Konstrukcje drewniane są budowane tak, aby były trwałe
Począwszy od tysiącletnich drewnianych budynków, które przetrwały próbę czasu, aż po nowoczesne, wysokie wieże z drewna, które wznoszą się coraz wyżej, drewniane konstrukcje są mocne i trwałe.
Drewniane budynki przetrwają stulecia
Trwałe i mocne drewno to odporny materiał, który służy przez dziesięciolecia, a nawet stulecia. Wciąż jednak panuje błędne przekonanie, że budynki wykonane z materiałów takich jak beton czy stal są trwalsze niż budynki z drewna. Jak w przypadku każdego materiału konstrukcyjnego, liczy się skuteczny projekt.
Do dziś zachowały się starożytne drewniane budowle, w tym japońskie świątynie z VIII wieku, norweskie kościoły klepkowe z XI wieku oraz liczne średniowieczne konstrukcje słupowo-belkowe z Anglii i Europy. Poza znaczeniem kulturowym, te stare drewniane budowle przetrwały dzięki dobremu projektowi, budowie i konserwacji.
Kościół klepkowy w Lom, Norwegia | Photo credit: Arvid Høidahl
To co stare, jest znów nowe
Przy odpowiednim projektowaniu i konserwacji, konstrukcje drewniane służą długo i są użyteczne. Chociaż trwałość jest ważnym czynnikiem, często o żywotności budynku decydują inne czynniki, takie jak elastyczność i zdolność adaptacji do nowych zastosowań. W rzeczywistości, jedno z badań nie wykazało istotnego związku między zastosowanym systemem konstrukcyjnym a rzeczywistą żywotnością budynku. Sprzedaż nieruchomości, zmieniające się potrzeby mieszkańców i zmiana przeznaczenia są częstszymi przyczynami wyburzeń. Drewno, jako materiał trwały, nadający się do ponownego wykorzystania i recyklingu, może zmniejszyć ilość odpadów i dostosować się do zmieniających się potrzeb.
Zdjęcie dzięki uprzejmości Leckie Studio Architecture + Design
Jak to możliwe, że drzewa stoją tak wysoko i się nie przewracają?
Drzewo jest tak silne, że sama siła silnego wiatru, w większości przypadków, nie łamie jego pnia ani gałęzi. Ta naturalna wytrzymałość wynika z wrodzonych właściwości drewna. Drewno jest wystarczająco elastyczne, aby się nie roztrzaskać, wystarczająco sztywne, aby się nie złamać, i wystarczająco lekkie, aby nie ugiąć się pod własnym ciężarem. Jak pisze jeden z naukowców: „żaden materiał wytworzony metodami przemysłowymi nie mógłby zrobić tego wszystkiego: tworzywa sztuczne nie są wystarczająco sztywne; cegły są zbyt słabe; szkło jest zbyt kruche; stal jest zbyt ciężka. Drewno, biorąc pod uwagę jego wagę, ma prawdopodobnie najlepsze właściwości inżynieryjne spośród wszystkich materiałów, nic więc dziwnego, że nadal używamy go częściej niż jakiegokolwiek innego materiału do budowy naszych własnych konstrukcji”.
Naturalna wytrzymałość i stabilność drewna
Drewno jest naturalnie wytrzymałym i lekkim materiałem. Drzewa są w stanie wytrzymać ogromne siły wiatru, pogody, a nawet klęsk żywiołowych. Jest to możliwe, ponieważ drewno zbudowane jest z długich, cienkich i wytrzymałych komórek. To właśnie unikalna, wydłużona budowa ścianek komórkowych nadaje drewnu jego wytrzymałość strukturalną. Ściany komórkowe zbudowane są z celulozy, ligniny i hemicelulozy. Po przetworzeniu na produkty drewniane, komórki te nadal zapewniają lekkie i elastyczne rozwiązania konstrukcyjne o wytrzymałości porównywalnej z innymi materiałami budowlanymi.
W rezultacie, pomimo mniejszej wagi, produkty drewniane mogą wytrzymać znaczne siły – szczególnie gdy siły ściskające i rozciągające działają równolegle do słojów drewna. Na przykład, pojedyncza kwadratowa deska z jodły daglezji o wymiarach 10 cm x 10 cm może wytrzymać nacisk prawie 5000 kg przy ściskaniu wzdłuż słojów. Drewno, jako materiał budowlany, dobrze sprawdza się pod wpływem naprężeń, ponieważ jest materiałem sztywnym – ważona jest jego wytrzymałość na rozciąganie, zanim ulegnie zużyciu lub uszkodzeniu. Drewno lepiej sprawdza się w konstrukcjach, w których naprężenia są stałe i regularne, co czyni je dobrym wyborem dla konstrukcji, które przez długi czas przenoszą duże obciążenia.
Autor zdjęcia: Nik West
Drewno inżynieryjne to dobry wybór do zastosowań zewnętrznych
Ponad dekada, odsłonięty drewniany element stacji Brentwood Town Centre wygląda praktycznie jak nowy. Aby zachować jego funkcjonalność i doskonały wygląd, zespół użył wyłącznie drewna suszonego w piecu lub drewna konstrukcyjnego i zaprojektował konstrukcję stacji w taki sposób, aby drewno było odporne na warunki atmosferyczne poprzez ugięcie i drenaż.
