Klasy Drewna Konstrukcyjnego i Wilgotność: Klucz do Trwałości Konstrukcji
- Szczegóły
Drewno konstrukcyjne odgrywa fundamentalną rolę w budowie elementów nośnych i konstrukcyjnych, takich jak belki, słupy, stropy, krokwie czy ramy budynków. Jest to jeden z najstarszych materiałów budowlanych, który do dziś pozostaje niezastąpiony w wielu projektach konstrukcyjnych, zarówno tradycyjnych, jak i nowoczesnych. To materiał naturalnego pochodzenia, który łączy w sobie trwałość i wytrzymałość, pod warunkiem, że jest odpowiednio przetworzony i spełnia określone normy oraz wymagania niezbędne w budownictwie.
Od rodzaju drewna zależeć będzie m.in. trwałość i bezpieczeństwo wykonanej z niego konstrukcji. Dlatego tak ważne jest, aby wybierać materiał o odpowiednich parametrach wytrzymałościowych, dostosowanych do wykonywanej konstrukcji. Solidny materiał nie należy do najtańszych, ale nie opłaca się na nim oszczędzać.
Właściwości i Charakterystyka Drewna Konstrukcyjnego
Drewno konstrukcyjne charakteryzuje się doskonałą wytrzymałością mechaniczną, co pozwala mu na przenoszenie znacznych obciążeń, a także odpornością na warunki atmosferyczne, szczególnie po zastosowaniu odpowiednich metod ochronnych, takich jak impregnacja czy suszenie.
Aby drewno konstrukcyjne uzyskało certyfikat, musi zostać poddane szeregu procesom obróbki termicznej oraz testom jakościowym. Przede wszystkim, aby materiał przeszedł proces certyfikacji, musi zostać poddany suszeniu, po którym wilgotność drewna konstrukcyjnego wyniesie od 15% do 18%. Kolejno materiał poddaje się czterostronnemu struganiu oraz fazowaniu krawędzi, dzięki czemu jego boki oraz krawędzie są gładkie, pozbawione zadziorów i elementów ostrych.
Gatunki Drewna Konstrukcyjnego
Drewno konstrukcyjne wykorzystywane w budownictwie może pochodzić z różnych gatunków drzew. Wybór konkretnego gatunku zależy od wymaganych właściwości fizycznych i mechanicznych oraz dostępności lokalnej.
Przeczytaj także: Wymiana filtra powietrza w Mercedesie A W169
- Sosna: Jeden z najczęściej używanych gatunków drewna konstrukcyjnego, popularny dzięki dużej dostępności, wysokiej wytrzymałości na zginanie oraz stosunkowo niskiemu kosztowi zakupu.
- Świerk: Powszechnie wykorzystywany w konstrukcjach drewnianych, charakteryzuje się lekkością i łatwością obróbki.
- Dąb: Synonim siły, trwałości i wytrzymałości, najczęściej używany w konstrukcjach schodów samonośnych.
- Jodła: Ceniona za prostotę i jednolitą strukturę.
- Daglezja: Twardy i bardzo wytrzymały gatunek drewna.
- Klon, Buk i Jesion: Mniej powszechne gatunki liściaste, charakteryzujące się nieprzeciętnymi walorami estetycznymi, używane w specjalistycznych zastosowaniach konstrukcyjnych.
Drewno Strugane a Niestrugane
Dokonując wyboru drewna, można się także spotkać z pojęciami: drewno konstrukcyjne strugane oraz drewno niestrugane. Drewno niestrugane to taki rodzaj drewna, który po wycięciu i przetworzeniu nie przechodzi dodatkowej obróbki powierzchni. Tego rodzaju surowiec nie jest dopuszczany do wznoszenia budowli konstrukcyjnych. Pozostaje w stanie naturalnym, z widocznymi śladami obróbki maszynowej, w efekcie czego surowiec jest szorstki i posiada widoczne zadziory. Drewno niestrugane nie jest zaliczane jako drewno konstrukcyjne, ponieważ nie zostało poddane wystarczającej obróbce termicznej i nie posiada wilgotności w przedziale 15 - 18%. W konsekwencji drewno tego rodzaju jest podatne na wysychanie, skręcanie, wypaczenia geometryczne oraz pękanie.
