Wymogi drewna na konstrukcję więźby dachowej

Drewno powinno stosować się wszędzie tam, gdzie jest to uzasadnione jego własnościami technicznymi. Jego racjonalne wykorzystywanie, szczególnie w budownictwie, powinno zdążać do uzasadnionego pod względem wytrzymałości dalszego obniżania jego wymiarów kosztem likwidacji wad technicznych, zastosowania dokładnej obróbki mechanicznej i właściwej impregnacji chemicznej.

Praktyka w stosowaniu drewna rządzi się jednak swoimi prawami i nie zawsze to idzie w parze z jego wymaganiami technologicznymi. Nie każdy z nas zdaje sobie sprawę, że nawet w prostych konstrukcjach z drewna np. konstrukcjach dachowych, wymiarowanie elementów nośnych (belek, krokwi) nie może być wynikiem tylko wiedzy cieśli, a potrzebne są dokładne obliczenia wytrzymałościowe, statyczne. Tym więcej, że obecnie stosowane nowe materiały na pokrycia dachowe są lżejsze i nie wymagają elementów nośnych z drewna o tradycyjnych przekrojach.

Stąd też indywidualne podejście do konstrukcji drewnianej każdego budynku może przynieść wymierne oszczędności drewna i kosztów budowy. Stosując jednak zasadę racjonalnego wykorzystywania drewna, należy zwrócić większą uwagę na jego wymagania techniczne.

Drewno przeznaczone na elementy więźby dachowej powinno posiadać wysokie parametry techniczne. W tym przypadku drewno, zgodnie z obowiązującymi normami o możliwie równoległym układzie włókien do krawędzi i o małej liczbie sęków (fot. 1). Potwierdzono już nieraz, że przebieg włókien do krawędzi belki czy krokwi pod kątem 20° obniża jej wytrzymałość nawet do 50% a przy 90° wynosi tylko zaledwie 15% wytrzymałości normatywnej.

Fot. 2. Krokiew z oflisem z korą.

Szczegółowe wymagania jakościowe drewna na więźbę dachową, umieszczone są w czterech klasach jakości drewna budowlanego. Niedopuszczalne wady w drewnie konstrukcyjnym to zgnilizna, chodniki owadzie i rdzeń. Natomiast dopuszczalne – to oblina (oflis). Elementy konstrukcyjne wymagające wysokiej wytrzymałości jak: typu dźwigary kratowe i łukowe, sklepienia, konstrukcje szkieletowe-nośne, powinny być wykonane z drewna pierwszych klas jakości. Natomiast w konstrukcjach wymagających mniejszych wytrzymałości można stosować elementy nawet o niezbyt wielkim oflisie i oznakach sztaplowej sinizny (fot. 2), ale warunkiem jest, by z oflisu została usunięta kora, jeszcze przed impregnacją. Badania naukowe potwierdzają również, że niewielki oflis na materiałach krawędziowych nie ma większego znaczenia w zakresie ich wytrzymałości, szczególnie na zginanie. Natomiast oflis umożliwia uzyskanie oszczędności drewna, nawet do 21%. Udowodniono również, że ostre krawędzie posiadające przecięte włókna drzewne mogą stwarzać mniej korzystne warunki pod względem wytrzymałościowym niż krawędzie z oflisem. Oflis nigdy nie występuje z tym samym nasileniem na całej długości belki czy krokwi. Jego zanik wynika ze zbieżności kłody, z której został wykonane. Jednak jedyną ujemną cechą krawędziaków z oflisem jest ich wygląd i dlatego nie powinny być stosowane tam, gdzie na poddaszu będą spełniały również funkcję elementów dekoracyjnych wystroju wnętrz.

Fot. 3. Pęknięcia belki.

Ważnym czynnikiem w osiąganiu normatywnych wytrzymałości elementów konstrukcyjnych z drewna jest również jego wilgotność. Drewno wilgotne posiada mniejsze wytrzymałości, z wyjątkiem wytrzymałości na udarność. Z analiz badawczych wynika, że wilgotność ponadnormatywna o 5% może obniżyć wytrzymałość na zginanie, rozciąganie i ściskanie nawet do 30%. Stosując racjonalny (oszczędnościowy) system wykorzystania drewna w konstrukcjach budowlanych, poza systemem elementów sklejanych, należy stwierdzić, że ubytek wytrzymałości tytułem zawyżonej wilgotności jest dość wysoki i dlatego należy zwracać szczególniejszą uwagę, by materiały krawędziowe po impregnacji posiadły normatywną wilgotność (18%). Jest to wilgotność techniczna drewna, równoważna do otoczenia, mikroklimatu, jaki panuje najczęściej pod dachem budynku. Nie przestrzeganie tych warunków powoduje, że drewno wbudowane w konstrukcję więźby dachowej wysycha i w wyniku naprężeń występują pęknięcia (fot. 3 i 4), które obniżają w poważnym stopniu wytrzymałość normatywną belki czy krokwi, powodując zagrożenia budowlane.

Mimo tych wymagań nadal w praktyce spotyka się przypadki, że drewno więźby dachowej posiada ponadnormatywną wilgotność, albo w ogóle nie jest zaimpregnowane lub zaimpregnowane w stopniu niedostatecznym. Wówczas każde drobne pęknięcie belki czy krokwi stwarzają dobre warunki do rozwoju np. owadów drewna (spuszczel, kołatek itp.). Dlatego drewno więźby dachowej wymaga zawsze dobrej impregnacji środkami chemicznymi, zabezpieczającymi przed niszczącymi działaniami mikroorganizmów, wody, a nawet ognia. Obowiązek impregnacji drewna więźby dachowej wynika z Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dziennik Ustaw Nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami). Ważnym czynnikiem wpływającym na wytrzymałość więźby dachowej z drewna jest również jego jakość obróbcza, szczególnie węzłów połączeniowych, tradycyjnych złącz ciesielskich. Które wymagają dokładnej obróbki mechanicznej? Do tych celów powinny być stosowane elektronarzędzia, jak np. przy pomocy nowoczesnej pilarki tarczowej można precyzyjnie wykonać uciosy, wycięcia i frezowania w belkach czy krokwiach. Jednak zawsze trzeba pamiętać, że uprzednio należy wykonać dokładne obrysy w naturalnej wielkości, by po obróbce ciesielskiej można było poszczególne elementy konstrukcyjne na budowie dokładnie złączyć i zmontować. W praktyce nie dość często jeszcze stosuje się nowoczesne elektronarzędzia i przestrzega się tych obowiązujących zasad, co uwidacznia się później koniecznością dokonywania przeróbek i w końcu uzyskiwania wadliwych połączeń, które ujemnie wpływają na sztywność i stabilność całej więźby dachowej.

Fot. 4 Pęknięta belka (zaprawiona klinem).

W publikacji tej poruszyłem zagadnienia dotyczące wymogów w zakresie, jakości drewna i jego obróbki mechanicznej z przeznaczeniem na więźby dachowe. Należy przypuszczać, że poruszone zagadnienia warte są przemyśleń i uwzględnienia ich w praktyce, szczególnie w budownictwie, ponieważ zasoby drewna w Polsce zaczynają się kurczyć i wymagają poważnego potraktowania w zakresie jego racjonalnego wykorzystania, nie tylko w budownictwie.