Co to jest drewno klejone?

Drewno klejone, powszechnie znane w branży jako drewno klejone, zmienia sposób, w jaki architekci i inżynierowie myślą o konstrukcjach drewnianych o dużej rozpiętości. Zamiast polegać na pojedynczej kłodzie, cienkie warstwy sortowanej tarcicy są suszone, łączone i prasowane razem za pomocą kleju strukturalnego, aby utworzyć element, który może przewyższać lite drewno tego samego rozmiaru. W tym artykule omówiono, czym właściwie jest drewno klejone, jak jest produkowane, dlaczego samo nakładanie warstw poprawia wydajność i gdzie zwykle pojawia się w prawdziwych budynkach.

Czym właściwie jest drewno klejone

Drewno klejone warstwowo produkowane jest poprzez połączenie wielu warstw suszonego, sortowanego pod kątem wytrzymałości drewna wymiarowego razem z trwałym, odpornym na wilgoć klejem strukturalnym nakładanym pod wpływem ciepła i ciśnienia. Nie jest to po prostu losowo ułożone i sklejone drewno; kontrolowanie zawartości wilgoci, usuwanie defektów, takich jak sęki i całkowite utwardzanie kleju pod stałym ciśnieniem, pozwala na to, aby poszczególne laminaty dzieliły obciążenie w sposób, który zapewnia gotowy element sztywność i stabilność wymiarowa, rzadko dorównuje litej kłodzie . Gotowy element może być wykonany jako prosta belka, kolumna lub kratownica lub wciśnięty w łukowy lub zakrzywiony kształt, w zależności od wymagań projektu, dzięki czemu materiał spełnia zarówno wymagania konstrukcyjne, jak i w dużej mierze widoczny charakter budynku.

Wybór i przygotowanie surowców

Producenci zazwyczaj zaczynają od gatunków drewna iglastego, takich jak świerk, modrzew lub sosna południowa, wybranych ze względu na równomierne usłojenie i umiarkowaną zawartość żywicy, i pocięli je na deski o grubości około dwudziestu do czterdziestu pięciu milimetrów, a następnie wysuszyli je w piecu do poziomu wilgoci zbliżonego do poziomu wilgoci w gotowym środowisku budowlanym. Po wyschnięciu każda deska jest oceniana indywidualnie, a sekcje z dużymi sękami lub słojami krzyżowymi są wycinane i ponownie łączone za pomocą połączeń na wczepy klinowe. Powoduje to rozłożenie słabych punktów każdego laminatu na różne miejsca w elemencie, zamiast pozwalać, aby ułożyły się w pojedynczy przekrój poprzeczny, co w dużej mierze wyjaśnia, dlaczego właściwości mechaniczne laminowanej belki są bardziej spójne niż w przypadku przekroju z litego drewna o porównywalnej wielkości.

Dlaczego struktura warstwowa poprawia wydajność obciążenia

Wytrzymałość pojedynczej kłody jest często ograniczona przez jej najsłabszy punkt, taki jak sęk lub drżenie, a gdy obciążenie tego punktu przekracza jego nośność, nośność całego kawałka gwałtownie spada. Drewno laminowane dzieli grubość na kilka cienkich warstw, które są sprawdzane, łączone na wczepy i naprawiane osobno przed ponownym połączeniem, co statystycznie kompensuje wpływ dowolnego słabego punktu. Testy w różnych rozmiarach przekroju pokazują, że dla równoważnego przekroju poprzecznego drewno warstwowe na ogół wykazuje wyższa wytrzymałość na zginanie i sztywność niż lite drewno wycinane z pojedynczej kłody , wraz z mniejszą różnorodnością poszczególnych elementów, co pozwala inżynierom pracować z mniejszymi marginesami bezpieczeństwa i ogólnie zużywać mniej materiału.

Systemy klejące i jakość połączenia

Linia kleju pomiędzy laminatami nie jest przypadkowa; został zaprojektowany tak, aby przenosić naprężenia ścinające pomiędzy warstwami, nie stając się słabym punktem zespołu. Kleje strukturalne na bazie rezorcyny i melaminy są powszechnym wyborem, ponieważ są odporne na pełzanie pod długotrwałym obciążeniem i wytrzymują wielokrotne cykle zwilżania i suszenia. Producenci rutynowo testują jakość połączenia poprzez testy rozwarstwiania i blokowania ścinania na próbkach pobranych z serii produkcyjnych, ponieważ w przeciwnym razie słabo utwardzona linia kleju byłaby niewidoczna z zewnątrz gotowej belki.

