wielkowymiarowe konstrukcje z drewna klejonego · szanowni paŃstwo, firma lilleheden polska sp. z...

W I E L K O W Y M I A R O W E K O N S T R U K C J E Z D R E W N A K L E J O N E G O

SPIS TREŚCI

Materiał budowlany: drewno klejone 4Produkcja i kontrola 9Założenia do projektowania 12

Zamawianie i dostawy drewna klejonego 18Zamawianie 18Dostawa 18Drewno klejone na placu budowy 19

Konstrukcje typowe 21

Detale połączeń 26Układy ramowe 26Łuki i ramy dwuspadowe 29

Ochrona drewna 32Konstrukcyjna ochrona drewna 32Zabezpieczanie powierzchniowe 33Impregnacja pod ciśnieniem 34

Stężenia wiatrowe 35Kształtowanie stężeń 35Szczegóły 37

Załączniki 38Tabela charakterystyk wybranych przekrojów 38Tabele nośności typowych belek 39Przykład obliczeniowy: dźwigar 2 spadowy 43

Bibliografia 46

Nasze produkty są certyfikowane znakiem

© 1996 FSC. ODPOWIEDZIALNE ZARZĄDZANIE LASAMI.SW-COC-002066

SZANOWNI PAŃSTWO, Firma LILLEHEDEN Polska Sp. z o.o., pragnąc wyjść naprzeciw zapotrzebowaniu na publikacje dotyczące konstrukcji z drewna klejonego, oddaje do rąk polskich projektantów i inwestorów niniej-szą broszurę. Mamy nadzieję, że jej zawartość przybliży zagadnienia konstrukcji drewnianych in-westorom zainteresowanym nowoczesnymi, eko-nomicznymi i ekologicznymi budowlami, pomoże w pracy architektom i konstruktorom, a także sta-nowić będzie materiał pomocniczy dla studentów.Z oczywistych względów, nacisk w niniejszej publi-kacji położono na produkty LILLEHEDEN, jednak informacje w niej zawarte powinny dostarczyć rów-nież wiedzy ogólnej na temat drewna klejonego jako materiału budowlanego.Materiał niniejszej broszury oparty został na publikacjach duńskiej Rady Informacyjnej Bran-

ży Drzewnej, której aktywnym członkiem jest LILLEHEDEN. W niniejszym, drugim już polsko-języcznym wydaniu, szczególny nacisk położono na dostosowanie publikacji do polskich warunków in-westycyjnych oraz aktualnie obowiązujących norm krajowych i europejskich (stan na rok 2008).Zapraszając do zapoznania się z niniejszą broszurą, zachęcamy jednocześnie do przesyłania wszelkich uwag, które z radością wykorzystamy w przyszłych wydaniach broszury.

Za zespól redakcyjny wydania polskiego

mgr inż. Marek Ciesielski

LILLEHEDEN Sp. z o.o.ul. Chylońska 191, 81-007 Gdynia

tel. (058) 660 00 88www.lilleheden.pl

4

MATERIAŁ BUDOWLANY:DREWNO KLEJONE

Drewno klejone - czyli materiał powstały poprzez sklejenie kilku warstw cienkich desek z drewna wysokiej jakości - wykorzystywane jest w tak róż-nych konstrukcjach jak: słupy i dźwigary w bu-dynkach, do mostów, masztów, ram okiennych oraz blatów stołowych. Niniejsza broszura oma-wia wyłącznie drewno stosowane w konstruk-cjach nośnych.Drewno klejone warstwowo posiada wiele cech, które czynią je idealnym materiałem do budowy najróżniejszych typów konstrukcji.

M AT E R I A £ B U D O W L A N Y: D R E W N O K L E J O N E

Drewno klejone jest plastyczneDrewno klejone powstaje z łączenia cienkich, gięt-kich desek, czyli lameli. Dzięki temu w trakcie produkcji może być łatwo ukształtowane w łuki, których wykonanie z innych materiałów byłoby kosztowne i kłopotliwe. Można zatem z drewna uformować konstrukcje nośne w taki sposób, by obciążenia były przenoszone do fundamentów głównie poprzez siły ściskające. Dzięki temu moż-liwe jest nadanie konstrukcji kształtu optymalnego pod względem kosztów, osiągając prostotę kon-strukcji i niewielkie zużycie materiału.Nawet w przypadku pozornie prostoliniowych elementów o stałym przekroju, często nadaje się im wznios, czyli niewielkie wygięcie elementu w łuk skierowany do góry. Wygięcie to odpowia-da ugięciu się dźwigara pod wpływem działają-cych na niego obciążeń - tak, by w czasie pracy zachował on płaski spód. Taki sposób wykonania dźwigara jedynie nieznacznie podnosi jego koszt, a poprawia estetykę i podnosi bezpieczeństwo konstrukcji.

Drewno klejone jest podatneElementy konstrukcji z drewna klejonego war-stwowo mogą być łatwo kształtowane dokładnie w takich wymiarach, jakich wymaga dana kon-strukcja. Najkorzystniejsze jednak jest takie dobra-nie wymiarów elementów, by możliwe było ich wykonanie z określonej całkowitej liczby lameli. Oznacza to gradację preferowanych wymiarów przekroju. Przekrój poprzeczny może być łatwo zmieniany wzdłuż elementu, zwiększony tam, gdzie występują większe wytężenia (np. duży mo-ment w środku długości belki). Daje to duże moż-liwości kształtowania spadków połaci dachowej. Można z drewna skleić dźwigary trapezowe jed-nospadowe lub dwuspadowe, dźwigary łukowe, faliste czy krzywoliniowe. Dzięki różnicowaniu wysokości dźwigarów, kształt dolnej części kon-strukcji może być niezależny od spadków poszycia dachu, zachowując przy tym poziomy sufit.

6

Drewno klejone jest wytrzymałeDeski używane do klejenia drewna są sortowane i badane wytrzymałościowo i wilgotnościowo, a ich wadliwe części odcinane. Pojawienie się choćby pojedynczej wady drewna w gotowej kon-strukcji należy do rzadkości. Ograniczone jest też pojawianie się na konstrukcji naturalnych spękań, ze względu na zachowanie jednolitej wilgotności drewna. Dzięki temu drewno klejone ma wytrzy-małość, jakiej naturalne drewno mieć nie może. Wiele już lat doświadczeń i użytkowania konstruk-cji z drewna klejonego potwierdza tę zaletę.

Drewno klejone jest lekkieDrewno klejone połączone z innymi drewnopo-chodnymi materiałami jest znakomitym tworzy-wem do budowy rozległych, jednoprzestrzen-nych obiektów. Możliwe do osiągnięcia duże rozpiętości umożliwiają wykorzystanie drewna klejonego na budynki przemysłowe, magazyny, obiekty użyteczności publicznej. Brak podpór pośrednich sprawia, że takie wnętrza stają się ela-styczne i zyskują wysoką wartość użytkową.Duże, lecz lekkie elementy mogą być montowane przy użyciu zwykłego dźwigu samochodowego, umożliwiając oszczędności na wynajmie ciężkich maszyn. Nawet w przypadku dużych konstrukcji, do montażu potrzebne są jedynie dźwigi samojezd-ne. Niewielka waga umożliwia znaczny załadunek do celów transportowych, a więc niższe koszty transportu. Z tego względu prefabrykowane wiel-kowymiarowe konstrukcje drewniane mogą mieć gabaryty większe, niż podobne elementy wykonane z cięższych materiałów budowlanych.

Drewno klejone jest trwałeSama natura sprawiła, że drewno (w tym drewno klejone) jest odporne na wiele agresywnych gazów i soli. Jest to istotny powód, dla którego drewno jest najczęściej stosowanym materiałem na pokry-cia basenów pływackich, magazynów soli i nawo-zów sztucznych. W takich konstrukcjach łączniki wykonuje się ze stali ocynkowanej, a czasem ze stali nierdzewnej lub kwasoodpornej. Do produk-cji drewna klejonego stosuje się kleje odporne na wodę i na warunki atmosferyczne – o ile nie ma dla danej konstrukcji specyficznych wymagań. Drewno klejone może funkcjonować na obiek-tach sportowych i basenach bez dodatkowej im-pregnacji czy lakierów. W Polsce drewno klejone jest dodatkowo powierzchniowo zabezpieczone preparatami przeciwko korozji biologicznej, po-nieważ polskie prawodawstwo, bazując na su-rowcu słabej jakości, narzuciło normy mogące zapewniać zabezpieczenie przyszłych konstrukcji drewnianych - bez uwzględnienia zalet drewna klejonego. Tymczasem konstrukcje z drewna kle-jonego w wielu krajach europejskich nie podle-gają wymogom impregnacji bez względu na miej-sce zastosowania – zarówno w obiektach wido-wiskowych jak i basenach. Tak wybudowane obiekty funkcjonują już od dziesięcioleci. Dodat-kowo, w połączeniu ze środkiem zabezpieczają-cym powierzchnię przed bezpośrednim działa-niem wody, drewno klejone jest stosowane nawet na konstrukcje narażone na wpływ czynników atmosferycznych.

Drewno klejone jest ognioodporneDrewno klejone o pełnym, litym przekroju wbrew pozorom nie pali się dobrze, musi jednak spełnić pewne wymagania, jak np. sfazowane krawędzie i dokładnie oszlifowana powierzchnia. Płomień na belkach z klejonki gaśnie samoczyn-nie, o ile elementy te nie są wystawione na bez-pośrednie działanie płomieni. Zwęglona ze-wnętrzna powłoka chroni przed zniszczeniem wewnętrzne warstwy elementu konstrukcyjnego, a tym samym zapewnia długotrwałą odporność na działanie ognia. Z tego względu wewnętrzna część przekroju drewnianego może długo zacho-wać nośność w budynku objętym pożarem. Dzię-ki temu konstrukcje z drewna klejonego są nie-zwykle stabilne pod obciążeniem ogniowym i z łatwością spełniają normowe standardy og-nioodporności i opóźniania spalania.Konstrukcje drewniane projektuje się na odpor-ność ogniową do R 90 (90 min). Uzyskanie wyż-szej odporności wymaga ochrony za pomocą okła-dzin, np. płyt gipsowych - tracimy jednak wówczas cały urok konstrukcji drewnianej. Wymagana od-porność ogniowa zależy od klas obciążenia poża-rowego, konstrukcje projektuje się również pod kątem stopnia rozprzestrzeniania ognia (patrz też str. 16 i 17). W najczęściej spotykanych budyn-kach klasy B – 30 min., klasy C – 15 min.

Drewno klejone izolujeDrewno ma bardzo niski współczynnik przewodze-

nia ciepła. Może być wbudowane w konstrukcję nie powodując powstawania mostka termiczne-go, a wręcz czasami jest stosowane jako izolator. Dzięki temu dobrze się sprawdza zarówno przy wysokich jak przy niskich temperaturach, ułatwia proste wykonawstwo konstrukcji, ponieważ bel-ka z drewna klejonego może być wbudowana w mur lub dach nie powodując nadmiernej ucieczki ciepła lub problemów z kondensacją pary wodnej czy przebarwieniami.Również dzięki temu, drewno zapewnia komfort cieplny i jest przyjemne w dotyku zarówno w cie-ple, jak i podczas chłodów.

8

Drewno klejone jest piękneCzłowiek od wieków przywykł do obcowania z drewnem, jest ono dla ludzi najbardziej natural-nym budulcem. Takie same odczucia budzi drew-no klejone: stwarza komfort psychiczny, jest ono tak samo przyjazne, ciepłe i oryginalne jak suro-we drewno, i dlatego jest postrzegane tak samo jak materiał naturalny.W konstrukcjach nośnych drewno klejone spełnia rolę głównego elementu konstrukcyjnego - ale również nadaje całej budowli unikalny charakter. Umożliwia wykonanie indywidualnych kształtów - dużych czy małych, prostych i wygiętych. Kolor i wygląd drewna dodaje budynkom wizualnego ciepła i światła. Wraz z innymi naturalnymi mate-riałami drewno klejone może wytworzyć unikalną atmosferę i miły, nastrojowy klimat wnętrza archi-tektonicznego, a tym samym przyczynić się do stworzenia dobrych warunków przebywania oraz pracy.

