Drewno
Do wykonywania drewnianej konstrukcji więźby stosuje się drewno iglaste sosnowe i świerkowe lub jodłowego. Bardzo ważna jest jego jakość, ponieważ od niego zależy trwałość konstrukcji. , Wymaga się, aby tarcica była wysuszona zalecana wilgotność ok. 20%.
Przed montażem elementy drewniane poddaje się impregnacji celem zabezpieczenia przed działaniem czynników biologicznych i przed ogniem. Impregnacja polega na wprowadzeniu do drewna, możliwie głęboko i równomiernie preparatu, który zabezpieczy je przed zniszczeniem. Stosuje się impregnację powierzchniową, łatwą do wykonania, lecz o ograniczonej skuteczności oraz impregnację wgłębną przeprowadzaną najczęściej w komorach próżniowo-ciśnieniowych.
Wskazane jest jednocześnie, żeby była czterostronnie strugana, bo zwiększa jej odporność na ogień i owady. Drewno powinno mieć wytrzymałość minimum klasy K27. Liczba oznacza minimalna wytrzymałość drewna na zginanie. Nie może mieć wypadających sęków czy pęknięć, ponieważ zmniejszają one jego wytrzymałość.
Klasy drewna
Stosuje się czterostopniową klasyfikację jakości: od I do IV. Dana klasa oznacza przede wszystkim przydatność drewna do konkretnego zastosowania (na konstrukcje, na elementy wykończeniowe, na palety). Nie określa natomiast wartości konstrukcyjnej drewna.
W budownictwie używa się najczęściej klas I, II i III. Klasy nie określają jakości wykonania elementów ani ich właściwości technicznych, charakteryzują tylko ich wygląd, jednolitość barwy oraz usłojenie:
· I klasa - bez sęków; jednolita barwa; równomierne, prostoliniowe usłojenie;
· II klasa - nieliczne i niewielkie sęki (średnicy do 6 mm); nieznaczne różnice barwy; słoje lekko zakrzywione, pofalowane;
· III-V klasa - dopuszczalne sęki o średnicy większej niż 6 mm; barwa i usłojenie elementów mogą się wyraźnie różnić.
Drewnu konstrukcyjnemu
Przyznaje się klasy wytrzymałości - K39, K33, K27 i K21. Cyfra oznacza wytrzymałość na zginanie drewna o wilgotności 15%. Im jest ona wyższa, tym drewno jest bardziej wytrzymałe. W budownictwie jednorodzinnym stosuje się zwykle drewno klasy K27 i K33, ponieważ klasy K39 jest zbyt drogie, a klasy K21 zbyt słabe i nadaje się jedynie na drugorzędne elementy, których uszkodzenie nie spowoduje zniszczenia konstrukcji nośnej.
Drewno klejone
Produkowane jest w klasach KL27, KL33, KL39. Przyjmuje się, że elementy klejone warstwowo mają nośność o jedną klasę wyższą niż drewno użyte do ich wyrobu.
Więźba może być wykonana z drewna przycinanego na budowie lub zamówionego na wymiar z wykonanymi zaciosami i wrębami. Można też zamówić gotowe wiązary dachowe. Takie rozwiązanie najlepiej sprawdza się na dachach o prostym kształcie, na które potrzeba dużo takich samych elementów. Więźbę gotową montuje się łatwiej i szybciej niż tradycyjną. Może ona też mieć lepszą jakość - elementy będą dokładniej przycięte, zaipregnowane i połączone, a także nie będzie problemu z odpadami.
Wilgotność drewna
Dopuszczalna wilgotność drewna iglastego, stosowanego na elementy konstrukcyjne, zależna jest od warunków eksploatacji i od przyjętej technologii wytwarzania. Wilgotność ta nie powinna przekraczać:
20% - w konstrukcjach chronionych przed zawilgoceniem,
23% - w konstrukcjach znajdujących się na wolnym powietrzu,
15% - w konstrukcjach klejonych zgodnie z wymaganiami technologii klejenia.
· Wady:
· sękatość
· złe ułożenie włókien (skręt włókien)
· sinienie, grzybienie
· kurczenie
· pęcznienie
· zgnilizna
· wielordzenność
· Zalety:
· łatwe w obróbce (gatunki miękkie)
· izoluje termicznie i elektrycznie
· materiał ekologiczny
Podstawowymi pierwiastkami wchodzącymi w skład drewna są: węgiel (49,5%), tlen (43,8%), wodór (6,0%), azot (0,2%) i inne. Tworzą one związki organiczne: celulozę, hemicelulozę i ligninę, są to związki podstawowe.
