Drewno konstrukcyjne

Drewno konstrukcyjne – jakie wymagania musi spełniać zgodnie z normami europejskimi aby nim być?

Drewno konstrukcyjne jest jednym z podstawowych materiałów wykorzystywanych we współczesnym budownictwie. Stosuje się je między innymi do wykonywania więźb dachowych, stropów, belek, słupów, ścian szkieletowych i litych, wiązarów kratowych, konstrukcji z drewna klejonego oraz innych elementów nośnych. O jego przydatności nie decyduje jednak wyłącznie gatunek drewna, wygląd czy przekrój. Najważniejsze są potwierdzone właściwości mechaniczne, odpowiednia jakość materiału, wilgotność oraz zgodność z wymaganiami technicznymi.

W praktyce oznacza to, że nie każde drewno dostępne w tartaku nadaje się do zastosowania we wznoszeniu konstrukcji budynku. Drewno przeznaczone do przenoszenia obciążeń musi zostać odpowiednio sklasyfikowane i cechować się właściwościami, dostosowanymi do wymagań projektu.

Jakie normy europejskie regulują wymagania dla drewna konstrukcyjnego? Na jakie parametry należy zwrócić uwagę przy zakupie? I wreszcie, jak rozpoznać materiał, który rzeczywiście nadaje się do zastosowań konstrukcyjnych i nie dać się nabić w butelkę dostawcy?

Czym jest drewno konstrukcyjne?

Drewno konstrukcyjne to materiał drewniany przeznaczony do wykonywania elementów przenoszących obciążenia w budynku lub innej budowli. Jego zadaniem jest bezpieczne przenoszenie sił wynikających między innymi z ciężaru własnego konstrukcji, obciążenia śniegiem, wiatrem oraz obciążeń użytkowych obiektu.

W odróżnieniu od drewna wykorzystywanego do celów dekoracyjnych, drewno konstrukcyjne musi mieć określone, powtarzalne i możliwe do zweryfikowania właściwości fizyczne i mechaniczne a do najważniejszych należą:

- wytrzymałość na zginanie, rozciąganie, ściskanie i skręcanie

- sztywność, czyli zdolność do ograniczania odkształceń pod działaniem obciążenia

- gęstość i wilgotność,

- ciągłość, kierunek ułożenia włókien, odpowiednią strukturę, 

- odporność na czynniki fizyczne, biologiczne czy działanie ognia.

Najważniejsze normy europejskie dotyczące drewna konstrukcyjnego.

Aby drewno mogło być zastosowane w budownictwie jako element konstrukcyjny, musi spełnić wiele wymagań - od selekcji surowca, poprzez odpowiednią obróbkę oraz zabiegi technologiczne, mające na celu utrwalenie jego właściwości mechanicznych i odporności na działąnie czynników zewnętrznych. Właśnie dlatego powołano do życia wiele norm, które określają zasady doboru, wymagania techniczne i projektowe dla drewna konstrukcyjnego.

EN 14081-1 – wymagania dla drewna sortowanego wytrzymałościowo

Norma EN 14081-1 dotyczy drewna konstrukcyjnego o przekroju prostokątnym, sortowanego pod względem budowy metodą wizualną lub maszynową. Określa między innymi wymagania dotyczące klasyfikacji, oceny właściwości, kontroli produkcji oraz oznakowania.

EN 338 – klasy wytrzymałości drewna

Norma EN 338 określa system klas wytrzymałości drewna konstrukcyjnego. Przypisuje poszczególnym klasom charakterystyczne wartości wytrzymałości, sztywności i gęstości.

W przypadku drewna iglastego często spotyka się klasy C14, C16, C18, C24 i C30. Litera C oznacza drewno iglaste, a liczba wskazuje charakterystyczną wytrzymałość na zginanie wyrażoną w megapaskalach (MPa).