Drewno klejone jest łatwe do wytwarzania i łączeniaCzęsto może być opłacalne obrobienie i przygo-towanie konstrukcji do montażu w trakcie pro-dukcji, tak by na budowę mogły przyjechać jako elementy prefabrykowane, gotowe do wbudowa-nia. Prefabrykacja może obejmować takie opera-cje jak: wiercenie otworów na śruby i sworznie, frezowanie wcięć, wklejanie łączników i wkładek stalowych, czy warstw obcego materiału.W razie potrzeby drewno może być również ob-rabiane na miejscu budowy przy użyciu zwykłych ręcznych narzędzi.Konstrukcje drewniane o wysokim stopniu przy-gotowania łatwo można dostosować do dużych budynków zapewniając szybki montaż przy po-mocy lekkich dźwigów i ręcznych narzędzi, łą-cząc elementy na śruby, sworznie, gwoździe, oku-cia i łączniki specjalistyczne. Biorąc pod uwagę wytrzymałość drewna, można zapewnić silne, bezpieczne i trwałe połączenia. Montaż przebie-ga szybko i sprawnie w każdych warunkach po-godowych - również zimą. Użytkownicy budyn-ków z drewna klejonego mogą łatwo przymoco-wać do konstrukcji wszelkie elementy użytkowe, jak instalacje czy wyposażenie wnętrz, meble itp.


Produkcja i kontrola ProdukcjaDrewno klejone wytwarza się poprzez sklejanie cienkich desek, tak zwanych lameli. Podczas skle-jania powinny mieć one jednorodną wilgotność, wynoszącą około 12%. Dlatego drewno przed użyciem jest suszone w suszarniach wyposażo-nych w system pomiaru wilgotności, a następnie

przechowywane przez jakiś czas w magazynie drewna suchego. Fabryki drewna klejonego za-wsze mają magazyny drewna suchego. Jednak przy większych zamówieniach lub przy specjal-nych wymiarach desek należy liczyć się z wydłu-żonym czasem realizacji ze względu na koniecz-ność wysuszenia większej niż zwykle partii tarcicy o określonych wymiarach. Tarcica sortowana jest zgodnie z wymogami normowymi, odpady kasu-je się (odpady z zakładów grupy LILLEHEDEN są sprzedawane na opał do miejskiej ciepłowni).Deski są następnie czyszczone, na końcach frezo-wane są wycięcia do złącza palczastego. Na frezy nakłada się klej, po czym ściska ze sobą dwie kolej-ne deski. W ten sposób deski łączy się w długie li-stwy, tzw. lamele, o długość najczęściej 20-24 m.

Tak przygotowany materiał jest odstawiany do wysuszenia kleju w złączach. Następnie lamele są strugane do odpowiedniej grubości (zazwyczaj 33 lub 40 mm), po czym na ich powierzchnie na-kładany jest klej. Kolejne warstwy lameli składa się ze sobą, jednocześnie naginając je w odpo-wiednio dużych ściskach do żądanego kształtu.

Przez cały czas schnięcia, tak złożone drewno jest ściskane. Dla uzyskania odpowiedniej jakości złą-cza, schnięcie kleju odbywa się w temperaturze co najmniej 40°C. Podczas schnięcia kleju pod-trzymuje się wyższą wilgotność powietrza dla uniknięcia wysuszenia powierzchni drewna. Tam, gdzie jest to możliwe (głównie w wypadku ele-mentów prostoliniowych), do suszenia i utwar-dzania kleju stosuje się piec elektryczny na prąd wysokiej częstotliwości.Po wyschnięciu kleju otrzymuje się elementy o żądanym kształcie. Następnie muszą one być wykończone, tj. należy ściąć końce i ewentualnie, powierzchnie boczne pod odpowiednim kątem, szlifować, frezować otwory i wcięcia, zakonser-wować powierzchnię, nałożyć okucia itd.

10

KontrolaProces produkcji drewna klejonego jest oparty na normach Europejskich EN 14080, EN 386 i nor-mach związanych, a gotowy produkt spełnia wy-mogi klas wytrzymałości zgodnie z normą EN 1194. Zachowanie rygorów produkcyjnych zgodności z normą jest weryfikowane w sposób ciągły. Kontrola zewnętrzna dokonywana jest przez inspektorów niezależnej instytucji ceryfika-cyjnej. Kontrola produkcji obejmuje m. innymi:• Wilgotność tarcicy• Wytrzymałość złącz palczastych• Jakość szlifowania• Mieszanie i nakładanie kleju• Czasy klejenia• Nacisk pod prasą• Warunki schnięcia kleju, tj. temperaturę oraz wilgotność powietrza.Na bieżąco wykonuje się testowanie wytrzymało-ści złącz palczastych poprzez gięcie próbek oraz jakości klejenia belek drewna klejonego poprzez tzw. test delaminacyjny. Ewentualnie testy te uzu-pełnia się poprzez sprawdzanie wytrzymałości na ścięcie warstwy kleju. Testy takie przeprowadza się dla każdej wyprodukowanej partii materiału. Wyniki wszystkich testów jak również informacje oraz dane dotyczące produkcji są archiwizowane przez producentów drewna klejonego przez okres min. 5 lat.

Znakowanie na produktachStosowanie normy EN 14080 upoważnia Lillehe-den, jako jedną z niewielu firm na rynku, do stoso-wania europejskiego oznakowania towarów . Każdy wyprodukowany element jest oznakowany tym symbolem, z określeniem klasy wytrzymałości drewna oraz oznaczeniami norm związanych.

Firma LILLEHEDEN posiada certyfikaty na zgod-ność produkcji z normami produkcyjnymi, przyzna-wane niezależnie dla każdej z fabryk przez SP, Naro-dowy Szwedzki Techniczny Instytut Badawczy.Przedstawiciel SP na bieżąco nadzoruje produkcję drewna klejonego: odwiedza zakłady bez zapowie-dzi co najmniej dwa razy do roku, pobierając prób-ki złącz palczastych oraz drewna klejonego do prze-testowania. Wizyty kontrolne zapewniają, że pro-dukcja drewna klejonego odbywa się zgodnie z obowiązującymi normami oraz przepisami, jed-nak wyłącznie same zakłady odpowiadają za pro-dukcję. Dla zabezpieczenia konsumentów przedsię-biorstwa są zobowiązane posiadać ubezpieczenie od odpowiedzialności producenta.

Gatunki drewnaW konstrukcjach z drewna klejonego najczęściej stosuje się świerk. Ma on dobre właściwości wy-trzymałościowe i posiada jasny i atrakcyjny wygląd. Świerk wydziela i przyjmuje wilgoć stosunkowo wolno i umiarkowanie pracuje przy zmianach wil-gotności powietrza.Skuteczna ochrona świerku przed gniciem poprzez impregnowanie pod ciśnieniem nie jest możliwa, a drewno klejone impregnowane pod ciśnieniem powinno być wytwarzane z drewna podatnego na impregnację, np. z sosny. Przy klejeniu sosny im-pregnowanej pod ciśnieniem wymaga się, aby de-ski po wysuszeniu w piecu stały w magazynie drewna suszonego przez dłuższy czas w celu za-pewnienia jednorodnej wilgotności. Poza świer-kiem i sosną można mówić o stosowaniu innych gatunków drewna. Na przykład tam, gdzie ele-menty drewniane narażone są na kontakt z opada-

mi atmosferycznymi, korzystne jest zastosowanie drewna modrzewiowego.

Klasy drewnaDuńskie fabryki wykonują standardowo drewno klejone klas GL28 i GL32 wg Normy Europejskiej EN 1194. Jest ono wytwarzane z tarcicy klas C30 i C40 sortowanej maszynowo zgodnie z normą EN 14081. Klasa GL36 może być dostępna na specjalne zamówienie, ma ona jednak zastosowa-nie tylko przy bardzo dużych konstrukcjach. Przy-kłady zastosowania tarcicy do uzyskania określo-nych klas gotowych elementów:Klasa drewna klejonego GL28h GL32c GL32h

Klasa tarcicy C30 C40 + C30 C40

Należy odróżniać klasy drewna wg norm EN od klas wg norm DIN, które przy identycznym oznaczeniu drewna klejonego, są częściowo wykonywane z tar-cicy niższych klas i mają nieco niższą wytrzymałość.

KlejJeżeli nie ustalono inaczej, stosuje się klej melami-nowy, a dla niektórych specyficznych konstrukcji klej rezorcynowy. Utwardzona fuga kleju jest tak samo jak drewno odporna na pogodę, wilgoć, gni-cie i ogień. Utwardzony klej nie wydziela żadnych szkodliwych substancji, również podczas pożaru. Fuga z kleju melaminowego ma barwę szarą, a re-zorcynowego jest czerwonobrązowa.

12

Założenia do projektowania

PrzekrójBelki z drewna klejonego najczęściej mają pełen przekrój prostokątny, zazwyczaj pozwalający na osiągnięcie ekonomiczne rozwiązanie konstruk-cyjne przy zastosowaniu wymiarów standardo-wych. Wymiar standardowy powstaje ze złożenia kilku warstw lameli, a jego szerokość jest mniej-sza od szerokości lameli o 10-15mm, czyli o stra-tę na szlifowaniu.

Belki standardoweNajczęściej stosuje się 2 typoszeregi wymiarowe, dla drewna klejonego wykonanego z lameli, któ-re po ostruganiu przed klejeniem mają wysokość 33⅓ mm lub 40 mm.

Typoszereg dla lameli wysokości 33⅓ mm obej-muje następujące wymiary belek:• szerokości: 65, 90, 100, 115, 140, 160, 185,

200 mm• wysokości: n x 33⅓ mm, przy czym n ≥ 3

Typoszereg dla lameli wysokości 40 mm obejmu-je następujące wymiary belek:• szerokości: 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180,

200, 220, 240 mm• wysokości: n x 40 mm, przy czym n ≥ 3

Na specjalne życzenie mogą być również produ-kowane elementy z lameli grubości 18, 20, 35, 38 lub 45mm. Szerokość belki większą niż 240 mm można również uzyskać poprzez ułożenie obok siebie i sklejenie 2 węższych elementów, ale utrudnia to produkcję a tym samym powoduje powstanie droższego produktu.Firma LILLEHEDEN oferuje ponadto szeroką gamę standardowych przekrojów belek, które szybko mogą być dostarczone w długości 13 m.

Wysokości standardoweDla belek elementów krzywoliniowych o we-wnętrznym promieniu krzywizny mniejszym niż 7.5 m wysokość standardowa stanowi wielokrot-ność 33⅓ mm, co odpowiada 3 warstwom na 100 mm (10 cm). Dla konstrukcji giętych o pro-mieniu wewnętrznym poniżej 6 m stosuje się jeszcze cieńsze lamele. Małe promienie są jednak niezalecane ze względu na wysokie koszty i wy-dłużenie cyklu produkcji.W większości wypadków korzystne jest, aby ze względu na wytrzymałość oraz sztywność dobrać przekrój, w którym stosunek pomiędzy wysokoś-cią h a szerokością b jest tak duży jak to możliwe. Jednak im większa jest proporcja h/b, tym waż-niejsze staje się efektywne usztywnienie belki tak, by nie nastąpiło jej wyboczenie pod obciążeniem. Przy zwyczajnym, dobrze wykonanym i skutecz-nym usztywnieniu można zazwyczaj uzyskać war-tość h/b równą około 7. Belki wyższe w stosunku do swej szerokości wymagają zazwyczaj podjęcia szczególnych środków. Użycie belek o smukłości powyżej 12 jest najczęściej nieekonomiczne.