Drewno strugane przechodzi dodatkową obróbkę, podczas której jego powierzchnia jest wygładzana. W znakomitej większości przypadków, jeśli surowiec poddaje się struganiu, jest on najczęściej też odpowiednio wysuszony i klasyfikowany jako materiał konstrukcyjny. Proces strugania nie tylko poprawia wygląd drewna, ale może też wpłynąć na jego wymiary i właściwości użytkowe. Gładka powierzchnia utrudnia wnikanie wilgoci oraz utrudnia proces palenia, ponieważ ogień ślizga się po powierzchni surowca nie mając punktu zaczepienia.
Przekroje Drewna Konstrukcyjnego
Kolejnym pojęciem, z którym można się spotkać podczas wyboru drewna konstrukcyjnego, jest jego skrót stosowany w branży, który najczęściej przekłada się na przekrój materiał. Może to być przekrój skandynawski, kanadyjski, niemiecki (KVH) lub może być to drewno klejone o przekroju dużo bardziej rozbieżnym.
- Przekrój Kanadyjski: System budownictwa szkieletowego charakteryzujący się budową konstrukcji ścian, stropów i dachów w oparciu o drewno o grubości słupka 38 mm ( 1,5 cala).
- Przekrój Skandynawski: Drewno konstrukcyjne o grubości słupka 45 mm oraz szerokości słupka występującej co 25 mm. Są to zatem przekroje: 45×45 / 45×70 / 45×95 / 45x120 / 45x145/ 45x170 / 45x195 / 45x220 / 45×245 mm. Drewno konstrukcyjne o przekroju skandynawskim występuje w standardowej klasie wytrzymałości C24.
- Przekrój Niemiecki (KVH): Skrót od niemieckiego słowa Konstruktionsvollholz. Drewno te jest również materiałem konstrukcyjnym, czterostronnie struganym, o wilgotności 15-18% oraz klasie odporności na zginanie C24 (wytrzymałości na zginanie o sile 24 MPa na 1 mm²). Charakteryzuje się on jednak największym dostępnym na rynku przekrojem o grubości słupka 60 mm, oraz szerokości słupka występującej co 20 mm. Ponadto, drewno KVH jest klejone po długości na mikrowczepy, dzięki czemu sprzedawane jest w długościach nawet do 13mb (standardowe drewno lite o przekroje kanadyjskim / skandynawskim występuje w długościach do 6mb).
Oprócz trzech powyżej opisanych przekrojów drewna, które najczęściej występują jako materiał lity, w obrocie znajdziemy również materiały klejone - BSH / CLT / LVL. Charakteryzują się one dużo większymi przekrojami, ponieważ są klejone warstwowo. W rezultacie możemy uzyskać belkę o bardzo dużym przekroju. Dzięki procesowi klejenia warstwowego wyrób ten charakteryzuje się lepszą stabilnością geometryczną, lepszymi parametrami wizualnymi (np. BSH-SI, CLT), co przekłada się na mniejsze rozwarstwianie się i pękanie drewna z biegiem lat.
Zastosowanie Drewna Konstrukcyjnego
Drewno konstrukcyjne jest fundamentalnym materiałem wykorzystywanym w budowie domów szkieletowych, które cieszą się rosnącą popularnością ze względu na szybkość montażu, efektywność energetyczną oraz możliwość łatwej adaptacji do indywidualnych potrzeb użytkownika. W takiej konstrukcji drewniane elementy konstrukcyjne tworzą szkielet domu, na którym opiera się cała struktura oraz którego przestrzenie wypełniane są materiałami izolacyjnymi.
Przeczytaj także: Polska: Woda Pitna i Samorządy
Więźba dachowa to kolejny przykład zastosowania drewna konstrukcyjnego. W tym przypadku powstaje z niego szkieletu dachu, zapewniając jego stabilność oraz odporność na obciążenia, takie jak ciężar pokrycia dachowego, śnieg czy wiatr. Drewno konstrukcyjne, dzięki swojej wytrzymałości na zginanie i ściskanie, jest idealnym materiałem na krokwie, łaty oraz inne elementy konstrukcyjne dachu.
