Projektowanie

Projektowanie konstrukcji drewnianych, według obowiązujących regulacji prawnych powinno opierać się o zapisy norm Eurokod 5 (EN 1995). W EN 1995 podano zasady i wymagania dotyczące bezpieczeństwa, przydatności do stosowania i trwałości konstrukcji drewnianych. Zakres normy PN-EN 1995-1:2010 ma zastosowanie do projektowania budynków i obiektów inżynierskich z drewna (litego, tarcicy, struganego lub okrągłego, klejonego warstwowo oraz wyrobów konstrukcyjnych na bazie drewna, np. LVL) lub płyt drewnopochodnych łączonych za pomocą kleju i łączników mechanicznych. Norma oparta jest na metodzie stanów granicznych, stosowanych łącznie z metodą współczynników częściowych. Ogólne wytyczne zapisano w normie PN-EN 1995-1-1:2010 (Projektowanie konstrukcji drewnianych).

Postanowienia ogólne. Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków. Podobnie jak w przypadku większości innych materiałów budulcowych, tak w przypadku drewna budowlanego stosowana jest semiprobalistyczna koncepcja bezpieczeństwa ze współczynnikiem bezpieczeństwa częściowego. Obowiązująca metoda projektowania i wymiarowania konstrukcji drewnianych jest rezultatem aktualnej wiedzy o drewnie jako materiale konstrukcyjnym. Obecnie w Polsce konstrukcje drewniane wymiaruje się według metody stanów granicznych. Polega to na wykazaniu, że przy każdej kombinacji obciążeń obliczeniowych, naprężenia w miarodajnych przekrojach nie są większe od obciążeń obliczeniowych określonych w normie (stan graniczny nośności), a także, że przemieszczenia spowodowane obciążeniami nie są większe od przyjętych w normie za dopuszczalne (stan graniczny użytkowalności).

W modelach obliczeniowych odnoszących się do poszczególnych stanów granicznych należy uwzględnić następujące zagadnienia: • różnice we właściwościach materiałów (np. wytrzymałość i sztywność), • różnice w zachowaniu się materiałów w czasie (czas trwania obciążenia, pełzanie), • różnice w warunkach klimatycznych (temperatura, zmiany wilgotności), • różnice w sytuacjach obliczeniowych (etapy realizacji, zmiany warunków podparcia). Przy potwierdzeniu nośności należy sprawdzić, aby wartości wymiarowania obciążenia w żadnej sytuacji wymiarowania nie były większe niż wartości wyliczeniowe nośności. Do ustalenia wartości wymiarowania mnożone są charakterystyczne oddziaływania powodowane przez stałe i zmienne ciężary ze współczynnikami bezpieczeństwa częściowego. Analogicznie zmniejszany jest charakterystyczna wartość nośności o współczynnik częściowego bezpieczeństwa materiału.

 

Metoda stanów granicznych

Analizę konstrukcji należy prowadzić stosując właściwości związane ze sztywnością: • w analizie pierwszego rzędu w zakresie liniowo-sprężystym, jeżeli na rozkład sił wewnętrznych i momentów w elementach nie ma wpływu rozkład sztywności w konstrukcji (np. jeżeli wszystkie elementy charakteryzuje jednakowa zmienność właściwości w czasie), w projektowaniu należy przyjmować wartości średnie; • w analizie pierwszego rzędu w zakresie liniowo-sprężystym, jeżeli na rozkład sił wewnętrznych i momentów w elementach ma wpływ rozkład sztywności w konstrukcji (np. elementy są złożone z materiałów o różnej zmienności właściwości w czasie), należy przyjmować wartości średnie właściwości, dostosowane do czasu trwania składowej obciążenia, która wywołuje największe naprężenie w odniesieniu do wytrzymałości materiału, • w analizie drugiego rzędu w zakresie liniowo-sprężystym, należy przyjmować wartości obliczeniowe, bez uwzględniania czasu trwania obciążenia. Czas trwania obciążenia i wilgotność wpływają na właściwości wytrzymałościowe i sztywność elementów z drewna i materiałów drewnopochodnych, dlatego powinny być uwzględnione w obliczeniach dotyczących nośności i użytkowalności konstrukcji. Należy uwzględnić oddziaływania wywołane zmianami wilgotności drewna.

 

Klasy trwania obciążenia

Klasy trwania obciążenia charakteryzuje oddziaływanie obciążenia stałego w ciągu określonego czasu w okresie użytkowania konstrukcji. W przypadku oddziaływań zmiennych, odpowiednia klasa powinna być określona na podstawie oszacowania typowej zmienności obciążenia w czasie. W obliczeniach dotyczących wytrzymałości i sztywności konstrukcji, oddziaływania powinny być zaliczone do jednej z klas trwania obciążenia wymienionych w Tablicy 2.1.

 

Stany graniczne użytkowalności

Odkształcenie konstrukcji, w następstwie oddziaływań (takich jak siły podłużne i poprzeczne, momenty zginające oraz poślizg w złączach) i wilgotności, nie powinno przekraczać odpowiednich wielkości granicznych wyznaczonych z uwagi na możliwość zniszczenia materiałów, z których wykonano sufity, stropy i przegrody.

 

Klasy użytkowania

Konstrukcje powinny być zaliczane do jednej z podanych niżej klas użytkowania:

• Klasa użytkowania 1 charakteryzuje się wilgotnością materiału odpowiadającą temperaturze 20° C i wilgotnością względną otaczającego powietrza przekraczającą 65% tylko przez kilka tygodni w roku.

• Klasa użytkowania 2 charakteryzuje się wilgotnością materiału odpowiadającą temperaturze 20° C i wilgotnością względną otaczającego powietrza przekraczającą 85% tylko przez kilka tygodni w roku.

• Klasa użytkowania 3 odpowiada warunkom powodującym wilgotność drewna wyższą niż odpowiadającą klasie użytkowania 2.

 

Wpływ wilgotności i czasu obciążania na odkształcenie

Przy sprawdzaniu warunków stanów granicznych użytkowalności konstrukcji, których elementy lub części składowe cechuje różny wpływ czasu na właściwości materiału, w obliczeniach odkształceń końcowych należy przyjmować wartości średnie modułu sprężystości modułu odkształcenia postaciowego oraz moduł poślizgu złączy.

Zakład stolarski Jan Bardosz, 46-233 Bąków, ul. Tartaczna 11, tel./fax: 77 413 90 13, kom. 508 287 072, e-mail: kvh@bardosz.eu       www.bardosz.eu