100

140

120 240 280 320 360 480

oraz słupach. Można je też z korzyścią stosować jako belki drugorzędne w większych konstruk-cjach oraz w konstrukcjach ściągających i prze-grodach.

Wymiary standardowe [mm]

Drewno klejone standardoweFabryki drewna klejonego produkują standardo-wo elementy z drewna klasy GL24, GL28 lub GL32. Tabelka poniżej przedstawia standardowe wymiary belek drewnianych - można je często dostarczyć szybciej niż drewno klejone produko-wane na zamówienie. Belki lub słupy o wymia-

klasa wytrzymałości (np. z GL28h na GL24h, z GL32c na GL28c). Charakterystyki wybranych wymiarów przekrojów przedstawiono na str. 38.Wyżej wymienione wymiary belek znajdują sze-rokie zastosowanie w elementach fasadowych, płatwiach dachowych, belkach podłogowych

Typoszereg 331/3 mm Typoszereg 40 mmSzerokości elementów [mm] Szerokości elementów [mm]

65 90 115 140 160 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Wys

okoś

ć el

emen

tów

[m

m]

133 * * * * *

Wys

okoś

ć el

emen

tów

[m

m]

120 * * *166 * * * * * 140 * * * *200 * * * * * 160 * * * * *225 * * * * * 180 *233 * * * * 200 * * * * * * *266 * * * * * 240 * * * * * * * * *270 * * * * * 280 * * * * *300 * * * * * 3001) * * * * * *315 * * * * 320 * * * * *333 * * * * 360 * * * * *366 * * * * 400 * * * *400 * * * * 440 * * *

1) 300mm przecięte z 600mm

rach oznaczonych gwiazdką *, o długości do 13m, z drewna klasy GL28h lub GL32c, są do-stępne w firmie LILLEHEDEN w terminie do 2 tygodni od złożenia zamówienia.Belki standardowe produkowane są bez wzniosu. Belki oraz słupy standardowe są dostarczane z końcami ściętymi pod kątem prostym, ale moż-na też zamówić inne wykonane (nie będą wtedy jednak traktowane jak belki standardowe, zatem cena będzie nieco wyższa).Belki o niewielkiej wysokości przekroju (100, 120mm) które składają się tylko z 3 lameli nie można pod względem obliczeniowym traktować jako drewno klejone (ponieważ norma wymaga co najmniej 4-ech warstw drewna). Poza wymiarami standardowymi na składzie są czasem belki z drewna klejonego o wąskim prze-kroju, tj. szerokości 37, 46 i 54 mm po zeszlifowa-niu powierzchni, lub szerokości 40, 50 i 65 mm o surowej powierzchni piłowanej. Wysokość prze-kroju takich elementów wynosi od 133 mm do ok. 300 mm. Produkowane są one z przecieranych (piłowanych wzdłużnie) belek z drewna klejone-go. W takich belkach, po przecięciu obniżana jest

Wygięte belki z drewna klejonego

Belki łukowe z drewna klejonego zazwyczaj wyko-nuje się z jednakową krzywizną na całej długości,

14

lub częściowo łukowe, częściowo prostoliniowe. Można również wykonać dźwigary, mające w róż-nych punktach różny promień gięcia, w tym – wy-gięte w różnych kierunkach, ale w jednej płaszczyź-nie. Aby ograniczyć naprężenia w drewnie, naj-mniejszy promień R krzywizny gięcia drewna (zwy-kle jest to promień łuku spodu dźwigara) nie powi-nien być zbyt mały w stosunku do grubości warstw drewna t. Warunki graniczne określają wzory:

gdzie: fm,k [N/mm2], t[mm], R [mm]

Przekłada się to na następujące najmniejsze do-puszczalne promienie gięcia dla wybranych gru-bości i klas drewna:

Ograniczenia wielkości produkcyjnychObjętość belek z drewna klejonego jest ograni-czona ze względu na wyposażenie produkcyjne oraz czas, jaki musi minąć od nałożenia kleju na pierwszą warstwę do ściśnięcia pod prasą. Należy też liczyć się z tym, że konstrukcje, które mają objętość większą od 10 m3 i długość ponad 25 m, będą bardziej czasochłonne w produkcji niż mniejsze elementy.

Ograniczenia transportoweWielkość poszczególnych elementów wysyłko-wych jest ograniczona możliwościami transpor-towymi, z tego względu bardzo istotnym parame-trem dostawy jest tak zwany gabaryt transporto-wy, czyli najmniejszy prostokąt, jaki można opi-sać na pojedynczym elemencie wysyłkowym.

W przypadku transportu drogą lądową, wysokość od jezdni do najwyższego punktu przewożonego elementu konstrukcji nie może wynosić więcej niż 4,4 m. Jeśli gabaryt transportowy jakiejś części ma wysokość przekraczającą 4,4m, przetransportowa-nie tego elementu może okazać się niemożliwe. Je-śli element jest transportowany w pozycji „leżącej”, szerokość standardowo wynosi 3,0 m. Jeśli zaś ga-baryt ma długość przekraczającą 20 m, należy liczyć się ze znacznym zwiększeniem kosztów transportu ze względu na konieczność korzystania z pilota, a w wypadku gabarytów ponad 23 m – 2 pilotów.

Tolerancje wymiarówJeżeli nie ustalono inaczej, obowiązują następują-ce tolerancje wymiarowe, zgodne z PN-EN 390:1994:

Wstępna strzałka ugięciaWznios (wstępną strzałkę ugięcia) można wykorzy-stać dla skompensowania uginania się belki z drew-na klejonego pod przyłożonym obciążeniem. Dla belek, które są proste lub prawie proste, wznios po-winien być co najmniej równy ugięciu konstrukcji od ciężaru własnego oraz od części stałej obciążenia długotrwałego. Typowa wartość ujemnej strzałki ugięcia wynosi około 0,75 ugięcia końcowego od obciążenia całkowitego, ale nie powinna przekra-czać 1/200 długości całkowitej elementu.Wyjątki od tych zasad można uzasadnić np. loka-lizacją belki, właściwościami pokrycia oraz wi-docznością belek. Jeżeli jedna belka jest np. umieszczona wzdłuż jasnej murowanej ściany, to chciałoby się z pewnością zredukować wznios tak, by w stanie normalnego obciążenia belka przebiegała równolegle do fug murarskich.Belki z drewna klejonego zaprojektowane przez za-kładowych inżynierów dostarczane są zazwyczaj ze wzniosem odpowia dającym obciążeniom długo-trwałym. Przy projektowaniu konstrukcji drewnia-

tR 150min ≥

Klasa drewna: GL28 GL32t=331/3mm 6170mm 5950mmt=40mm 7410mm 7140mm

oraz ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +≤80

1250

,kmfRt

Wymiar Tolerancja Zakres stosowania

Szerokość ± 2mm dla wszystkich szerokości

Wysokość + 4 mm / – 2 mm+ 1% / – 0,5%

dla wysokości poniżej 400 mmdla wysokości powyżej 400 mm

Długość± 2mm± 0,1%± 20 mm

dla długości poniżej 2 mdla długości od 2 m do 20 mdla długości powyżej20 m

Kąt przekroju: Odchylenie od kąta prostego wynosi co najwyżej 1:50.


nych w grę wchodzi jednak wiele czynników, a za-kłady produkcyjne tylko w wyjątkowych wypad-kach mają możliwość oceny specyficznych warun-ków. Z tego powodu wszystkie belki wykonywane na podstawie rysunków otrzymanych od Klienta, dostarczane są z prostym spodem, tj. bez wzniosu, o ile z Klientem nie ustalono tego inaczej. Belki standardowe są zawsze proste, zobacz str. 13.

WilgotnośćTam, gdzie drewno klejone nie znajduje się pod bezpośrednim działaniem wody, osiągnięty stan równowagi pomiędzy jego wilgotnością a wilgot-nością otoczenia zależy głównie od względnej wil-gotności otaczającego powietrza. Zobacz poniżej wykres obrazujący stan równowagi wilgotnościo-

wej dla drewna sosnowego i świerkowego. Jeśli wilgotność drewna różni się od wielkości odpowia-dającej stanowi równowagi wilgotnościowej z ota-czającym powietrzem, będzie następowała powolna zmiana wilgotności drewna, aż do osiągnięcia stanu równowagi przy danej wilgotności powietrza. Im większa jest objętość elementu drewnianego, tym wolniej przebiegają w nim zmiany wilgotności, zaś przy dużych wymiarach stosowanych w drewnie klejonym, dzienne lub tygodniowe zmiany wilgot-ności powietrza prawie nie będą mieć wpływu na końcową wilgotność drewna.Po zmontowaniu konstrukcji i rozpoczęciu użytko-wania obiektu drewno w przypadku dużych roz-miarów może dochodzić do stanu równowagi przez okres nawet 2 lat.

Odkształcenia na skutek wilgociDrewno klejone, tak jak każde inne drewno, bę-dzie się rozszerzać, kiedy wilgotność powietrza zwiększy się, i kurczyć przy wysuszaniu. Należy liczyć się z tym, że przy zmianie wilgotności drew-na wynoszącej 1% spowoduje to następujące zmiany wymiarowe:

Drewno klejone jest uważane za bardziej stabilne podczas zmian wilgotności otoczenia od zwykłego drewna. Nie wynika ze zmiany właściwości drew-na, ale z tego, że deski zostały przed sklejeniem wy-suszone starannie do poziomu wilgotności typowej dla drewna wbudowanego w konstrukcję, oraz dla-tego, że z uwagi na ich duże wymiary, elementy z drewna klejonego zmieniają swoją wilgotność po-woli. Poza tym drewno klejone jest zazwyczaj rza-dziej (ze względu na wymiary) przenoszone w miej-sce o innych warunkach wilgotnościowych niż drewno lite.Wilgotność drewna w momencie dostawy wynosi ok. 12%. Normalnie wilgotność ta zmienia się w granicach 4-5% w ciągu roku. Dla konstrukcji w pomieszczeniach ogrzewanych: od 7% zimą do 12% latem. W pomieszczeniach nieogrzewanych albo na zewnątrz pod zadaszeniem: od ok. 17% (zimą) do 13% (latem).

Zmiana wymiarów na 1% zmian wilgotnościWymiar zmiana wielkościSzerokość i wysokość 2 promile

Długość 0,1 promila

16

szacunkowy. Do celów obliczeniowych, norma PN-EN 1194:2000 definiuje następujące gęstości charakterystyczne (dla wybranych klas drewna):

Izolacja cieplnaWspółczynnik przewodzenia ciepła dla drewna kle-jonego wynosi ok. 0,12 W/m°K (0,1 kcal/hm°C).

PożarPod względem odporności pożarowej drewno klejo-ne jest generalnie oceniane jako korzystny materiał, m.in. dlatego, że podczas pożaru zachowuje się w sposób przewidywalny, a także jego nośność w trakcie pożaru zależy od niezwęglonego przekroju pozostałego. Drewno klejone bez większych trudno-ści można doprowadzić do stanu w którym będzie ono spełniało wymagania dla materiałów konstruk-cyjnych nie rozprzestrzeniających ognia (NRO). Warto przy tym zauważyć, że klasyfikacja ogniowa wykonana w ITB na próbkach drewna LILLEHE-DEN, wykazała, że elementy o wymiarach 120/120 mm spełniają wymagania NRO bez dodatkowych zabezpieczeń. Elementy o mniejszym przekroju mu-szą być uodporniane za pomocą impregnacji. Kon-strukcyjne elementy drewniane wykonuje się zazwy-czaj w klasach odporności ogniowej od R15 (15 min) do R90 (90 min) bez dodatkowych zabezpie-czeń czy powłok malarskich, jakie konieczne są dla uzyskania tej klasy w wypadku elementów stalo-wych. Wymaganą odporność ogniową ustala się za-wsze dla określonego obiektu, w zależności od klasy odporności pożarowej.Uzyskana klasa odporności zależy od stosunku szerokości do wysokości przekroju b/h, współ-czynnika wykorzystania nośności a (lub inaczej od zapasu nośności) oraz od tego, czy element jest narażony na działanie ognia z 3 czy z 4 stron. Klasę odporności ogniowej ustala się oddzielnie dla elementów zginanych, ściskanych, oraz dla stref ścinanych belek. Na następnej stronie przed-stawiamy wyciąg z klasyfikacji ogniowej ITB na drewno produkowane przez Lilleheden.

