Nejnavštěvovanější odborný portál
pro stavebnictví a technická zařízení budov
TZB studio
zobrazit program

--:--

Diagnostika dřevěných konstrukcí a metody pro hodnocení dřevěných prvků

Diagnostika je pro posuzování stavebních konstrukcí naprosto nezbytná. Stejně jako se vyvíjejí konstrukce, modernizuje se i diagnostika. V příspěvku jsou představeny základní skupiny současných diagnostických metod používané pro diagnostiku dřevěných prvků zabudovaných do konstrukce. Jsou rozděleny podle kritérií invazivnosti, přičemž u každé skupiny jsou dále vyjmenovány metody, které dané skupině náleží.

1. Úvod do diagnostiky dřevěných konstrukcí

Diagnostika dřeva se nejčastěji provádí, pokud je v plánu změna užívání konstrukce, dojde-li k porušení dřeva/konstrukce, dojde-li ke snížení únosnosti vlivem provedení nepatřičné údržbářské nebo preventivní práce v průběhu užívání konstrukce, nebo také při špatném či neodpovídajícím užívání konstrukce.

Diagnostika dřevěných konstrukcí má stanovený postup. Tento postup vychází z těchto předpokladů:

  1. Příprava podkladů.
  2. Předběžný vizuální průzkum – základní průzkum, předběžná zpráva.
  3. Upřesnění požadavků projektanta – podrobný průzkum, diagnostická zpráva.
  4. Doporučení pro opravy a údržbu.

Metody pro diagnostiku dřevěných konstrukcí mohou být:

  • nedestruktivní (zcela neinvazivní metody),
  • semi-destruktivní (částečně invazivní metody),
  • destruktivní (zcela invazivní metody). [1]

2. Nedestruktivní (neinvazivní) diagnostické metody

Jedná se o nejčastěji užívané diagnostické metody. Mohou být použity v takřka neomezeném množství. Velmi hojně jsou využívány pro historické dřevěné konstrukce. Tyto metody mají velkou výhodu v tom, že nejsou zpravidla cenově náročné.

Patří mezi ně:

  1. Vizuální hodnocení.
  2. Měření vlhkosti dřeva.
  3. Měření rychlosti šíření ultrazvukových vln.
  4. Radiační metody. [2][3]

2.1 Vizuální hodnocení

Používá se takřka při každém posuzování dřevěných konstrukcí. Na základě vizuálního hodnocení je možné určit druh použitého dřeva, typ konstrukce, některé deformace, mechanické poškození, předchozí opravy a další. Vizuálně je také možné určit rozsah biotické degradace dřevěného prvku či výskyt biotických škůdců, k jejichž identifikaci může dojít na základě výletových otvorů, změn povrchu a prachu v blízkosti místa porušení. Na základě výsledků z vizuálního hodnocení se určí následné diagnostické zkoušky. Metoda vizuálního hodnocení vychází především z odborného vzdělání a dosažených zkušeností člověka, který diagnostiku provádí. [2]

2.2 Měření vlhkosti dřeva

Hlavním principem měření je posouzení vlivu vlhkosti na některé vlastnosti dřeva. Vysoká vlhkost může způsobovat vážná biotická poškození (třeba výskyt hmyzu a dřevokazných hub). Jedná se o jednoduchou metodu s okamžitými výsledky. Je třeba počítat s tím, že vlhkost dřeva se v průběhu času mění, je ovlivněna změnou relativní vlhkostí okolního vzduchu. Měření vlhkosti dřeva je nezbytnou součástí nedestruktivního hodnocení prvků. Vlhkost dřeva je dána obsahem vody ve dřevě a vypočítá se podle následujícího vzorce:

vzorec 1 [%]
 

kde je

w
vlhkost dřeva [%],
mw
hmotnost vlhkého dřeva [kg],
m0
hmotnost absolutně suchého dřeva [kg].
 

Existují dva způsoby určení vlhkosti dřeva: přímé a nepřímé. Jako nejpřesnější z oblasti přímých metod se jeví metoda gravimetrická. Nepřímé metody se dále dělí na odporové a dielektrické. Nejčastěji je v praxi používá odporový vlhkoměr [1][2], mohou být použity i kapacitní, absorpční, mikrovlnné a další příruční vlhkoměry.

