Istnieją szerokie perspektywy dla rozwoju technologii i materiałów związanych z drewnem i bambusem, np. kompozyty. Rozwój tych materiałów uzależniony jest w dużej mierze od dostępności surowca oraz dalszego przeprowadzania badań wytrzymałościowych. Ważne jest również, aby do popularyzacji tych odnawialnych surowców włączyły się organizacje pozarządowe, a także rządy.
Projektowanie konstrukcji drewnianych powinno być zgodne przede wszystkim z normą PN-EN 1995 Eurokod 5 oraz związanymi z nią normami materiałowymi. Istnieje kilka podstawowych norm, które pokazują, że rynek i nasza wiedza dotycząca materiałów opartych na włóknach drzew (przede wszystkim, chociaż nie tylko, bo dochodzi w tym zakresie jeszcze bambus) stale się rozwijają. Zajmując się projektowaniem konstrukcji drewnianych, warto uświadomić sobie, że mimo sporej wiedzy o surowcu, jakim jest drewno, stale rozwijamy nowe technologie, tworząc potrzebę pogłębiania wiedzy o materiałach włóknistych. Namiastkę obecnej sklejki stworzyli Egipcjanie, ale początki konstrukcyjnego zastosowania produktów drzewnych datuje się na początek ubiegłego stulecia (rys. 1).
Rys. 1. Rozwój przemysłu materiałów drzewnych [1]
Rys. 2. Spojrzenie na drewno (materiał włóknisty) z różnej perspektywy skali [2]
>>> Przekrycia na bazie drewna
>>> Pojemność cieplna ścian o konstrukcji szkieletowej drewnianej
>>> Na Śląsku powstał biurowiec z drewna
W ślad za rozwojem technik poznawczych (mikroskopy, czułe urządzenia pomiarowe itp.) rozwinęliśmy również inną perspektywę oceny właściwości drewna. Sięgnęliśmy już bardzo głęboko w strukturę materiału – do nanotechnologii (rys. 2). Podstawowa ocena konstrukcyjna zadowala się perspektywą makro, ale podnoszenie bezpieczeństwa pożarowego lub ochrony przed korozją biologiczną sięga już czasem po skalę nano, np. metody nanoinfiltracji czy nanosrebra w impregnacji. Zmiany zachodzą też w zakresie zastosowania materiałów drzewnych (drewna i materiałów drewnopochodnych) do rozwijania zrównoważonego budownictwa energooszczędnego. Obecne rozwiązania materiałowe przegród zewnętrznych są w stanie sprostać mocno wygórowanym wymaganiom współczynnika U – przykład rozwoju ściany drewnianej w czasie z uwzględnieniem zmian wymagań dla współczynnika przenikania ciepła (rys. 3).
Rys. 3. Zmiany zachodzące w rozwiązaniach przegród zewnętrznych na bazie drewna [3]
Każdy z nowych materiałów, bazując na włóknie drzewnym (fot. 1), daje produkt, którego cechy są bliskie właściwościom drewna, jednak skala możliwości zastosowania nowego wyrobu tworzy szerszy zakres zastosowania i potrzebę badań w zakresie, jakiego dotychczas nie prowadzono. Przykładem niech będzie rolling shear (ścinanie warstwowe), którego nie dostrzegaliśmy na poziomie pracy belek prostych z drewna litego o rozpiętościach kilku metrów. Jednak cecha ścinania po przyrostach ujawniła się w momencie wprowadzenia materiałów płytowych, zwłaszcza w układach ortogonalnych, np. w technologii CLT czy w pracy sklejki, które to materiały wykazują się tendencją do takich uszkodzeń (fot. 1).
Fot. 1. Materiały z włókien drzewnych. Efekt ścinania po przyrostach rocznych – rolling shear na przykładzie CLT [4]
Fot. 2. Sklasyfikowane drewno – klasa C24. Fot. Dorota Kram
W dalszej części artykułu:
Materiały z włókien drzewnych – badania i klasyfikacja
Właściwości drewna
Konsekwencje szerokich badań CLT – budynki wysokie
Bambus jako materiał konstrukcyjny
Cały artykuł dostępny jest w numerze 6/2023 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
| dr inż. Dorota Kram, prof. PK Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii Lądowej |
Paweł Gołąb, student PK Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii Lądowej |
Literatura
1. D. Kram, Problem świadomego pozyskiwania właściwości tworzyw drzewnych na potrzeby konstrukcyjne, „Przegląd Budowlany” nr 3/2017.
2. P. Lindsay, T. Eleanor, Strengthening Construction Materials via Incorporation of Cellulose Nanocrystals, A Sustainable Biomaterial, Pittsburgh 2012 http://136.142.82.187/eng12/Chair/pdf/4213.pdf.
3. D. Kram, Budownictwo na bazie drewna, „Vademecum Konstrukcje budowlane”, 2015.
4. T. Ehrhar, Rolling Shear Properties of some European Timber Species with Focus on Cross Laminated Timber (CLT): Test Configuration and Parameter Study, e-collection.library.ethz.ch-2015.
Sprawdź: Produkty budowlane