Jeżeli istnieje możliwość okresowego oddziaływania wody na konstrukcję, a powietrze nie może swobod-nie przepływać wokół drewna klejonego, to jego wilgotność może wzrosnąć do 18-20%. Tak duża wilgotność może wystąpić, jeżeli drewno klejone w dłuższych okresach, zwłaszcza jesienią i zimą, skła-dowane jest na placu budowy bez przedsięwzięcia specjalnych środków ochronnych podczas przecho-wywania. Jeżeli wilgotne drewno klejone zostaje wbudowane w konstrukcję, budynku nie należy zbyt intensywnie ogrzewać. Jeżeli tak się jednak stanie, wilgotność przekroju drewnianego będzie ulegała zmianie tak, jak to pokazano na diagramie na stronie 15. Może mieć miejsce tworzenie się silnych spękań, ponieważ części zewnętrzne wysuszają się szybciej i mocniej niż pozostałe. Jednak większość spękań będzie miała tendencję do zmniejszania się w miarę tego jak belka wyrówna wilgotność w całej swojej objętości do stanu równowagi i zazwyczaj nie będzie to mieć znaczenia dla jej wytrzymałości.

Konstrukcje narażone na wpływy atmosfe-ryczneW wypadku konstrukcji narażonych na oddziały-wania atmosferyczne należy położyć nacisk na ochronę konstrukcyjną oraz impregnację po-wierzchni, zobacz s. 32.

CiężarCiężar właściwy drewna klejonego ustalany jest zazwyczaj na 5 kN/m3, tzn. jego masa wynosi około 500 kg/m3. Jest to praktyczny parametr

Klasa drewna klejonego GL 28c GL 32c,GL 28h

GL 36cGL 32h

Gęstość [kg/m3] 380 410 430


Elementy zginaneMinimalne szerokości elementów zginanych [mm]:

Elementy ściskane (słupy ściskane bez wyboczenia)Minimalne szerokości elementów ściskanych [mm]:

Elementy ściskane (słupy ściskane z wyboczeniem)Minimalne szerokości elementów ściskanych [mm]:

Strefy ścinane belekMinimalne szerokości elementów ścinanych [mm]:

Wykazanie odporności przeciwpożarowej konstrukcyjnego drewna klejonego może mieć miejsce przy przeprowadzaniu obliczeń konstrukcyjnych lub na podstawie określanych przez ITB zasad klasyfikacji ogniowej NP-939/A/99 dla drewna produkowanego przez Lilleheden.

λ λ

18

ZAMAWIANIE I DOSTAWY DREWNA KLEJONEGO

Zamawianie

Poniższe informacje powinny znajdować się na ry-sunkach wykonawczych albo w opisie technicz-nym projektu konstrukcji z drewna klejonego: Klasa wytrzymałości. Standardowo stosowana jest klasa GL32c.Gatunek drewna. Standardowo świerk. Przy wy-sokiej wilgotności otoczenia, można rozważać wykonanie elementów z modrzewia lub drewna sosnowego impregnowanego pod ciśnieniem. Sosna, modrzew lub inne gatunki drewna dostar-czane są na życzenie.Klasa wilgotności. W zamówieniu należy określić w jakiej klasie warunków wilgotnościowych określonych w normie PN-B-03150:2000 będzie pracował zamówiony element. Norma ta wyróż-nia następujące klasy wilgotnościowe:• Klasa 1 - wilgotność drewna < 12% odpo-

wiada temperaturze 20°C i wilgotność względna otoczenia przekracza 60% tylko przez kilka dni w roku. Jest to najczęściej stosowana klasa warunków wilgotnościo-wych, właściwa dla wszelkich obiektów wi-dowiskowych i sportowych, w tym dla base-nów z właściwie zaprojektowaną wentyla-cją.

• Klasa 2 - wilgotność drewna < 20% odpo-wiada temperaturze 20°C i wilgotność względna otoczenia przekracza 85% tylko przez kilka dni w roku.

• Klasa 3 - odpowiada warunkom powodują-cym wilgotność drewna wyższą niż w klasie 2 i dotyczy tylko wyjątkowych przypadków konstrukcji, przypisanych do tej klasy.

Wymiary belek. Zazwyczaj korzystne jest stoso-wanie szerokości i wysokości standardowych, jak podano na s. 13. Długości belek oraz zmienną wysokość przekroju podaje się najlepiej przy po-mocy rysunku.Tolerancje. Jeżeli wymaga się od producenta in-nych tolerancji niż te, które podano na stronie 14, należy o tym poinformować. Wygięcie. Wielkość ewentualnie przewidzianej wstępnej strzałki wygięcia belek i dźwigarów.

Przygotowanie specjalne oraz okucia. Przygoto-wanie, wycięcia, wyfrezowania, otwory oraz ewentualny montaż okuć w trakcie prefabrykacji określa się najlepiej na rysunkach technicznych. Zabezpieczenie powierzchni. Opis zabezpieczenia powierzchni w fabryce oraz na placu budowy. O ile nie ustalono inaczej, całe drewno jest 1 raz gruntowane bezbarwnym środkiem ochronnym do drewna w zakładzie. Zakład produkcyjny wy-konuje na życzenie również pełne zabezpieczenie powierzchni. Zobacz też na stronie 32 informa-cje na temat zabezpieczenia powierzchni. Opakowanie. Na przykład w folię plastykową, która zapobiega zabrudzeniu drewna klejonego. Poza powyższymi informacjami, przy składaniu oferty oraz zamawianiu towarów potrzebne są następujące informacje:• Nazwa budowy.• Adres dostawy, ewentualny rysunek z poda-

niem drogi dojazdowej.• Osoba kontaktowa.• Termin dostawy.• Okucia - informacja o montażu okuć w trak-

cie prefabrykacji, dostawy z okuciami do montażu na budowie lub dostawy bez okuć.

• Informacja o tym czy drewno klejone będzie widoczne w gotowym budynku, m.in. ze względu na wybór miejsca umieszczenia tab-liczki znamionowej.

Dostawa

Drewno klejone dostarcza się zazwyczaj na samo-chodach ciężarowych wyposażonych w dźwig. Drewno klejone poddaje się oględzinom w trak-cie odbioru dostawy, po czym zgłasza się ewentu-alne szkody powstałe podczas transportu i infor-muje o nich w terminie do 8 dni po dostawie. Reklamacje względem usterek i braków należy złożyć przed montażem. Całe drewno klejone do konstrukcji nośnych powinno posiadać tabliczkę znamionową podającą miejsce oraz datę produk-cji. Na życzenie można zmienić miejsce umiesz-czenia tabliczki znamionowej, jednak tabliczek nie można usuwać.

Z A M AW I A N I E I D O STAW Y D R E W N A K L E J O N E G O

Drewno klejone na placu budowy

Drewno klejone na placu budowy jest narażone na wilgoć. W wilgotnym drewnie klejonym podczas późniejszego schnięcia mogą powstawać pęknięcia, ponieważ drewno kle-jone, tak samo jak każde inne drewno, zmienia wymiary podczas zmian swojej wilgotności. Zwłaszcza szybkie i gwał-towne wysychanie powoduje powstawanie pęknięć od wysy-chania, zob. s. 15.Ponadto drewno klejone może ulec zabrudzeniu. Dlatego drewno klejone należy traktować ostrożnie na placu budo-wy. Drewno klejone najczęściej jest dostarczane na plac bu-dowy zapakowane w folię plastykową, ale folia ta nie służy do ochrony przed wilgocią. Najważniejszym celem zastoso-wania plastyku jest ochrona drewna klejonego przed zabru-dzeniem. Po dostawie należy folię usunąć z drewna, aby za-pobiec kondensacji wilgoci pod folią.Aby mieć pewność, że drewno klejone będzie wolne od usterek i że będzie pięknie wyglądać w gotowym budynku, należy stosować się do poniższych wskazówek.

SkładowaniePrzy układaniu w sztaple pomiędzy elementami z drewna zawsze należy stosować przekładki, które powinny leżeć w pionie jedna nad drugą. Sztaplowanie powinno odbywać się na równym i suchym podłożu. W przeciwnym wypadku drewno klejone może np. łamać się podczas długotrwałego składowania.

PrzykryciePrzy składowaniu na zewnątrz drewno klejone należy przy-kryć plandeką, bez względu na to czy zostało w fabryce zapa-kowane w folię czy nie. Przykrycie powinno umożliwiać wen-tylację i chronić przed wilgocią oraz wodą parującą z ziemi.

WentylacjaJeżeli pod folię plastykową dostanie się wilgoć, np. na sku-tek kondensacji, to należy folię usunąć, tak by powietrze mogło wysuszyć drewno klejone. Tam gdzie pod folię do-stało się tylko trochę wody, wystarczy ją podziurawić tak, by woda mogła wyjść na zewnątrz. W przeciwnym wypad-ku mogą powstać przebarwienia drewna klejonego na sku-tek zagrzybienia, np. sinizna.

Ochrona krawędziPrzy podnoszeniu dźwigiem należy stosować szerokie uchwyty, zaś krawędzie drewna należy chronić elastyczny-mi kątownikami, tak by uniknąć śladów po podnoszeniu.

20

PrzykrycieDrewno klejone należy przenieść pod dach tak szybko jak to możliwe i chronić je przed wodą przesączeniową oraz innym oddziaływaniem wody w okresie budowy. Drewno klejone może wytrzymać działanie wody, ale wilgotne drewno klejone może stwarzać problemy w postaci pogorszenia wyglądu, dużych pęknięć na sku-tek wysychania oraz większych ugięć niż przewidywane w projekcie.

SchnięcieJeżeli drewno klejone nabrało wilgoci znacznie więcej po-nad 12%, które miało w chwili dostawy, to schnięcie po-winno odbywać się powoli. Dzięki temu unika się po-wstawania pęknięć, które pojawiają się kiedy drewno schnie zbyt szybko, zobacz s. 15. Ponadto należy zwrócić uwagę na to, iż ugięcie ulega zwiększeniu, kiedy belki drewna klejonego są silnie obciążone podczas schnięcia.

OkuciaUnikać plam rdzy lub smug na drewnie klejonym. Stoso-wać okucia zabezpieczone przed korozją oraz takie środ-ki łączące, jak na przykład ocynkowane łączniki, gwoź-dzie, śruby, sworznie lub wkładki.

KO N ST R U KC J E T Y P O W E

Dźwigary 2-spadowe (dwutrapezowe)

Dźwigary 1-spadowe (trapezowe)

Dźwigary o zakrzywionej i zmiennej wysokości

przekroju (bumerangowe) stosowane są tam, gdzie potrzebne jest większe pochylenie połaci dacho-wej (ok. 5-12°). Ze względu na powstające w ta-kich belkach naprężenia w kierunku prostopadłym do włókien drewna, należy dobierać stosunkowo duży promień krzywizny na dolnej krawędzi dźwi-gara (patrz też informacje na stronie 14).

Dźwigary bumerangowe

Dźwigary łukowe

• Kształt takich dźwigarów sprawia, że pod ob-ciążeniem będą w nich powstawać stosunko-wo duże przesunięcia poziome u podpór – przesunięcia te muszą być uwzględniane przy projekcie niższych części konstrukcji.

• Dźwigar w części łukowej musi być bez-względnie weryfikowany obliczeniowo na naprężenia w strefie kalenicowej, zgodnie z PN-B-03150 rozdział 4.2.4.

K O N S T R U K C J E T Y P O W E

Dla ułatwienia projektowania przedstawiono po-niżej kilka typów dźwigarów oraz szacunkowych wymiarów przekrojów, znajdujących zastosowa-nie w typowych płaskich konstrukcjach.