2.3 Měření rychlosti šíření ultrazvukových vln

Obrázek 1.: Přístroj TICO proměření rychlosti šíření ultrazvukových vln [2]
Obrázek 1.: Přístroj TICO proměření rychlosti šíření ultrazvukových vln [2]

Jednou z nejužívanějších diagnostických metod při zjišťování stavu konstrukcí je měření rychlosti šíření ultrazvukových vln. Tato metoda patří mezi nedestruktivní, je jednoduchá a její výhodou je okamžitý zisk výsledků. Ultrazvukové vlny dosahují frekvencí nad 20 000 Hz. Pro měření jsou využívány obvykle dvě sondy: budič ultrazvukového signálu a snímač ultrazvukového signálu. Budič vydává frekvenci až 500 000 Hz. Měří se rychlost šíření ultrazvuku dřevěným prvkem. Méně přesných měření je dosaženo u prvků větších rozměrů. Mezi sondami jsou větší vzdálenosti a nižší frekvence.

Rychlost ultrazvuku v dřevěném prvku ovlivňuje celá řada činitelů. Patří sem především druh dřeva, vlastnosti a hustota dřeva, tuhost či orientace vláken. Jednoznačně větší rychlosti dosahuje ultrazvuk při měření ve směru podél vláken, nižší je ve směru kolmo na vlákna. Měření ve směru podél vláken je při diagnostice in-situ velmi náročné vzhledem k uspořádání prvků. K ovlivnění rychlosti může dojít hlavně na základě zvýšené vlhkosti dřeva, dále pak z důvodu výskytu suků, prasklin, atd.

Rychlost šíření ultrazvukových vln je stanovena ze vztahu:

vzorec 2 [m/s]
 

kde je

v
rychlost šíření ultrazvuku [m/s],
l
vzdálenost mezi dvěma sondami [m],
t
čas šíření [s].
 

Mezi používané diagnostické přístroje pro měření rychlosti ultrazvukových vln se využívají například následující přístroje: Arborsonic Decay Detector, Pundit, Fakopp Ultrasonic Timer, Sylvatest a Tico. [1][2][4]

2.4 Radiační metody

Radiační diagnostické metody jsou metody, jejichž princip spočívá v ionizujícím záření. Do skupiny těchto metod patří radiometrie a radiografie, které jsou nedestruktivními metodami a jsou využity velmi hojně při diagnostice historických prvků. Náročnost je kladena hlavně na bezpečnostní opatření. [1][2][3]

2.4.1 Radiometrie

Radiometrie je diagnostickou metodou, která má dva základní principy: průchod a zeslabení gama záření nebo rozptyl gama záření, které prochází diagnostikovaným prvkem. Jedná se o měření objemové hmotnosti a vlhkosti, aniž by došlo k poškození materiálu (nedestruktivní metoda). Nejčastěji využívaný vhodný radioaktivní zářič je například Celsium 137, jako detektory záření jsou použity Geiger-Mullerovy počítače částic nebo scintilační detektory. Detektory jsou pro vyhodnocení výsledků spojeny s vyhodnocovací jednotkou.

Výsledky měření jsou definovány v jednotkách kilogram na metr krychlový (kg‧m−3). Samotným výsledkem je brána četnost impulsů za časovou jednotku. Četnost impulsů musí být následně převedena na objemovou hmotnost pomocí kalibrační křivky. Metoda zeslabení záření gama má hlavní princip u zeslabení záření při průchodu měřeným materiálem, které je závislé na objemové hmotnosti. Zdroj záření a detektor jsou umístěny na protilehlých stranách. Tato metoda dává velmi přesné výsledky.

Metoda rozptylu gama záření způsobuje rozptýlení záření v materiálu, které je zaznamenáváno detektorem (tzv. Comptonový efekt). Oproti předchozí metodě jsou zdroj záření a detektor situovány na stejně straně měřeného prvku. Mezi nimi je umístěna stínící vrstva, která je tvořena materiálem s velmi vysokou hustotou. [2][3]

Obrázek 2.: Radiogram masivního jedlového trámu [9]
Obrázek 2.: Radiogram masivního jedlového trámu [9]

