Важные параметры конструкционной древесины

Для возведения несущих конструкций, а также иных сооружений и элементов внутренней отделки используется конструкционная древесина. Ее качество, как совокупность различных параметров, регламентируется ГОСТ 21554.5-78.

На какие параметры следует обратить внимание при выборе пиломатериала для конструкций различного назначения – мы рассмотрим в данной статье.

Влажность древесины

Конструкционная древесина характеризуется различной степенью влажности в зависимости от времени и условий ее хранения:

• после распила влажность древесины более 35%;
• древесина, высушенная на открытом воздухе, в состоянии, называемом воздушно-сухим, имеет влажность 15-18%;
• хранящаяся в сухих помещениях – 8-12%.

Если пиломатериал слишком влажный, он становится подвержен короблению и развитию грибка и плесени. В процессе сушки пиломатериалы также подвергаются образованию определенных дефектов, в основном связанных с изменением их геометрии.

В свою очередь, если древесину высушить до нулевой влажности, она стала бы непригодной для использования, поскольку имела бы повышенную хрупкость и легко ломалась.

Поэтому общепринятым правилом является использование воздушно-сухой древесины с влажностью, доведенной до уровня, при котором она будет использоваться для изготовления конструктивных элементов (ферм, оконных рам, обшивки) .

Приведем, например, несколько норм влажности для изделий трения в зависимости от их назначения:

• мебель, полы, столярные изделия, обшивка, лестницы, поручни: 7-10% в помещениях, отапливаемых центральным отоплением, и 10-12% в помещениях, отапливаемых печами;
• фурнитура из дерева: 10–12%;
• музыкальные инструменты из дерева: 5-11%;
• деревянные спортивные товары: 13–17%.

Влажность древесины хвойных пород, из которой изготавливаются элементы конструкций, в зависимости от условий их эксплуатации, может быть на 2% ниже влажности лиственных, то есть:

• конструкции, защищенные от влаги: 20%,
• наружные конструкции: 23%,
• клееные конструкции: 15%,
• фанера, используемая в деревянных конструкциях: 15%,
• ДВП в сочетании с деревянными конструкциями: 8%.

Механическая прочность древесины

Наибольшую прочность древесина имеет тогда, когда силы нагрузки действуют вдоль волокон, а при увеличении угла наклона волокон прочность древесины снижается. По минимальному значению механической прочности древесину делят на классы, отличающиеся механическими свойствами. Маркировка содержит букву и цифру, обозначающую прочность древесины при изгибе, выраженную в МПа, т.е. Н/мм². Классы прочности представлены так:

• хвойная древесина и тополь: С14, С16, С18, С22, С24, С27, С30, С35, С40,
• лиственные породы (кроме тополя): Д30, Д35, Д40, Д50, Д60, Д70.

Твердость древесины

Оно определяется сопротивлением древесины при вдавливании в нее стального шарика определенного размера. Обычно используется метод Янки (диаметр шара 1 см). Твердые виды по этому параметру включают:

• среди хвойных пород: пиломатериалы сосны твердостью 28-30 МПа и пиломатериалы ели твердостью 28 МПа;
• среди лиственных пород: дубовые пиломатериалы твердостью 66-67 МПа.

Сортировки пиломатериалов в зависимости от размеров.

Учитывая размеры, мы различаем следующие сортаменты пиломатериалов:

• доски – элементы толщиной 19 – 45 мм;
• бревна – элементы толщиной 50 – 100 мм;
• полосы – элементы сечением от 12/24 до 29/70 мм;
• квадратные балки, также известные как стеновые панели – элементы сечением 100/100 – 180/180 мм;
• балки – элементы сечением 120/200 – 220/280 мм;
• рейки – это деревянные планки прямоугольного или квадратного сечения размерами от 32х32 до 90х90 или от 32х50 до 75х150 мм;
• брус– максимальная толщина 50 мм.

Сопротивляемость статичной нагрузке

По этому критерию элементы конструкции из дерева можно разделить на:

• балки – горизонтальные или наклонные элементы, расположенные на опорах равномерного или сложного сечения, высота которых превышает ширину; изготавливаются из массива дерева, склеиваются или соединяются из профилей;
• колонны – вертикальные несущие элементы простого или сложного сечения, передающие нагрузки (в том числе по вертикали) от расположенных на них балок и ферм,
• фермы – высокие многоэлементные конструкции, приспособленные для передачи конструктивных нагрузок на основные опоры, например стены и колонны. Они изготавливаются из досок и древесных материалов. Они бывают в виде плоских, объемных, ажурных или во всю стену.

Нагрузки переносят и элементы стропильной фермы, которые обычно изготавливаются из сосновых или еловых пиломатериалов влажностью до 20%. К ним относятся:

• стропила, т.е. балки, расположенные параллельно направлению ската крыши, опирающиеся на наружные стены, иногда на прогоны;
• прогоны, в свою очередь, представляют собой горизонтальные балки, расположенные параллельно коньку крыши, поддерживающие стропила; сами отдыхают на столбах;
• стойки, представляющие собой вертикальные элементы, передающие нагрузки между прогонами и потолком;
• стеновые панели, представляющие собой лежащие на стене горизонтальные балки, с помощью которых стропила опираются на стены;
• обрешетки, т.е. вспомогательные элементы, прибитые к контробрешетке или стропилам; являются частью сетки, которая скрепляет кровельное покрытие;
• контробрешетки, еще один полезный элемент, прибитый параллельно стропилам, позволяющий создать вентиляционное пространство под покрытием.

Плотность древесины

Это одно из наибольших строительных преимуществ древесины. Её плотность в несколько раз ниже, чем у стали, в воздушно-сухом состоянии составляет (всего) 450-850 кг/м³, то есть в 3-4 раза меньше.

Ударная вязкость

Ударная вязкость означает устойчивость к ударам, а также показывает устойчивость к динамическим нагрузкам. Популярные в строительной и столярной промышленности ель и сосна характеризуются средней ударной вязкостью 40-70 кДж/м².

Термоизоляционные свойства древесины

Древесина имеет высокую теплоизоляцию поперек волокон. Эти значения следующие:

• для воздушно-сухих пиломатериалов: 0,13-0,47 Вт/мК;
• для сосновых пиломатериалов: 0,163 Вт/мК.

Кроме того, устойчивая к тепловому излучению древесина имеет низкую теплопроводность, что позволяет создавать из нее изоляционный слой.