BelkiBelki proste o stałym przekroju stosuje się zwłasz-cza w konstrukcjach dachowych i jako konstruk-cje belkowe pomiędzy piętrami. Są układane jako belki ciągłe jedno- lub wieloprzęsłowe, albo cią-głe łączone przegubowo (belki gerberowskie).

Dźwigary proste 1-przęsłowe

Dźwigary proste wieloprzęsłowe

Dźwigary proste gerberowskie

Wszystkie zakłady produkują i magazynują belki według programu standardowego. Umożliwia to szybkie dostawy i korzystny poziom cen. Belki stan-dardowe omówione są bliżej na stronie 13.

Dźwigary jednospadowe i dwuspadowe stosowane są głównie jako belki dachowe, wobec których stawia się wymogi względem poziomej krawędzi dolnej (pomijając wielkość wygięcia), natomiast górna krawędź belki ma unosić płaszczyznę da-chu (nachylenie do ok. 5°). Kształt spadku dźwi-gara belki zapewnia właściwy spadek dachu.

10<bh

, 1218llh ÷= , L = 5 ÷ 25 m

10<bh

, 1520llh ÷= , L = 10 ÷ 30 m

10<bh

, 1520llh ÷= , L = 10 ÷ 30 m

1015llh ÷= ,

20301llh ÷= , L = 10 ÷ 40 m

1015llh ÷= ,

20301llh ÷= , L = 10 ÷ 30 m

1018ll

h ÷= , 18301ll

h ÷= , L = 10 ÷ 40 m, < 12°

815llh ÷= ,

1020llf ÷= , L = 6 ÷ 30 m

22

Dźwigary mogą być sprężone ściągami stalowymi lub drewnianymi. W takim wypadku korzystnie zmienia się rozkład naprężeń, co umożliwia zastoso-wanie mniejszego promienia krzywizny i mniejszych wymiarów przekroju poprzecznego. Ściągi często są wyprowadzane na zewnątrz elementów drewnia-nych, dla umożliwienia regulacji oraz usunięcia ewentualnych niedokładności montażu. Ponadto, przy dużych konstrukcjach może być konieczne po-nowne sprężenie ściągów oraz połączeń na sworznie jakiś czas po oddaniu konstrukcji do użytkowania.

Dźwigary ze ściągamiPrzy dachach o nachyleniu większym niż 15° dźwi-gary mogą być wykonane z dwóch belek z drewna klejonego, trzymanych razem przez ściąg z drewna klejonego lub ze stali. Możliwe do osiągnięcia roz-piętości przekraczają 60 m.

Belki kratownicoweDuże belki kratownicowe są często wykonywane w całości z drewna klejonego. W belkach średniej wielkości drewno klejone stosuje się w pasach górnym i dolnym kratownicy oraz w najdłuż-szych i krzyżulcach i słupkach, natomiast krótsze elementy wykonuje się z drewna litego. W przy-padku dużych sił rozciągających krzyżulce roz-ciągane są często wykonywane ze stali.Przy wykonaniu belki górnej ukształtowanej jako parabola można uzyskać konstrukcje szczególnie ekonomiczne. Siły w krzyżulcach kratownicy będą małe, zaś połączenia można wykonać w prosty sposób. Rozpiętości do około 100 m.

Belki wzmocnione spodem cięgnamiW konstrukcjach belkowych wzmocnionych cię-gnami stalowymi obciążenie przyjmowane są przez konstrukcję głównie poprzez siły normalne, podobnie jak w belkach kratownicowych. Kon-strukcje ze ściągiem dolnym posiadają zazwyczaj mniej połączeń i są prostsze od kratownic. Nato-miast są bardziej wrażliwe na nierówne obciążenie niż belki kratownicowe. Części rozciągane są naj-częściej wykonane ze stali, co należy zawsze roz-ważyć z punktu widzenia ochrony pożarowej, gdyż stal jest mniej odporna na ogień od drewna (stal ulega uplastycznieniu w podwyższonej tem-peraturze). Rozpiętości do około 60 m.


RamyRamy z drewna klejonego są często wykorzysty-wane na konstrukcje hal przemysłowych, budyn-ków rolniczych oraz sal sportowych. Zazwyczaj są one wykonywane jako ramy dwuczęściowe, złą-czone w kalenicy. Rozpiętość hal wynosi zazwy-czaj od 10 do 50 m, jednak większe rozpiętości są również możliwe. Odległość w szeregu pomiędzy poszczególnymi ramami wynosi zazwyczaj od 3 do 6 m, przy czym ze względów ekonomicznych najlepiej, żeby była tak duża jak jest to możliwe.

Ramy z zakrzywionymi narożami. Ten typ ramy jest przy znacznych rozpiętościach stosowany najczęściej i jest on bardzo ekonomiczny. Połać dachu może mieć kształt zgodny z kształtem ramy albo tworzyć płaską połać i pionową fasadę, opierając się na ele-mentach stycznych do głównej konstrukcji, przedłu-żających prostoliniowy odcinek rygla i stopy ramy.

Ramy z zakrzywionymi narożami, ze świetlikami.

W przypadku kiedy jest pożądane światło dzien-ne wchodzące do wewnątrz przez szczyt dachu, stosuje się duże ramy nierównej wielkości, gdzie dźwigar na jednej połowie ramy zachodzi nad dźwigar drugiej połowy ramy. W ten sposób po-wstaje przestrzeń na pionowy otwór okienny, bę-dący jednocześnie prostym odpowietrzeniem oraz otworem wentylacyjnym.

Ramy z ukośnymi słupami. Ten typ ramy jest szero-ko stosowany w silosach płaskich i magazynach materiałów sypkich. Poprzez ułożenie nachylenia nóg oraz powierzchni dachu nad kątem zbliżonym do kąta nasypu zmagazynowanej substancji, redu-kuje się nacisk na ściany, a konstrukcja staje się funkcjonalna i ekonomiczna. Ponadto kształt ten stosowany jest w budynkach, w których z różnych powodów pragnie się uniknąć stosowania piono-wych fasad.

Ramy narożne. Ten typ ram wykonuje się zazwy-czaj łącząc rygiel ze słupem w narożu na złącze klejone palczaste, czasem za pomocą dodatkowe-go elementu pośredniego. Inne rozwiązanie, to łączenie ram przy pomocy płyt ze stali lub sklejki, łączonych na łączniki stalowe, lub też dodatko-wo przyklejane. Często też wykonuje się ramy o

podwójnym ryglu ramy albo podwójnym słupie. Wtedy połączenie można wykonać stosując śruby i pierścienie zębate, które najbardziej ekonomicz-nie jest rozmieścić w kole.

Ramy z dwóch trójkątnych części. Konstrukcja może posiadać pionowe ściany oraz duży okap dacho-wy, jeżeli potrzebna jest zadaszona powierzchnia na zewnątrz. Ukośny rozciągany element pod okapem może być wykonany ze stali.

24

ŁukiŁuki z drewna klejonego wykonywane są zazwyczaj z dwóch części jako łuki trójprzegubowe połączone w kalenicy stalowym okuciem, a przy małych siłach w złączu można też wykonywać jako łuki oparte przegubowo tylko na podporach, przy czym 2 ele-menty łuku połączone są sztywnym złączem.

Większe łuki należy łączyć z 3 lub więcej części, jed-nak w taki sposób, by zachować 2- lub 3-przegubo-wy statyczny schemat pracy. Łuki dwuczęściowe z połączeniem u góry są bardzo ekonomicznymi formami konstrukcyjnymi, które m.in. stosuje się w rolnictwie. Łuki takie można wykonywać w do-wolnym kształcie, najczęściej stosuje się kształt wycinka koła lub paraboli. Poszycie dachu wyko-nuje się najczęściej z desek lub sklejki, oraz papy lub blach trapezowych. Łuki mogą posiadać wi-doczne lub niewidoczne (ukryte w fundamencie) ściągi. Ściągi można wykonywać ze stali albo, ze względów przeciwpożarowych, z drewna klejone-go. Ze względu na występujące ugięcie ściągu pod ciężarem własnym, powinien on być podwieszony

na łuku i skonstruowany w sposób umożliwiający jego sprężenie („naciągnięcie”).

Łuki z widocznymi ściągami ustawia się często na słupach dla uzyskania takiej samej wolnej wysoko-ści w całym pomieszczeniu. Łuki stosuje się najczęś-ciej przy rozpiętościach od ok. 20 m do 60 m.

Łuki bez widocznych ściągów mają często ściągi zalane w posadzce. Łuki takie opiera się zazwy-czaj na skośnych żelbetowych podporach wynie-sionych nad ziemię na kilka metrów. Są one sto-sowane przy bardzo dużych rozpiętościach, osią-gających do ok. 100 m.Powierzchnia niewykorzystana przy ścianach ze-wnętrznych może być zmniejszona poprzez obni-żenie posadzki w części przykrytej.

Kopuły i inne przekrycia

Łuki z drewna klejonego mogą być również łą-czone w kopuły poprzez zastosowanie połówek łuków lub innych bardziej złożonych form kon-strukcyjnych.Proste belki z drewna klejonego również wchodzą w skład konstrukcji przykrywających, kiedy np. trzeba pokryć duże prostokątne powierzchnie bez podpór pośrednich. W takich wypadkach często stosuje się ruszty i kratownice przestrzenne.


Inne

Kładki dla pieszychKładki z drewna klejonego mają kształty łukowe lub proste. Tam gdzie jest wymagana duża swo-bodna wysokość, można rozważać most łukowy, pamiętając o zapewnieniu wystarczającej prze-strzeni na rampy wejściowe. Można też zastoso-wać prosty most belkowy, który końcami spoczy-wa na konstrukcji schodów.Mosty narażone są na silne oddziaływania pogo-dowe. Przy formowaniu konstrukcji głównej oraz szczegółów należy brać pod uwagę przykrycie górnych płaszczyzn drewna klejonego, dobre po-krycie powierzchni oraz właściwą konserwację drewna.

Maszty (pylony)Maszty do linii sieci elektrycznej można również wykonywać z drewna klejonego. Takie rozwiąza-nia powinny być wybierane szczególnie ze wzglę-dów ekologicznych, ponieważ drewno klejone wpasowuje się dobrze w krajobraz. Drewno kle-jone jest konkurencyjne w stosunku do stali od strony wytrzymałościowej, ale od stali lżejsze. Może być prefabrykowane w dużych partiach. Istnieją opracowane szczególne typy masztów, metody ich impregnowania i osadzania. Dlatego zaleca się kontakt z producentem drewna klejo-nego na początku projektowania tego typu kon-strukcji.

Listwy odbojnicoweDrewno klejone dobrze nadaje się na odbojnice oraz elementy ochronne, poręcze, listwy ochron-ne przy rampach oraz chroniące przed uderzenia-mi samochodów. Podatność drewna klejonego na kształtowanie stwarza możliwości wytwarzania odbojnic łukowatych, które pod względem kształtu są dostosowane do innych konstrukcji albo stwarzają ochronne zaokrąglenie. Odbojnice z drewna klejonego są elastyczne i zmniejszają uszkodzenia spowodowane uderzeniami. Uszko-dzenia drewna klejonego można łatwo naprawić na miejscu.

26

DETALE POŁĄCZEŃ

Połączenia między elementami konstrukcyjnymi z drewna klejonego jak również pomiędzy drew-nem klejonym a innymi częściami budynku czę-sto wykonuje się ze stali albo sklejki mocowanych gwoździami, śrubami, sworzniami oraz gładkimi lub zębatymi pierścieniami z warstwami pośred-nimi. Poniżej przedstawiono przykłady rozwią-zań typowych szczegółów.

Połączenia belka - słup (1)

Sworzeń Larsena. Centralna płyta wykonana np. ze sklejki paździerzowej zapewnia centralne obciąża-nie słupa. Sworzeń należy naciągnąć, zwłaszcza wtedy gdy wysokość belki jest duża.