2.4.2 Radiografie

Princip fungování radiografie je téměř totožný s principem radiometrie. Rozdíl mezi těmito metodami je pouze v tom, že míra zeslabení po průchodu materiálem je plošně graficky zaznamenávána na radiografickém filmu. Tento radiografický film je následně vyvolán a dojde k vyobrazení vnitřní struktury monitorovaného místa. Místa, kde je dosaženo vyšší hustoty, se na vyvolaném filmu projevují nižším zčervenáním. Vyšší hustoty dosahuje zdravé dřevo, u poškozeného dřeva dojde k opačnému jevu než u zdravého dřeva. Filmy poskytují výsledky, na nichž jsou viditelné struktury a také vady prvků. Jedná se rovněž o nedestruktivní metodu. [2][3]

3. Semi-destruktivní (částečně invazivní) diagnostické metody

Mezi semi-destruktivní diagnostické metody patří takové metody, při nichž je diagnostikovaný materiál pouze mírně, konstrukčně však zcela nezávadně, poškozen. Zde jsou obsaženy následující metody:

  • Odporové zarážení trnu.
  • Odporové mikrovrtání.
  • Odporové zatlačování trnu.
  • Vytahování vrutu.
  • Zkoušení radiálních vývrtů.
  • Zkoušení tahových mikrovzorků.
  • Endoskopie. [1]
Obrázek 3.: Přístroj Pilodyn 6J používaný při měření [9]
Obrázek 3.: Přístroj Pilodyn 6J používaný při měření [9]

3.1 Odporové zarážení trnu

Metoda odporového zarážení trnu je řazena do částečně invazivních metod z důvodu malého poškození při testování. Při diagnostice in-situ je poškození prakticky zanedbatelné. Přístroj, který je pro tuto diagnostickou metodu nejčastěji používán, se nazývá Pilodyn 6J. Hloubka zaražení trnu je odečtena na stupnici a na základě odečtené hloubky je možné odhadnout poškození prvku. Pro zjištění hustoty konstrukčního dřeva, která vychází z měření vlhkosti a hloubky vniku trnu, se používají následující vztahy:

vzorec 3 [kg/m3]
 

vzorec 4 [mm]
 

kde je

ρ12
hloubka dřeva při vlhkosti 12 % [kg/m3],
tp,12
hloubka zaražení trnu do dřeva o vlhkosti 12 % [mm],
tp
hloubka zaražení trnu do dřeva o známé vlhkosti [mm],
w
vlhkost dřeva v době měření [%].
 

Měření hloubky zaražení trnu se používá jako doplněk k ultrazvukovým měřením. Průběh penetrace musí být v radiálním směru z důvodu střídání letokruhů, je-li tomu jinak, výsledky mohou být nepřesné. Vliv na výsledky má také změna vlhkosti, proto je nutné provést její korelaci pomocí předchozího vztahu. [1][3]

3.2 Odporové mikrovrtání

Hlavním principem této metody je zjištění mechanického odporu, kterého materiál při vrtání dosahuje. K vrtání jsou používány wolframové vrtáky s průměrem v rozmezí 1,5–3,0 mm. Na odporové mikrovrtání může být ze zařízení použit přístroj Rezistograf 2450-S nebo také RESIF400. Odporové vrtání poskytuje přehled vnitřního poškození materiálů. Diagnostické zařízení má dva motory, z čehož jeden zajišťuje konstantní posun [30 cm‧min−1] a druhý se stará o neměnnost otáček [6 000 ot‧min−1]. Spotřeba energie je závislá na materiálu, především na jeho hustotě.

Obrázek 4a.: Přístroj pro odporové mikrovrtání – REZISTOGRAF [9]
Obrázek 4a.: Přístroj pro odporové mikrovrtání – REZISTOGRAF [9]
Obrázek 4b.: Grafický záznam odporového mikrovrtání [9]
Obrázek 4b.: Grafický záznam odporového mikrovrtání [9]

Výsledkem měření je grafický záznam (tzv. dendogram), který je následně vhodným programem zpracován. Vyšší body v grafickém záznamu vyjadřují vyšší odpor, a tedy i vyšší hustotu, u nejníže položených bodů je to opačně. Je vhodné provést více vrtů pro přesnost výsledků nebo doplnit jiným diagnostickým měřením. Jestliže se liší vrtací odpor, může mít konstrukce různé stupně poškození. Odporové mikrovrtání se hodí pro diagnostiku zabudovaného dřeva. Nejvhodnější směr odporových vrtů je radiální směr (z důvodu střídání jarního a letního dřeva). Je to metoda, která je také závislá na vlhkosti dřeva. [1][2][5]