Przykładowo klasa C24 oznacza drewno, dla którego charakterystyczna wytrzymałość na zginanie wynosi 24 MPa. Nie oznacza to jednak, że każdy element tej klasy może przenieść takie samo obciążenie a jedynie naprężenia, jakie może przenieść dla danych wymiarów i przyłożonego obciążenia. W rzeczywistości nośność zależy od wymiarów (rozpiętości między podporami, wysokości i szerokości przekroju), schematu statycznego (rodzaju podparcia, ilości stopni swobody), rodzaju obciążenia (skupione, równomiernie rozłożone), wilgotności, warunków pracy i przyjętych zasad projektowania.

EN 1995-1-1 – Eurokod 5

Eurokod 5 określa zasady projektowania konstrukcji drewnianych. Uwzględnia między innymi sprawdzanie stanów granicznych nośności i użytkowania, stateczności i odkształceń elementów oraz zasady projektowania połączeń.

Ważne jest rozróżnienie: EN 338 określa właściwości przypisane do klas drewna, natomiast Eurokod 5 opisuje, jak wykorzystać te właściwości podczas obliczeń konstrukcyjnych.

Przy projektowaniu należy stosować właściwe wydanie normy wraz z odpowiednimi załącznikami krajowymi i przepisami obowiązującymi w miejscu realizacji inwestycji.

Pozostałe istotne normy

• EN 14080 – wymagania dotyczące drewna klejonego warstwowo oraz innych objętych jej zakresem produktów z drewna klejonego;
• EN 15497 – wymagania dotyczące konstrukcyjnego drewna litego łączonego na złącza klinowe;
• EN 13183-1 – oznaczanie wilgotności pojedynczej sztuki tarcicy metodą suszarkowo-wagową;
• EN 350 – ocena i klasyfikacja trwałości drewna oraz materiałów drewnopochodnych wobec czynników biologicznych.

Jakie wymagania musi spełniać drewno konstrukcyjne?

Drewno przeznaczone do zastosowań konstrukcyjnych powinno spełniać kilka podstawowych warunków. Ostateczne wymagania zależą od założeń projektowych, wymaganej wytrzymałości i warunków eksploatacji.

Odpowiednia klasa wytrzymałości

Klasa wytrzymałości jest jednym z najważniejszych parametrów drewna konstrukcyjnego. Wskazuje, jakie właściwości mechaniczne można przyjąć do obliczeń projektowych. Wybór klasy powinien wynikać z dokumentacji technicznej, a nie wyłącznie z preferencji inwestora lub wykonawcy.

W budownictwie mieszkaniowym często stosuje się drewno klasy C24, ale nie jest to uniwersalny wymóg dla każdej konstrukcji. W niektórych zastosowaniach wystarczająca może być niższa klasa, w innych konieczne będzie zastosowanie materiału o wyższych parametrach.

Najważniejsze jest to, aby klasa dostarczonego drewna odpowiadała wymaganiom projektu.

Odpowiednia wilgotność

Wilgotność drewna wpływa na jego wymiary, sztywność, wytrzymałość i podatność na rozwój grzybów. Wraz z wysychaniem drewno może się kurczyć, a w wyniku nierównomiernych zmian wilgotności może również ulegać wypaczeniu i pękaniu.

Dla drewna konstrukcyjnego stosowanego w budownictwie istotna jest wilgotność dostosowana do warunków, w jakich element będzie użytkowany.

W przypadku suszonej komorowo tarcicy konstrukcyjnej często przyjmuje się wilgotność około 15–18%, natomiast w specyfikacjach niektórych produktów określa się wartość nieprzekraczającą 18%. Nie jest to jednak jedna uniwersalna granica wynikająca z każdej normy dla wszystkich rodzajów drewna konstrukcyjnego.

Wilgotność należy oceniać w odniesieniu do wymagań konkretnego gatunku drewna. Metodę pomiaru określa między innymi EN 13183-1, która opisuje metodę suszarkowo-wagową.

