Analiza porównawcza przyporządkowania klas wytrzymałościowych drewna konstrukcyjnego klasom wizualnym dawniej i dziś

 

Niniejszy artykuł stanowi rozszerzoną, polską wersję referatu angielskojęzycznego, opracowanego przez autorów na ubiegłoroczną, XXVIII Międzynarodową Konferencję Naukową Wydziału Technologii Drewna SGGW „DREWNO- MATERIAŁ XXI WIEKU”. Bliższe informacje na temat tegorocznej XXIX Międzynarodowej Konferencji WTD SGGW znajdują się pod adresem: http://wtd.sggw.pl/Content/konferencje.

W artykule zaprezentowano podstawowe wyniki prowadzonej przez autorów analizy, która umożliwi przynajmniej częściowe odniesienie dawniej stosowanych klas wytrzymałościowych drewna do klas współcześnie obowiązujących. Przedstawiono dawne i obecne zależności oraz wybrane parametry wytrzymałościowe klas drewna litego przyporządkowanych klasom sortowniczym KW, KS, KG.

Projektanci, których zadaniem jest rozbudowa czy przebudowa istniejącego od dłuższego czasu obiektu, mają często dylemat, jakie przyjąć parametry wytrzymałościowe wbudowanego drewna. Z tym samym problemem borykają się rzeczoznawcy, oceniający stan konstrukcji. Często błędnie jest przyjmowane, że dawna klasa K27 (według PN/B 03150:1981) to C27 (według PN-EN 338), itp. Jest to podejście niewłaściwe, mogące skutkować dużymi nieprawidłowościami pracy konstrukcji.

Analizy dawnych i współczesnych norm dotyczących drewna konstrukcyjnego pozwalają na próbę znalezienia odpowiedzi na pytanie, jak przyporządkować dawne klasy wytrzymałościowe drewna litego klasom współczesnym. Autorzy za podstawę takiego porównania przyjęli klasy sortownicze drewna, sprowadzając swoje analizy do sortowania wizualnego. Jako dane wyjściowe przyjęto:
– PN-D 94021:1982 [4]
– PN-D 94021:2013 [5]
– PN-B 03150:1981 [6]
– PN-B 03150:2000 [7]
– PN-EN 1995-1-1+NA: 2010 [8]

W latach 1969-1983 prowadzono w Polsce badania mające na celu ułatwienie doboru drewnianych elementów konstrukcyjnych, wdrożenie nowych zasad projektowania i przygotowania produkcji elementów konstrukcyjnych. W ramach tych prac między innymi opracowano normę projektową [6] i sortowniczą [4] oraz, wspólnie z British Stress Grading Association, przeszkolono kilkuset brakarzy [2]. Badania prowadzono metodami nieniszczącymi (defektoskop impulsowy, ultradźwięki) a następnie metodami niszczącymi. Wyniki poddano obróbce statystycznej.

Polska, pod względem pochodzenia surowca drzewnego, została podzielona na sześć krain:
1. Kraina Bałtycka
2. Kraina Mazursko-Podlaska
3. Kraina Wielkopolsko-Pomorska
4. Kraina Mazowiecko-Podlaska
5. Kraina Śląska
6. Kraina Wyżynna-Środkowopolska

Jeżeli za punkt wyjściowy przyjmiemy początek lat osiemdziesiątych, (z tego okresu pochodzą przywołane PN-B 03150 [6], jak i PN-D 94021 [4]), zobaczymy, że przyjęte wówczas metody oceny wizualnej (PN-D 94021:1982) są aktualne do dziś. Nowa norma PN-D 94021:2013 dostosowuje przepisy do obowiązujących w Unii pozostawiając zasady sortowania. Tak więc zasady przypisywania drewna do klas sortowniczych można uznać za stałe w podanym przedziale czasu. Metody badań niszczących i nieniszczących pozwalających na zweryfikowanie rezultatów sortowania oraz, przede wszystkim, na przypisanie klas sortowniczych klasom wytrzymałościowym, ulegają modyfikacji i ulepszeniom. W tab. 1 zestawiono przyporządkowanie klas sortowniczych wizualnych klasom wytrzymałościowym w poszczególnych dokumentach odniesienia.

Przedstawione w tabeli dane wyraźnie wskazują na charakter zmian, związanych z postępem badań i weryfikowania na ich podstawie właściwości mechanicznych drewna konstrukcyjnego. Dane zamieszczane w kolejnych latach w PN-B 03150 i załącznikach do niej wyraźnie wskazują, że po wstępnym przypisaniu wyższych klas wytrzymałościowych niż w normie z 1981 r. , następowało ich stopniowe obniżanie. Należy tu również podkreślić, że – jak pisał prof. Dzbeński w [2] – w normie PN-B 03150:1981 wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie w poprzek włókien przyjęto (z powodu braku badań) na stałym, zawyżonym poziomie, bazując między innymi na DIN 1052.

Zmiany w przypisaniu klas wytrzymałościowych klasom wizualnym, które wystąpiły od 2003 r. (załącznik Az2 i Az3 do PN-B 03150:2000) maja związek również ze zmianą parametrów wytrzymałościowych poszczególnych klas drewna w EN 338 w stosunku do normy z 1999 r.