3.3 Odporové zatlačování trnu

Tento přístroj slouží ke stanovení mechanického odporu proti pozvolnému vnikání tělesa do dřevěného prvku. Existuje několik možností, kterými je těleso přístroje upevněno na měřeném prvku; např. textilní popruh, opásání, pomocí válečkového řetězu a pomocí spojovacích vrutů. Ozubený hřeben je poháněn ozubeným kolem přitom je trn pozvolna vtlačován do dřevěného prvku. Působící síla při zatlačování je průběžně zaznamenávána a je vázána k měřené délce. V průběhu měření je současně počítána práce [N.mm], délka vniku [mm], čas posuvu trnu [s] a max. a min. síla [N]. Klíčovým parametrem pro hodnocení zjišťovaného mechanického odporu je vypočtená průměrná síla, která je nutná pro zatlačení trnu.

Obrázek 5.: Přístroj pro zatlačení trnu [2]
Obrázek 5.: Přístroj pro zatlačení trnu [2]
Obrázek 6.: Záznam síly vztažený k posunu trnu při měření na dřevě borovice [1]
Obrázek 6.: Záznam síly vztažený k posunu trnu při měření na dřevě borovice [1]

Odpor při zatlačování trnu je ovlivněn mnoha faktory: např. druh diagnostikovaného dřeva, hustota a kvalita dřeva, velký vliv má vlhkost. Dalšími zkreslujícími faktory výsledků jsou suky, trhliny a cizí tělesa, proto je dobré vyhnout se místům s těmito problémy. Měření je provedeno v radiálním směru. [2][6]

3.4 Vytahování vrutu

Obrázek 7.: Přístroj pro vytahování vrutu [2]
Obrázek 7.: Přístroj pro vytahování vrutu [2]

Metoda vytahování vrutu patří do částečně invazivních metod. V diagnostice poskytuje odhad pro hustotu dřeva, smykovou pevnost nebo pevnost v ohybu. Pro měření mohou být použity běžně dostupné samořezné vruty do dřeva. Zkoušky vytažení vrutů jsou realizovány na více místech, vlastnosti diagnostikovaných prvků jsou určeny průměrnými hodnotami. U zabudovaného dřeva má velký význam pro hodnocení odhad pevnosti, pro odhad pevnosti je patřičný parametr modul pružnosti. Pro výpočet modulu pružnosti je nutným parametrem hustota dřeva. Výsledkem měření při vytahování vrutu je stanovení hustoty nepoškozeného dřeva. Stejně jako u předchozích metod je vhodná kombinace s ostatními diagnostickými metodami.

Velikost síly, která je zaznamenávána při vytahování vrutu, je závislá na druhu dřeva, jakosti a hustotě dřeva a jako u většiny metod vlhkostí dřeva. Výsledky značně zkreslují vady dřeva, do kterých patří suky, trhliny a jiné. [1][2]

3.5 Zkoušení radiálních vývrtů

Obrázek 8.: Sada vybavení pro odběr radiálního vývrtu [1]
Obrázek 8.: Sada vybavení pro odběr radiálního vývrtu [1]

Jedná se o semi-destruktivní zkoušku na základě měření na velmi malých vzorcích. Vzorky, které jsou použity na zkoušení radiálních vývrtů, mají válcovitý tvar, jsou odebrány ze zdravé části prvku a je u nich stanovována pevnost a modul pružnosti v tlaku podél vláken (radiální směr). Jejich průměr činí 4,8 mm, délka vývrtu je minimálně 20 mm a otvor prvku je 10 mm.

Odběr vývrtů se provádí elektrickou nebo ruční vrtačkou se speciálním vrtákem, aby nebyly poškozeny vzorky. Vzorek vyvrtaný ostrým a čistým vrtákem je do laboratoře přepraven ve schránce, která zabrání poškození vzorku a změně vlhkosti. V laboratoři jsou vzorky destruktivně testovány na pevnost v tlaku podél vláken. Vzorek je umístěn do čelistí s drážkami a následně je zatěžován tlakem kolmo na osu vývrtu, kdy dochází k deformaci vzorku. Umístění vývrtu je rozhodující pro vyhovující určení pevnosti, kdy dřevo má největší pevnost podél vláken. Do pracovního diagramu je zaznamenávána tlaková síla a deformace a tlaková pevnost je vypočtena ze vzorce:

vzorec 5 [MPa]
 

kde je

fc
tlaková pevnost [MPa],
Fmax
zatížení (maximální působící tlaková síla) [N],
l
délka radiálního vývrtu [mm],
d
průměr radiálního vývrtu [mm].
 