Sworzeń wklejony. Zakotwiczenie belki do szczy-tu słupa przy pomocy sworznia wklejonego. Zo-bacz też połączenie sworzniem Larsena.

Sklejka paździerzowa (płyta stalowa). Zakotwi-czenie belki do słupa przy pomocy sklejki albo płytki stalowej przymocowanej gwoździami. Połą-czenie przedstawiono na pełnej szerokości słupa, dlatego będzie miało ono odpowiednią wytrzy-małość na ciągnięcie. Połączenie można wykonać jako przenoszące moment a tym samym zapew-nić poprzeczne usztywnienie od wiatru.


Śruby stalowe. Zakotwiczenie belki do szczytu słupa przy pomocy płaskownika stalowego na ze-wnątrz lub wpuszczonego w środek przekroju drewnianego oraz śrub i sworzni.

Belki na słupach stalowych. Płyta stalowa pod belką drewnianą może przez docisk przenosić reakcję pio-nową, ewentualnie współpracując ze sworzniami i jednostronnymi pierścieniami zębatymi.

Połączenia belka - mur

Zakotwienie taśmą stalową. Mocowanie belki z drewna klejonego do ściany murowanej taśmą stalową oraz gwoździami. Pomiędzy drewnem kle-jonym a cegłami należy położyć papę asfaltową.

Zakotwienie sworzniami. Zakotwienie belki z drewna klejonego do ściany betonowej. Wylana poniżej belki poduszka z zaprawy wyrównuje nierówności betonu.

Połączenie belka-belka (3) Mocowanie wymianów do belek(4)

Połączenia stykowe, stosowane np. w złączach

gerberowskich. Podwieszenie belki dolnej zabez-piecza belkę górną (nachodzącą) przed niedo-puszczalnym ugięciem.

Okucie belkowe. Okucie belkowe może zmniej-szyć działanie momentu skręcającego belki po-przecznej na belkę nośną.

28

Połączenie słup-belka (5)

Zewnętrzne nakładki ze sklejki lub blachy perfo-

rowanej przymocowane gwoździami. Połączenie jest skuteczne, proste do wykonania jako opóź-niające pożar.

Wpuszczone wkładki ze sklejki mocowane gwoź-dziami. Połączenie to można wykonać jako silnie opóźniające pożar, ponieważ element łączący jest całkowicie zabezpieczony przed działaniem ognia.

Podwójne słupy. Belka oparta na dwugałęziowym słupie z drewna klejonego. Połączenie wykonuje się przy pomocy sworzni, śrub oraz pierścieni zę-batych. Ponadto belkę może podpierać od spodu dodatkowy klocek.

Okucie belkowe. Przy takim połączeniu słup bę-dzie obciążony mimośrodowo siłą z belki.

Zamocowanie słupa w fundamencie (6)

Płaskownik stalowy. Zakotwiczenie słupa śruba-mi do zalanego w fundamencie płaskownika sta-lowego.

Sworznie wklejone. Zakotwienie słupów przy po-mocy kotew wklejonych w drewno. Pod słupy można wykonać poduszkę cementową, słupy mogą też być utrzymywane wyłącznie przez kotwy. Po-duszka cementowa podwyższa nośność połączenia zarówno na siłę pionową jak i moment zginający.


Oparcie słupa (7)

Okucia podtrzymujące słupy ze sworzniami Lar-

sena.

Słup mocowany za pomocą ceowników. Moco-wanie słupa poprzez śruby i pierścienie zębate do ceowników zatopionych w fundamencie pozwala na przeniesienie momentów i sił pionowych.

Łuki i ramy dwuspadowe

Połączenia w łukach i ramach można często roz-wiązywać w taki sposób, by siły były przenoszone poprzez nacisk w styku. Dla większych rozpięto-ści zaleca się rozwiązywanie połączeń przy po-mocy elementów stalowych o wymiarach ustalo-nych na podstawie szczegółowych obliczeń.

Tam, gdzie siły przenoszone są poprzez nacisk w styku, należy zapewnić możliwość uginania się konstrukcji z drewna klejonego pod obciążeniem w sposób uniemożliwiający zniszczenie elemen-tów. Przedstawione konstrukcje i połączenia są przykładami rozwiązań zapewniających przeno-szenie sił do fundamentu.

Połączenia przy podstawach(1)

Łączenie na poduszce betonowej. Przykładowe rozwiązanie przenoszące siły poprzez nacisk w styku.

Uchwyt stalowy mocowany do części zalanej w be-

tonie. Duża siła nacisku jest przenoszona przez styk pomiędzy okuciem stalowym a drewnem kle-jonym, natomiast sworznie przejmują siły rozcią-gające wywołane wiatrem.

30

Okucie stopy dla ramy. Siły pionowe pomiędzy drewnem klejonym a fundamentem przenoszone są przez nacisk w styku, ceownik usztywniony ukośną nóżką przenosi siły poziome.

Elementy drugorzędne ram przy podstawach (2)

Przedłużenia na łuku ramy oraz ich łączenia przy pomocy nakładek przybitych na gwoździe lub przykręconych do ramy wkrętami i połączonych nakładką z taśmy lub płaskownika.

Przedłużenia na łuku ramy oraz ich łączenia przy pomocy sworzni Larsena oraz śrub do drewna z gniazdami, ewentualnie dodatkowo z użyciem pierścieni zębatych.


Złącza ram w kalenicy z użyciem sworzni (3)

Okucie na sworzeń, elementy ramy połączone przybite odcinkiem taśmy stalowej.

Okucie przegubowe z płyt stalowych mocowa-nych sworzniami oraz pierścieniami zębatymi na zewnątrz ramy. Siła przenoszona tylko przez te łączniki, bezpośrednio na drewno klejone.

Okucia zachodzące „na widelec” - siła nacisku jest przenoszona na styku pomiędzy drewnem klejo-nym a środkową częścią okucia, sworzeń w środ-ku tworzy przegub.

Połączenie przy pomocy dwuteownika, który za-pewnia przeniesienie siły poprzecznej.

32

klejone należy podnieść conajmniej 10 cm ponad beton, płytki, pokrycie asfaltem itp., oraz 20-30 cm ponad powierzchnię gleby.

Ukształtowanie drewna klejonego dla zapewnie-

nia ochrony wodą opadową i odbijającą się od

gruntu.

W konstrukcjach z drewna klejonego oświetlo-nych słońcem będzie występować szybkie wysu-szanie niechronionych powierzchni, natomiast środek przekroju pozostanie nadal wilgotny. Po-woduje to powstawanie dużych naprężeń spowo-dowanych nierównomierną wilgotnością prze-kroju, wnętrze uniemożliwi kurczenie się wysu-szonej strefy powierzchniowej, na skutek czego mogą powstać pęknięcia przez które do wewnątrz będzie mogła dostawać się woda. Zwłaszcza przy końcach elementów z drewna klejonego tworze-nie się pęknięć może być intensywne, ponieważ przemieszczanie fug odbywa się stosunkowo szybko zgodnie z kierunkiem włókien. Dlatego też wystawione na działanie słońca końce ele-mentów z drewna klejonego powinny być przy-krywane, na przykład deską lub płytą metalową. W miejscach mniej wystawionych na słońce może wystarczyć uszczelnienie.

OCHRONA DREWNA

Drewno klejone, tak samo jak zwyczajne drew-no, rozkłada się pod wpływem oddziaływań bio-logicznych i klimatycznych. Atak zgnilizny lub grzybów jest najbardziej poważnym i najczęściej występującym zagrożeniem.Drewno suche nie gnije. Przy konstrukcyjnej

ochronie drewna najlepszym sposobem ochrony jest zapewnienie, że drewno przez cały czas bę-dzie utrzymywane w stanie powietrzno-suchym. Zabezpieczenie powierzchniowe środkiem chro-niącym drewno uzupełnia konstrukcyjną ochro-nę drewna. Zatrzymuje ono wodę i chroni przed gniciem powierzchni, zagrzybieniem oraz pro-mieniowaniem ultrafioletowym.Impregnacja pod ciśnieniem daje dobry efekt za-pobiegawczy, ale należy zwrócić uwagę na to, że nie zawsze drewno zostaje przy tej metodzie za-impregnowane wewnątrz środkami grzybobój-czymi, dlatego też w niektórych okolicznościach, mino przeprowadzenia impregnacji, może wystą-pić atak grzybów.

Konstrukcyjna ochrona drewnaKonstrukcyjna ochrona drewna klejonego polega na dobraniu odpowiedniego ukształtowania kon-strukcji. Należy zapewnić to, aby wilgotność drewna była mniejsza niż 20%. Ten przypadek ma miejsce w konstrukcjach z drewna klejonego, które są chronione przed bezpośrednim oddzia-ływaniem wody, opadami oraz kondensacją pary wodnej. Drewno klejone powinno być zawsze przykryte, chronione przed opadami. Nie mogą występować poziome powierzchnie drewna kle-jonego narażone na bezpośrednie oddziaływanie wody. Pionowe i dolne płaszczyzny drewna klejo-nego również należy chronić przed oddziaływa-niem wody, np. wody spływającej lub pryskającej, odbijającej się od innej powierzchni. Zabezpie-czenie wykonuje się albo poprzez przykrycie, np. przy okapach dachowych, albo poprzez zabez-pieczenie powierzchniowe. Przy zastosowaniu obydwu metod naraz uzyskuje się bardzo pewną ochronę. Bezpośrednie oddziaływanie wody wy-stępuje tam, gdzie krople wody odbijają się od powierzchni. Ponadto krople wody mogą zainfe-kować drewno grzybami. Dlatego też drewno

O C H R O N A D R E W N A

Przy kształtowaniu konstrukcji należy zapewnić odpływ wody z drewna klejonego. Na przykład powierzchnie podtrzymujące elementy powinny mieć spadek, zaś okapniki powinny być wysunięte tak daleko, aby krople wody z nich spadające nie uderzały w drewno klejone. Obok przedstawiono przykłady przykrycia drewna klejonego przy po-mocy profilowanych desek. Jeżeli pomimo przy-krycia drewno klejone pozostanie wilgotne, to ważne jest, aby wokół drewna była wentylacja, tak by mogło ono wyschnąć ponownie. Należy zapo-biec temu, aby drewno klejone przyjmowało wodę ze stykających się z nim wilgotnych konstrukcji. Powinno ono albo w ogóle nie stykać się kon-strukcjami narażonymi na zawilgocenie, albo też by od nich przegrodzone warstwą (membraną) chroniącą od wilgoci, np. z papy asfaltowej blachy stalowej. Tam, gdzie drewno klejone przechodzi przez przegrodę paroszczelną, przestrzeń pomię-dzy drewnem a przegrodą powinna zostać uszczel-niona. W przeciwnym wypadku będzie występo-wać kondensacja, kiedy ciepło oraz wilgotne po-wietrze wewnątrz będzie się przemieszczać koło elementu drewnianego. Nawet stosunkowo nie-wielkie szczeliny mogą spowodować w ciągu zimy kondensację dużej ilości wody. Należy dążyć do tego, aby cały przekrój z drewna klejonego znaj-dował się po tej samej stronie paroszczelnej prze-grody budowlanej. W przeciwnym wypadku po-wstanie sytuacja, gdy jedna część przekroju będzie miała większą wilgotność, zaś druga będzie sucha. Spowoduje to wygięcia elementu od wilgoci lub wymuszone przesunięcia. Drewno klejone w mo-mencie dostawy ma wilgotność wynoszącą 12-14% i dlatego dobrze nadaje się do wbudowywa-nia w większości budynków. Z tego też względu nie należy wystawiać go na działanie wilgoci na placu budowy. Przy składowaniu należy je przy-kryć, zaś po zabudowaniu należy je niezwłocznie osłonić. Jeżeli drewno klejone będzie wilgotne to nie powinno schnąć zbyt szybko (zobacz s. 15).