Prawidłowa jakość wizualna

Drewno jest materiałem naturalnym, dlatego może zawierać sęki, pęknięcia, skręcone włókna oraz posiadać inne cechy strukturalne.

Nie każda z tych cech dyskwalifikuje element konstrukcyjny. Ich wpływ na wytrzymałość zależy między innymi od wielkości, położenia i liczby występujących wad.

Podczas sortowania wizualnego ocenia się między innymi:

• wielkość i rozmieszczenie sęków;
• przebieg włókien i odchylenie ich kierunku;
• pęknięcia;
• krzywiznę i inne odkształcenia;
• oznaki rozkładu biologicznego;
• inne cechy, istotne dla przyjętej metody klasyfikacji.

Kryteria oceny muszą wynikać z odpowiednich zasad sortowania. Samo stwierdzenie, że drewno "wygląda dobrze", nie stanowi potwierdzenia jego przydatności konstrukcyjnej.

Stabilność i dokładność wymiarowa

Elementy konstrukcyjne powinny mieć wymiary zgodne z zamówieniem i wymaganiami przyjętymi w projekcie.

Dotyczy to szerokości, wysokości i długości elementów, a także dopuszczalnych odchyłek, sposobu wykonania otworów w złączach oraz kierunku działania siły względem kierunku przebiegu włókien. W praktyce ważne jest sprawdzenie, czy dostarczona tarcica zachowuje wymagane wymiary przekrojów oraz czy wymiary oraz ich odchyłki są stabilne.

Trwałość, ochrona biologiczna i odporność ogniowa

Drewno konstrukcyjne powinno być odpowiednio zabezpieczone przed zagrożeniami wynikającymi z warunków użytkowania. Największe znaczenie mają wilgoć, grzyby i szkodniki powodujące rozkład drewna. Ryzyko zależy od tego, czy element znajduje się wewnątrz budynku, w przestrzeni wentylowanej, w przegrodzie narażonej na zawilgocenie czy na zewnątrz. Zabezpieczenie powinno obejmować także odporność drewna na działanie ognia.

Nie oznacza to jednak, że każde drewno konstrukcyjne musi być poddane impregnacji chemicznej. W wielu zastosowaniach podstawowe znaczenie ma prawidłowa obróbka drena,  właściwy projekt przegrody, ochrona przed wilgocią oraz wentylacja.

Jeżeli wymagane jest zabezpieczenie środkiem ochronnym, dobiera się je do przewidywanego zagrożenia i sposobu użytkowania. Co bardzo istotne, sam fakt impregnacji nie zastępuje klasyfikacji wytrzymałościowej, obróbki powierzchni elementów drewnianych, suszenia ani zapewnienia prawidłowej ochrony konstrukcji przed działaniem wilgoci, szkodników czy ognia.

Oznakowanie CE i dokumentacja – co powinien otrzymać inwestor?

Zgodność produktu z wymaganiami technicznymi powinna być możliwa do zweryfikowania na podstawie odpowiedniej dokumentacji.

W przypadku drewna konstrukcyjnego objętego właściwą normą zharmonizowaną istotne znaczenie mają wymagania dotyczące oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych oraz oznakowania CE.

Przy zakupie warto sprawdzić:

• Oznaczenie klasy wytrzymałości – np. C24, jeśli taką klasę przewiduje projekt.
• Oznakowanie CE, jeżeli jest wymagane dla danego produktu i podstawy jego wprowadzenia do obrotu.
• Deklarację właściwości użytkowych lub odpowiednią deklarację wymaganą przez obowiązujące przepisy.
• Identyfikację producenta i produktu – pozwalającą powiązać dostawę z dokumentacją.
• Wymiary i ilość materiału – zgodne z zamówieniem i specyfikacją techniczną.

Szczegółowy zakres dokumentów zależy od rodzaju wyrobu, właściwej specyfikacji technicznej i obowiązujących przepisów. Samo oznakowanie CE nie oznacza, że dany element nadaje się do każdej konstrukcji. Potwierdza ono zgodność w zakresie właściwości objętych odpowiednią oceną i deklaracją, a przydatność do konkretnego zastosowania należy ocenić na podstawie projektu.

W praktyce warto poprosić dostawcę o dokumenty jeszcze przed zakupem, a następnie sprawdzić, czy oznaczenia na materiale odpowiadają dokumentacji.

Najczęstsze błędy przy zakupie drewna konstrukcyjnego.

Jednym z częstych błędów jest utożsamianie drewna suszonego komorowo z drewnem o potwierdzonej klasie wytrzymałości. Suszenie i klasyfikacja wytrzymałościowa to dwa odrębne zagadnienia. Kolejnym, bardzo znaczącym błędem jest zakup surowca na drewno konstrukcyjne, jako drewno konkretnej klasy co, niestety, jest nagminną praktyką tartaków. Sprzedają one SUROWIEC na dreno klasyfikowane wytrzymałościowo, nie poddjąc go odpowieniej obróbce cieplnej i mechanicznej a jedynie impregnując zanurzeniowo (nawet nie ciśnieniowo!) w preparatach zabezpieczających przez czynnikami biologocznymi i fizycznymi.

Do najczęstszych błędów należą również:

• zakup drewna bez potwierdzonej klasy wytrzymałości
• brak weryfikacji dokumentacji produktu
• stosowanie materiału o innej klasie niż wskazana w projekcie
• ignorowanie wilgotności i warunków składowania
• samowolna zmiana przekrojów elementów
• założenie, że impregnacja rozwiązuje wszystkie problemy związane z trwałością i odpornością
• stosowanie drewna konstrukcyjnego bez sprawdzenia jego przydatności do konkretnego zastosowania.

Przy wyborze dostawcy drewna konstrukcyjnego Inwestorzy bardzo często inwestorzy kierują się jedynie kryterium ceny. Jest to podejście bardzo ryzykowne, ponieważ tańszy produkt może nie spełniać wymagań projektu, a pozorna oszczędność może prowadzić do trudności montażowych, konieczności wymiany elementów lub stwarzać zagrożenie podczas użytkowania obiektu.

Jak sprawdzić, czy drewno nadaje się do konstrukcji?

Przed zakupem lub wbudowaniem materiału warto przeprowadzić podstawową kontrolę.

1. Sprawdź projekt. Ustal wymaganą klasę wytrzymałości, przekroje i długości elementów.
2. Zweryfikuj oznaczenia. Sprawdź, czy dostarczone drewno odpowiada zamówionej klasie i deklarowanemu pochodzeniu.
3. Poproś o dokumentację. Upewnij się, że dostępne dokumenty potwierdzają deklarowane właściwości użytkowe.
4. Skontroluj wymiary. Porównaj rzeczywiste przekroje z wymaganiami projektu z uwzględnieniem tolerancji wymiarowych.
5. Oceń stan materiału. Zwróć uwagę na uszkodzenia, ślady rozkładu biologicznego, deformacje i oznaki zawilgocenia.
6. Sprawdź warunki przechowywania. Upewnij się, że materiał nie był narażony na długotrwałe zawilgocenie.
7. Wyjaśnij niezgodności przed montażem. Jeżeli klasa, wymiary lub stan drewna budzą wątpliwości, nie należy samodzielnie podejmować decyzji o jego zastosowaniu.

Taka kontrola pomaga ograniczyć ryzyko błędów, ale nie zastępuje projektowania konstrukcji ani specjalistycznej oceny materiału, gdy jest ona wymagana. Jeśli Inwestor nie ma pewności co do zamówienia, powinien skorzystać ze wsparcia inżynierskiego już na etapie przygotowania projektu do realizacji i skłądania zapytań ofertowych.

Twój Inżynier oferuje szeroko pojęte doradztwo i weryfikację w zakresie doboru, zakupu i odbioru dostarczonych i zamontowanych elementów z drewna konstrukcyjnego.