Drewno i materiały drewnopochodne

Drewno konstrukcyjne

Drewno konstrukcyjne jest podzielone na klasy wytrzymałości, różniące się właściwościami mechanicznymi.

W najnowszej normie (PN-EN 338: 1999 Drewno konstrukcyjne - klasy wytrzymałości) przyjęto następujące klasy wytrzymałości:

• dla drewna iglastego i topoli: C14, C16, C18, C22, C24, C27, C30, C35, C40,
• dla drewna liściastego (bez topoli): D30, D35, D40, D50, D60, D70.

Liczba przy literze oznacza wytrzymałość drewna na zginanie w N/mm² (MPa)

Wilgotność drewna stosowanego na elementy konstrukcyjne nie powinna przekraczać 18% w przypadku konstrukcji chronionych przed zawilgoceniem i 23% dla konstrukcji zlokalizowanych na otwartym terenie.

Tarcica

Tarcica jest podstawowym produktem drzewnym, otrzymywanym przez podłużne piłowanie (przetarcie) drewna okrągłego (pni drewnianych). Tarcicę sortuje się wytrzymałościowo, maszynowo lub wizualnie; zasady oceny dla każdego z tych przypadków podane są w odpowiednich normach. Tarcicę dzielimy ze względu na rodzaj drewna lub sposób obróbki.

Ze względu na rodzaj drewna:

• tarcica iglasta,
• tarcica liściasta.

Na elementy konstrukcji budowlanych zasadniczo stosuje się drewno iglaste. Stosowanie drewna liściastego jest dopuszczalne tylko w uzasadnionych przypadkach. Z twardego drewna liściastego (dąb, akacja) wykonuje się drobne elementy konstrukcyjne, takie jak: klocki, wkładki, kołki.

Ze względu na sposób obróbki:

• tarcica nieobrzynana - otrzymuje się przez przetarcie wdłużne kłody (dwie pozostałe płaszczyzny boczne pozostają nieprzetarte),
• tarcica obrzynana - otrzymuje się przez przetarcie wszystkich czterech płaszczyzn.

Podstawowe wyroby otrzymywane z tarcicy:

• deski - tarcica iglasta lub liściasta o grubości (od 19 do 45 mm) o wiele mniejszej od dwóch pozostałych wymiarów,
• bale - wyrób drewniany (tarcica obrzynana lub nieobrzynana) o grubości 50-100 mm i szerokości równej przynajmniej podwojonej grubości,
• belki - wyrób drewniany (tarcica obrzynana) o przekroju prostokątnym, którego wymiary wynoszą od 120x200 do 220x280 mm,
• krawędziaki (kantówka) - element tarcicy obrzynanej o wymiarach przekroju poprzecznego od 100x100 do 175x175 mm,
• łaty - elementy tarcicy obrzynanej o wymiarach przekroju poprzecznego od 38x32 do 75x140 mm,
• listwy - elementy tarcicy obrzynanej o grubości 12-32 mm i szerokości nie większej niż 70 mm,
• tarcica podłogowa - produkowana z drewna sosnowego, jodłowego lub świerkowego i stosowana (maks. gr. 50 mm) do układania podłóg w budynkach mieszkalnych, przemysłowych lub gospodarczych; jakość tarcicy podłogowej określa się na podstawie dwóch klas I i II, według których drewno może mieć określoną liczbę wad.

Podział elementów konstrukcyjnych z drewna ze względu na rolę pełnioną w przenoszeniu obciążeń

• belka - element nośny poziomy lub pochyły oparty na dwóch lub więcej podporach (ścianach, słupach, innych belkach); może mieć przekrój jednolity lub złożony (np. z dwóch lub więcej łat, dwuteowy), belki mają zawsze większą wysokość niż szerokość i wykonywane są z drewna litego, klejonego lub profili łączonych,
• podciąg - belka, na której opierają się inne belki,
• słup - pionowy element nośny, przenoszący obciążenia pionowe od spoczywających na nim belek, dachów, wiązarów; może mieć przekrój prosty lub złożony,
• dźwigar - wiązar wieloelementowy o znacznej wysokości, płaski lub przestrzenny, pełnościenny lub ażurowy, przenoszący obciążenia konstrukcji na podpory główne (ściany lub słupy). Budowany jest z desek lub materiałów drewnopochodnych.

Elementy więźby dachowej

Do wykonania konstrukcji dachów należy stosować drewno sosnowe lub świerkowe o wilgotności nieprzekraczającej 20%. Drewno należy zabezpieczyć przed korozją biologiczną impregnując środkami grzybo- i owadobójczymi.