Ponadto w drewnie występują też: cukier, białko, skrobia, garbniki, olejki eteryczne, guma oraz substancje mineralne, które po spaleniu dają popiół. Skład chemiczny zależy od rodzaju drzewa, klimatu, gleby itp.
· barwa drewna krajowego nie odznacza się tak dużą intensywnością, jak niektórych gatunków egzotycznych (mahoń, palisander). Drewno z drzew krajowych ma barwę od jasnożółtej do brązowej.
· rysunek drewna - różni się w zależności od przekroju, barwy drewna, wielkości przyrostów, sęków itp.
· połysk - związany jest z twardością drewna i gładkością powierzchni. Połysk najbardziej jest widoczny w przekroju promieniowym
· gęstość pozorna drewna - zależy od jego wilgotności, rodzaju drzewa z którego jest otrzymane. Przy wilgotności 15% waha się przykładowo od 470 - 480 kg/m3 dla świerku do 810-830 kg/m3 dla grabu. (Wartości przykładowe dla innych gatunków: sosna 540-550 kg/m3, dąb 700-710 kg/m3, buk 720-730 kg/m3, jesion 740-750 kg/m3).
· higroskopijność - to skłonność materiału do wchłaniania wilgoci z powietrza. Drewno zawsze wchłania wilgoć lub oddaje ją do pomieszczenia tak długo, aż osiągnie stan równowagi pomiędzy własną wilgotnością a wilgotnością otoczenia. Drewno stosowane w miejscach o dużej wilgotności powinno być zabezpieczone przed jej wchłanianiem.
· przewodność cieplna - drewno źle przewodzi ciepło, zatem jest dobrym izolatorem. Oczywiście współczynniki przewodności cieplnej zależą od rodzaju drzewa i stopnia wilgotności drewna.
· skurcz i pęcznienie - drewno wilgotne podczas suszenia zawsze kurczy się, podczas nasiąkania wodą pęcznieje. Podczas skurczu drewno pęka i paczy się. Dlatego konstrukcje drewniane (więźby, ramy okienne, listwy boazeryjne itp.) powinny być przygotowywane z drewna już wysuszonego, do takiej wilgotności, w jakiej będzie ono użytkowane. (Najczęściej używa się do wykonania elementów konstrukcyjnych drewna w stanie powietrzno-suchym).
· wilgotność - zależy od warunków w jakich drewno się znajduje i ma znaczny wpływ na pozostałe właściwości drewna. Bezpośrednio po ścięciu wilgotność drewna wynosi ponad 35%, ale może być znacznie większa. Drewno w stanie określanym jako powietrzno-suche (wyschnięte na wolnym powietrzu) ma wilgotność około 15 - 20%, przechowywane w suchych pomieszczeniach - ma wilgotność 8 - 13%. Duża wilgotność drewna bywa powodem paczenia się wyrobów, stwarza warunki sprzyjające rozwojowi grzyba. Gdyby drewno zostało wysuszone do wilgotności 0% stałoby się materiałem łatwo pękającym i kruchym. Praktycznie nie byłoby można wykonać z takiego drewna żadnej konstrukcji czy przedmiotów użytkowych.
· zapach - każdy gatunek drewna ma swój specyficzny zapach. Pochodzi on od znajdujących się w drewnie żywic, olejków eterycznych, garbników itp. Z biegiem lat, drewno traci zapach.
