Dlaczego bale pękają …

Pękanie bali, szczególnie bali z drewna litego, dla niektórych inwestorów to naturalna zaleta drewna, a dla innych obniżająca estetykę wada drewna. Stąd różne podejście do pęknięć. Decydując się jednak na dom z litych bali drewnianych inwestor powinien spodziewać się, że bale mogą, choć nie muszą, podlegać większemu lub mniejszemu procesowi spękania.

Warto zatem zastanowić się co jest przyczyną pękania bali z drewna litego.

Podczas naturalnego procesu wysychania, bale ‘’zielone’’, tj. bale o wilgotności powyżej 19%, mają tendencję do niekontrolowanych spękań. Im większa wilgotność bali, tym większe pęknięcia mogą występować. Spękania powstają głównie w miejscach, które są bliżej rdzenia drzewa..

Pęknięcia bali z drewna litego występują wówczas, kiedy naprężenia w drewnie przekraczają jego wytrzymałość. Przyczyną pęknięć są zwykle zmiany wilgotności, które następują zbyt szybko i powodują nierównomierny rozkład wilgotności w balu, przez co powstaje zbyt duża różnica pomiędzy wilgotnością warstw zewnętrznych a wilgotnością wewnętrznych warstw.

Takie zjawisko może powstawać przy szybkim wprowadzeniu się do domu i jego użytkowaniu, krótko po jego zbudowaniu. Bale o wysokiej wilgotności zostają poddane oddziaływaniu temperaturze panującej wewnątrz domu, co wpływa na przyspieszone wysychanie warstwy zewnętrznej bali, przy czym wewnętrzne warstwy bala dalej będą pod oddziaływaniem wysokiej wilgotności. Te różnice wilgotności w przekroju bala wywołują powstanie naprężeń rozciągających w poprzek włókien, które doprowadzają do powstawania pęknięć.

   

  
Stare domy z bali –  bale w większości wycinane były bez rdzenia drzewa

W balach z drewna litego, elementach konstrukcji dachu, belkach stropowych itp. pęknięcia występują zwykle w części zewnętrznej przekroju poprzecznego. Powstają wówczas, kiedy wilgotność drewna podczas montażu przewyższa oczekiwaną wilgotność równowagową i gdy bale podlegają procesowi wysychania dopiero po ich montażu.

Dla ograniczenia spękań bali „zielonych” rozwiązaniem jest sezonowane budynku po jego postawieniu, tj. pozostawienie budynku w stanie surowym otwartym przez okres minimum kilkunastu miesięcy, aż do swobodnego przeschnięcia bali w warunkach naturalnych.

 
Budynek poddany sezonowaniu

Warto zwrócić uwagę, że w budownictwie zakopiańskim, pęknięcia bali raczej nie występują, a jeżeli już to w minimalnym stopniu. Jest to wynikiem długoletniego sezonowania bali (płazów) przed ich wbudowaniem i ich powolnego wysychania (sezonowania) w naturalnych warunkach. Bale wycinano także w taki sposób, by nie posiadały rdzenia drzewa.

    
Sezonowanie bali na Podhalu

    
Domy podhalańskie

W przypadku bali z drewna litego powstawanie pęknięć zależy także od sposobu wycięcia bala z okrągłego pnia drzewa. W balach nie zawierających rdzenia drzewa powstają znacznie mniejsze pęknięcia niż w elementach z rdzeniem, o czym wiedzieli podhalańscy górale.

Zatem sposobem na ograniczenie pękania bali jest wycinanie bala z kłody drzewa w ten sposób by nie zawierały rdzenia. Takie bale, bez spękań, mogą być stosowane jako widoczne elementów konstrukcyjne, np. belki stropowe, słupy wewnętrzne czy zewnętrzne. Trzeba jednak podkreślić, że w przypadku bali okrągłych (cylindrycznych) wycięcie bala z kłody bez rdzenia drzewa, jest w zasadzie niemożliwe.

W przypadku wycinania bali z rdzeniem drzewa, skurcz w kierunku promieniowym i stycznym sprawia, że możliwe są pęknięcia, które w większości przypadków będą skierowane w kierunku rdzenia. Należy przy tym zwrócić uwagę że bale o większym przekroju, będą miały większą skłonność do pękania niż bale o mniejszym przekroju.

   
Przykłady spękań bali prostokątnych – z rdzeniem drzewa

Na proces pękania bali ma także wpływ struktura drewna, w tym jego kurczliwość,  która uzależniona jest również od takich czynników jak rodzaj sosny, a także teren, na którym drzewo wyrosło.
Gęstsza struktura słoi, czyli drzewo które rosło wolniej, w trudniejszych warunkach klimatycznych ma nie tylko większą wytrzymałość statyczną ale również lepiej radzi sobie z wewnątrz strukturalną utratą wody.
Przy większej gęstości słoi, mamy więcej przegród twardziela, które znacznie wzmacniają bal pod względem zatrzymania ciepła jak również jego wytrzymałość na spękania.
  