Elementy więźby:

• krokwie - belki biegnące równolegle do kierunku nachylenia połaci dachowej i dźwigające obciążenie z połaci; opierają się na ścianach zewnętrznych i (w miarę potrzeby) na płatwiach,
• płatwie - belki poziome, biegnące równolegle do kalenicy dachu, stanowiące podpory dla krokwi, oparte na słupkach,
• murłaty - belki poziome leżące na murze (za ich pośrednictwem opiera się krokwie na ścianach murowanych lub betonowych),
• słupki - elementy pionowe przenoszące obciążenie od płatwi na strop,
• łaty - elementy pomocnicze, stanowiące część rusztu służącego do zamocowania pokrycia dachowego; przybija się je do kontrłat lub bezpośrednio do krokwi, prostopadle do nich, a równolegle do okapu,
• kontrłaty - elementy pomocnicze, służące do utworzenia pustki wentylacyjnej pod pokryciem; przybija się je równolegle do krokwi (bezpośrednio lub na deskowaniu).

Rozróżniamy następujące konstrukcje więźb dachowych:

Więźba krokwiowa

Więźba krokwiowo-jętkowa

Więźba płatwiowo-jętkowa

• płatwiowo-kleszczowa - składa się z wiązarów głównych (pełnych) ustawionych w odstępach 3-5 m; oraz wiązarów pustych rozmieszczonych co 0,8-1,2 m. Każdy wiązar pełny zbudowany jest z pary krokwi, pary kleszczy oraz dwóch słupów; kleszcze obejmują z obu stron słupy oraz krokwie; płatwie są dodatkowo podparte mieczami, które usztywniają dach w kierunku podłużnym; konstrukcję płatwiowo-kleszczową stosuje się przy rozpiętości dachu do 12,0 m; w przypadku poddasza użytkowego stosuje się najczęściej konstrukcję płatwiowo-kleszczową ze ścianką kolankową; ma to głównie na celu podniesienie poddasza oraz zwiększenie jego powierzchni użytkowej.
• krokwiowa - składa się z wiązarów krokwiowych; krokwie mają tylko dwa oparcia: w kalenicy, jako złącze krokwi i na murłacie ułożonej na ścianie zewnętrznej; wiązary krokwiowe stosuje się przy rozpiętościach dachu do 7,0 m w świetle ścian zewnętrznych; długość krokwi powinna wynosić do 4,5 m przy pokryciu ciężkim (np. dachówka ceramiczna) lub 5,0 m przy pokryciu lekkim (np. gont bitumiczny na deskowaniu); usztywnienie więźby uzyskuje się za pomocą wiatrownic z desek, które przybija się do każdej krokwi dwoma gwoździami od dołu tj. od strony poddasza; krokwie mają przekrój prostokątny o stosunku szerokości do wysokości 1/2 do 1/3; nie należy stosować krokwi węższych od 5 cm (utrudnione przybijanie deskowania lub wiatrownic),
• krokwiowo-jętkowa - składa się z wiązarów, w których każdą parę krokwi usztywnia się dodatkową rozporą, tzw. jętką; konstrukcję taką stosuje się, gdy rozpiętość dachu w świetle ścian zewnętrznych wynosi od 5,0 do 7,5 m i długość krokwi przekracza 4,5 m; jętkę umieszcza się na wysokości do 0,6 długości krokwi,
• płatwiowo-jętkowa - konstrukcja, w której jętki podpiera się płatwiami - belkami podłużnymi, które oparte są na słupach; w skład układu wchodzą również miecze czyli belki, które na słupach dodatkowo podpierają jętki i płatwie; słupy oparte są na podwalinach; dach taki stosuje się w sytuacji, gdy rozpiętość dachu w świetle ścian zewnętrznych wynosi od 9,0 do 11,0 m, a jętka ma długość większą niż 3,5 m.

Więźba płatwiowo-kleszczowa

Więźba płatwiowo-kleszczowa

Drewno klejone warstwowo

Drewno klejone warstwowo otrzymuje się przez sklejenie nie mniej niż 4 warstw tarcicy o równoległym przebiegu włókien w taki sposób, że wytworzone elementy mają lity przekrój prostokątny. Poszczególne warstwy mogą być różnej grubości, z różnych gatunków drewna i o różnych klasach wytrzymałości.

Rozróżniamy:

• drewno klejone warstwowo poziomo; płaszczyzna spoiny klejowej jest prostopadła do dłuższego boku przekroju poprzecznego,
• drewno klejone warstwowo pionowo; płaszczyzna spoiny klejowej jest prostopadła do krótszego boku przekroju poprzecznego.

Na konstrukcje drewniane wykorzystuje się również kształtowe dźwigary klejone z drobnych listewek, co ułatwia kształtowanie elementów. Głównym kryterium podziału drewna klejonego warstwowo jest wytrzymałość na zginanie określona następującymi klasami: GL 24 h, GL 28 h, GL 32 h, GL 36 h (wartość liczbowa oznacza wytrzymałość drewna na zginanie w MPa). W konstrukcjach o rozpiętości większej niż 30 m stosuje się drewno najwyższej klasy.