Formowalność i ekspresja architektoniczna

Zanim klej całkowicie stwardnieje, cienkie warstwy pozostają wystarczająco elastyczne, aby można je było wcisnąć w formie w zakrzywione, łukowate lub bardziej wyszukane kształty, które następnie są trwale mocowane na miejscu po związaniu kleju. Ta właściwość sprawia, że ​​drewno klejone dobrze nadaje się na dachy sal gimnastycznych, sal wystawowych i kopuł kościołów, gdzie wymagane są duże zakrzywione rozpiętości, a także pozwala architektom zachować ciepło powierzchni drewnianej, jednocześnie dążąc do płynnych form, których osiągnięcie w stali lub betonie byłoby kosztowne.

Pogoda i działanie przeciwpożarowe

Strukturalna płyta klejona klejem wodoodpornym może być przeznaczona do ekspozycji na zewnątrz w połączeniu z powłoką ochronną, która kontroluje rozszerzanie i kurczenie się spowodowane deszczem i zmienną wilgocią. Pod wpływem otwartego płomienia zewnętrzna powierzchnia stopniowo zwęgla się, a ta warstwa zwęglenia słabo przewodzi ciepło, spowalniając przenoszenie ciepła do niespalonego drewna pod nią. Wynikająca z tego szybkość spalania jest stosunkowo przewidywalna, co pozwala inżynierom obliczyć dodatkowy rozmiar przekroju potrzebny do utrzymania nośności przez określony czas, w przeciwieństwie do stali, której wytrzymałość może gwałtownie spaść i bez większego ostrzeżenia po osiągnięciu wysokiej temperatury.

Warstwa zwęglenia powstająca w wyniku pożaru nie osłabia równomiernie belki klejonej od zewnątrz do wewnątrz; chroni rdzeń wystarczająco długo, aby obliczenia konstrukcyjne pozostały przewidywalne, a nie domysły.

Typowe zastosowania

Drewno klejone pojawia się w belkach dachowych obiektów sportowych i hal wystawowych, zakrzywionych kratownicach terminali lotniskowych, głównej konstrukcji kładek dla pieszych i mostów dla pojazdów o niewielkiej rozpiętości, szkieletach kopuł sal koncertowych i coraz częściej w ramach nośnych wielopiętrowych budynków mieszkalnych i biurowych. Często łączy się go z produktami panelowymi, takimi jak drewno klejone krzyżowo, gdzie drewno klejone przenosi liniowe obciążenia belek i słupów, a panele przenoszą obciążenia w płaszczyźnie podłóg i ścian, umożliwiając zbudowanie podstawowej konstrukcji całego budynku z drewna, jednocześnie osiągając rozpiętości i liczbę kondygnacji wymaganych w projekcie.

Współpraca z innymi produktami z drewna konstrukcyjnego

W typowej pracy z drewnem masowym drewno klejone rzadko pracuje samodzielnie. Panele z drewna klejonego krzyżowo tworzą podłogi i ściany, drewno z forniru laminowanego obsługuje belki stropowe i nadproża o mniejszej rozpiętości, a drewno klejone warstwowe zajmuje dłuższe, bardziej obciążone belki i kolumny, w których solidna sekcja musiałaby być niepraktycznie duża. Wybór spośród tych produktów zwykle sprowadza się do długości rozpiętości, ścieżki obciążenia i tego, jaka część ramy musi pozostać odsłonięta ze względu na swój wygląd, a nie ukryta za wykończeniami.

W miarę jak przepisy budowlane w coraz większej liczbie regionów rozszerzają uprawnienia przeciwpożarowe i konstrukcyjne w przypadku konstrukcji drewnianych o większej masie, drewno klejone z kleju klejonego przeszło od specjalnego materiału stosowanego głównie w stodołach, kościołach i obiektach sportowych do bardziej rutynowego wyboru do stosowania w konstrukcjach średniej wysokości, mostach i budynkach użyteczności publicznej o dużej rozpiętości, a wszystko to przy jednoczesnym zachowaniu ciepła wizualnego, które przyciągnęło architektów do stosowania drewna w tym miejscu.