Zabezpieczanie powierzchnioweTen sposób zabezpieczenia nie powinien służyć tylko ochronie przed oddziaływaniem wody. Na-leży również zapewnić stabilne warunki wilgot-nościowe konstrukcji, czyli doprowadzić do tego, by zmiany wilgotności odbywały się powoli i aby

wilgotność była bardziej jednolita w całym prze-kroju drewna klejonego. Przez to redukuje się powstawanie pęknięć w drewnie klejonym; moż-na go też uniknąć jeżeli jest ono zabezpieczone przed wysuszaniem przez słońce.Dlatego jest szczególnie ważne, aby zakończenia elementów z drewna klejonego były uszczelnione. Uszczelnienie można wykonać poprzez powtórze-nie zabezpieczenia powierzchni, ale można je też wykonać klejem PCV-C z utwardzaczem. Tam, gdzie drewno klejone jest bezpośrednio wystawio-ne na oddziaływanie warunków atmosferycznych, należy jego powierzchnię ponownie zabezpieczać co pewien czas. Im lepiej drewno klejone zostanie zabezpieczone, tym więcej czasu może upłynąć pomiędzy kolejnymi konserwacjami. Niewłaści-wie i nierówno wykonana konserwacja pofałdo-wanej i spękanej powierzchni może spowodować zwiększoną wilgotność, ponieważ woda może przesiąkać przez pęknięcia powstałe na skutek nie-równomiernego zawilgocenia, podczas gdy kon-serwacja powierzchni redukuje wysychanie.

34

Środki konserwujące powierzchnię powinny za-wierać pigment, zaś same farby powinny mieć umiarkowane kolory albo też barwy ziemne. Nie należy stosować czarnej farby. Pigmenty chronią drewno przed słonecznym promieniowaniem ul-trafioletowym. Dlatego konserwacja powierzch-ni chroni tym lepiej drewno klejone im bardziej je zakrywa. Dla zapobiegnięcia przebarwieniom od pleśni konserwację powierzchni wykonuje się środkami grzybobójczymi. Ponieważ ich penetra-cja jest bardzo ograniczona, w ten sposób chro-niona jest tylko sama powierzchnia. Powierzch-nie w pęknięciach pozostaną niezabezpieczone i dlatego regularna konserwacja jest tak ważna.

Impregnacja pod ciśnieniemImpregnacji drewna pod ciśnieniem ma na celu zabezpieczenie od wewnątrz środkami grzybo-bójczymi. Jako drewno impregnowane, zazwy-

czaj stosuje się sosnę zaimpregnowaną mieszani-ną soli miedzi, chromu i arsenu, co nadaje drew-nu zielonkawe zabarwienie.Niekiedy deformacje sosny na skutek wilgoci są większe niż świerku, zaś wilgotność zmienia się szybciej, zwłaszcza w sośnie impregnowanej pod ciśnieniem, co zwiększa ryzyko powstawania pęknięć na skutek schnięcia. Jeżeli konstrukcja jest wystawiona na działanie słońca i deszczu, ko-nieczne staje się dobre i odporne na warunki at-mosferyczne zabezpieczenie powierzchni. Kon-strukcje z drewna klejonego powinny być przede wszystkim zabezpieczane przed gniciem oraz grzybami przy pomocy ukształtowania czysto konstrukcyjnego. W połączeniu z ewentualną konserwacją powierzchni albo impregnacją pod ciśnieniem można w ten sposób wykonać wyjąt-kowo trwałe konstrukcje z drewna klejonego.

STĘŻE N I A W I AT R O W E

STĘŻENIA WIATROWE

Konstrukcje powinny posiadać sztywność prze-strzenną, tzn. powinny być w stanie przyjąć wszystkie oddziaływania na które będą narażone, zarówno pionowe jak i poziome. Obciążenie wia-trem jest najczęściej spotykanym obciążeniem poziomym działającym na konstrukcję poza ob-ciążeniami pionowymi.Niektóre konstrukcje posiadają własną sztywność przestrzenną. Dotyczy to np. konstrukcji ze sprę-żonymi słupami albo konstrukcji mieszanych, zbu-dowanych z elementów belkowych i płyt, pod warunkiem, że są one dostatecznie mocne. Inne konstrukcje są stabilne tylko dla pewnych kierun-ków obciążeń, zazwyczaj pionowych, natomiast konieczne jest wprowadzenie specjalnych usztyw-nień dla przyjęcia pozostałych obciążeń, najczęściej poziomych. Łuki oraz ramy są stabilne w swojej płaszczyźnie. Stężenia wiatrowe służą do przyjmo-wania obciążeń na ściany szczytowe w kierunku prostopadłym do płaszczyzny łuków oraz innych obciążeń o tym samym kierunku. Ściany szczyto-we są obciążone parciem wiatru z jednej strony budynku, ssaniem z drugiej. Powstające siły roz-dziela się poprzez konstrukcję szczytu budynku pomiędzy fundament i dach. Siły na dachu prze-noszone są przez konstrukcję dachową tworzącą sztywną tarczę z płyt poszycia, więźby i elemen-tów nośnych, następnie na usztywnienia na ścia-nach, a poprzez nie do fundamentu. W podobny sposób działa usztywnienie stężeniami w przypad-ku parcia wiatru na ściany boczne budynku, jeżeli słupy utwierdzone w fundamencie same nie prze-noszą do gruntu momentów spowodowanych wiatrem. Najprostszą postać usztywnienia przed wiatrem uzyskuje się w budynkach, które posiada-ją sztywne poszycie dachu oraz ścian, jako że od-działywanie tych powierzchni może zapewnić ko-nieczną równowagę. Za powierzchnie sztywne można uznać pokrycia dachowe zbudowane ze sklejki albo podobnych płyt, które są przybijane do znajdującej się pod spodem konstrukcji. Ponad-to większość form elementów dachu może two-rzyć sztywną powierzchnię dachową.W pozostałych przypadkach stabilność przestrzen-na jest zapewniana poprzez dźwigary kratowe lub ściągi poprzeczne w płaszczyźnie dachu i ścian.

Kształtowanie stężeńUsztywnienie od wiatru można wykonać jako dźwigar kratowy albo jako ściągi, przechodzące przez wiele przęseł. W obydwu przypadkach siły są przejmowane przez belki, słupy albo ramy, oraz płatwie. Wykorzystanie płatwi wymaga ta-kiego rozwiązania ich połączenia z ramami, by mogły przejąć powstające siły. Przy większych konstrukcjach zamiast płatwi, wykorzystuje się niezależne elementy z drewna klejonego lub rur kwadratowych stalowych.

Ukształtowanie usztywnienia od wiatru

36

Stężenia połaciowe po skosie można wykonać z płaskowników, które prowadzi się nad płatwia-mi lub pod nimi, a mocuje śrubami albo gwoździa-mi. Rozwiązanie takie umożliwia tylko przenosze-nie małych sił bez użycia okuć, oraz nie umożliwia napinania stężeń (wprowadzenia do nich dodat-kowej siły). Z tych powodów takie rozwiązanie stosuje się tylko do niewielkich konstrukcji. Przy małych konstrukcjach można też zastosować stę-żenia wykonane jako skratowania z drewna. Taka forma stężania połaci dachowej była wcześniej bardzo rozpowszechniona, ale wymaga ona bar-dzo dokładnego wykonania elementów drewnia-nych, jest wrażliwa na wysuszenie, zaś późniejsza regulacja stężeń jest niemożliwa. Najczęściej spotykane są stężenia połaciowe wy-konywane z prętów stalowych, które mocuje się do stalowych okuć przymocowanych na ramach. Możliwość późniejszego naciągnięcia, która jest bardzo istotna, może być zapewniona albo po-przez okucia albo napinacze do ściągów. Na ry-sunkach przedstawiono typowe rozwiązania in-dywidualnie wykonanych napinaczy. Przy mniej-szych konstrukcjach pręty przeprowadza się przez otwory przewiercone po prostu w ramach z drewna klejonego. Tak wykonane stężenia są napinane za pomocą nakrętek na końcach. W wypadku zastosowania okuć do napinania stę-żeń używa się nakrętek napinających (tzw. śrub rzymskich). Pręty umieszcza się z reguły tak bli-sko górnej krawędzi ram jak jest to możliwe. Obok zamieszczono przykłady rozwiązania napi-nania ściągów przewiercanych w drewnie. Więk-szość fabryk drewna klejonego opracowała stan-dardowe rysunki dla usztywnień od wiatru i mo-że dostarczyć konieczne okucia wraz z prętami stalowymi oraz napinaczami.

Kiedy stężenia wiatrowe są umieszczone w płasz-czyźnie połaci dachowej o zmieniającym się na-chyleniu, wystąpią w konstrukcji dodatkowe siły skierowane pod kątem prostym do płaszczyzny dachu. Tak dzieje się np. przy pochyleniu w kon-strukcjach ram. Siły przy pochyleniu mogą być tak duże, że staną się one istotne dla wymiarowa-nia. Problem ten redukuje się, jeżeli konstrukcja kratowa stężeń wiatrowych zostaje rozciągnięta

na więcej przęseł budynku. Na diagramie poniżej przedstawiono zalecaną ilość przęseł, jakie po-winno obejmować stężenie dla zmniejszenia tych sił, w przypadku typowych budynków, w zależ-ności od rozmiarów. Diagram dotyczy dachu o nachyleniu do 30°.

STĘŻE N I A W I AT R O W E

Szczegóły

Na rysunkach przedstawiono przykłady detali, które umożliwiają zapewnienie równowagi prze-strzennej zarówno konstrukcji belkowo-słupo-wych jak i ram.

Na przedstawionych przykładach siły ukośne będą przenoszone na belkę z drewna klejonego osiowo ze ściągu oraz poprzecznie ze śrub.

38

ZAŁĄCZNIKI

Tabela charakterystyk wybranych przekrojów:

Tabele nośności typowych belek:

Belki stropowe 1-przęsłowePomieszczenia mieszkalne [gk=1.5 kN/m2]

W tablicach podano maksymalne odległości pomiędzy podporami elementów, w zależności od ich przekroju.

maksymalny rozstaw elementów – bez uwag

Założenia do tablicObciążenia ciężar własny char. stropu 50 kg/m2 bez ciężaru własnego belek obc. char. zmienne użytkowe 150 kg/m2

Ugięcia od sumy obc. 1 /300 rozpiętości od obc. stałych 1 /450 rozpiętościMateriał GL 32 c

Uwagi Tablica nie uwzględnia warunków pożarowych

Z A ŁĄC Z N I K I

40

Belki stropowe 1-przęsłowe

Pomieszczenia biurowe [gk=2.0 kN/m2]


maksymalny rozstaw elementów – bez uwag




Płatwie/krokwie dachowe 1-przęsłowe

Zadaszenie ciężkie [qk=0.9 kN/m2], str. śnieg. II [sk=0.9 kN/m2]


maksymalny rozstaw elementów- przy spadku do 15° – dotyczy rozstawu płatwi- przy spadku powyżej 15° – dotyczy rozstawu krokwi




Z A ŁĄC Z N I K I

42

Płatwie/krokwie dachowe 1-przęsłowe

Zadaszenie lekkie [qk= 0.5 kN/m2], str. śnieg. II [sk=0.9 kN/m2]


maksymalny rozstaw elementów- przy spadku do 15° – dotyczy rozstawu płatwi- przy spadku powyżej 15° – dotyczy rozstawu krokwi




Przykład obliczeniowy: dźwigar 2 spadowy

Założenia projektoweSprawdzić nośność dźwigara 2-trapezowego z drewna klejonego. Wymiary dźwigara: wysokość nad podporą hp=810 mm, wysokość w środku rozpiętości hmax=1360 mm, szerokość b=160 mm. Dłu-gość między podporami L=20.0 m, osiowy rozstaw dźwigarów a=6.0 m, klasa drewna klejonego GL28h , klasa użytkowania konstrukcji 1-sza. Obciążenia wg zestawienia tabelarycznego poniżej. Cię-żar własny dźwigara, przyjąć zgodnie z wymiarami rzeczywistym. Dźwigar jest stężony poprzecznie płatwiami w obciążonym pasie górnym, odstęp płatwi l=2,5m.Średnia wysokość dźwigara h = ½ * (hp+hmax) = 1085 mm.Dla uproszczenia nie uwzględniamy zwiększenia obciążenia ciężarem stałym spowodowane spadkiem dachu, ponieważ przy spadku 5,5% = 3,15°, wynosi ono jedynie 0,15% (1/cos(3,15°) = 1,0015 ), a obciążenia stałe zostały przyjęte z większym zapasem.

