ako glulam L40. Šmykové pevnostné vlastnosti sú tiež lepšie ako pri iných drevných produktoch. Tlaková pevnosť a modul pružnosti sú však rovnakej hodnoty. V porovnaní s výrobkom Güteklasse I glulam sú všetky hlavné hodnoty pevnosti výrazne vyššie pri výrobku Kerto, s výnimkou modulu pružnosti, ktorý má rovnakú hodnotu (tab. 4) [9]. Porovnaním mechanických vlastností smrekového masívneho dreva, LVL a LLD, dosahuje LVL najlepšie výsledky (tab. 1, tab. 3 a tab. 4).

Záver
Z uvedeného vyplýva, že LVL má z viacerých hľadísk lepšie vlastnosti ako LLD či masívne drevo – napr. nízku variabilitu mechanických vlastností, vysoké pevnostné a pružnostné charakteristiky, nižšiu spotrebu dreva pri výrobe, vyššiu výťažnosť suroviny, možnosť vyrábať LVL aj z menej kvalitnej suroviny a mladších plantážových stromov, jednoduchšie sušenie dýh a vyššiu tvarovú a rozmerovú stabilitu.

Ing. Gabriela Zubková
Foto: archív autorky

Autorka je doktorandkou na Katedre mechanickej technológie dreva Drevárskej fakulty TU vo Zvolene.

Literatúra:
1. Carrik, J. – Mathieu, K.: Durability of laminated veneer lumber made from blackbutt (Eucalyptus Pilularis), 10DBMC International Conference On Durability of Building Materials and Components Lyon, 17 – 20 April 2005. In: www.irbdirekt.de/daten/iconda/06059016936.pdf.
2. Cedar-Log. In: www.cedar-log-homes.com/log-homes-images2/Beams%20glulam%201.gif.
3. Crit. In: www.crit.archi.fr/Web%20Folder/b ois/Bois/4.Usages/Page3.html.
4. Dudas, J. – Jochim, S.: Konštrukčné drevné materiály. TU Zvolen, 2008.
5. Finnforest, www.finnforest.fr.
6. Hess-Wohnwerk. In: www.hesswohnwerk. de/en/brettschichtholz/technische_infos/festigkeitsklassen/.
7. Hrčka, I.: Dimenzovanie drevených prvkov. Zvolen: Technická univerzita, 1995. s. 35 – 36.
8. Hrčka, I.: Drevostavby. Zvolen: Technická univerzita, 1987.
9. Kairi, M.: Interaction of R&D and business development in the wood products industry, Case Kerto – LVL. Helsinky: University of Technology  Espoo 2005. In: http://puutekniikka.tkk.fi/fi/julkaisut/2005/report95 final _v3.pdf.
10. Keytec, Keylam  LVL, Japonsko, 2008. In: www.key-tec.co.jp/en/product/keylam/pdf/gijyutusiryou_ct.pdf
11. Maine. In: www.umaine.edu/mainesci/Archives/WoodCompo sites/FRP-I-Joist.htm
12. Réh, R.: LVL. In: Stolársky magazín. roč. 2, č. 4 (2001/a), s. 8 – 9.
13. Woold: In: www.woold.fr.
14. EN 338: Drevo na stavebné konštrukcie.
15. EN 1194 – STN 73 17 14: 2001, Drevené konštrukcie – Lepené lamelové drevo –
Triedy pevnosti a stanovenie charakteristických hodnôt.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.