Sklejka

Sklejką nazywa się płyty sklejane z nieparzystej liczby warstw forniru skrawanego z kłody obwodowo. Włókna sąsiadujących ze sobą sklejonych warstw są wzajemnie prostopadłe. W zależności od grubości sklejanych warstw forniru rozróżnia się sklejkę: cienkowarstwową (z warstw o grubości mniejszej od 2 mm) oraz grubowarstwową (z warstw o grubości większej od 2 mm).

Wytrzymałość i sprężystość sklejki zależą od jej grubości (liczby warstw forniru), kierunku działania obciążenia w stosunku do powierzchni płyty i kierunku przebiegu włókien w warstwach zewnętrznych. Sklejka znajduje szerokie zastosowanie w budownictwie zarówno jako elementy wykończeniowe stolarki budowlanej jak i elementy konstrukcyjne. Sklejki produkowane są z drewna sosnowego, świerkowego, jodłowego, brzozowego, bukowego, olchowego i klasyfikowane ze względu na odporność na działanie wody:

• S - suchotrwałe: do pomieszczeń zamkniętych ogrzewanych sezonowo,
• W1 - półwodoodporne: do pomieszczeń zawilgoconych (nieogrzewanych),
• W2 - wodoodporne: najbardziej odporne na warunki atmosferyczne, mogą być stosowane w wodzie.

Zależnie od jakości obłogów zewnętrznych, sklejki kwalifikowane są do jednej z klas jakościowych A, B, BB, BBB (klasa A jest najwyższej jakości). Na elementy konstrukcyjne stosuje się sklejkę o grubości przynajmniej 8 mm i wilgotności nie przekraczającej 10%. Sklejka o mniejszej grubości (ale powyżej 5 mm) może być stosowana na okładziny ścienne. W uzasadnionych przypadkach można stosować płyty o wilgotności większej niż 10% (na przykład jako elementy ścian zewnętrznych).

Płyty wiórowe i wiórowo-cementowe

Płyty wiórowe produkuje się z wiórów drzewnych, łączonych klejami syntetycznymi pod ciśnieniem, w podwyższonej temperaturze. Ich powierzchnia może być: naturalna, szlifowana, oklejona fornirem, laminowana lub lakierowana. Stosuje się je głównie do produkcji mebli i stałego wyposażenia wnętrz (np. paneli boazeryjnych), a także w budownictwie.

Wytrzymałość i sprężystość płyt wiórowych zależą od ich grubości (od 3-50 mm) i gęstości. Dopuszczalna wilgotność płyt stosowanych w konstrukcjach budowlanych zasadniczo nie powinna przekraczać 10%, ale w uzasadnionych przypadkach (na przykład w elementach ścian zewnętrznych) może być większa.

Płyty wiórowo-cementowe wytwarza się z wiórów drzewnych, łączonych pod ciśnieniem w podwyższonej temperaturze, z dodatkiem zaczynu cementowego lub klejów syntetycznych. Ich własności izolacyjne nie są zbyt dobre, dlatego mają ograniczone zastosowanie. Można je stosować do izolacji ścian lub stropodachów wentylowanych. Odmianą tych płyt są płyty zrębkowo-cementowe produkowane z mineralizownych zrębków drzewnych i cementu. Wykorzystywane są głównie jako tzw. szalunki tracone przy budowie ścian i stropów.

Płyty OSB

Płyty OSB (oriented strand board) - są to płyty wiórowe prasowane trójwarstwowo o ukierunkowanych wiórach drzewnych. Pasma wiórów w warstwach zewnętrznych ukierunkowane są równolegle, a wióry w warstwie środkowej układane są prostopadle do osi głównej płyty. Prasowanie płyt zachodzi w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia przy zastosowaniu odpowiednich żywic jako spoiwa. Dodatkowy natrysk klejem i emulsją woskową nadaje dużą odporność wyrobów na czynniki atmosferyczne.

Rozróżniamy następujące rodzaje płyt OSB:

• OSB 1, OSB 2 - płyty ogólnego stosowania wewnątrz w warunkach suchych,
• OSB 3 - płyta konstrukcyjna do stosowania w środowisku o umiarkowanej wilgotności na zewnątrz i wewnątrz, najpopularniejsza i najczęściej stosowana w budownictwie,
• OSB 4 - płyta do konstrukcji nośnych pracujących w warunkach podwyższonych obciążeń mechanicznych i podwyższonej wilgotności wewnątrz i na zewnątrz,
• OSB HOH - jest to płyta OSB 3 obustronnie pokryta płytą HDF, stosowana w budownictwie, meblarstwie i transporcie.

