Jak wybrać drewno do budowy. Jakie właściwości są ważne

Drewno to materiał, z którego można wykonać najróżniejsze przedmioty. Meble, drzwi, okna, futryny, misy, przedmioty dekoracyjne, konstrukcje domów, płoty, pergole, altany, płyty wiórowe, MDF lub OSB, belki proste lub laminowane to tylko niektóre z nich. Różnorodność gatunków i właściwości drewna pozwala nam znaleźć zarówno świetnie wyglądający materiał na luksusowe meble, jak i odpowiednio wytrzymały materiał na konstrukcję 2-3 piętrowego domu. Skąd jednak mamy wiedzieć, który z nich wybrać? Jakie właściwości są ważne w budownictwie? Jak drewno wypada na tle innych materiałów budowlanych? Na te i inne pytania odpowiadamy poniżej.

Drewno, materiał anizotropowy

Główna różnica między drewnem a materiałami budowlanymi, takimi jak cegła czy beton, polega na tym, że drewno nie jest materiałem jednorodnym, lecz anizotropowym. Właściwości tego samego kawałka drewna różnią się w zależności od określonych kryteriów. Drewno różni się także w zależności od gatunku pod względem naturalnego wyglądu, ciężaru właściwego, wytrzymałości i trwałości. Nawet jeśli pochodzi z tego samego gatunku, właściwości drewna różnią się w zależności od warunków wzrostu, sposobu cięcia lub zawartości wilgoci.

Jeśli spojrzysz na pień w przekroju, u wielu gatunków zobaczysz dwa dobrze zdefiniowane obszary: obszar bieli, na zewnątrz w pobliżu kory, który ma jaśniejszy kolor, oraz obszar twardzieli, w kierunku środka, który ma ciemniejszy kolor. Te dwie strefy pełnią różne funkcje, a drewno z tych stref również się różni. Twardziel pełni funkcję wspierającą, a drewno jest twarde i mocne. Biel odżywia drzewo, a drewno jest bardziej miękkie, mniej odporne i wodolubne. Gdy drzewo jest młode, strefa bieli jest szersza, a strefa twardzieli węższa, a proporcje zmieniają się wraz z dojrzewaniem drewna. Drewno zawierające dużo bieli nie jest zalecane do budowy, podobnie jak drewno młode.

Właściwości drewna różnią się również w zależności od metody cięcia. Drewno cięte w kierunku promieniowym odkształca się bardziej niż drewno cięte stycznie do pierścienia rocznego. Właściwości drewna wzdłuż osi podłużnej różnią się od tych wzdłuż osi promieniowej.

Błonnik jest tym, co odróżnia poszczególne gatunki. Włókno składa się z komórek, które są zwykle równoległe do osi podłużnej i mają wewnątrz siebie naczynia, przez które krąży lub krążyła żywność. Czasami, ze względu na warunki środowiskowe (susza, silny wiatr), włókno może ulec skręceniu, w którym to przypadku właściwości drewna są inne. Należy unikać drewna ze skręconymi włóknami, ponieważ zachowuje się ono inaczej niż drewno z normalnymi włóknami.

Drewno jest materiałem lżejszym od wody, a jego ciężar właściwy może wahać się w zależności od gatunku od 300 do 900 kg/m³ (ciężar właściwy wody wynosi 997 kg/m³). Istnieje kilka gatunków cięższych od wody, a heban jest jednym z nich. Im jest gęstszy, tym jest mocniejszy, ponieważ ściany komórkowe są grubsze, dzięki czemu włókno jest twardsze. Drewno świerkowe, które jest szeroko stosowane w naszym przemyśle budowlanym ze względu na jego dostępność (20% z dna lasu), ma gęstość 450 kg/m³, a dąb 675 kg/m³. Drewno z bielu ma niższy ciężar właściwy niż drewno z twardzieli, stąd jego niska wytrzymałość.

Wilgotność drewna

Jednym z czynników wpływających na właściwości drewna jest zawartość wilgoci, która dla drewna konstrukcyjnego powinna wynosić od 12 do 18%. Drewno ma zdolność wchłaniania dużej ilości wody, ponad 2-2,5 razy (250%) swojej suchej masy (masy). Jak tylko zostanie ścięte, zaczyna tracić wodę, aż osiągnie 25-301TP33T. Proces ten trwa od 3 do 6 miesięcy. Woda utracona w ten sposób to woda znajdująca się w naczyniach, przez które normalnie transportowana jest żywność.

Im niższa wilgotność, tym większa odporność drewna. Pozostała woda to woda wewnątrz włókien, w ściankach naczyń. Aby ją usunąć, naturalne suszenie przedłuża się do 3-4 lat (nawet dłużej w przypadku gęstych gatunków) lub konieczne jest suszenie sztuczne.

Gdy woda wypływa z doniczek, drewno nie zmienia rozmiaru. Gdy woda opuszcza ścianki doniczek, drewno kurczy się. Drewno jest materiałem higroskopijnym, który lubi wodę. Kiedy woda dostaje się do suchego drewna, jest najpierw wchłaniana przez ścianki doniczek i następuje odwrotny proces kurczenia się, pęcznienia. Kurczenie się i puchnięcie są wyższe w gęstym drewnie, ponieważ ściana komórkowa jest grubsza. Skurcz jest również różny w obrębie tego samego rodzaju drewna, będąc najmniejszym w kierunku wzdłużnym, tj. wzdłuż słojów (0,1-0,5%) i największym stycznie do pierścienia rocznego (7-15%). Oznacza to, że na przykład podczas suszenia drewniany słup będzie znacznie bardziej cienki niż skrócony. Skurcz jest mniejszy w drewnie ciętym promieniowo niż w drewnie ciętym stycznie.

