Drewno konstrukcyjne to podstawowy materiał w budownictwie, wykorzystywany dzięki swoim unikalnym właściwościom mechanicznym, które determinują jego wartość użytkową. Kluczowe cechy, takie jak wytrzymałość na zginanie, ściskanie czy ścinanie, decydują o zastosowaniu poszczególnych klas drewna w konstrukcjach budowlanych.
Wytrzymałość mechaniczna drewna
- Wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie
- Ściskanie: Drewno osiąga największą wytrzymałość (40–60 MPa), gdy siła działa równolegle do włókien. W kierunku promieniowym wytrzymałość ta wynosi jedynie 10–30% wartości równoległej.
- Rozciąganie: Wytrzymałość na rozciąganie wzdłuż włókien jest 2–3 razy większa niż na ściskanie. Maleje ona wraz z odchyleniem siły od kierunku włókien.
- Wytrzymałość na zginanie
- Parametr ten jest kluczowy dla elementów takich jak belki czy deski. Drewno o większej wytrzymałości na ściskanie wykazuje z reguły wyższą wytrzymałość na zginanie.
- Wytrzymałość na ścinanie
- Wytrzymałość na ścinanie wzdłuż włókien stanowi 12–25% wytrzymałości na ściskanie w tym samym kierunku. Ma to znaczenie przy projektowaniu elementów narażonych na obciążenia boczne.
Tabela 1. Cechy wytrzymałościowe drewna konstrukcyjnego
Cecha | K39 | K33 | K27 | K21 |
---|---|---|---|---|
Zginanie (Rkm) | 39 | 33 | 27 | 24 |
Rozciąganie równoległe (Rkt) | 26 | 23 | 20 | 14 |
Rozciąganie prostopadłe (Rkt 90°) | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 |
Ściskanie równoległe (Rkc) | 28 | 24 | 20 | 17 |
Ścinanie równoległe (Rkv) | 3 | 3 | 3 | 3 |
Moduł sprężystości (Ek) · 10³ | 9000 | 8000 | 7000 | 6000 |
Klasy wytrzymałości drewna konstrukcyjnego zgodnie z PN-EN 338:2004
W normie PN-EN 338:2004 podzielono drewno na klasy wytrzymałościowe dla gatunków iglastych (np. C14, C24) i liściastych (np. D30, D50). Każda klasa opisuje różne właściwości mechaniczne, takie jak zginanie, ściskanie czy moduł sprężystości.
Tabela 2. Klasy wytrzymałości drewna konstrukcyjnego (pełne dane)
Właściwość | C14 | C24 | C30 | D30 | D50 | D70 |
---|---|---|---|---|---|---|
Zginanie (MPa) | 14 | 24 | 30 | 30 | 50 | 70 |
Rozciąganie wzdłuż włókien (MPa) | 8 | 14 | 18 | 18 | 30 | 42 |
Rozciąganie w poprzek włókien (MPa) | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
Ściskanie wzdłuż włókien (MPa) | 16 | 21 | 23 | 23 | 29 | 34 |
Ściskanie w poprzek włókien (MPa) | 2,0 | 2,5 | 2,7 | 8,0 | 9,7 | 13,5 |
Ścinanie (MPa) | 1,7 | 2,5 | 3,0 | 3,0 | 4,6 | 6,0 |
Moduł sprężystości wzdłuż włókien (GPa) | 7 | 11 | 12 | 10 | 14 | 20 |
Moduł sprężystości w poprzek włókien (GPa) | 0,23 | 0,37 | 0,43 | 0,64 | 0,93 | 1,33 |
Tabela ta uwzględnia pełen zakres klas wytrzymałości drewna oraz właściwości mechaniczne dla różnych gatunków.
Dodatkowe właściwości drewna
- Twardość
- Drewno iglaste: 30–40 MPa
- Drewno liściaste (np. dąb, buk): 65–90 MPa
Twardość mierzy się poprzez wciskanie stalowej kulki w powierzchnię drewna, co obrazuje odporność na lokalne uszkodzenia.
- Ścieralność
- Drewno twarde jest bardziej odporne na ścieranie, co czyni je odpowiednim wyborem na nawierzchnie podłogowe i inne intensywnie użytkowane powierzchnie.
Znaczenie klasyfikacji drewna
Klasy wytrzymałości pozwalają na precyzyjne dopasowanie materiału do wymagań konstrukcyjnych. Dzięki normom takim jak PN-EN 338:2004 projektanci mogą wybierać odpowiednie drewno, zapewniając jednocześnie trwałość i bezpieczeństwo konstrukcji.
Obraz Mark Martins z Pixabay