KIEDY PĘKNIĘCIA DREWNA SĄ GROŹNE?

15 lutego 2018

Pęknięcia drewnianych krokwi, jętek czy słupów więźby dachowej nie są niczym dziwnym. Problem zaczyna się wtedy gdy są na tyle duże, by zacząć zagrażać stabilności i bezpieczeństwu konstrukcji dachu. Tylko jak rozpoznać, które z pęknięć są bezpieczne, a które powinny nas niepokoić?  Aby to zrobić trzeba mieć (ha! jak zawsze) trochę wiedzy i doświadczenia. Doświadczenia w artykule przekazać się nie da, ale trochę wiedzy już tak.

Uszkodzenia konstrukcji drewnianych zwane pęknięciami powstają gdy naprężenia w elemencie przekraczają jego wytrzymałość. Przyczyną powstawania pęknięć może być duża i szybka zmiana wilgotności, która powoduje dużą różnicę zawartości wody między włóknami wewnętrznymi a zewnętrznymi konstrukcji. Różnica ta, jak również fakt, że drewno jest materiałem anizotropowym (czyli jego cechy wytrzymałościowe zależą od kierunku działania siły w stosunku do włókien), powoduje powstanie naprężeń rozciągających w poprzek włókien, poprzez które dochodzi do powstania pęknięć. Szerokie szczeliny pojawiające się w obrębie występowania maksymalnych sił wewnętrznych w elemencie oraz w miejscach połączeń, wskazują na przekroczenie stanów granicznych w konstrukcji.

Rys. 1 Pęknięcia w przekroju drewna litego

Jak wynika z powyższego rysunku, przy pionowym położeniem siły względem przekroju umiejscowienie pęknięcia ma duży wpływ na nośność przekroju. Pęknięcia pionowe (rys. 1a) nie wpływają na charakterystyki wytrzymałościowe przekroju (wskaźnik wytrzymałości W oraz moment bezwładności I), natomiast pęknięcia ukośne lub poziome (rys. 1b) powodują zmniejszenie nośności. Określenie przyczyny i zasięgu pęknięcia jest podstawą do podjęcia działań naprawczych. Pęknięcia dzielimy na płytkie, gdy ich głębokość nie przekracza 1/10 szerokości b lub wysokości h elementu, w przeciwnym razie kwalifikujemy je jako głębokie. Do badania głębokości pęknięć można użyć cienkiego, giętkiego przymiaru lub szczelinomierza (grubość płytki mierniczej powinna wynosić 0,2 mm). Minimalny wymiar przekroju poprzecznego w miejscach osłabionych powinien być nie mniejszy niż 30 mm i stanowić nie mniej niż 0,5 grubości przy osłabieniu symetrycznym oraz nie mniej niż 0,6 grubości przy osłabieniu niesymetrycznym. Suma szerokości pęknięć Σrb po jednej stronie nie powinna przekraczać b/20, gdy pęknięcia rozpoznane są jako płytkie i b/10, gdy są głębokie.

Rys. 2 Schemat pęknięć w poprzecznym przekroju belki

Uwzględnianie pęknięć w pracy statycznej konstrukcji, polega na przemnożeniu przez współczynniki zmniejszające powierzchni elementu A, wskaźnika wytrzymałości W i momentu bezwładności I analizowanego elementu. Wartości tych współczynników zależą od sumy szerokości pęknięć wzdłuż włókien (szerokość pęknięcia*głębokość pęknięcia) i zostały zestawione w poniższej tabeli:

Suma szerokości pęknięć
Współczynnika  zmniejszający pole przekroju A
Współczynnik zmniejszający moment I i wskaźnik wytrzymałości W
Σrb < b/10
0,95
0,91
Σrb < b/20
0,98
0,96
Ag=α* A
Wxg=β* Wx
Ixg=β* Ix

Bezpieczne pod względem statycznym głębokości pęknięć lub pęknięć schnięcia dla elementów konstrukcyjnych z drewna litego zestawiono w poniższej tabeli:
Drewno lite 1) 2)
pęknięcia jedno- i dwustronne, obciążenie jednoosiowe
1
zginanie i ścianie

Pęknięcia dwustronne w zależności od położenia w przekroju
zginanie i ścianie

Pęknięcia pojedyncze t1, t2 lub suma t=t1+t2 w zależności od kąta nachylenia 
Pęknięcia jednostronne, obciążenie jednoosiowe
2
zginanie

Pęknięcia pojedyncze jednostronne
ścinanie

Pęknięcia pojedyncze jednostronne

Wartości graniczne głębokości pęknięć w zależności od kąta odchylenia pęknięcia przedstawiają się następująco:

- dla naprężenia zginającego od 0,6B do 0,8B przy kącie odchylenia pęknięcia od 0o do 45o oraz od 0,8B do 0,8H przy odchyleniu od 45o do 90o
dla naprężenia ścinającego od 0,45B do 0,65B przy kącie odchylenia pęknięcia od 0o do 45o oraz od 0,65B do 0,65H przy odchyleniu od 45o do 90o

Stwierdzenie czy pęknięcia nie stanowią zagrożenia dla bezpieczeństwa dachu nie jest zadaniem trudnym (szczególnie po lekturze tego artykułu :) ) ale wymaga pewnej uwagi i dokładności w ustalaniu głębokości oraz zasięgu pęknięcia. W normalnych i typowych konstrukcjach dachowych rzadko zdarzają się uszkodzenia wymagające podjęcia zdecydowanych kroków naprawczych. Drewno jest bardzo "wdzięcznym" materiałem, ponieważ w przypadku przeciążenia sygnalizuje stan awaryjny poprzez duży przyrost ugięcia, narastające pęknięcia, a nawet słyszalne "trzaski". Jeśli na konstrukcji dachu pojawiają się wciąż nowe pęknięcia, nawet jeśli kwalifikują się jako bezpieczne, jest to wyraźny znak by udać się do specjalisty z zakresu konstrukcji, który fachowo oceni czy dach został zaprojektowany i wykonany z zachowaniem zasad sztuki budowlanej. Jeśli jednak krokwie pękła nam płytko i wzdłuż, to możemy spać spokojnie - nic jej nie jest.

- Piotr

Komentarze

Prześlij komentarz