Teoria i niektóre praktyczne problemy w
stosowaniu drewna w konstrukcjach
dachowych
Liczne walory użytkowe drewna, a w szczególności: względnie duża dostępność i niska
cena, łatwość obróbki mechanicznej i łączenia oraz korzystny stosunek wytrzymałości
do ciężaru powodują, że materiał ten od stuleci jest powszechnie wykorzystywany w
budownictwie. Konstrukcje dachowe to przykład jednego z takich zastosowań drewna,
gdzie jego walory często wygrywają ze stalą, aluminium czy betonem.
Fot. 1 Cieśle w akcji
Entuzjaści szerokiego stosowania drewna w budownictwie z trudem znajdują zwolenników.
Chociaż w krajobrazie Polski domów i innych budowli z drewna przybywa, to przybywa
także sceptyków. Zbyt często złe wykonawstwo lub niska jakość stosowanych materiałów
stają się przyczyną kłopotów inwestorów, którzy potem nierzadko szukają pomocy w sądzie.
Sprawy ciągną się latami, koszty rosną, a przyczyna kłopotów jak była, tak jest.
Często dopiero w sądzie pada pytanie o jakość i klasy zastosowanego drewna: na więz
bę
dachową, do wywiązania ściany wieńcowej, do zbudowania mostka w parku, czy jeszcze
gorzej  do wykonania szkieletu, na którym w krótkim czasie pojawiły się pleśnie.
Drewno i komputery
Czasy, gdy o jakości i wymiarach tarcicy, sposobach łączenia, rozstawach krokwi, jętek,
stolców i innych ważnych cechach realizowanej konstrukcji i stosowanego drewna
decydowała wyłącznie wiedza i doświadczenie cieśli i stolarzy, mijają bezpowrotnie. Coraz
częściej tradycyjne konstrukcje ciesielskie projektowane są przez inżynierów, stosujących
nowoczesne programy komputerowe, a zaprojektowane elementy konstrukcji
przygotowywane są w sterowanych numerycznie centrach ciesielskich. Już w latach 70. ub.
w.
powstała, nie bez trudności, ale z charakterystycznym dla tamtych czasów rozmachem
pierwsza w Polsce duża wytwórnia konstrukcji z drewna klejonego warstwowo. Jednak
dopiero w ostatnich latach konstrukcje te znajdują należne uznanie w oczach rodzimych
projektantów i inwestorów. Jak grzyby po deszczu powstają hale sportowe, pływalnie,
magazyny, hale produkcyjne i duże obiekty handlowe. Zwiększa się liczba firm oferujących
drewniane domy z prefabrykowanych ścian, stropów i dachów. Miło jest patrzeć, jak szybko
i sprawnie, na domach jednorodzinnych i wielokondygnacyjnych budynkach mieszkalnych,
powstaje więz
ba dachowa z profesjonalnie zaprojektowanych i wykonanych wiązarów.
Nowoczesność stawia jednak wymagania. Narzędzia i maszyny, programy komputerowe,
wiedza i umiejętności wszystkich uczestników procesu budowlanego oraz jakość materiałów,
akcesoria i wyrobów muszą być w swoistej synergii. Końcowy sukces, czyli pełna satysfakcja
i bezpieczeństwo użytkowników, zależy od tego, czy właściwie przygotowany projekt
zrealizują kompetentni wykonawcy, stosując odpowiednie materiały, akcesoria i wyroby
budowlane. Teoretycznie jest to względnie łatwe do zrealizowania, gdy konstruktor posłuży
się stosowną normą projektową, a zakupione i prawidłowo wbudowane w obiekt wyroby
budowlane spełniać będą wymagania określone w zharmonizowanych z Dyrektywą 89/106
EWG specyfikacjach technicznych.