W zależności od sposobu wykończenia krawędzi rozróżniamy trzy rodzaje płyt:

• płyta z krawędziami prostymi,
• płyta z krawędziami dwustronnie frezowanymi (na dłuższych krawędziach) na pióro i wpust,
• płyta z krawędziami czterostronnie frezowanymi (na całym obwodzie) na pióro i wpust.

Płyty są często oznaczone barwnym kodem w formie szeregu pionowych pasków o szerokości 25 mm, naniesionych w pobliżu jednego z naroży; kolor pierwszego paska wskazuje, czy płyta jest nośna czy do ogólnego stosowania, kolor drugiego paska - czy płyta jest przeznaczona do stosowania w warunkach suchych czy wilgotnych.

Płyty OSB, ze względu na odporność na działanie wilgoci, niską nasiąkliwość i pęcznienie, doskonale nadają się do budowy budynków w technologii szkieletowej. Mają odpowiednie parametry techniczne w zakresie wytrzymałości, które gwarantują sztywność i wytrzymałość konstrukcji. Płyta OSB doskonale nadaje się do: pokryć dachowych; ścian zewnętrznych i wewnętrznych, podłóg, stropów, elementów konstrukcyjnych (dźwigarów, belek dwuteowych i kratownic).

Płyta OSB może mieć również zastosowanie w innych dziedzinach budownictwa, a mianowicie do: pokryć dachowych pod dachówki bitumiczne lub inne poszycia dachowe, zamiast tradycyjnego deskowania, budowy schodów, podestów, wybiegów, szalowania platform betonowych lub schodów zewnętrznych. Przed przystąpieniem do prac montażowych zalecane jest składowanie płyty przez około 1 dobę w nowych warunkach w celu dostosowania się materiału do panujących warunków cieplno-wilgotnościowych.

Do obróbki i wiercenia stosuje się tradycyjne narzędzia stolarskie. Wbijanie gwoździ i zszywek jest w pełni bezpieczne i nie narusza struktury materiału (łączniki można wbijać nawet blisko krawędzi płyt bez obawy przed rozszczepieniem, złamaniem lub ukruszeniem). Zmiana warunków cieplno-wilgotnościowych powoduje nieznaczne pęcznienie i rozszerzalność liniową. Wytrzymałość płyt nieznacznie maleje w temperaturach między 30 a 80°C.

Płyty paździerzowe i wiórowo-paździerzowe

Płyty paździerzowe otrzymuje się z paździerzy lnianych, konopnych lub ich mieszaniny przez utwardzenie na gorąco i sprasowanie pod ciśnieniem z dodatkiem kleju syntetycznego.

W zależności od rodzaju wykończenia rozróżnia się płyty paździerzowe: nieszlifowane, szlifowane jednostronnie, szlifowane dwustronnie oraz o powierzchni uszlachetnionej przez fornirowanie lub laminowanie. W budownictwie stosuje się je głównie jako materiał izolacyjny.

Płyty wiórowo-paździerzowe wytwarza się z wiórów drzewnych i paździerzy lnianych, konopnych lub ich mieszaniny, spojonych ze sobą klejem syntetycznym. Ich zastosowanie jest podobne jak płyt paździerzowych.

Płyty pilśniowe

Płyty pilśniowe produkuje się z rozdrobnionych odpadów drewna iglastego z dodatkiem olejów schnących albo żywic syntetycznych. W zależności od stopnia sprasowania rozróżnia się płyty: miękkie - porowate, półtwarde (MDF), twarde i bardzo twarde (HDF).

Płyty pilśniowe miękkie mogą być perforowane i nacinane. Masa 1 m³ płyt porowatych wynosi od 300 do 350 kg, a dodatkowa perforacja zwiększa pochłanianie dźwięku (możliwość stosowania w salach widowiskowych, wykładowych itp.). Stosowane są głównie jako izolacja cieplna i akustyczna układana na podłogach. Płyty pilśniowe półtwarde to doskonały materiał meblarski, którego powierzchnię można frezować, okleinować, laminować.

Wykorzystywany jest również do produkcji paneli boazeryjnych oraz listew dekoracyjnych. Płyty pilśniowe twarde charakteryzują się gęstością pozorną 800-900 kg/m³ i zwiększoną odpornością na niekorzystne warunki cieplno-wilgotnościowe, co umożliwia stosowanie ich w warunkach suchych lub o podwyższonej wilgotności. Wykorzystywane są do produkcji paneli podłogowych, poszycia drzwi, elementów mebli. Powierzchnia płyty może być uszlachetniona przez jedno- lub dwustronne gruntowanie farbą, lakierowanie, laminowanie, oklejanie (fornirem, papierem), szlifowanie.

opr.: Redakcja