Suszenie może również powodować wypaczanie elementów drewnianych. Sposób wypaczenia zależy również od cięcia. Cięcie styczne powoduje największe odkształcenia. Odkształcenie jest tym większe, im bliżej zewnętrznej strony pnia wykonywane jest cięcie. Rodzaj cięcia można zobaczyć na końcu deski. Jeśli pierścienie roczne są widoczne jako linie proste, cięcie jest promieniowe, a zmiany są niewielkie. W przypadku cięcia stycznego pierścienie roczne wyglądają jak łuki i są bliżej siebie, im bliżej zewnętrznej strony pnia wykonywane jest cięcie.

Właściwości mechaniczne istotne dla wymiarowania elementów oporowych

Drewno jest wykorzystywane do budowy konstrukcji nośnych, mostów, stropów lub prefabrykowanych ścian domów szkieletowych. Są to kolumny, belki, dźwigary, słupy, słupki, podstawy lub stopy fundamentowe, a wszystkie te elementy muszą być zwymiarowane, aby wytrzymać siły działające na konstrukcję. W budynkach szkieletowych wymiarowaniem zajmuje się inżynier budowlany, a obliczenia są częścią projektu. projekt struktury.

Główne siły działające na dom to ściskanie, zginanie, ścinanie i rozciąganie. Ściskanie jest najważniejszą z nich, ponieważ jest to siła działająca na wszystko w domu - ściany, dach, sufity, wykończenia, meble, ludzi, śnieg na dachu itp. oraz na elementy nośne konstrukcji. Kolumny i ściany nośne muszą rozładować całe to obciążenie do poziomu fundamentów i gruntu bez ścinania lub wyboczenia. Aby tak się stało, wytrzymałość elementu na ściskanie musi być większa niż wywierana siła ściskająca. Wytrzymałość drewna na ściskanie jest różna wzdłuż różnych osi, przy czym najwyższa jest w kierunku wzdłużnym (500-700 kg/cm²).

Inną siłą, której poddawane są elementy nośne, jest siła zginająca. Jest ona wywierana, gdy siły boczne spowodowane wiatrem lub trzęsieniem ziemi działają na belki lub słupy, które nie są w konstrukcjach stężonych i są sztywno przymocowane do podłogi. W wyniku tych oddziaływań element odkształca się w stosunku do swojej osi podłużnej. Drewno jest materiałem elastycznym, który jest w stanie powrócić do swojego pierwotnego kształtu, gdy działająca na niego siła jest mniejsza niż jego wytrzymałość na zginanie. Wytrzymałość drewna na zginanie jest bardzo dobra i waha się od 300 do 900 kg/cm² w zależności od gatunku.

Trwałość drewna

Trwałość to zdolność drewna do przetrwania próby czasu bez niszczenia. To woda zmniejsza trwałość drewna, ponieważ podtrzymuje mikroorganizmy powodujące rozkład. Drewno jest tym trwalsze, im jest bardziej suche. Trwałość jest bardzo ważna w przypadku drewna na zewnątrz, ale także w przypadku drewna stosowanego w konstrukcjach nośnych. Drewno o wysokiej zdolności absorpcyjnej, drewno zaatakowane przez różne choroby (biel drewna) lub o niskiej odporności na gnicie i czynniki środowiskowe. Więcej informacji na temat zrównoważonych gatunków drewna tutaj.

Drewno przemysłowe

Drewno przemysłowe jest obecnie szeroko stosowane w budownictwie. Drewno klejone, drewno warstwowe, CLT, LVL to tylko niektóre z opcji. Do niektórych z tych materiałów jesteśmy już przyzwyczajeni, inne stają się coraz bardziej znane i wykorzystywane. Celem uprzemysłowienia drewna było wykorzystanie jego mocnych stron poprzez usunięcie jego słabości. Drewno laminowane i drewno klejone są znacznie bardziej stabilne wymiarowo, a obróbka umożliwiła usunięcie wad, które osłabiłyby ich wytrzymałość (sęki, pęknięcia, wady). Belki laminowane są bardzo sprężyste i wytrzymałe, co pozwala na tworzenie imponujących konstrukcji o bardzo dużych rozpiętościach. CLT to materiał o bardzo dobrej wytrzymałości i stabilności, wolny od wad i bardzo lekki w porównaniu z betonem czy cegłą.

Nawet jeśli w materiałach znajdują się również kleje, konserwanty lub inne dodatki, surowcem jest w bardzo dużym procencie lite drewno. Ich zastosowanie ułatwia życie budowniczym i pozwala beneficjentom cieszyć się pięknem i ciepłem drewna przez dłuższy czas.

Mam nadzieję, że ten materiał okaże się przydatny. Jest to rozległy temat i z pewnością będzie jeszcze uzupełniany. Możesz przyczynić się do jego ulepszenia. A jeśli masz jakieś pytania, zostaw je poniżej w przeznaczonym do tego miejscu. Z pewnością na nie odpowiem.