Klasyfikacje wytrzymałościowe drewna
 Drewno może skutecznie konkurować z innymi materiałami budowlanymi . Aby to miłe
 drzewiarzom hasło było skutecznie i zgodnie z przepisami technicznymi urzeczywistniane,
producenci drewna konstrukcyjnego muszą sprostać rosnącym wymaganiom formalnym
i jakościowym. Coraz surowszym wymaganiom jakościowym towarzyszą coraz bardziej
sformalizowane procedury nadzorowania wymaganych standardów produkcyjnych
i wykonawczych. W przypadku drewna konstrukcyjnego chodzi głównie o trafne i możliwie
powszechnie stosowane sposoby nieniszczącego prognozowania wytrzymałości i sztywności,
czyli klasyfikowania wytrzymałościowego. Zobacz - www.krokiew.republika.pl ,
http://www.lech-bud.org
W tradycyjnym budownictwie z drewna stosowano tzw. tarcicę ogólnego przeznaczenia,
a o sposobie jej użycia najczęściej decydowała wiedza i doświadczenie cieśli. Od wielu lat
powinna to być tarcica konstrukcyjna (drewno konstrukcyjne). Obserwacje współczesnego
rynku drewna budowlanego w Polsce wskazują na to, że zmiany w postępowaniu
producentów i podmiotów wykorzystujących drewno zachodzą zdecydowanie za wolno.
Podstawowa różnica pomiędzy tarcicą ogólnego przeznaczenia a tarcicą konstrukcyjną polega
na tym, że zgodnie ze ściśle określonymi zasadami dla tarcicy konstrukcyjnej oszacowuje się
(zwykle w tartaku) wytrzymałość i sztywność, a dla tarcicy ogólnego przeznaczenia nie.
Stosownie do rozporządzenia ministra infrastruktury z 7 kwietnia 2004 r. projektowanie
drewnianych konstrukcji budowlanych powinno się odbywać zgodnie z aktualnym wydaniem
normy PN-B-03150:2000 Konstrukcje drewniane  Obliczenia statyczne i projektowanie.
Teoretycznie od roku 2005 projektowanie konstrukcji drewnianych mogło się odbywać
również według normy PN-EN 1995-1-1:2005 (U) Eurokod 5: Projektowanie konstrukcji
drewnianych Część 1 1: Zasady ogólne i zasady dla budynków.
Już w opublikowanej w 2000 roku normie PN-B-03150:2000 wprowadzono szereg regulacji
z Eurokodu 5. Jedną z istotniejszych kwestii było wprowadzenie klas wytrzymałościowych
drewna konstrukcyjnego według normy EN 338:1995 Drewno konstrukcyjne. Klasy
wytrzymałości.
Aby realizacja procesu budowlanego mogła przebiegać bez zakłóceń, konieczne było
przyporządkowanie klasom wytrzymałościowym drewna wg EN 338 klas sortowniczych
drewna klasyfikowanych zgodnie z normą PN-D-94021:1982 Tarcica iglasta konstrukcyjna
sortowana metodami wytrzymałościowymi. Mimo braku wyników krajowy badań,
wykonanych według reguł przyjętych w krajach UE, z konieczności, w oparciu o wcześniej
realizowane badania nad krajowym drewnem konstrukcyjnym, przyporządkowanie takie
zostało dokonane i sformalizowane w Załączniku Z-2.2.3 normy PN-B-03150:2000 oraz
Załączniku krajowym do normy PN-EN 1912:2000 Drewno konstrukcyjne. Klasy
wytrzymałości. Wizualny podział na klasy i gatunki. W kolejnych latach przyporządkowanie
to ulegało stopniowej modyfikacji.
W kwietniu 2010 norma PN-B-03150:2000 została zastąpiona normą PN-EN 1995-1-1:2010
Prowadzone głównie na drewnie sosnowym wieloletnie badania doprowadziły do
opracowania tablicy NA.2 w Załączniku krajowym do PN-EN 1995-1-1: kwiecień 2010
EUROKOD 5. Projektowanie konstrukcji drewnianych. Część 1 1: Postanowienia ogólne.
Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków.