· drewno jest materiałem anizotropowym, jego wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, zginanie zależy od kierunku działania sił w stosunku do włókien. Drewno znacznie łatwiej przenosi siły (ma większą wytrzymałość) działające wzdłuż włókien; wraz ze wzrostem kąta odchylenia tych sił od kierunku włókien wytrzymałość drewna zmniejsza się. W zależności od osiąganej minimalnej wartości wytrzymałości mechanicznej drewno dzieli się na klasy. Przykładowe wartości wytrzymałości drewna na ściskanie w zależności od klasy:
o ściskanie wzdłuż włókien - 16 MPa - 26 MPa (gatunki liściaste) i 23 - 34 MPa (gatunki iglaste)
o ściskanie w poprzek włókien od 4,3 - 6,3 MPa (gatunki liściaste) i 8,0 - 13,5 MPa (gatunki iglaste)
· twardość - jest mierzona oporem stawianym przez drewno podczas wciskania stalowej kulki o ściśle określonej wielkości. Twardość zależy od gatunku drzewa, z którego drewno pochodzi. Do gatunków twardych należą między innymi: modrzew, robinia akacjowa czyli grochodrzew (nazywany błędnie akacją), buk, dąb, grab, jesion, jawor, wiąz. Do najbardziej miękkich: lipa, olcha, osika, topola. Drewno miękkie jest znacznie łatwiejsze w obróbce, stąd często jest używane przez rzeźbiarzy (np. ołtarz w kościele Mariackim w Krakowie jest wyrzeźbiony z lipy). Przykładowa twardość mierzona metodą Janki (przy pomocy kulki metalowej o przekroju 1 cm2) przy 15 % wilgotnosci surowca, dla niektórych gatunków drewna wynosi:
krajowych: osika 20 MPa, topola 27 MPa, świerk 28 MPa, sosna 28-30 MPa, lipa 30 MPa, jodła 31 MPa, modrzew 40 MPa, olcha 43 MPa, brzoza 48 MPa, jawor 63 MPa, dąb 66-67 MPa, orzech 72 MPa, wiąz 73 MPa, klon 73 MPa, jesion 74-76 MPa, buk 78 MPa, grusza 79 MPa, robinia akacjowa 88 MPa, grab 89 MPa
egzotycznych: Ochroma spp. (balsa) 4 MPa, Tectona spp. (teak) 46 MPa, Hevea spp. (hevea) ok. 59 MPa, Khaya spp. (mahoń, rózne gatunki) 58-65 MPa, Afzelia spp. (doussie) 76 MPa, Koompassia spp. (kempas) ok. 78 MPa, Tristania spp. (badi) ok. 78 MPa, Carya spp (orzesznik czyli hikora) 83 MPa, Hymenaea spp. (jatoba) ok. 85 MPa, Intsia spp. (merbau) ok. 85 MPa, Cantleya spp. (daru-daru) ok. 88 MPa, Eusideroxylon spp. (ulin) ok. 91 MPa, Buxus spp (bukszpan) 133 MPa, Diospyros spp. (heban) 171 MPa, Guaiacum spp. (gwajak) 197 MPa.
· ścieralność - drewna twarde są najczęściej najodporniejsze na ścieranie. Ta cecha ma duże znaczenie przy wyborze drewna jako materiału do wykonania np. podłóg.
Wady drewna zawsze powodują obniżenie jego wartości i mogą spowodować jego dyskwalifikację jako materiału. Zależą od różnych czynników:
· związane ze wzrostem drzewa to - sęki, rdzenie położone mimośrodowo, rdzenie podwójne, zawoje, skręt włókien, pęknięcia np. mrozowe itp..
· związane z procesami gnilnymi, zagrzybieniem podczas wzrostu drzewa albo po jego ścięciu, powodują zmianę zabarwienia, siniznę, zgniliznę czyli mursz. Przykłady grzybów rozwijających się na drewnie:
o grzyby powodujące szybki rozkład drewna na dużych powierzchniach: grzyb domowy właściwy stroczek domowy (Merulius lacrimans), grzyb domowy biały porzyca inspektowa (Poria vaporaria), grzyb piwniczny gnilica mózgowata (Coniophora cerebella), grzyb kopalniany krowiak łykowaty (Paxillus acheruntius);
o grzyby występujące "gniazdowo": grzyb podkładowy twardziak łuskowaty (Neolentinus lepideus), grzyb słupowy siatkowiec płotowy (Lensites sepiaria)
· związane z żerowaniem owadów na drzewie lub drewnie (np. spuszczel (Hylotrupes bajulus), trzpiennik olbrzym (Sirex gigas), rytel pospolity (Hylocoetus dermestoides), drwalnik paskowy (Xyloterus lineatus), kołatek mieszkaniowy (Anobium pertinax) i meblowy (Anobium domesticus), świdrak okrętowiec (Teredo navalis), raczek (owad) (Limmonoria lignorum)).
Wymienione grzyby, owady, małże są pasożytami drewna. Do szkodników żerujących na drzewie należy też objęty ochroną gatunkową kozioróg dębosz. Do ochrony drewna, zwłaszcza w budownictwie, należą takie przedsięwzięcia jak:
· nie używanie drewna pochodzącego z rozbiórki starych domów
· nie malowanie drewna farbami olejnymi przed jego wysuszeniem
· wietrzenie pomieszczeń, w których drewno jest zastosowane
· wykonanie poprawnej izolacji przeciwwilgociowej
· wykonanie impregnacji preparatami grzybo- i pleśnobójczymi
· wykonanie zabezpieczenia przeciwogniowego
W budownictwie najczęściej używane są następujące gatunki drewna:
· gatunki iglaste, stosowane są do wykonywania konstrukcji dachowych, stolarki budowlanej (okna, drzwi, schody itp.), desek podłogowych, sklejki itp.:
o jodła (Abies alba) - najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew stuletnich. Drewno jest miękkie, o średnie wytrzymałości, giętkie i łupliwe. Ma sporo sęków, które w...
ventix