Jakie gatunki drewna są używane najczęściej jako elementy konstrukcyjne?

Drewno konstrukcyjne stanowi grupę produktów, które różnią się między sobą wieloma cechami. Podstawową i zapewne najbardziej znaczącą dla budownictwa jest wytrzymałość. To ona decyduje o tym, czy belka lub deska zniosą planowane obciążenie i zachowają swoje cechy wymiarowe po kilkunastu latach eksploatacji.

Różnorodność materiału stanowi podstawę jego klasyfikacji – na klasy wytrzymałościowe i sortownicze. Wyróżnia się też trzy rodzaje takiego drewna.

Z tego artykułu dowiesz się o:

• Podstawowe klasy drewna
• Jakie są wymagania użytkowe elementów drewnianych?
• Rodzaje drewna konstrukcyjnego
• Elementy konstrukcyjne z drewna litego C24
• Elementy konstrukcyjne z drewna KVH
• Elementy konstrukcyjne z drewna klejonego

Podstawowe klasy drewna

Podstawowa klasyfikacja drewna uwzględnia podział na drewno liściaste i iglaste. W budownictwie najczęściej stosuje się to drugie, a do wyjątkowo popularnych należą świerk i sosna. Nieco rzadziej wykorzystuje się drewno modrzewiowe – zarówno pochodzące z Polski, jak również syberyjskie, kanadyjskie czy skandynawskie.

Klasy drewna są oznaczane literami C (iglaste) lub D (liściaste) oraz liczbą, która oznacza wytrzymałość na zginanie, wyrażoną w MPa.

Liczba klas jest znacznie większa w przypadku drzew iglastych, gdyż obejmuje oznaczenia od C14 do C70. Warto jednak wiedzieć, że klasy powyżej C24 są praktycznie niedostępne i niestosowane w budownictwie. Najpopularniejsze w konstrukcjach jest natomiast drewno C24. W przypadku drzew liściastych stosuje się oznaczenia klas od D18 do D70.

Każde oznaczenie klasy drewna konstrukcyjnego kryje w sobie szereg innych parametrów. Są one stałe dla konkretnego gatunku materiału, ale różnią się dla poszczególnych z nich. Te parametry to między innymi odporność na zginanie, ściskanie wzdłuż oraz w poprzek włókien, rozciąganie, gęstość czy sprężystość. Przykładowo, dla sosny klasy C24 wytrzymałość na zginanie wynosi 24 MPa, na rozciąganie wzdłuż włókien – 14 MPa, na ściskanie wzdłuż włókien – 21 MPa, a na ścinanie – 2,5 MPa.

Poza klasyfikacją wytrzymałościową, zgodną z normą PN-EN 338 i przypisanym znakiem CE, wyróżnia się jakościowy sortyment drewna. Obejmuje on trzy kategorie jakościowe:

• KW (wyborowa),
• KS (średniej jakości),
• KG (gorszej jakości).

Przypisanie drewna do poszczególnych klas najczęściej odbywa się wzrokowo przez wyszkolonego pracownika z odpowiednimi uprawnieniami (brakarza). Bierze on pod uwagę między innymi wady drewna budowlanego, takie jak naruszona struktura włókien, sęki, zgnilizna czy korytarze owadów. Materiał, który nie zostanie zakwalifikowany do żadnej z trzech kategorii, jest odpadem, który nie nadaje się do budownictwa.

Istotną cechą tych dwóch systemów klasyfikacji jest powiązanie parametrów jakościowych i wytrzymałościowych. Związki między nimi nie są takie same dla drewna różnych drzew iglastych. Można jednak założyć, że drewno świerkowe i sosnowe kategorii KS ma wytrzymałość w klasie C24, a drewno jodłowe – klasę C18. Natomiast drewno świerkowe KG ma wytrzymałość C18, podczas gdy sosnowe ma klasę C20.

Gatunek drewna	Grubość (mm)	KW	KS	KG
Sosna zwyczajna	>22	Wg EN 1912	Wg EN 1912	Wg EN 1912
Sosna zwyczajna zgodnie z EN 1912		C35	C24	C20
Świerk pospolity		C30	C24	C18
Jodła pospolita		C22	C18	C14
Modrzew europejski		C35	C30	C24

Klasa wytrzymałości drewna konstrukcyjnego powinna być uwzględniona w projekcie domu, ze wskazaniem wszystkich jego elementów. Jeśli projektant wykonał obliczenia dla drewna klasy wyższej niż C30, niezbędne jest przeprojektowanie elementów konstrukcji o większych parametrach wymiarowych i niższej klasie (C24).

Sprawdź więcej na te temat w artykule: Klasy drewna konstrukcyjnego

Jakie są wymagania użytkowe elementów drewnianych?

Zastosowanie drewna w budownictwie jest bardzo powszechne. Coraz popularniejsze są domy szkieletowe, w całości wykonane z tego materiału. Jednocześnie w domach murowanych z pustaków czy bloczków keramzytowych buduje się też drewniane dachy, wstawia ościeżnice i stolarkę otworową, wykłada podłogi i ściany. Ponieważ dom jest budowany na kilkadziesiąt lat, od materiału oczekuje się, że przez cały ten okres zachowa swoje pierwotne cechy.