Informacje zamieszczone w tej tablicy powinny być aktualnie powszechnie wykorzystywane
przez projektantów konstrukcji z drewna i producentów tarcicy konstrukcyjnej. Przykładowo
z tej tablicy wynika, że jeśli projektant wykonał stosowne obliczenia i zaprojektował więz
bę
dachową z drewna sosnowego w klasie wytrzymałościowej C24, to w tartaku zgodnie
z regułami określonymi w normie PN-D-94021:1982 powinna być wysortowana tarcica
w klasie sortowniczej KS.
Inną ważną formalną, ale mająca duże znaczenie praktyczne, kwestią wynikającą z Tablicy
NA.2 jest to, że w projektach nie powinno się przyjmować innych klas drewna niż te, które
można wysortować z krajowego surowca. W krajach wspólnoty europejskiej produkcja
klasyfikowanego wytrzymałościowego drewna powinna się odbywać zgodnie z regułami
podanymi w normie EN 14081-1:2005 Konstrukcje drewniane. Drewno konstrukcyjne
o przekroju prostokątnym sortowane wytrzymałościowo. Część 1: Wymagania ogólne.
W praktyce wdrażanie tej normy odbywa się z dużymi oporami, co skutkuje między innymi
tym, że końcowa data okresu przejściowego jej stosowania, była już kilkakrotnie
przesuwana, obecnie jest to 31.12.2011 roku.
Oznacza to, że z dniem 31.12.2011 ustanie domniemanie zgodności wprowadzanego do
obrotu drewna konstrukcyjnego z wcześniej obowiązującymi specyfikacjami technicznymi
i przepisami. Norma EN 14081-1 otwiera zestaw kolejnych norm dotyczących drewna
konstrukcyjnego:
" EN 14081-2:2005 Konstrukcje drewniane  Drewno konstrukcyjne o przekroju
prostokątnym sortowane wytrzymałościowo  Część 2: Sortowanie maszynowe;
dodatkowe wymagania dotyczące wstępnych badań typu,
" EN 14081-3:2005 Konstrukcje drewniane  Drewno konstrukcyjne o przekroju
prostokątnym sortowane wytrzymałościowo  Część 3: Sortowanie maszynowe;
dodatkowe wymagania dotyczące zakładowej kontroli produkcji,
" EN 14081-4:2009 Konstrukcje drewniane  Drewno konstrukcyjne o przekroju
prostokątnym sortowane wytrzymałościowo  Część 4: Sortowanie maszynowe;
Nastawy urządzeń sortujących do kontroli maszynowej.
W normie EN 14081-1:2005 określono:
" podstawowe terminy i definicje,
" wymagania:
 ogólne,
 dotyczące zasad sortowania wizualnego,
 dotyczące zasad sortowania maszynowego,
 dotyczące trwałości biologicznej,
 dotyczące reakcji na ogień,
 wymagane zasady oceny zgodności,
" podstawowe zasady przeprowadzania Wstępnego Badania Typu (WBT),
" podstawowe zasady opracowywania, wdrożenia i prowadzenia Zakładowej Kontroli
Produkcji (ZKP),
" zasady oznakowania CE i etykietowania,
" wymagany system poświadczania zgodności,
" podstawy wystawiania deklaracji zgodności WE.
W Europie stosowanych jest wiele zasad wizualnego wytrzymałościowego sortowania
drewna. Wszystkie te zasady są dopuszczone, o ile uwzględniają ogólne reguły
zaprezentowane w normie EN 14081-1; oznacza to że nie będzie jednej, wspólnej dla
wszystkich krajów członkowskich normy sortowniczej.
Norma EN 14081-1:2005 dotyczy drewna o przekroju prostokątnym (tarcicy szorstkiej
i struganej) sortowanego wytrzymałościowo wizualnie lub maszynowo, z odchyłkami od
wymiarów nominalnych zgodnych z normą EN 336:2003 Drewno konstrukcyjne. Wymiary,
odchyłki dopuszczalne.