Drewno konstrukcyjne służy także do produkcji wiązarów dachowych, czyli prefabrykowanych elementów konstrukcyjnych, które pozwalają na szybką i efektywną budowę dachów o złożonych geometriach. Są one zwykle produkowane w fabrykach i dostarczane na plac budowy, gotowe do montażu.
Drewno konstrukcyjne odgrywa ważną rolę również w architekturze ogrodowej, gdzie jest wykorzystywane do budowy pergoli, altan, tarasów, ścieżek, ogrodzeń oraz innych elementów małej architektury.
Ceny Drewna Konstrukcyjnego
Ceny drewna konstrukcyjnego mogą się znacząco różnić w zależności od kilku czynników, takich jak gatunek drewna, jego jakość, wymiary, a także regionalna dostępność i koszty transportu. Najtańsze gatunki drewna konstrukcyjnego to zazwyczaj te, które są najbardziej dostępne lokalnie. W wielu regionach są to drewna iglaste, takie jak sosna czy świerk, które rosną szybko i są łatwe w obróbce.
Drewno klejone, charakteryzujące się najwyższą odpornością na zginanie oraz przenoszące największe obciążenia najczęściej stosowane w konstrukcjach masywnych jest jednocześnie materiałem droższym niż standardowe drewno lite. Drewno klejone również jest najczęściej wytwarzane z sosny lub świerku, jednak przez proces klejenia warstwowego charakteryzuje się lepszą stabilnością geometryczną, lepszymi parametrami wizualnymi (np. BSH-SI, CLT), przez co także mniej pęka. W efekcie jest to budulec wykorzystywany jako materiał widoczny, który nie jest zakrywany innymi materiałami okładzinowymi, przez co jego cena jest wyższa, ale jednocześnie pełni funkcję dekoracyjną.
Przeczytaj także: Właściwości drewna na drzwi wewnętrzne
Drewna liściaste, takie jak dąb, buk, czy jesion są zazwyczaj droższe od drewna iglastego ze względu na ich twardość, trwałość oraz dłuższy czas wzrostu, co przekłada się na wyższe koszty produkcji. Ponadto, drewno egzotyczne, które musi być importowane, zazwyczaj jest znacznie droższe niż lokalne gatunki drewna, nie tylko z powodu kosztów transportu, ale także z powodu ograniczonej dostępności i pożądanych właściwości estetycznych czy wytrzymałościowych.
Klasa Drewna C24: Norma i Właściwości
Klasa drewna C24 to jeden z najczęściej wybieranych standardów w budownictwie. Wynika to z wielu powodów, w tym bardzo atrakcyjnego stosunku ceny do jakości surowca. Aby materiał mógł zostać zakwalifikowany do tej klasy, musi spełniać określone wymagania wytrzymałościowe, a także dotyczące sprężystości i gęstości. Nie bez znaczenia jest też wilgotność drewna konstrukcyjnego.
Klasy drewna konstrukcyjnego to oznaczenia, które pozwalają precyzyjnie określić parametry techniczne materiału. Ułatwiają dobór surowca do konkretnych obciążeń i zastosowań, gwarantując trwałość i bezpieczeństwo konstrukcji. W przypadku drewna iglastego stosuje się oznaczenia literą „C”, a dla liściastego „D” - po których następuje liczba odpowiadająca wytrzymałości na zginanie w MPa. Dokładną wytrzymałość drewna o danym oznaczeniu określa tabela zawarta w normie PN-EN 338, która opisuje również wymagania dotyczące sprężystości i gęstości. Im wyższa wartość liczbowego oznaczenia, tym lepsze właściwości mechaniczne materiału.
Klasa drewna C24 to jedna z najczęściej stosowanych klas wytrzymałości drewna iglastego, szczegółowo opisana w europejskiej normie PN-EN 338. Dokument ten określa precyzyjne wymagania, jakie musi spełniać drewno, aby zostać zakwalifikowane do tej kategorii. Jeśli chodzi o drewno C24, norma określa też inne istotne parametry. Należy do nich wilgotność drewna konstrukcyjnego, która dla klasy C24 nie może przekraczać 18% (+/-2%). Surowiec musi być strugany i suszony komorowo do tego poziomu.