Polska tarcica konstrukcyjna nie jest jeszcze wpisana do EN 1912, co powoduje, że nie możemy w pełni prowadzić certyfikacji z powodu braku kompletnych badań typu. Wpisanie bowiem drewna do normy EN 1912 jest poprzedzone weryfikacją badań krajowych przez CEN, a badania służące do umieszczenia krajowego drewna w tej normie są traktowane jako badania typu krajowego drewna konstrukcyjnego. Uznaną obecnie może być jedynie certyfikacja prowadzona przez te jednostki notyfikowane, które dla drewna z danej krainy wykonały komplet badań, zgodnie z punktem 6. 2 normy EN 14081-1:2005+A1. lub gdy badania takie wykonał producent. Z powodu braku wpisu krajowego drewna do EN 1912 należy traktować dane zamieszczone w w Załączniku Krajowym (NA) do PN-EN1995-1-1 jako tymczasowe, które ulegną zapewne drobnym modyfikacjom. Żaden bowiem kraj nie przypisuje drewna sosnowego czy świerkowego, sortowanego wizualnie, klasie C35.

Reasumując, w odniesieniu do dziś obowiązujących danych, można sporządzić orientacyjne porównanie parametrów wytrzymałościowych drewna litego w klasach K i C dla tych samych klas sortowniczych.

analiza-porownawcza-przyporzadkowania-klas-wytrzymalosciowych-drewna_1
Tab. 2 Przykładowe zestawienie parametrów wytrzymałościowych drewna świerkowego w klasach KW, KS, KG o grubości ponad 38 mm, przypisanych klasom wytrzymałościowym odpowiednio na podstawie PN-B 03150:1981 (podstawa przypisania klas sortowniczych, wytrzymałościowym i parametrów wytrzymałościowych – klasy K) oraz PN-EN 1995-1-1:2010 (przypisanie klas sortowniczych wytrzymałościowym oraz wyznaczenie wartości obliczeniowej) i PN-EN 338:2011 (parametry wytrzymałościowe – klasy C)

Należy pamiętać jednak, że norma PN-B 03150:1981 podawała wartości obliczeniowe parametrów wytrzymałościowych drewna bez uzależniania ich od klasy użytkowania i czasu trwania obciążenia a wymiarowanie opierało się na innych zasadach. W zestawieniu w tab. 2 przykładowo przyjęto wartości obliczeniowe parametrów wytrzymałościowych współczesnych klas drewna litego z założeniem obciążeń średniotrwałych.
Zestawienie to wyraźnie pokazuje, jak dużym błędem jest obarczone przeliczanie wprost klas dawnych na współczesne. Przystępując do projektowania/weryfikacji należy dokładnie ocenić występujące warunki pracy i przyjąć odpowiednie do obliczeń. Należy też pamiętać, że od sierpnia 2015 jedyną normą stanowiącą podstawę klasyfikacji, układu warstw oraz certyfikacji dla drewna klejonego warstwowo będzie norma PN-EN 14080:2013. W normie tej drewno lite stosowane w produkcji drewna klejonego warstwowo przypisano do klas oznaczonych literą T. Klasyfikacja taka będzie ujęta w nowej EN 338, która jest obecnie opracowywana.

Literatura i normy

1. Dzbeński W. , Nieniszczące badania mechanicznych właściwości iglastej tarcicy konstrukcyjnej wybranymi metodami statycznymi I dynamicznymi, SGGW-AR, Warszawa 1984
2. Dzbeński W. , Polska tarcica budowlano-konstrukcyjna na tle wymagań europejskich, 9 Konferencja Naukowa WTD SGGW, Warszawa, 1995
3. Nożyński W. , Wybrane problemy klasyfikacji drewna wg PN i EN mające wpływ na projektowanie i wykonywanie konstrukcji drewnianych, Rogów 2003
4. PN-D 94021:1982 Tarcica iglasta konstrukcyjna sortowana metodami wytrzymałościowymi
5. PN-D 94021:2013 Tarcica iglasta konstrukcyjna sortowana metodami wytrzymałościowymi
6. PN-B 03150-01:1981 Konstrukcje drewniane. Obliczenia statyczne i projektowanie. Materiały.
7. PN-B 03150:2000+Az1:2001;+Az2:2003; +Az3:2004, Konstrukcje drewniane. Obliczenia statyczne i projektowanie.
8. PN-EN 338:1999 – Drewno konstrukcyjne. Klasy wytrzymałości.
9. PN-EN 338:2011 – Drewno konstrukcyjne. Klasy wytrzymałości
10. PN-EN 14081-1:2005 + A1:2011 – Timber structures – Strength graded structural timber with rectangular cross section – Part 1: General requirements
11. PN-EN 1912: 2011 – Structural Timber – Strength classes – Assignment of visual grades and species
12. PN-EN 1995-1-1:2010 – Eurokod 5 – Projektowanie konstrukcji drewnianych – Część 1-1: Postanowienia ogólne – Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków
13. PN-EN 14080:2013 – Timber structures. Glued laminated timber and glued solid timber. Requirements
W oryginalnej, angielskiej wersji językowej pozostawiono normy, które nie zostały jeszcze przetłumaczone na język polski.
mgr inż. EWA KOTWICA1)
dr hab. inż. SŁAWOMIR KRZOSEK2)
1) BUD-LOGISTIK EWA INGEBORGA KOTWICA
2) Wydział Technologii Drewna – SGGW w Warszawie


Analiza porównawcza przyporządkowania klas wytrzymałościowych drewna konstrukcyjnego klasom wizualnym dawniej i dziś
5 (100%) 7 głos[ów]

dołącz do dyskusji

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


Zobacz także