Przyjęte w normie EN 14081-1:2005 ważniejsze terminy i definicje to:
" deska kontrolna: element symulujący właściwości; służy do dynamicznej kalibracji
maszyny,
" producent: wytwórca odpowiedzialny za zgodność produktu z normą,
" sortowanie wytrzymałościowe maszynowe: proces, w którym sztuka tarcicy jest
sortowana w sposób maszynowy, nieniszczący, na podstawie jednej lub kilku jej
właściwości, w razie konieczności także za pomocą oceny wizualnej, w klasach,
którym przypisywane są wartości charakterystyczne wytrzymałości, sztywności
i gęstości (np. wg EN 338); dopuszczone są dwa systemy kontrolne sortowania
maszynowego: kontrola produktu lub kontrola maszyny w obu przypadkach konieczne
jest przeprowadzenie WBT (ITT) i wdrożenie ZKP (FPC),
" sortowanie wytrzymałościowe wizualne: proces zaliczania każdej sztuki tarcicy na
podstawie oceny wizualnej do klasy o określonych wartościach wytrzymałości,
sztywności i gęstości.
Zgodnie z EN 14081-1:2005:
" oznaczona klasa nie ulega zmianie, jeśli głębokość obróbki nie jest większa niż:
 5 mm, o ile wymiar początkowy nie był większy niż 100 mm,
 10 mm, o ile wymiar początkowy był co najmniej 100 mm,
" jeśli w wyniku sortowania wizualnego ustalono klasy zgodne z EN 1912, to ich
wartości charakterystyczne przyjmuje się odpowiednio według normy EN 338,
w przeciwnym razie należy wykonać badania według EN 384,
" jeśli w wyniku sortowania maszynowego ustalono klasy zgodne z EN 338, to ich
wartości charakterystyczne przyjmuje się zgodnie z tą normą; w przeciwnym razie
należy wykonać badania według EN 384 (np. gdy konieczna jest znajomość
parametrów tarcicy przy zginaniu  na płask ),
" sortowanie wizualne powinno być wykonywane zgodnie z Załącznikiem A normy
(krajowe normy sortownicze muszą być zgodne z tymi wytycznymi!), w którym
uwzględniono wady:
 sęki (patrz EN 1310),
 skręt włókien (patrz EN 844-9 i EN 1310),
 gęstość i słoistość (patrz EN 384),
 pęknięcia (patrz EN 1310),
 oblina,
 spaczenia (patrz EN 1310),
 zgnilizny (patrz EN 844-10 w kwestii terminów),
 chodniki po owadach,
 drewno reakcyjne (patrz EN 844-7 w kwestii terminów),
 inne (np. zakorki),
" przy sortowaniu maszynowym nie mogą być pomijane cechy wizualne, których
dopuszczalne wartości maksymalne podano w tabeli 1 normy, a w przypadku gdy
maszyna pomija końce tarcicy, należy ocenić je wizualnie według wytycznych
w tabeli 2 normy,
" naturalną trwałość tarcicy (niezabezpieczanej) przyjmuje się według EN 350-2;
przykładowo: sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.), twardziel zaliczona jest do klas
odporności na:
  grzyby: 3 4 (średnio i mało trwałe), biel: 5 (nietrwała),
 spuszczela: S (podatne),
 kołatki: S,
 termity: S,
" drewno konstrukcyjne zabezpieczone przed atakiem biologicznym powinno
dodatkowo spełniać warunki podane w normie: EN 15228 Structural timber-
Structural timber preservative treated against biological attack,
" na życzenie producenta (np. gdy tak stanowią odpowiednie przepisy) drewno
konstrukcyjne powinno być właściwie zaklasyfikowane pod względem klasy reakcji
na ogień według normy EN 13501-1; bez potrzeby wykonywania badań można
zaklasyfikować tarcicę pod względem klasy reakcji na ogień według załącznika C
normy, tj. przy gęstości powyżej 350 kg/m3 i grubości powyżej 22 mm do klasy D-s2,
d0.