Drewno konstrukcyjne C24 to materiał o wysokiej wytrzymałości na obciążenia i warunki atmosferyczne. Dzięki suszeniu komorowemu wykazuje odporność na grzyby i insekty. Z kolei proces strugania przekłada się na minimalną i fizyczną ochronę przed ogniem. Jest to surowiec o uniwersalnym zastosowaniu, który łączy bardzo dobre parametry z racjonalną ceną. Drewno C24 spełnia wymagania wielu projektów budowlanych, zapewniając trwałość i bezpieczeństwo przez długie lata. Może być z powodzeniem stosowane w budowie altan, domów, dachów, skrytek narzędziowych i wszelkiej architektury ogrodowej.
Wilgotność Drewna: Kluczowy Parametr
Drewno jest materiałem higroskopijnym, co oznacza, że pochłania i oddaje wilgoć z otoczenia. Z tego powodu właściwa wilgotność drewna konstrukcyjnego i budowlanego jest podstawą trwałości każdego projektu. Na puszce każdego lakieru, preparatu gruntującego czy farby jest informacja na temat pożądanej wilgotności drewna.
Higroskopijność i Nasiąkliwość Drewna
Drewno charakteryzują dwie cechy wpływające na jego wilgotność. Po pierwsze, higroskopijność, czyli zdolność do wchłaniania wilgotności z powietrza. Drewno, jako materiał organiczny, naturalnie reaguje na zmiany wilgotności w otoczeniu, co prowadzi do jego pęcznienia (gdy wilgoć jest wchłaniana) lub kurczenia się (gdy wilgoć jest oddawana). Drewno, które absorbuje wilgoć, zwiększa swoją objętość (pęcznieje), natomiast gdy traci wilgoć, kurczy się. Co więcej, zdolność drewna do pochłaniania wilgoci oznacza, że w niewłaściwych warunkach może ono zbyt łatwo pochłaniać wodę. Prowadzi to do degradacji, pleśni, gnicia, czy nawet uszkodzenia całej struktury. Kontrolowanie higroskopijności pomaga w zapobieganiu takim problemom.
Druga ważna cecha drewna to nasiąkliwość, czyli zdolność do wchłaniania wody (lub innych cieczy) przez drewno, które jest w tej cieczy zanurzone. Stopień nasiąkliwości zależy od porowatości drewna, która z kolei ma związek z jego gęstością. Dlatego też drewno o dużej gęstości wolniej wchłania wodę, ponieważ ma mniej porów od drewna o małej gęstości. Drewno, które ma wysoką nasiąkliwość, wchłania więcej wody, co zwiększa ryzyko rozwoju grzybów, pleśni i gnicia. Drewno nasycone wodą traci część swoich właściwości wytrzymałościowych.
Wpływ Wilgotności na Właściwości Drewna
Wilgotność drewna wpływa, a właściwie decyduje o jego właściwościach. Zbyt wilgotne drewno jest podatne na rozwój grzybów, ale przede wszystkim kurczy się podczas suszenia, a podczas nasiąkania wodą pęcznieje. Najczęściej skutkuje to uszkodzeniami powierzchni. Drewno o zbyt wysokiej wilgotności ma słabsze właściwości izolacyjne, co wpływa na energooszczędność budynku. Zmiany wilgotności prowadzą także do tworzenia szczelin, co z kolei obniża efektywność cieplną.
Idealna wilgotność drewna jest różna i zależy od rodzaju drewna oraz jego przeznaczenia. Pożądana wilgotność drewna dla elementów montowanych wewnątrz pomieszczeń, które nie będą miały kontaktu z powietrzem zewnętrznym, czyli wilgotność drewna na schody, wilgotność drewna na meble oraz wilgotność drewna na podłogę wynosi od 6 do 10 %. Dla elementów drewnianych, mających stały kontakt z powietrzem zewnętrznym, czyli np.
Drewno o stabilnej wilgotności zachowuje swoje właściwości mechaniczne, co jest kluczowe w budownictwie. Nadmierne zmiany wilgotności mogą obniżyć jego wytrzymałość.
Można to zapewnić wykonując je z drewna dobrej jakości spełniającego następujące wymagania:
- wilgotności określonej w PN EN 1995-1-1: 2010III załącznik NA.8.1 Wilgotność drewna litego stosowanego na elementy konstrukcyjne, nie powinna przekraczać:
- 18% - w konstrukcjach chronionych przed zawilgoceniem,
- 23 % - w konstrukcjach pracujących na otwartym powietrzu;
- wytrzymałości określonej w normie PN-EN 338: 2016-06 IV. Drewno konstrukcyjne - Klasy wytrzymałości;
- wymiarów zgodnie z PN-EN 336: 2013-12V - Drewno konstrukcyjne - Wymiary, dopuszczalne odchyłki;
- sortowania na podstawie normy PN-EN 14081-1+A1: 2019-11VI - Konstrukcje drewniane - drewno konstrukcyjne sortowane wytrzymałościowo o przekroju prostokątnym. Drewno może być sortowane metodą wizualną lub maszynową. Obecnie jest w Polsce jedynie kilka tartaków wykonujących wytrzymałościowe sortowanie tarcicy metodą maszynową;
- impregnowanego zgodnie z normą PN-EN 335: 2013-07VII - Trwałość drewna i materiałów drewnopochodnych. Klasy użytkowania: definicje, zastosowanie do drewna litego i materiałów drewnopochodnych oraz normą PN-EN 460: 1997VIII - Trwałość drewna i materiałów drewnopochodnych - Naturalna trwałość drewna litego - Wytyczne dotyczące wymagań w zakresie trwałości drewna stosowanego w klasach zagrożenia.
Metody Pomiaru Wilgotności Drewna
Istnieje kilka sposobów pomiaru wilgotności drewna.
- Metoda suszarkowo-wagowa: Polega na pobraniu próbki o wymiarach 2x2x2 cm ze środka badanej deski czy elementu, zważeniu jej i umieszczeniu w suszarce elektrycznej-laboratoryjnej. Proces suszenia próbek odbywa się w granicach 100 °C i do chwili kiedy próbki osiągną stały ciężar.
- Metoda elektrometryczna: Nie wymaga pobrania próbek drewna i polega na pomiarze oporu elektrycznego, który jest zmienny w zależności od poziomu wilgotności drewna. Do pomiarów wilgotności metodą elektromagnetyczną służą wilgotnościomierze. Wśród nich najczęściej spotykany typ wilgotnościomierza do drewna to model oporowy, który działa na zasadzie pomiaru oporu elektrycznego między dwoma metalowymi elektrodami (igłami) wbitymi w drewno. Alternatywą jest wilgotnościomierz pojemnościowy, który zamiast wbijać elektrody w drewno, mierzy zmianę pojemności elektrycznej na powierzchni drewna.
Utrzymanie Odpowiedniej Wilgotności Drewna
Skutecznym sposobem na utrzymanie właściwej wilgotności drewna jest impregnacja. W przypadku drewna przed jego wykorzystaniem bardzo ważne jest też jego prawidłowe przechowywanie.
Konsekwencje Zastosowania Wadliwego Drewna Konstrukcyjnego
Drewno o zbyt dużej wilgotności (powyżej wymagań normowych) ma mniejszą wytrzymałość. Przy nasyceniu drewna wodą w 30%, jego wytrzymałość spada w stosunku do wartości normowej wilgotności 18% o około 50% przy ściskaniu i około 40% przy zginaniu.
Wilgotne drewno (bezpośrednio po ścięciu lub nieodpowiednio suszone) będzie wysychało po zamontowaniu. Spowoduje to z czasem jego deformację: wypaczenie, pękanie, zmniejszenie przekrojów, poluzowanie połączeń, a to z kolei - obniżenie wytrzymałości całej konstrukcji. Ułożenie i zamocowanie mokrej murłaty wymaga po jej wyschnięciu dokręcenia śrub mocujących, które zostaną poluzowane w wyniku skurczu drewna.
W budynkach z użytkowym poddaszem źle wysuszona konstrukcja będzie powodowała pęknięcia płyt gipsowo-kartonowych, uszkodzenia paroizolacji, a niekiedy poluźnienie izolacji termicznej.
Prawidłowy proces suszenia drewna w komorach w wysokich temperaturach powoduje zniszczenie ewentualnych jajeczek i larw owadzich. Drewno suszone komorowo jest mniej „atrakcyjnym” pokarmem dla larw owadów. Dobrze też wchłania impregnat w przeciwieństwie do drewna mokrego.
Zastosowanie drewna o mniejszej lub nieokreślonej klasie wytrzymałości niezgodnej z projektem wykonawczym może skutkować zniszczeniem konstrukcji. W projekcie konstrukcyjnym muszą być i są określone warunki użytkowania, obciążenia stałe (pokrycie dachu, panele fotowoltaiczne urządzenia techniczne itp.) oraz obciążenie zmienne takie jak śnieg, wiatr, człowiek (na przykład kominiarz). Obciążenia od śniegu i wiatru są uzależnione od położenia w strefie śniegowej i od tego, na jakiej wysokości nad poziomem morza budynek będzie posadowiony. W obliczeniach uwzględnia się kształt dachu, czy budynek przylega do innego obiektu - dodatkowe zaleganie śniegu. Na podstawie tych obliczeń jest dobrana klasa i przekroje drewna.
Impregnacja Drewna
Prawidłowy proces impregnacji najczęściej preparatami solnymi zabezpiecza nam drewno przed grzybami (w tym pleśnią), owadami oraz zwiększa odporność ogniową do klasy Bs2d0. Preparaty solne są bezbarwne. Błędem jest twierdzenie, że ciemniejsza barwa drewna po impregnacji świadczy o jakości procesu. To nie oznacza dużej ilości impregnatu, tylko o dużej ilości taniego barwnika. W praktyce spotyka się impregnację samym barwnikiem.
Montaż Konstrukcji
Za montaż konstrukcji odpowiada wykonawca pod nadzorem kierownika budowy. Coraz częściej do montażu konstrukcji stosuje się łączniki metalowe. Muszą być one odpowiednio dobrane (zgodnie z projektem), przybite odpowiednią liczbą gwoździ. Nośności łączników i sposób mocowania określają ich producenci. Zastąpienie łączników innymi lub ich brak najczęściej prowadzi do uszkodzenia konstrukcji lub jej zawalenia.
Wymagania Prawne i Normy
Wprowadzanie na rynek drewna konstrukcyjnego i konstrukcji drewnianych wymaga spełnienia przez jej producenta szeregu wymagań. Projektant w projekcie technicznym obiektu budowlanego określa klasę drewna konstrukcyjnego, przekroje elementów i sposób ich łączenia. Wykonawca jest zobowiązany do wykonania konstrukcji zgodnie z projektem i zastosowaniem drewna konstrukcyjnego, spełniającego wymienione wcześniej wymagania.
Tabela 1. Wymagania dotyczące konstrukcji drewnianych zgodnie z rozporządzeniem - Dziennik Ustaw poz. 1996 Warszawa 6 grudnia 2019.
| Wymaganie | Opis |
|---|---|
| System 1 | Wymagane uzyskanie krajowego certyfikatu stałości właściwości użytkowych wyrobu budowlanego, wydanego przez akredytowaną jednostkę certyfikującą wyrób. |
| System 2+ | Wymagane uzyskanie krajowego certyfikatu zgodności zakładowej kontroli produkcji wydanego przez akredytowaną jednostkę certyfikującą zakładową kontrolę produkcji (podczas gdy określenia typu wyrobu na podstawie badań, obliczeń, tabelarycznych wartości lub opisowej dokumentacji wyrobu dokonuje producent). |
Prace wykonywane na obiekcie budowlanym powinny być wykonane zgodnie z projektem, obowiązującymi normami i sztuką budowlaną, a zastosowane materiały powinny mieć stosowne certyfikaty i dopuszczenia do obrotu. To wszystko potwierdza swoim podpisem kierownik budowy.
Tabela 2. Zmiana wytrzymałości drewna konstrukcyjnego w zależności od wilgotności
| Wilgotność drewna | Wytrzymałość na ściskanie | Wytrzymałość na zginanie |
|---|---|---|
| 18% (normowa) | 100% | 100% |
| 30% (nasycenie wodą) | 50% | 60% |
tags: #klasy #drewna #konstrukcyjnego #wilgotność