Z radiálních vývrtů je možné určit také vlhkost a objemovou hmotnost diagnostikovaného vzorku. Otvory konstrukce jsou po odebrání vývrtu následně zátkovány, aby nedošlo ke zvýšení vlhkosti v konstrukci nebo například k napadení hmyzem. [2][3][5]

3.6 Zkoušení tahových mikrovzorků

Obrázek 9.: Okružní pila s vodícím trámem pod úhlem 45° [1]
Obrázek 9.: Okružní pila s vodícím trámem pod úhlem 45° [1]

Klasifikace „ohybová pevnost“ je hledisko, které je důležité pro „in-situ hodnocení“ diagnostikovaných dřevěných prvků, jelikož jde o převládající způsob zatěžování. Vzorky, které jsou použity pro metodu zkoušení tahových mikrovzorků, jsou získány pomocí dvou řezů okružní pilky pod úhlem 45°. Vyříznuté vzorky mají trojúhelníkový tvar průřezu a neměly by se na těchto vzorcích vyskytovat žádné růstové vady, jako jsou např. suky nebo trhliny. Trojúhelníková lišta má pravoúhlé stěny v rozmezí 5–8 mm. Průřezová plocha se před samotnou zkouškou upraví tak, že její rozměry činí 8–12 mm2.

Mikrovzorek je v průběhu tahové zkoušky uchycen v zatěžovacím stroji pomocí dřevěných bloků, které se nalepí na oba konce vzorků. Zkouška je provedena pomocí klasického trhacího stroje až do porušení vzorku. Vzorek je vložen do jednoduchých čelistí a následně zatěžován. Při zkoušce tahových mikrovzorků je zjišťován modul pružnosti a také pevnost v tahu. Pevnost je vypočítána na základě vztahu:

vzorec 6 [MPa]
 

kde je

ft
tahová pevnost [MPa],
Fmax
porušení při zatížení (maximální působící tahová síla) [N],
b
přepona trojúhelníkové lišty [mm],
h
výška trojúhelníkové lišty [mm].
 

Tato metoda není příliš v praxi využívána u historických dřevěných konstrukcí (zanechává na povrchu značnou rýhu). Výsledek této zkoušky je vhodný spíše pro posouzení prvků namáhaných ohybem, jelikož pevnost v tahu a pevnost v ohybu je u dřeva velmi obdobná a je možné ji považovat za identickou. Výsledky dosažené při zjištění tahové pevnosti není nutné korelovat. [2][3][7]

3.7 Hodnocení stavu podle pilin

Obrázek 10.: Piliny vyvrtané ze dřevěného prvku [3]
Obrázek 10.: Piliny vyvrtané ze dřevěného prvku [3]

Při vrtacích metodách, jako jsou radiální vývrty a endoskopie, jsou získávány piliny, u nichž je vhodné sledovat jejich zbarvení, protože již zde lze vyčíst, zda se jedná o zdravé či poškozené dřevo. Toto hledisko může být určeno i na základě struktury pilin, která může být odlišná.

Piliny vyvrtané z dřevěné konstrukce stanovují stav prvku, který je určen na základě následujícího hodnocení:

  • A (zcela zdravé prvky) – celistvé piliny, barva zdravé dřeviny, zřetelně čitelná struktura, žádné znaky napadení škůdců;
  • B (prvky v dobrém stavu s malým biotickým poškozením) – piliny jsou kratší, ale celistvé, zbarvení zdravé dřeviny s čitelnou texturou dřeva, malé množství změny barvy nebo otvorů dřevokazného hmyzu;
  • C (prvky s výraznějším biotickým poškozením) – piliny jsou malé, barva neodpovídající zdravému dřevu;
  • D (prvky výrazně poškozeny biotickými vlivy – havarijní stav) – piliny drobné až prachovité, zbarvení velmi výrazné oproti zdravému dřevu. [3]

3.8 Endoskopie

Poslední metoda v rámci semi-destruktivních metod je endoskopie. Má velmi blízko k vizuálnímu hodnocení prvků. Pro stropní konstrukce, zazděné prvky nebo pro těžce dostupná místa je hodnocení provedeno pomocí videoskopu nebo jednoduchého endoskopu. Vizuální posouzení biotického poškození dřeva, odhad vývojového stádia hub, změnu barvy, zborcení a mechanické poškození – to vše lze pomocí endoskopie zjistit. Některé používané endoskopy jsou v dnešní době schopné odebrat vzorek pro přesné zjištění druhu hmyzu nebo hniloby, které sužuje konstrukci.

