Pęknięcia skurczowe drewna

Pęknięcia skurczowe drewna (pęknięcia od wysychania) występują w wyniku odmiennych właściwości (wytrzymałość, stopień pęcznienia itd.) drewna w kierunku stycznym i promieniowym (zjawisko anizotropii). Największej zmiany objętości doznaje drewno w kierunku stycznym do przekroju.

Klaus J. Galil-a – Tłumaczył Andrzej Machalski

Poniżej przedziału nasycenia włókien (wilgotność drewna około 30 %) z powodu nierównego skurczu powstają naprężenia, prowadzące do pęknięć.

Częstotliwość i wielkość pęknięć zależy od:

• rodzaju drewna,
• sprężystości drewna,
• struktury drewna,
• sposobu utrwalenia powierzchniowego (pokostowania, lakierowania),
• rodzaju przetarcia,
• warunków schnięcia,
• czasu schnięcia.

Szczególnie wskutek zbyt szybkiego wysychania mogą wystąpić wielkie i rozległe pęknięcia.

Zbyt szybkie wysychanie w budynkach ogrzewanych występuje już wtedy, gdy konstrukcja drewniana, zależnie od wielkości przekrojów poprzecznych, została wykonana z drewna o wilgotności dopuszczalnej 20, 30 lub 35 %, a potem wskutek włączenia ogrzewania wysycha (relatywnie szybko i w sposób niekontrolowany) do zwykłej wilgotności równowagi około 9 ą 3 %.

Wymagania

Jeżeli w treści umów nie wyrażono tego inaczej, to obowiązuje postanowienie normowe, które mówi że:
“przy wykonywaniu elementów budowli dopuszcza się pęknięcia skurczowe w drewnie budowlanym i drewnie klejonym, jeśli tylko stateczność konstrukcji nie została przez to naruszona”.

Rys. 2. Możliwy obraz pęknięć w tarcicy

Według pracy P. Frecha (patrz “Literatura”) nie budząca obaw głębokość pęknięć, zależnie od rodzaju obciążenia (ścinanie lub zginanie) i skłonności do pękania, wynosi ok. 45 – 80 % miarodajnej szerokości przekroju poprzecznego.

Rys. 3. Nie budzące obaw głębokości pęknięć (pojedyncze pęknięcia t1, t2 lub suma pęknięć t=t1+t2 w zależności od nachylenia pęknięcia

Położenie pęknięcia ma istotne znaczenie. Pionowe pęknięcia są przy pionowym obciążeniu prawie bez wpływu. Natomiast poziome pęknięcia niekiedy znacznie zmniejszają nośność.

Dopuszczalna głębokość pęknięcia przy obciążeniu ścinającym, tj. z reguły w strefie blisko podpory, jest nieco mniejsza niż przy obciążeniu zginającym (rys. 4).

Rys. 4. Nie budzące obaw głębokości pęknięć dla naprężeńzginających i ścinających – w zależności od ich położenia

W przypadku pęknięć jednostronnych można głębokości graniczne według rys. 4 podwoić. Dopuszczalne wtedy głębokości pęknięć można przyjąć z rys. 5 i 6.

Podane na rysunkach 4 i 6 dopuszczalne głębokości pęknięć są ważne przy określaniu dopuszczalnych naprężeń na ścinanie. Jeżeli naprężenia na ścinanie nie zostały wykorzystane, to sumę głębokości pęknięć można przyjąć według rys. 7.

Rys. 5 i 6. Dopuszczalne głębokości jednostronnych, pojedynczych pęknięć przy obciążeniu zginającym lub ścinającym

Wykonanie

Większych pęknięć skurczowych można normalnie uniknąć tylko wtedy, gdy:

• drewno jest wbudowywane o oczekiwanej wilgotności równowagi, przy czym średnią wilgotność drewna poniżej 20 % można osiągnąć krótkoterminowo, a średnią wilgotność drewna poniżej 16 % w zasadzie tylko przez techniczne suszenie,
• stosuje się drewna o przekrojach poprzecznych bezrdzeniowych,
• przy dużych przekrojach poprzecznych ewentualnie przechodzi się na drewno warstwowe (laminat drzewny), sklejkę itp.,
• unika się zbyt dużej wilgotności budowlanej,
• wyklucza się za wczesne i/lub za mocne ogrzewanie.

Jeżeli zleceniodawca (inwestor) kładzie nacisk na to, aby wbudowane drewno wykazywało tylko nieznaczne pęknięcia skurczowe, powinien to zaznaczyć w opisie robót i odpowiednio uwzględnić w wykazie robót, przez przyjęcie tylko drewna o optymalnej wilgotności wbudowania i rodzaju przetarcia.

Rys. 7. Nie budzące obaw głębokości pęknięć bocznych w zależności od istniejących naprężeń ścinających

Cieśla powinien inwestorowi zwrócić uwagę pisemnie na to, aby szczególnie w pierwszym okresie grzewczym nie ogrzewać za wcześnie lub za silnie pomieszczeń, tak aby drewno mogło wyschnąć powoli, do dolnej granicy wilgotności równowagi. Jest to nadzwyczaj ważne przy dużej wilgotności budowlanej.

Zleceniobiorca (cieśla) powinien zleceniodawcy (inwestorowi) pisemnie zgłosić swoje wątpliwości, jeżeli:

• drewno przeznaczone do wbudowania zostało w oczywisty sposób przyjęte ze zbyt dużą wilgotnością; to z reguły występuje zawsze wtedy, gdy w przypadku widocznych (na stałe) ostruganych konstrukcji drewnianych w ogrzewanych wnętrzach nie postawiono żadnych wymagań co do wilgotności,
• na podstawie stanu istniejącego należy się liczyć ze zbyt wysoką wilgotnością budowlaną.

Literatura:
MIELCZAREK Z.: Budownictwo drewniane. Arkady, Warszawa 1994.
FRECH P.: Beurteilungskriterien f.r Ri§bildungen im konstruktivem Holzbau (Kryteria oceny tworzenia się pęknięć w konstrukcyjnym budownictwie drewnianym).
PN-79/D-01012. Tarcica. Wady.
PN-93/D-02002. Surowiec drzewny. Podział, terminologia i symbole.
PN-75/D-96000. Tarcica iglasta ogólnego przeznaczenia.
DIN 18334 VOB C. Zimmerarbeiten (Roboty ciesielskie).
DIN 4074-1. G.tebedingungen f.r Baurundholz (Nadelholz) (Wymagania jakościowe dla drewna okrągłego budowlanego (drewna iglastego)).