Producent deklaruje zgodność z normą EN 14081-1:2005 po:
" wykonaniu Wstępnego badania lub oszacowania typu (WBT),
" wdrożeniu Zakładowej kontroli produkcji (ZKP) i uzyskaniu od jednostki
notyfikowanej CERTYFIKATU ZKP, gdyż zgodnie z tablicą ZA.2 dla drewna
konstrukcyjnego przyjęto System poświadczania zgodności: 2+.
ZKP przy produkcji drewna konstrukcyjnego sortowanego wizualnie, wdraża i realizuje
każdy producent przy współpracy z jednostką notyfikowaną.
Zgodnie z EN 14081-1:2005 producent tarcicy powinien założyć odpowiednią dokumentację,
opracować i utrzymywać system kontroli produkcji (ZKP) w celu zagwarantowania, że
właściwości wyrobów wprowadzanych do obrotu są zgodne z deklarowanymi.
Stąd raz na zmianę należy sprawdzić:
" pochodzenie i gatunek tarcicy,
" odchyłki od wymiarów nominalnych,
" przebieg sortowania,
" wilgotność tarcicy sortowanej po wysuszeniu,
" oznakowanie,
a raz na rok należy skontrolować:
" fachowość personelu, włączając w to ocenę jakości sortowania materiału (aktualnie
według PN-82/D-94021 pkt. 3.3.1 są to osoby posiadające specjalne uprawnienia),
" poprawność wskazań stosowanych wilgotnościomierzy (przeprowadzić ich
kalibrację).
Wystawienie przez producenta Deklaracji zgodności EC (WE) jednocześnie upoważnia go do
umieszczania na wyrobach oznakowania CE. Oznakowanie powinno być umieszczone
bezpośrednio na wyrobie, a w uzasadnionych przypadkach w dokumentach handlowych
dołączanych do wyrobu. Oznakowanie powinno zawierać m.in. deklarowane wartości
użytkowe oraz informacje dotyczące sposobu montażu.
W praktyce budownictwa drewnianego w Polsce znajomość, a tym bardziej poprawne
stosowanie nowych regulacji w zakresie drewna konstrukcyjnego jest stosunkowo niewielkie.
Przykładowo, choć minęło już wiele lat od opublikowania normy PN-B-03150:2000
Konstrukcje drewniane. Obliczenia statyczne i projektowanie, gdzie wprowadzono obowiązek
projektowania z zastosowaniem klas wytrzymałościowych drewna wg normy EN 338 (klasy
wyróżniane literą C), ciągle jeszcze można spotkać się z projektami, w których wpisywana
jest  stara klasa wytrzymałościowa drewna, najczęściej K27. Inną złą praktyką jest
projektowanie na klasę C27, przyjmowaną poprzez bezkrytyczne kojarzenie liczby 27,
chociaż klasa C27 nie jest odpowiednikiem klasy K27.
Jeszcze inną formalną kwestią, ale mającą często ogromne praktyczne znaczenie, jest
zwyczajowe traktowanie niektórych elementów konstrukcji jako elementów
niekonstrukcyjnych. Takim przykładem są szeroko stosowane łaty i kontrłaty czy deski użyte
do deskowania połaci dachowej. Te sortymenty tarcicy są zwykle zamawiane w najniższych
klasach według normy dla tarcicy ogólnego przeznaczenia (PN-D-96000:1975). W roku
ubiegłym Polski Komitet Normalizacyjny bez zastąpienia wycofał z Katalogu Norm jedną
z podstawowych norm stosowanych w Polsce w handlu tarcicą PN-D-96000:1975 Tarcica
iglasta ogólnego przeznaczenia, dodatkowo komplikując obrót i stosowanie drewna
w budownictwie i nie tylko.
mgr inż. Andrzej Noskowiak
Instytut Technologii Drewna w Poznaniu
y
ródło: Dachy, nr 5 (137) 2011
Usługi Ciesielskie - domy drewniane - domy szkieletowe - konstrukcje dachowe więz
by - www.lech-
bud.org
www.krokiew.republika.pl