Ugięcie, drenaż, suszenie i trwałość budynków drewnianych
Problemów takich jak gnicie i pleśń można uniknąć, odpowiednio dbając o detale w budynkach drewnianych, aby zapobiec narażeniu na działanie wody i gromadzeniu się wilgoci. Wilgoć można kontrolować i zapobiegać gniciu w budynkach drewnianych, stosując cztery popularne strategie: odkształcenie, drenaż, suszenie i trwałe materiały.
Odwodnienie i drenaż to pierwsza linia obrony. Elementy odwodnienia (takie jak okładziny i obróbki okienne) zatrzymują śnieg, deszcz i inne źródła wilgoci na zewnątrz budynku i odprowadzają je z dala od newralgicznych miejsc. Drenaż zapewnia jak najszybsze odprowadzenie wody na zewnątrz konstrukcji, np. poprzez wnękę drenażową zintegrowaną ze ścianami osłonowymi.
Proces suszenia wiąże się z wentylacją, przepływem powietrza i oddychalnością drewnianego budynku. Dzisiejsze, wysokowydajne budynki drewniane mogą osiągnąć znaczną szczelność, zachowując jednocześnie przepuszczalność. W takim przypadku wilgoć jest odprowadzana na zewnątrz, minimalizując ryzyko kondensacji i rozwoju pleśni, a jednocześnie poprawiając izolacyjność termiczną.
Park Olimpijski w Whistler | Zdjęcie: KK Law
Dlaczego drewno jest dobrym wyborem w wilgotnym środowisku?
Przy odpowiednim zaprojektowaniu, wiele produktów i gatunków drewna jest odpornych na wysoką wilgotność oraz na wiele substancji chemicznych i warunków, które negatywnie wpływają na inne materiały, takich jak sole korozyjne, rozcieńczone kwasy, gazy przemysłowe i powietrze morskie. Ze względu na odporność na te czynniki, drewno często dobrze nadaje się do budynków o wysokim poziomie wilgotności, takich jak obiekty wodne. Drewno jest higroskopijne – oznacza to, że stale wymienia wilgoć z otaczającym powietrzem, pomagając kontrolować wilgotność i równoważyć wilgotność wewnątrz. Konstrukcje drewniane w wilgotnych środowiskach, takich jak obiekty wodne, będą odporne na kurczenie się i odkształcanie pod wpływem wilgoci.
Naturalna trwałość i odporność na rozkład
Oprócz odkształceń, drenażu i suszenia, naturalna trwałość drewna stanowi dodatkową linię obrony. Lasy Kolumbii Brytyjskiej oferują naturalnie trwałe gatunki, takie jak zachodni czerwony cedr, żółty cedr i daglezja zielona. Gatunki te w stanie naturalnym charakteryzują się różnym stopniem odporności na owady i gnicie, dzięki wysokiej zawartości organicznych związków chemicznych zwanych ekstraktami. Ekstrakty to naturalnie występujące związki chemiczne, które odkładają się w drewnie twardzielowym niektórych gatunków drzew podczas przekształcania bielu w twardziel. Takie gatunki doskonale nadają się do zastosowań zewnętrznych, takich jak elewacje, tarasy, ogrodzenia, dachy i ramy okienne – a czasem nawet do produkcji łodzi i zastosowań morskich ze względu na swoją naturalną trwałość.
Konstrukcje drewniane zapewniają długotrwałą wytrzymałość, a staranne wykończenie często eliminuje potrzebę stosowania środków chemicznych. W niektórych przypadkach, gdy drewno jest narażone na ciągły kontakt z wodą – jak w przypadku zewnętrznych desek tarasowych lub sidingów – lub stosowane w regionach narażonych na występowanie szkodników żerujących na drewnie, konieczne mogą być dodatkowe środki. Mogą one obejmować stosowanie środków konserwujących i impregnacji wysokociśnieniowej w celu zwiększenia odporności na gnicie. Coraz częściej projektanci sięgają po innowacyjne rozwiązania projektowe i bardziej naturalne metody obróbki drewna, które ograniczają lub eliminują stosowanie chemicznych środków konserwujących.
Pawilon Czterech Gospodarzy Pierwszych Narodów | Zdjęcie: KK Law
Głęboki, lśniący węgiel drzewny zapewnia piękno i siłę
Centrum Innowacji i Projektowania Drewna, wysoki projekt demonstracyjny z drewna, jest pokryte naturalnie zwietrzałym i zwęglonym zachodnim czerwonym cedrem – techniką ochronną, która powstała w Japonii w XVIII wieku i nosi nazwę shou sugi ban. Poszukiwany ze względu na swoją wyjątkową estetykę, proces ten nadaje drewnu głęboki, lśniący, czarny kolor, jednocześnie zwiększając jego odporność na owady, ogień i warunki atmosferyczne.
Centrum Innowacji i Projektowania Drewna | Źródło zdjęcia: produkcje Bruddera
Czas publikacji: 05-04-2025
