Cum alegem lemnul folosit în construcții. Ce proprietăți sunt importante

Lemnul este un material din care pot fi fabricate cele mai diverse obiecte. Mobilă, uși, ferestre, tocătoare, boluri, obiecte de decor, structuri de rezistență pentru case, garduri, pergole, foișoare, plăci de PAL, MDF sau OSB, grinzi simple sau lamelare sunt doar câteva dintre ele. Varietatea speciilor de lemn și a proprietăților ne permit să găsim, atât acel material cu aspect deosebit pentru un mobilier de lux, cât și materialul cu rezistența potrivită pentru structura unei case cu 2-3 niveluri. Dar cum știm ce că alegem? Care sunt proprietățile importante în construcții? Cum este lemnul comparativ cu alte materiale de construcții? La aceste întrebări și încă altele veți găsi răspuns în cele ce urmează.

Lemnul, un material anizotrop

Principala diferență dintre lemn și materiale de construcție precum cărămida sau betonul este dată de faptul că lemnul nu este un material uniform, ci unul anizotrop. Proprietățile diferă în interiorul aceleiași bucăți de lemn în funcție de anumite criterii. Lemnul este diferit și în funcție de specie, prin desenul natural, greutate specifică, rezistență sau durabilitate. Chiar și când provine din aceeași specie, proprietățile lemnului diferă în funcție de condițiile de creștere, de modul în care a fost debitat sau de conținutul de umiditate.

Dacă privim un trunchi în secțiune, la foarte multe specii, vom vedea două zone bine delimitate: zona de alburn, spre exterior aproape de scoarță, mai deschisă la culoare și cea de duramen, spre centru, colorată mai închis. Cele două zone au funcții diferite, iar lemnul provenit din aceste zone este și el diferit. Duramenul are rol de susținere, iar lemnul este dur și rezistent. Alburnul are rol de hrănire a copacului și lemnul este mai afânat, puțin rezistent și cu apetit pentru apă. Când arborele este tânăr, zona de alburn este mai lată și cea de duramen mai îngustă, iar proporția se schimbă pe măsură ce lemnul se maturizează. Lemnul care conține mult alburn nu este recomandat pentru construcții și deci, nici lemnul tânăr.

Proprietățile lemnului diferă și în funcție de modul de tăiere. Lemnul tăiat pe direcție radială se deformează mai greu decât cel tăiat tangențial la inelul anual. Proprietățile lemnului pe axa longitudinală sunt diferite de cele pe axa radială.

Fibra este cea care face diferența între specii. Fibrele sunt formate din celule, care sunt, în mod obișnuit, paralele cu axa longitudinală și au la interior vasele prin care circulă sau a circulat hrana. Uneori, din cauza condițiilor de mediu (secetă, vânt puternic) fibra poate crește răsucit, proprietățile lemnului, în acest caz, fiind diferite. Lemnul cu fibra răsucită cam trebuie evitat deoarece comportamentul diferă de cel al lemnului cu fibra normală.

Lemnul este un material mai ușor ca apa, iar greutatea lui specifică poate varia în funcție de specie între 300 și 900 kg/m³ (greutatea specifică a apei este 997 kg/m³). Sunt puține specii mai grele ca apa, iar abanosul este una dintre ele. Cu cât este mai dens cu atât este mai rezistent, pentru că pereții celulari sunt mai groși, deci fibra mai dură. Lemnul de molid, folosit mult la noi în construcții datorită disponibilității (20% din fondul forestier), are densitatea 450 kg/m³, iar stejarul 675 kg/m³. Lemnul provenit din alburn are greutatea specifică mai mică decât cea a duramenului, de unde și lipsa de rezistență.

Umiditatea lemnului

Unul dintre factorii care influențează proprietățile lemnului este umiditatea, care pentru lemnul folosit în construcții trebuie să fie între 12 și 18%. Lemnul are capacitatea să absoarbă foarte multă apă, mai mult și de 2-2,5 ori (250%) decât greutatea (masa) sa în stare uscată. Imediat ce este doborât începe să piardă apă până ajunge la 25-30%. Procesul durează 3-6 luni. Apa pierdută în acest mod este cea din vasele prin care se face transportul hranei în mod obișnuit.

Rezistența lemnului este cu atât mai mare cu cât umiditatea este mai mică. Apa rămasă este cea din interiorul fibrei, din pereții vaselor. Pentru a o îndepărta, uscarea naturală se prelungește până la 3-4 ani (chiar mai mult la speciile dense) sau este nevoie de uscare artificială.

Când apa iese din vase, lemnul nu-și modifică dimensiunile. Când iese din pereții vaselor are loc contragerea. Lemnul este un material higroscopic, căruia îi place apa. Când apa ajunge în lemnul uscat este absorbită întâi în pereții vaselor și are loc procesul invers contragerii, umflarea. Contragerea și umflarea sunt mai mari la lemnul dens pentru că peretele celular este mai gros. Contragerea este diferită și în interiorul aceluiași tip de lemn, fiind cea mai mică pe direcție longitudinală, adică în lungul fibrei (0,1-0,5%) și cea mai mare, tangențial la inelul anual (7-15%). Asta înseamnă că, de exemplu, în timpul uscării, un stâlp de lemn se subțiază mult mai mult decât se scurtează.  Contragerea este mai mică la cheresteaua tăiată radial decât la cea tăiată tangențial.