Obrázek 11.: Přístroj endoskop Testo 319 [8]
Obrázek 11.: Přístroj endoskop Testo 319 [8]

V současné době je pro endoskopii používán videoskop Videoprobe XL PRO nebo endoskop Testo 319. Prvně jmenovaný je složen ze zdrojové jednotky, která disponuje ovládacím panelem s displejem a pružným kabelem s mikrokamerou a světlem. Z mikrokamery je obraz přenášen na displej ovládacího panelu a záznam následně uložen ve formě videosouboru nebo fotografií do externí paměťové jednotky. Otvor pro hodnocení stavu endoskopem, do něhož je zasunut kabel s mikrokamerou, by měl mít velikost asi 8–12 mm. Po dokončení průzkumu jsou otvory vhodně zazátkovány, aby nedošlo ke vnikání vlhkosti nebo k napadení hmyzem.

Při navrtání otvorů vzniká poškození, které je zanedbatelné. Velmi dobré znalosti hodnotícího průzkumníka jsou výhodou při identifikaci poškození (stejně jako u vizuálního hodnocení). Přístroje jsou určené pro subjektivní hodnocení a nemají striktní měřitelné výsledky. [1][3]

4. Destruktivní (invazivní) diagnostické metody

Vzorky pro destruktivní zkoušení nesmí být vadné – nesmí obsahovat suky, praskliny a jiné vady. Jejich příčné rozměry odpovídají konstrukčním. Jako u všech předchozích diagnostických metod, tak i u destruktivních metod hraje velkou roli vlhkost. Hlavní význam mají invazivní metody pro získání fyzikálních a mechanických vlastností dřeva.

Do těchto metod patří:

  • Zkouška pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny.
  • Zkouška pevnosti dřeva v ohybu. [3]

4.1 Zkouška pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny

Obrázek 12.: Schéma zkoušky pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny [9]
Obrázek 12.: Schéma zkoušky pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny [9]

Na zkušební tělesa pro stanovení pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny jsou kladeny určité požadavky, které musí být splněny. Výška tělesa musí činit šestinásobek menší šířky podstavy; tělesa jsou před zkouškou uloženy v prostředí s teplotou (20 ± 2) °C a relativní vlhkosti (65 ± 5) %. Zkoušený vzorek je v lise zatěžován konstantní rychlostí až do jeho porušení. Pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny se stanoví ze vzorce:

vzorec 7 [MPa]
 

kde je

fc,0
pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny [MPa],
Fmax
maximální působící síla [N],
a, b
příčné rozměry tělesa [mm]. [3]
 

4.2 Zkouška pevnosti dřeva v ohybu

Obrázek 13.: Schéma zatížení a podpor při zkoušce pevnosti v ohybu [9]
Obrázek 13.: Schéma zatížení a podpor při zkoušce pevnosti v ohybu [9]

Namáhání tělesa je provedeno čtyřbodovým ohybem, kdy dvě podpory jsou umístěny zespodu na krajích prvku a dvě zatěžující břemena jsou symetricky umístěna ve třetinách rozpětí podpor. Zkoušený vzorek je zatěžován konstantní rychlostí až do jeho porušení a pevnost dřeva v ohybu je stanovena ze vztahu:

vzorec 8 [MPa]
 

kde je

fm
pevnost v ohybu [MPa],
M
působící ohybový moment [Nmm],
W
průřezový model zkoušeného prvku [mm3],
Fmax
maximální působící síla [N],
b, h
příčné rozměry tělesa [mm],
a = 6‧h
vzdálenost mezi břemenem a bližší podporou [mm].
 

