Materiały konstrukcyjne z drewna

Drewno konstrukcyjne

Drewno konstrukcyjne to odpowiednio, zgodnie z wymaganiami przygotowane drewno, mające zastosowanie przy wykonywaniu konstrukcji ścian, stropów i dachów oraz innych elementów konstrukcyjnych.

Elementy konstrukcji budynku  wykonuje się  z drewna iglastego – sosny, jodły, świerka lub modrzewia. Na konstrukcję stosuje się drewno konstrukcyjne sklasyfikowane wytrzymałościowo sposobem wizualnym lub maszynowym, odpowiednio do zasad podanych w normie PN-EN 14081-1:2016-03. W Polsce sortowanie wytrzymałościowe metodą wizualną przeprowadza się według normy PN-D-94021:2013-10 do klas KW, KS i KG. W tablicy 1 podano klasy sortownicze krajowego drewna konstrukcyjnego i odpowiadające im klasy wytrzymałościowe według normy PN-EN 338:2016-06.

Tablica 1. Klasy sortownicze krajowego drewna konstrukcyjnego i odpowiadające im klasy wytrzymałości

Gatunek drewna	Grubość [mm]	Klasy sortownicze wg PN-D-94021
		KW	KS	KG
		Klasy wytrzymałości wg PN-EN 338
Sosna zwyczajna (Pinus sylvestris)	≥ 22	C35	C24	C20
Świerk pospolity (Picea abies)		C30	C24	C18
Jodła pospolita (Abies alba)		C22	C18	C14
Modrzew europejski (Larix deciduas)		C35	C30	C24

Na konstrukcję stosuje się drewno konstrukcyjne pozbawione śladów kory, śladów po owadach, sinizny i zgnilizny. Sęki, pęknięcia, krzywizny i wichrowatość nie mogą przekraczać wymagań określonych w normie PN-D-94021:2013-10.

Wzorcowa technologia budownictwa szkieletowego wymaga stosowania do konstrukcji domu drewna suszonego komorowo o wilgotności poniżej 18%, czterostronnie struganego, z zaokrąglonymi lub sfazowanymi krawędziami.

Wskazane jest stosowanie drewna suszonego do wilgotności (15 +/- 3)%, czterostronnie struganego, z fazowaniem krawędzi. Stosowanie takiego drewna praktycznie eliminuje kurczenie i paczenie się elementów, może też w pewnym stopniu zmniejszać jego podatność na ogień i zasiedlenie przez owady.

Zgodnie z Załącznikiem Krajowym do normy PN-EN 1995-1-1:2010, wilgotność drewna nie powinna być wyższa niż:

– 18% w konstrukcjach chronionych przed zawilgoceniem,

– 23% w konstrukcjach narażonych na działanie warunków atmosferycznych.

     

Minimalne wymiary przekroju poprzecznego elementów konstrukcyjnych  wynoszą:

▪ ściany wewnętrzne – 38 x 63 mm (1½” x   2½”) lub 38 x 89 mm (1½” x 3½”),

▪ ściany zewnętrzne i wewnętrzne nośne – 38 x 140 mm (1½” x 5½”),

▪ belki stropowe – 38 x 185 mm (1½” x 7¼”), 38 x 235 mm (1½” x 9¼”) lub 38 x 285 mm (1½” x 11¼”).

Podane powyżej wymiary powszechnie stosowane są w krajach Ameryki Północnej – Stanach Zjednoczonych i Kanadzie.

Dopuszczalne odchyłki od wymiarów dla tarcicy konstrukcyjnej podaje norma PN-EN 336:2013-12.

Tablica 2. Dopuszczalne odchyłki wymiarów tarcicy konstrukcyjnej dla I klasy tolerancyjnej

Grubość, szerokość [mm]	Odchyłka maksymalna [mm]
≤ 100	-1, +3
> 100 i ≤ 300	-2, +4
> 300	-3, +5

Tablica 3. Dopuszczalne odchyłki wymiarów tarcicy konstrukcyjnej dla II klasy tolerancyjnej

Grubość, szerokość [mm]	Odchyłka maksymalna [mm]
≤ 100	-1, +1
> 100 i ≤ 300	-1,5, +1,5
> 300	-2, +2

Przedstawione powyżej dopuszczalne odchyłki dotyczą także drewna łączonego na długości na złącza klinowe oraz drewna klejonego warstwowo.

W budownictwie prefabrykowanym, w tzw. domach gotowych, wywodzących się z budownictwa niemieckiego, stosuje się elementy konstrukcyjne ścian zewnętrznych o przekroju minimum 45 x 150 mm.

Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. , w skrócie CPR – z dniem 1 stycznia 2012 dla litego drewna konstrukcyjnego wymagane jest oznakowanie drewna znakiem CE.

Zgodnie z normą PN-EN 14081-1:2016-03 drewno odpowiada klasie reakcji na ogień D-s2,d0. Wyższą klasę reakcji na ogień można osiągnąć, stosując odpowiednią technologię zabezpieczenia. Klasa reakcji na ogień drewna zabezpieczonego musi być potwierdzona odpowiednimi badaniami.