Uscarea poate produce și deformarea elementelor din lemn. Modul de deformare depinde, de asemenea, de tăiere. Tăierea tangențială are cele mai mari deformări. Deformarea este cu atât mai mare cu cât debitarea este făcută mai aproape de exteriorul trunchiului. Tipul debitării se vede la capătul scândurii. Dacă inelele anuale se văd ca linii drepte, tăierea este radială și modificările sunt mici. La tăierea tangențială inelele anuale se văd ca niște arce de cerc și sunt cu atât mai apropiate cu cât tăierea este mai aproape de exteriorul trunchiului.

Proprietăți mecanice importante pentru dimensionarea elementelor de rezistență

Lemnul este folosit la construcția unor structuri de rezistență, a podurilor, planșeelor sau pereților prefabricați ai caselor pe structură de lemn. Sunt stâlpi, grinzi, popi, montanți, baze sau talpă, iar toate aceste elemente trebuie dimensionate astfel încât să reziste la forțele care acționează asupra structurii respective. La o clădire pe structură de lemn dimensionarea este făcută de inginerul structurist, iar calculele fac parte din proiectul de structură.

Principalele forțe care acționează asupra unei case sunt forța de compresiune, cea de încovoiere, de forfecare și de tracțiune. Compresiunea este cea mai importantă dintre ele fiind forța cu care acționează tot ce reprezintă casa – pereți, acoperiș, plafoane, finisaje, mobilă, oameni, zăpada de pe acoperiș, etc – asupra elementelor de rezistență ale structurii. Stâlpii și pereții de rezistență trebuie să descarce toată această încărcare până la nivelul fundației și a solului, fără să se taseze sau să se deformeze. Pentru ca acest lucru să se întâmple, rezistența la compresiune a elementului respectiv trebuie să fie mai mare decât forța de compresiune exercitată. Rezistența la compresiune a lemnului este diferită în funcție de axă, cea mai mare fiind pe direcție longitudinală (500-700 kg/cm²).

O altă forță la care sunt supuse elementele de rezistentă este cea de forța de încovoiere. Ea este exercitată când acționează forțe laterale determinate de vânt sau seism asupra grinzilor sau stâlpilor care nu sunt în structuri contravântuite și sunt prinși rigid în pardoseală. În urma acestor acțiuni apar deformări ale elementului în raport cu axa lui longitudinală. Lemnul este un material elastic care are capacitatea de a reveni la forma inițială când forța ce actionează asupra lui este mai mică decât rezistența lui la încovoiere. Rezistența la încovoiere a lemnului este foarte bună și variază în funcție de specie de la 300 la 900 kg/cm².

Durabilitatea lemnului

Durabilitatea lemnului reprezintă capacitatea lui de a rezista în timp fără a se deteriora. Apa este cea care duce la scăderea durabilității lemnului pentru că este cea care întreține microorganismele care duc la putrezirea lui. Lemnul este cu atât mai durabil cu cât este mai uscat. Durabilitatea este foarte importantă pentru lemnul folosit la exterior, dar și pentru cel din structurile de rezistență. Trebuie evitat lemnul cu capacitate mare de absorbție, cel atacat de diferite boli (albăstreala lemnului) sau cel cu rezistență scăzută la putrezire și la factori de mediu. Mai multe informații despre specii de lemn durabile găsiți aici.

Lemn industrializat

Acum în construcții se folosește mult lemnul industrializat. Grinzi lamelare (glulam), lemn stratificat, CLT, LVL sunt unele dintre variante. Cu unele dintre aceste materiale ne-am obișnuit deja, altele încep să fie tot mai cunoscute și folosite. Scopul apariției lemnului industrializat a fost acela de a folosi calitățile lemnului, îndepărtând părțile lui slabe. Lemnul stratificat, glulam-ul sunt mult mai stabile dimensional, iar prelucrarea a permis îndepărtarea unor defecte care ar fi slăbit rezistența (noduri, crăpături, defecte). Grinzile laminate sunt foarte elastice și rezistente permițând realizarea unor construcții impresionante, cu deschideri foarte mari. CLT-ul este un material cu rezistență și stabilitate foarte bună, fără defecte și foarte ușor, comparativ cu betonul sau cărămida.

Chiar dacă în materiale există și adezivi, produse de protecție sau alte adaosuri, materia primă este lemnul masiv în procent foarte mare. Folosirea lor ușurează viața constructorilor și le permite beneficiarilor să se bucure de frumusețea și căldura lemnului pe o perioadă mai lungă de timp.

Sper să considerați util acest material. Este un subiect vast și cu siguranță vor fi completări. Puteți constribui și voi la îmbunătățirea lui. Iar dacă aveți întrebări, lăsați-le mai jos, în spațiul dedicat. Vă voi răsounde cu siguranță.