Průkazné zkoušky by měly být provedeny podle příslušných norem, protože výsledky nedestruktivních zkoušek vlastností dřeva jsou vždy pouze orientační. Mezi příslušné normy patří především:

  • ČSN EN 384 Konstrukční dřevo – Stanovení charakteristických hodnot mechanických vlastností a hustoty;
  • ČSN EN 408 Dřevěné konstrukce – Konstrukční dřevo a lepené lamelové dřevo – Stanovení některých fyzikálních a mechanických vlastností. [3]

5. Závěr

Diagnostika konstrukcí disponuje mnoha užitečnými metodami, které mohou být využity i pro diagnostiku dřevěných konstrukčních prvků. Každá metoda skýtá určitou náročnost a má své kladné a záporné stránky. U některých metod jsou výsledky průkaznější, přestože pracnost je větší. Jistotu vyhovujících hodnocení dává kombinace více diagnostických metod. Vysokých kvalit při hodnocení dosahují zejména radiační defektoskopické metody, které jsou využívány hlavně z důvodu nedestruktivnosti. I zde však existují jistá úskalí spočívající hlavně v nutnosti bezpečnostních opatření, například při využívání ionizujícího záření. Ze semi-destruktivních metod jsou výsledky všech metod průkazné, osvědčené jsou i metody zarážení trnu a vytahování vrutu. Jedná se ale o povrchové hodnocení. Nejmenší spolehlivost má měření rychlosti ultrazvukových vln. Vizuální posouzení je závislé na zkušenostech hodnotící osoby. Všechny metody se společně s vývojem technologií modernizují a jejich možnosti tak ani zdaleka nejsou u konce. Společně s vývojem metod jsou ovšem nutné i teoretické a praktické znalosti výzkumníků, bez nich nebude spolehlivá a průkazná žádná z metod.

Poděkování

Článek byl vytvořen v rámci řešení projektu č. FAST-J-20-6308: Návrh a testování nové semidestruktivní diagnostické metody pro stanovení pevnosti dřeva.

Literatura

  1. Kloiber, M., Drdácký, M. Diagnostika dřevěných konstrukcí. Praha: ČKAIT, 2015. Technická knižnice (ČKAIT). ISBN 978-80-87438-64-0.
  2. Heřmánková, V., Anton, O., Kloiber, M., Tippner, J.: Diagnostické metody pro hodnocení konstrukčního dřeva.
  3. Štěpánek, J.: Diagnostické metody pro hodnocení stavu dřevěných konstrukcí. Brno, 2015. Bakalářská práce. VUT Brno, Fakulta stavební. Vedoucí práce Ing. Věra Heřmánková, Ph.D.
  4. Křivánková, S. Diagnostické metody pro ověření míry poškození a materiálových charakteristik dřevěných prvků. Brno: VUT Brno, Fakulta stavební, 2011.
  5. Drdácký, M., Jirovský, I., Slížková, Z.: On the Structural Health and Technological Survey of Historic Timber Structures. Proceedings of the International Conference: The Conservation of Historic Wooden Structures, Florence, 2005.
  6. Kloiber, M., Tippner, J., Drdacky, M.: Semi-destructive Tool for “In-situ” Measurement of Mechanical Resistance of Wood. In: SHATIS' International Conference on Structural Health Assessment of Timber Structures, June 2011, Lisbon, Portugal.
  7. Kasal, B., Anthony, R.: Advances in in situ evaluation of timber structures. Progress in Structural Engineering and Materials. John Villey & Sons Ltd. London. UK, April-June 2004.
  8. Revizeshop.cz [online]. [cit. 2019-05-12].
  9. Fotoarchiv autorů.
 
Komentář recenzenta Ing. Jan Pošta, Ph.D., ČVUT v Praze, pracoviště UCEEB

Článek doporučuji k vydání. Jedná se o pěkný celkový přehled diagnostických metod pro dřevěné konstrukce. Jak autoři zmiňují, často je nutná kombinace metod. Např. semi-destruktivní metody vedou mnohdy k odhadu objemové hmotnosti a společně s např. rychlostí ultrazvukových vln lze odvodit dynamický modul pružnosti zkoumaného prvku. U semi-destruktivních metod bych ještě uvedl, že se jedná o lokální hodnocení a třeba u zarážení trnu do dřeva velmi záleží i na tuhosti pružiny a znalosti konkrétního přístroje obsluhou.

English Synopsis
Diagnosis of Wooden Structures and Methods for Evaluation of Wood Elements

The present time in the Czech Republic brings a number of diagnostic problems and therefore the diagnostics is currently a widely used field for structural assessment. Otherwise, this is not the case with wooden structures. The paper presents groups of diagnostic methods used for diagnostics of wooden elements built into the structure, which are divided according to invasiveness (non-destructive, semi-destructive and destructive). For each group, the methods that are appropriate to the appropriate group and their brief description are named.

 
 
Reklama