Niestety trwałość drewna w postaci surowej nie jest tak wysoka, jak chcieliby konstruktorzy. Przede wszystkim jest to materiał organiczny, a więc podatny na wszystkie typowe dla niego procesy. W warunkach nieustannie zmieniających się wilgotności i temperatur może ulegać próchnieniu, pęcznieniu, gniciu, rozszczepianiu się włókien, czy być atakowany przez pleśnie i szkodniki.

Drewno jest też łatwopalne oraz skłonne do odkształcania (paczenia). Wyeliminowanie tych negatywnych cech jest niezbędne w celu uzyskania materiału konstrukcyjnego o wystarczającej trwałości i wytrzymałości. Osiąga się to przez impregnację i odpowiednie wykończenie drewna, a także przez jego klejenie.

Rodzaje drewna konstrukcyjnego

W budownictwie powszechnie stosuje się trzy materiały konstrukcyjne: drewno lite C24, drewno KVH oraz drewno klejone BSH. Każdy z nich ma określone cechy i parametry fizyczne, które sprawiają, że sprawdza się w zastosowaniach wewnętrznych i zewnętrznych, a także przy różnych obciążeniach. Czym różnią się te materiały?

Drewno lite C24

Jest to drewno produkowane z bali, bez cięcia, klejenia i łączenia w żadnej formie. Charakteryzuje się określoną grupą parametrów, w tym wytrzymałością na ściskanie do 24 MPa. Jest drewnem iglastym, pozyskiwanym z sosen, świerków i rzadziej z modrzewi.

Najczęściej stosuje się jednak drewno świerkowe, czterostronnie strugane, suszone, o wilgotności na poziomie od 15% do 18%. Ze względów technicznych i możliwości produkcyjnych maszyn, długość pojedynczej łaty, kontrłaty czy deski nie przekracza 6 m. Drewno klasy C24 ma grubość 45 i 60 mm i wiele szerokości, co 2,5 cm.

Drewno KVH

Nazwa tego materiału konstrukcyjnego jest skrótem od niemieckiego słowa Konstruktionsvollholz. Jest to materiał opatentowany, produkowany tylko przez firmy mające do tego uprawnienia.

W jego wytwarzaniu obowiązują bardzo rygorystyczne normy jakościowe i wytrzymałościowe. Pojedyncze elementy są cięte z kloca, bez rdzenia lub wzdłuż jego linii. Następnie są ze sobą łączone na mikrowczepy ulokowane na czołach belek czy desek. W efekcie powstają elementy o długości nawet kilkunastu metrów, wytrzymałe, stabilne wymiarowo, bez skłonności do pęknięć i skręceń, a także o niskiej wilgotności.

BSH – drewno klejone

Trzeci materiał konstrukcyjny – BSH (Brettschichtholz) jest drewnem klejonym warstwowo. Równoległe układanie włókien sprawia, że uzyskane w ten sposób elementy są bardzo odporne na odkształcenia i znoszą nawet bardzo duże obciążenia. Jednocześnie podczas ich produkcji można tworzyć określone profile.

Drewno BSH jest bardzo wytrzymałe i sprawdza się w dużych konstrukcjach. Jego atutem jest ogromna różnorodność wymiarowa. Drewno tego typu jest dostępne głównie w 1-2 klasie użytkowania z czterech klas, do których jest przypisywane. Klasa 1 to drewno całkowicie zabezpieczone przed działaniem czynników atmosferycznych. Do klasy 2 zalicza się drewno pod przykryciem, ale sporadycznie narażone na zawilgocenie.

Elementy konstrukcyjne z drewna litego C24

Drewno lite C24 sprawdza się przede wszystkim w podstawowych konstrukcjach budynków. Jest to materiał najczęściej stosowany w budowie domów, a wykonuje się z niego elementy takie jak:

• stropy,
• ściany,
• szkielety domów skandynawskich,
• konstrukcje dachowe.

Elementy konstrukcyjne z drewna KVH

Drewno KVH łączone na mikrowczepy charakteryzuje się podwyższoną wytrzymałością i większym zakresem długości elementów. Wykorzystuje się je do budowy elementów nośnych i usztywniających konstrukcję budynku. Są to między innymi:

• oczepy elementów dachowych, stropowych i ściennych,
• krokwie,
• płatwie,
• belki,
• słupy,
• wsporniki.

Mimo, że drewno KVH jest kwalifikowane formalnie do klasy C24, w rzeczywistości surowe normy produkcyjne sprawiają, że ma ono wytrzymałość znacznie przewyższającą tę klasę. Dopuszczalna wilgotność wynosi 15%. Ponadto drewno to jest dostępne w dwóch wariantach: Si i NSi. Pierwsze zaleca się stosować w miejscach widocznych, drugie – w niewidocznych.

Elementy konstrukcyjne z drewna klejonego

BSH to drewno klejone. Zastosowanie tego materiału jest uwarunkowane jego najwyższymi parametrami wytrzymałościowymi. Nie bez znaczenia jest też duża rozpiętość wymiarowa, dzięki której materiał jest wykorzystywany do budowy konstrukcji nośnych o dużej rozpiętości i obciążeniach.

 Jak wyżej – klasa użytkowania. Ze względów estetycznych, podnosi elegancję budynków, a ze względów wytrzymałościowych stanowi poważną konkurencję dla żelbetu.