W klasie drewna GL 28h otrzymamy następujące wielkości obliczeniowe:

Stan graniczny nośności

Naprężenia normalne

Obciążenie wartość char. [kN/m2]

γf [-]

wartość obl. [kN/m2]

Papa termozgrzewalna x2 0,150 1,20 0,180Wełna mineralna twarda 20 cm x 1,3 kN/m3 0,260 1,30 0,338Blacha trapezowa TR 50x0,75mm 0,075 1,10 0,082Płatwie 120/280 co 2,5 m = 0,12*0,28*5/2,5 0,067 1,10 0,074Ciężar własny dźwigara h * b * 5[kN/m3] / a = 1,085*0,16*5,0/6,0 0,145 1,10 0,160Dodatkowe obciążenie podwieszonymi instalacjami – przyjęto 0,150 1,20 0,180

RAZEM 0,847 1,197 1,014Śnieg I strefa, C1=0,8 wg PN-80/B-02010 / Az1:2006 0,560 1,50 0,840Wiatr – pomijamy – – –

RAZEM obciążenia stałe + zmienne [kN/m2] 1,407 − 1,854RAZEM na metr bieżący dźwigara obciążenia stałe + zmienne [kN/m] qk = 8,442 − qd = 11,124

Obliczenia będziemy przeprowadzać dla klasy trwania obciążeń średniotrwałych, ponieważ obciążenie śniegiem należy traktować jak obciążenie średniotrwałe (od 1 tygodnia do 6 miesięcy), zgodnie z PN-B-03150, tab. 3.2.4.

Wartości obliczeniowe właściwości mechanicznych drewnaW klasie obciążeń krótkotrwałych, na podstawie PN-B-03150, 3.2.2 mamy jak następuje:

Wytrzymałośćna zginanie

Wytrzymałość na rozciąganie w poprzek włókien

Wytrzymałość na ściskanie w poprzek włókien

Wytrzymałośćna ścinanie

Modułsprężystości

Modułsprężystości

fm,g,d [MPa] ft,90,g,d [MPa] fc,90,g,d [MPa] fv,g,d [MPa] E0,g,mean [MPa] E0,g,05 [MPa]

17,23 0,28 1,85 1,97 12 600 10 200

Miejsce występowania największych naprężeń: xa = 0,5 * L * hmax

hp = 5,956 m

Wysokość dźwigara w przekroju obliczeniowym ha = hp + xa * tan(3,15°) = 1,137 m

P R Z Y K ŁA D O B L I C Z E N I O W Y: DŹW I G A R 2 S PA D O W Y

kmod = 0,80 [-] (klasa 1 użytkowania konstrukcji) , γM = 1,30 [-]γM

kmodXkXd=

44

Wartość reakcji na podporze skrajnej RB = 0,5*L*g = 10,786*10 = 111 kN

Moment zginający w przekroju obliczeniowym Ma = RB*xa – 0,5*qd* xa2 = 466 kNm

Wskaźnik wytrzymałości w przekr. obliczeniowym Wya = (b * ha2) / 6 = 34,51*106 mm3

Długość wyboczeniowa dźwigara ld = l + 2 h = 2,5 + 2*1,085 = 4,67 m

Smukłość sprowadzona i wsp. stateczności giętnej λrel,m = 0,743 → kcrit

= 1,000 [-](wzór 4.2.2.c)

Naprężenia normalne σm,d = a

a

WyM = 13,49 MPa

Naprężenie dopuszczalne normalne kcrit * fm,d = 22,15 * 1,00 = 17,23 MPa → 78%

Naprężenia maks. na dolnej krawędzi dźwigara σm,0,d = ya

a2

WM

))15,3(tan*41( °+ = 13,65 MPa

Naprężenie dopuszczalne normalne fm,d = 22,15 * 1,00 = 17,23 MPa → 79%

Naprężenia na górnej nachylonej kraw. dźwigara σm,α,d = ya

a2

WM

))15,3(tan*41( °+ = 13,33 MPa

Naprężenie dopuszczalne normalne fm,α,d =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛α+α 22

d,90,c

d,m

dm,

cossin*ff

f

= 16,81 MPa → 79%

Naprężenia w strefie kalenicowej

Moment zginający w środku dźwigara Map = 0,125*qd* L2 = 557 kNm

Wskaźnik wytrzymałości w kalenicy (hap=1,36m) Wy,ap = (b * hap2) / 6 = 49,32*106 mm3

Współczynniki kr = 1 [-] , kl = 1+1.4*tan(3,15°) + 5.4*tan2(3,15°) = 1,093 [-]

Naprężenia krawędziowe w strefie kalenicowej σm,α,d = ap

apl Wy

M*k = 12,34 MPa

Naprężenie dopuszczalne normalne fm,α,d = 16,81 MPa → 73%

Naprężenia rozciągające prostopadłe do włókien w strefie kalenicowej

Współczynnik redukcyjne kdis = 1,4 [-], kp = 0,2 * tan(3,15°) = 0,011 [-]

Objętość porównawcza V0 = 0,010 m3

Objętość strefy kalenicowej dźwigara Vap = 0,292 m3

Współczynnik redukcji nośności kdis (V0/Vap)0.2 = 0,713 [-]

Naprężenia rozciągające prostopadłe do włókien σt,90,d = ap

app Wy

M*k = 0,124 MPa

Naprężenia dopuszczalne d,90,t

2,0

ap

0dis f*

VV

k ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ = 0,20 MPa → 62%

Naprężenia ścinające na podporze

Współczynnik kv = 1 [-]

Naprężenia ścinające τ1,d = p

B

h*bR

*5,1 = 1,29 MPa

Naprężenie dopuszczalne ścinające kv * fv,d = 1,97 MPa → 65%

Moment bezwładności przekroju podporowego Jp = (b * hp3) / 12 = 7,086*109 mm4

Moment statyczny przekroju podporowego Sp = (b * hp2) / 8 = 13,12*106 mm3

Naprężenia ścinające τ2,d = b*J

S*R

p

pB = 1,29 MPa

Naprężenie dopuszczalne ścinające kv * fv,d = 1,97 MPa → 65%

Oparcie dźwigara na podporze

Przyjęto oparcie długości ap = 450mm

Współczynnik kc,90 = 1,00 [-]

Docisk na podporze σc,90,d = b*a

R

p

B = 1,55 MPa

Wytrzymałość na docisk fc,90,d = 1,85 MPa → 84%

Stan graniczny użytkowania

Obciążenia charakterystyczne od obciążeń stałych gk = 5,09 kN/mb

Obciążenia charakterystyczne od obciążeń zmiennych qk = 3,36 kN/mb

Współczynnik pełzania i wpł. wilgotności kdef = 0,00 [-] (obciążenia krótkotrwałe)

Współczynnik wpływu sił tnących L / hp = 14,71

Moment bezwładności przekr. średniego Jśr = 29,3*109 mm4

Ugięcia od części stałej obciążeń

Ugięcie od momentów (klasa 1 obc.) uM = 25 mm

Współczynnik wpływu siły tnącej ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞⎜

⎝⎛+

2

Lh

2,191 = 1,66 [-]

Ugięcie od obciążenia stałego doraźne uinst1 = 42 mm

Ugięcie od obciążenia stałego końcowe ufin1 = 67 mm

Ugięcia od części zmiennej obciążeń

Ugięcie od momentów (klasa 4 obc.) uM = 17 mm

Ugięcie od obciążenia zmiennego doraźne uinst2 = 28 mm

Ugięcie od obciążenia zmiennego końcowe ufin2 = 35 mm

Ugięcia od obciążenia całkowitego

Ugięcie od obciążenia całkowitego doraźne uinst = uinst1 + uinst2 = 70 mm

Ugięcie od obciążenia całkowitego końcowe ufin = ufin1 + ufin2 = 102 mm

Ugięcie dopuszczalne bez wstępnej strzałki: ufin < L / 300 = 67 mm → 152%

Ze względu na przekroczenie dopuszczalnych odkształceń, zastosowano wstępną ujemną strzałkę ugięcia elementu:

Przyjęto u0 = 50 mm unet = ufin – u0 = 102 –50 = 52 mm

Ugięcie dopuszczalne przy wstępnej strzałce: unet < L / 200 = 100 mm → 52%

P R Z Y K ŁA D O B L I C Z E N I O W Y: DŹW I G A R 2 S PA D O W Y

BIBLIOGRAFIA

• PN-B-03150:2000 Konstrukcje drewniane. Ob-liczenia statyczne i projektowanie. (Norma oparta na EUROCODE 5 ENV 1995-1-1:1993)

• PN-EN 1194:2000 Konstrukcje drewniane. Drewno klejone warstwowo. Klasy wytrzymało-ści i określanie wartości charakterystycznych.

• PN-EN 338:2004 Drewno konstrukcyjne -- Klasy wytrzymałości

• PN-EN 384:2004 Drewno konstrukcyjne -- Oznaczanie wartości charakterystycznych właś-ciwości mechanicznych i gęstości

• PN-EN 386:2002 Drewno klejone warstwowo -- Wymagania eksploatacyjne i minimalne wy-magania produkcyjne

• PN-EN 390:1999 Drewno klejone warstwowo -- Wymiary -- Dopuszczalne odchyłki

• PN-EN 14081-1:2007 Konstrukcje drewniane -- Drewno konstrukcyjne o przekroju prostokąt-nym sortowane wytrzymałościowo -- Część 1: Wymagania ogólne

• PN-EN 14081-2:2006 Konstrukcje drewniane -- Drewno konstrukcyjne o przekroju prostokąt-nym sortowane wytrzymałościowo -- Część 2: Sortowanie maszynowe; wymagania dodatkowe dotyczące wstępnych badań typu

• PN-EN 14081-3:2007 Konstrukcje drewniane -- Drewno konstrukcyjne o przekroju prostokąt-nym sortowane wytrzymałościowo -- Część 3: Sortowanie maszynowe: wymagania dodatkowe dotyczące zakładowej kontroli produkcji

• PN-EN 14080:2006 Konstrukcje drewniane -- Drewno klejone warstwowo -- Wymagania

• „Przykłady obliczeń konstrukcji budowlanych z drewna. Konstrukcje budowlane.” Władysław Nożyński, WSiP Wa-wa 1994, wyd. drugie zmienione 2002.

• „Budownictwo Drewniane” Zbigniew Mielcza-rek, Arkady Wa-wa 1994

• „Budownictwo drewniane” Helmut Neuhaus, Polskie Wydawnictwo Techniczne, Rzeszów 2004

• NP-939/A/99 Instytut Techniki Budowlanej, Zasady ustalania klasyfikacji ogniowej dla elementów z drewna klejonego warstwowo prod. firmy Lilleheden

B I B L I O G R A F I A

Drewno Klejone

Tytut oryginału TRAE 30

Autor CIVILINGENIOR HILMER RIBERHOLT

Redakcja wyd. duńskiego TRAEBRANCHES OPLYSNINGSRAD

Grafika TRINE PREISLER

Copyright © 2002 TRAEBRANCHES OPLYSNINGSRAD

wydanie 4 zmienione, grudzień 2008

Tłumaczenie ADAM FLEKS

Redakcja wydania polskiego ŁUKASZ KOZICKI

wielkowymiarowe konstrukcje z drewna klejonego · szanowni paŃstwo, firma lilleheden polska sp. z...

Documents