Drewno łączone na długości na złącza klinowe

Drewno łączone na złącza klinowe popularnie określane jest jako KVH (z języka niemieckiego – skrót od Konstruktionsvollholz) lub Finger-joined lumber (z języka angielskiego). Drewno poddawane jest wcześniejszej obróbce mechanicznej polegającej na suszeniu tarcicy do wilgotności 12 (+/- 4)%, pozbawione wad obniżających wytrzymałość i wad anatomicznych, np. dużych sęków czy pęcherzy żywicznych, a także zakorków. Może być stosowane do konstrukcji ścian, stropów i dachów. Posiada wysoką stabilność kształtu.

    

Drewno KVH wykonuje się w dwóch klasach jakości:

– SI – przeznaczone do miejsc, w których deska po zamontowaniu będzie elementem dekoracyjnym,

– NSI – przeznaczone do miejsc nie eksponowanych.

Dopuszczalne odchyłki wymiarowe przekroju drewna łączonego na długości na złącza klinowe przedstawiono w tablicach 2 i 3.

Regulacje dotyczące drewna łączonego na złącza klinowe określa norma PN-EN 15497:2014-06.

Drewno klejone warstwowo

Drewno klejone warstwowo, określane potocznie jako BSH (skrót z języka niemieckiego – Brettschichtholz) lub Glulam (z języka angielskiego) wykonywane jest z desek świerkowych lub sosnowych suszonych komorowo. Deski powinny być pozbawione wad obniżających wytrzymałość, np. po grzybach i owadach, pozbawione wad anatomicznych, np. dużych sęków czy pęcherzy żywicznych, a także zakorków, które powinny być wycięte i wypełnione wstawkami.

    

Drewno klejone warstwowo dzieli się na:

1. a) drewno jednorodne – którego przekrój poprzeczny tworzą warstwy tarcicy o jednakowej klasie wytrzymałości, tego samego gatunku botanicznego lub kombinacji gatunków;
2. b) drewno kombinowane – którego przekrój poprzeczny tworzą wewnętrzne i zewnętrzne warstwy tarcicy o różnych klasach wytrzymałości, tego samego gatunku botanicznego lub kombinacji tych gatunków.

Drewno klejone warstwowo produkowane jest w klasach wytrzymałości GL20, GL22, GL24, GL26, GL28, GL30, GL32 – zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 14080:2013-07 „Konstrukcje drewniane — Drewno klejone warstwowo i drewno lite klejone warstwowo — Wymagania”

Wilgotność drewna klejonego warstwowo nie powinna przekraczać 15%.

Dopuszczalne odchyłki wymiarowe przekroju drewna klejonego warstwowo przedstawiono w tablicach 2 i 3.

Zgodnie z normą PN-EN 14080:2013-07, drewno klejone ma klasę reakcji na ogień D-s2,d0.

Drewno klejone krzyżowo

Drewno klejone krzyżowo powszechnie określane jest jako CLT (skrót z języka angielskiego – Cross Laminated Timber) lub jako KLH (skrót z języka niemieckiego – Kreuzlagenholz).

Panele CLT mogą być stosowane zarówno na ściany zewnętrzne, jak i wewnętrzne, a także na stropy i dachy. CLT oferuje niemal dowolną swobodę w projektowaniu architektonicznym. Jest uniwersalnym materiałem (systemem) konstrukcyjnym, doskonale kompatybilnym z innymi materiałami budowlanymi.

Drewno klejone krzyżowo jest materiałem konstrukcyjnym składającym się z desek drewnianych klejonych pod kątem 45˚ w stosunku do kolejnych warstw. Warstwy 3, 5, 7, 9 klejone krzyżowo zapewniają doskonałą stabilność wymiarową, co z kolei zapewnia doskonałą statyczność konstrukcji.

Kleje używane do klejenia desek nie zawierają formaldehydu i są całkowicie ekologiczne.

Panele z drewna klejonego krzyżowo mogą osiągnąć maksymalne wymiary 3,25 m x 16 m, w różnych grubościach.

Drewno klejone krzyżowo powinno spełniać wymagania normy PN-EN 16351:2015-12.

Maksymalne odchyłki od wymiarów drewna klejonego warstwowo, zgodne z powyższą normą, przedstawiono w tablicy 4.

Tablica 4. Dopuszczalne odchyłki dla drewna klejonego krzyżowo

Grubość	Dopuszczalna odchyłka
Grubość całkowita	od -2 mm do +2 mm lub 2% grubości w zależności, która wartość jest większa
Grubość pojedynczej warstwy	+/- 1 mm

Zgodnie z PN-EN 14080:2013-07, drewno klejone krzyżowo ma klasę reakcji na ogień D-s2,d0.

Fornir klejony warstwowo

Fornir  klejony warstwowo składa się z wielu warstw sklejonych ze sobą fornirów sosnowych lub świerkowych o grubości ok. 3 mm. Eliminowane są ewentualne wady drewna; dzięki temu powstaje materiał o jednorodnym przekroju. Taka budowa zapewnia niezwykle wysokie wytrzymałości oraz brak odkształceń spowodowanych skurczem, takich jak wypaczenia i pęknięcia.

Najnowsza technologia pozwala na produkcję materiału o różnorodnych wymiarach. Materiałem wyjściowym do produkcji elementów jest płyta o długości do 20,5 m i szerokości 1,25 m.

Fornir klejony warstwowo produkowany jest w grubościach od 19 do 106 mm.

    

W zależności od kierunku sklejenia poszczególnych płatów forniru, rozróżnia się trzy rodzaje forniru klejonego warstwowo:

1. We wszystkich płatach forniru włókna biegną wzdłużnie. Materiał ten nie posiada sztywności, odporności na zginanie boczne, stąd ma zastosowanie do podłużnych elementów konstrukcyjnych.
2. Około jedna piąta płatów forniru klejona jest poprzecznie. Poprawia to sztywność płyty, jej odporność na zginanie boczne oraz wytrzymałość na ściskanie. Warstwy o zmienionym kierunku ułożenia znacznie zwiększają dopuszczalne wartości oddziałujących sił poprzecznych, stabilność formy i sztywność płyty.
3. Materiał wyprodukowany na indywidualne zamówienia, o specjalnej jakości, przeznaczony do zastosowań przemysłowych.

Fornir klejony warstwowo spełnia wymagania normy PN-EN 14374:2005.

Zgodnie z normą PN-EN 13501-1:2019-02, fornir klejony warstwowo odpowiada klasie reakcji na ogień D-s1,d0.

Belki dwuteowe z materiałów drewnopochodnych

Elementy konstrukcyjne z drewna litego zastępowane są materiałami kompozytowymi – belkami dwuteowymi opartymi na bazie płyt drewnopochodnych – płyty OSB i płyty pilśniowej twardej, a także na bazie łączników metalowych.

Belki dwuteowe wykonane z drewna i materiałów drewnopochodnych stosowane są na elementy konstrukcji budynku (belki stropowe, słupki ścian, elementy konstrukcji dachu).

Stosowanie belek dwuteowych z materiałów drewnopochodnych może obniżyć współczynnik przenikania ciepła U przegrody do 15%.

Belki i słupy na bazie płyty OSB

Belki i słupy na bazie płyty OSB/3 to produkty kompozytowe wykonane z materiałów drewnopochodnych o przekroju dwuteowym. Pasy wykonane są z drewna litego, łączonego za pomocą połączeń na długości na złącza klinowe, natomiast środnik – z płyty OSB/3. Środnik jest połączony z pasami za pomocą spoiwa. Elementy te mogą być stosowane jako słupki ścian w konstrukcji szkieletowej lub jako belki stropowe czy krokwie w każdym rodzaju budownictwa.

    

Belki i słupy posiadają Europejską Ocenę Techniczną ETA 14/0181 wydaną przez Badawczo-Techniczny Instytut Budowlany w Pradze.

Belki i słupy klasyfikuje się w klasie D-s2,d0 reakcji na ogień.

Belki i słupy na bazie płyty pilśniowej twardej

Belki i słupy wykonane są na bazie płyty pilśniowej twardej i forniru klejonego warstwowo (LVL – Laminated Verneer Lumber). Środnik jest połączony z pasami za pomocą spoiwa. Produkty mogą być stosowane jako słupki ścian w konstrukcji szkieletowej lub jako belki stropowe lub krokwie w każdym rodzaju budownictwa.

    

Belki i słupy, których środnik stanowi płyta pilśniowa twarda, a pasy wykonane są z forniru klejonego warstwowo (LVL – Laminated Verneer Lumber), posiadają Europejską Aprobatę Techniczną ETA-06/0238, wydaną przez British Board of Agrément.

Belki dwuteowe i słupy odpowiadają klasie reakcji na ogień D-s2,d0.

Belki Posi Joists

Belki stropowe z metalowymi krzyżulcami są cienkimi kratownicami z pasami równoległymi, w których pasy z litego drewna są połączone ze sobą za pomocą trójkątnego systemu składającego się z metalowych cienko-ściennych krzyżulców. Każdy z krzyżulców składa się z dwóch cienko-ściennych elementów stalowych, po jednym umiejscowionym z każdej strony półki.

Belki stropowe Posi Joists w łatwy sposób umożliwiają przeprowadzenie wszelkich instalacji w grubości stropu, co nie zawsze jest możliwe w belkach kompozytowych z materiałów drewnopochodnych.

   

Stalowe krzyżulce belek stropowych do celów budowlanych posiadają Europejską Aprobatę Techniczną ETA 07/0161, wydaną przez BM Trada Certification.

Krzyżulce stalowe są sklasyfikowane jako niepalne zgodnie z Decyzją EC 2000/147/WE i spełniają wymagania klasy A1 zgodnie z EN 13501-1:2002.

Drewniane pasy belek klasyfikowane są jako D-s2,d0.

 

Autor: Wojciech Nitka, lipiec 2019 r.