Struktura sosny polskiej i sosny syberyjskiej

 
Przykłady spękań bali cylindrycznych z rdzeniem drzewa

Zamki węgłów są najbardziej narażone na działanie wilgoci z zewnątrz, przez co właśnie tam występują największe zmiany wilgotności, co w konsekwencji wpływa na spękanie ostatków.

Warto także zwrócić uwagę na fakt, że większe spękania bali występuje po stronie południowej, co jest związane ze szkodliwym oddziaływaniem promieni słonecznych na drewno.

Mniejsze pęknięcia skurczowe są niemal nie do uniknięcia i jeśli nie przekraczają założonych głębokości granicznych, mogą być traktowane jako bezpieczne. Nie pogarszają bowiem stabilności i wartości użytkowej drewna.

Położenie pęknięcia na przekroju bala ma duże znaczenie. Pęknięcia pionowe, np. słupów, w pionowym kierunku obciążenia, nie zmieniają wytrzymałościowej charakterystyki przekroju podczas gdy pęknięcia poziome lub skośne, np. belek stropowych, zmniejszają nośności dopuszczalne.

Bale klejone warstwowo, w przeciwieństwie do bali z drewna litego są raczej pozbawione pęknięć, gdyż zostały sklejone z elementów o małej wilgotności oraz z powodu małej różnicy pomiędzy wilgotnością bali a wilgotnością otoczenia. Niewielkie pęknięcia bali klejonych warstwowo, które mogą pojawiać się w balach, nie zmniejszają statycznej stabilności budynku.

    
Bale klejone – bez  pęknięć

Proces pękania bali można ograniczyć przez zastosowanie automatycznego systemu docisku bali. Taki system, opatentowany, stosuje jedna z firm Pomorza.

Nacięcie kontrolowane

Pękanie bali można ograniczyć poprzez wykonanie nacięcia wzdłużnego w górnej części bala, zwanego nacięciem kontrolowanym. Takie nacięcie jest skuteczną metodą kontroli lokalizacji spękań w trakcie wysychania bali.

Nacięcie wykonuje się w balach tzw. „zielonych”, tj o wilgotności powyżej 19%. Nie wykonuje się nacięcia na balach sezonowanych lub suszonych komorowo.

Nacięcie kontrolowane wykonuje się na głębokość co najmniej jednej czwartej ale nie więcej niż połowę średnicy bala,

Po wycięciu frezu wzdłużnego i nacięcia kontrolowanego, co  najmniej połowa średnicy bala pozostaje nienaruszona. Przekroczenie naruszenia bala więcej niż połowa średnicy bala, powoduje znaczące osłabienie bala.

Nacięcie kontrolowane jest skutecznym sposobem na kontrolę lokalizacji spękań: główne pęknięcie powstają w miejscu nacięcia. Podczas wysychania szczelina nacięcia poszerza się i krawędzie nacięcia oddalają się od siebie.

      

Niewielkie spękania wtórne powstają w balach w trakcie użytkowania. Nacięcie kontrolowane nie ma na to zjawisko wpływu. Nie jest znany żaden skuteczny sposób działania, żeby zmniejszyć ilość lub wyeliminować powstawanie spękań wtórnych.

Ponieważ nacięcie kontrolowane nie jest samoodpływowe i może zatrzymywać w swym wnętrzu wodę, jest zabezpieczone przed warunkami atmosferycznymi, schowane pod frezem wzdłużnym, wewnętrznymi uszczelkami i krawędziami bale leżącego powyżej.

Nacięcie kontrolowane nie jest widoczne w ukończonej ścianie.

W zależności od miejsca usytuowania bala, nacięcie kontrolowane jest ciągłe na całej długości bala lub zaczyna się ok. 25 cm od końca bala. Nacięcie nie dochodzi do otworów (okien, drzwi, przejść) w ścianach, a także do końców ostatków gdzie byłyby widoczne.

Nacięcia kontrolowanego nie wymagają bale podwalinowe, gdyż przepołowione wzdłuż bale, nie mają rdzenia, zwykle też nie mają spękań.

Nacięcia kontrolowanego nie wykonuje się ostatkach. Skierowane ku górze nacięcie może zatrzymywać wodę, śnieg czy lód co przyczynić może się do degradacji biologicznej bala. Frezy wzdłużne ostatków, zwykle nie są dokładnie pasowane, nie mają wewnątrz uszczelek, przez co nie stanowią ochrony dla nacięcia kontrolowanego przed napływem wody.

 

Teks i zdjęcia: Wojciech Nitka
wrzesień 2017 r.

You may also like...

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *