Nośność i stateczność

Konstrukcja szkieletowa drewniana przenosi obciążenia pionowe (ciężar własny, śnieg, użytkowanie) i poziome (wiatr) przez układ słupów, rygli, stężeń i tarcz ściennych. Zdolność do przenoszenia obciążeń poziomych zależy przede wszystkim od zastosowanych elementów stężających i sztywnych płyt poszytia.

W systemie kanadyjskim rolę tarcz ściennych pełnią płyty OSB lub sklejka przyklejone i przybite do słupków — tworzą one układ przestrzenny przenoszący siły poziome do fundamentów. Obliczenia nośności wykonuje się zgodnie z Eurokod 5 (PN-EN 1995-1-1).

Klasy drewna a nośność

Normowe klasy wytrzymałości drewna iglastego stosowanego w konstrukcjach szkieletowych to przede wszystkim C16 i C24 (norma PN-EN 338). Klasa C24 ma wyższe wartości obliczeniowe naprężeń dopuszczalnych i jest preferowana w elementach głównych (słupki, rygle, krokwie).

Właściwość Klasa C16 Klasa C24
Wytrzymałość na zginanie fm,k 16 N/mm² 24 N/mm²
Wytrzymałość na rozciąganie ft,0,k 10 N/mm² 14 N/mm²
Wytrzymałość na ściskanie fc,0,k 17 N/mm² 21 N/mm²
Moduł sprężystości E0,mean 8 000 N/mm² 11 000 N/mm²

Dane zgodne z normą PN-EN 338:2016.

Izolacyjność termiczna

Polska norma PN-EN ISO 6946 określa metodę obliczania oporu cieplnego przegród budowlanych. Ściana szkieletowa z wypełnieniem z wełny mineralnej między słupkami o grubości 140–200 mm uzyskuje wartości współczynnika przenikania ciepła U na poziomie 0,15–0,25 W/(m²K) — zależnie od grubości i jakości izolacji.

Wymagania Warunków Technicznych (WT 2021) w Polsce określają maksymalną wartość U dla ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych na poziomie 0,20 W/(m²K). Odpowiednio wykonana ściana szkieletowa może osiągnąć wartości znacząco poniżej tego limitu.

Mostki termiczne w ścianie szkieletowej

Słupki drewniane stanowią mostki termiczne, przez które ciepło odprowadzane jest szybciej niż przez wypełnienie z wełny. Dla ściany szkieletowej z rozstawem słupków co 60 cm i słupkami o grubości 38 mm, udział przekroju słupków w całkowitej powierzchni ściany wynosi około 6%. Stosowanie dodatkowej warstwy izolacji zewnętrznej (np. PIR lub wełny) znacząco ogranicza ten efekt.

Izolacyjność akustyczna

Konstrukcje szkieletowe mają naturalnie niższą masę niż ściany murowane, co może wpływać na izolacyjność od dźwięków powietrznych. Wymagana wartość izolacyjności od dźwięków powietrznych dla ścian zewnętrznych według WT wynosi R'A1 ≥ 25 dB.

Standardowa ściana szkieletowa bez dodatkowych zabiegów osiąga wartości w granicach 35–45 dB izolacyjności własnej Rw. Stosowanie płyt gipsowo-kartonowych na ruszcie niezależnym, dodatkowych warstw i elastycznych przekładek poprawia izolacyjność akustyczną do poziomów odpowiednich dla budynków wielorodzinnych.

Odporność ogniowa

Odporność ogniową drewnianych elementów konstrukcyjnych reguluje norma PN-EN 1995-1-2 (Eurokod 5 cz. 2). Drewno jako materiał pali się w przewidywalny sposób — prędkość zwęglania drewna iglastego wynosi orientacyjnie 0,7–0,8 mm/min. Gruba warstwa zewnętrzna zwęglając się chroni rdzeń elementu, który zachowuje właściwości nośne przez pewien czas.

Wymagana klasa odporności ogniowej dla typowego domu jednorodzinnego to REI 30 lub REI 60, zależnie od rozwiązania architektonicznego. Drewniane elementy konstrukcyjne zabezpieczane są przez obudowę płytami gipsowo-kartonowymi lub impregnację środkami ogniochronnymi.

Zachowanie w warunkach wilgotności

Drewno jest materiałem higroskopijnym — pochłania i oddaje wilgoć w zależności od warunków otoczenia. Zmiany wilgotności powodują skurcz lub pęcznienie w poprzek włókien, natomiast wzdłuż włókien odkształcenia te są pomijalnie małe.

Wilgotność drewna w budynku mieszkalnym stabilizuje się na poziomie tzw. równowagowej wilgotności drewna (EMC), wynoszącej w warunkach polskich od 8 do 14% — zależnie od warunków wentylacji i sezonu. Drewno suszone do wilgotności 18–20% przed wbudowaniem wykazuje minimalne odkształcenia po zamknięciu budynku w stanie surowym.

Wilgotność drewna a norma

  • Drewno konstrukcyjne powinno być wbudowane o wilgotności nie wyższej niż 20% (klasa użytkowania 1 i 2).
  • Susze komorowe pozwalają uzyskać wilgotność 8–15% przed wbudowaniem.
  • Norma PN-EN 14081 określa wymagania dla sortowanego maszynowo drewna konstrukcyjnego.

Połączenia i łączniki

W konstrukcjach szkieletowych stosuje się różne rodzaje połączeń mechanicznych: gwoździe, wkręty, śruby, jodełki i łączniki kształtowe (trycze, taśmy, kątowniki). Projektowanie połączeń odbywa się zgodnie z częścią Eurokodu 5 dotyczącą połączeń mechanicznych.

Łączniki metalowe muszą być wykonane ze stali nierdzewnej lub posiadać odpowiednie zabezpieczenie antykorozyjne — szczególnie w elementach narażonych na zmienne warunki wilgotnościowe lub kontakt z impregnatami zawierającymi sole miedzi (klasa korozyjności C3–C4).