Конструктивний дерев'яний брус прямокутного профілю

Історично, деревина часто застосовувалась на територіях України. Регіони, що знаходяться у зонах широколистяних лісів, мішаних лісів та карпатських гір вирізняються своєю дерев’яною архітектурною спадщиною. Найвідоміші з них збереглися в формі дерев'яних церков, які стали частиною українського культурного надбання. 

У 20-му столітті структурна деревина залишалася важливим матеріалом у будівництві в Україні, особливо для каркасних будинків і зрубів. Дерев'яні каркасні конструкції, які складалися з балок і стійок, були популярні через свою простоту, швидкість монтажу та доступну вартість. 

Зруби, як традиційна техніка будівництва з колод, також активно використовувалися, особливо в сільських районах.

З розвитком індустріалізації у деяких регіонах деревина почала поступово замінюватися бетоном і цеглою. Однак, каркасні дерев'яні будинки та зруби продовжували домінувати у житловому будівництві на Чернігівщині та в Карпатах.

Вторинна деревина не є дуже розповсюдженим матеріалом в Україні в порівнянні з бетонниими конструкціями та цеглою, проте її актуальність зростає, як для використання в інтер’єрі, несучих конструкцій, та зовнішнього облицювання. На додаток, візуальні властивості відновленої деревини можуть нести естетичну цінність, закладеної історичної пам’яті в архітектурних рішеннях. 

Ми закликаємо приділяти увагу вторинній деревині, як потенційному будівельному ресурсу, але також зберігати існуючу дерев’яну спадщину. Проєкт “Дерев’яне мереживо Чернігова” є чудовим прикладом ініціативи збереження місцевої архітектури. Учасники досліджують дерев’яні будинки, реставрують елементи фасаду та популяризуть знання про регіональну спадщину.

Фото фасаду будинку у Чернігові.
Джерело: travel.rbc.ua

У цій публікації  розкриваються нюанси повторного використання дерев’яного брусу з прямокутним перерізом. Такі матеріали можуть бути демонтовані з різних місць: каркасів житлових будинків, промислових будівель, конструкції альтанок та інших відкритих споруд. 

Ця деревина може бути грубо обробленою, струганою або мати сліди використання. Елементи з дерев’яного брусу класифікуються за призначенням у конструктивній системі: 

• балки

• лаги

• крокви

• рейки тощо.

Найчастіше для конструктивного брусу в Україні використовуються такі породи дерева: 

• дуб 

• ясен

• сосна

Оцінка технічних якостей старих конструкцій є специфічною та зазвичай потребує індивідуального підходу. Старі дерев’яні конструкції часто стають предметом великої уваги під час реставрації історичних будівель. Саме тому деякі методи, що використовуються в цьому контексті для забезпечення придатності конструктивних елементів, також можуть бути застосовані до відновленої деревини.

Відновлення структурної деревини вимагає ретельної координації та повинно проводитися відповідно до правил безпеки, що застосовуються при демонтажних роботах, особливо якщо мова йде про розбирання несучих елементів конструкцій.

Попередній аудит

• Візуальний огляд. Цей метод дозволяє визначити породу деревини та виявити такі недоліки, які можуть обмежити або навіть унеможливити подальше використання матеріалу:

  • деформація (провисання), що може свідчити про високі навантаження та зниження механічних властивостей елементів;
  • природні дефекти (сучки);
  • заболонь (м'яка частина деревини);
  • тріщини вздовж волокон та розриви, що проходять поперек;
  • видимі гриби, шкідливі організми або комахи;
  • пліснява, ділянки підвищеної вологості, зміна кольору (найчастіше у вологих приміщеннях, у місцях контакту з водостоками або там, де матеріал міг мати тривалий контакт з вологою);
  • сліди від пилки;
  • окислення металевих з'єднань тощо.

  Візуальний огляд також дозволяє перевірити рівність елементів (локальні та загальні деформації) і визначити тип з'єднань, що може впливати на спосіб демонтажу.

Основний аудит

• Тест на "твердість" за допомогою резістографа. Дає змогу виявити поверхневі ділянки гниття.
• Тест "викруткою". Полягає у створенні локального відколу за допомогою тупого інструменту. У здоровій деревині злам відбувається вздовж волокон, тоді як гнила деревина розсипається на дрібні частини або ламається в середині волокон.
• Тест "молотком". Легке постукування по деревині дозволяє виявити порожнисті або гнилі ділянки за характерним глухим звуком.
• Вимірювання вологості за допомогою вологоміра.

Додатковий аудит

У разі необхідності можуть проводитися додаткові дослідження для більш детальної оцінки стану деревини, особливо якщо елементи пофарбовані або покриті іншими матеріалами:

• Буріння та свердління дозволяють виявити внутрішні пошкодження деревини та визначити залишкову товщину здорового матеріалу.
• Лабораторні тести, які допоможуть виявити наявність грибів, точно визначити породу деревини, виміряти її щільність або виявити шкідливі речовини.

Доповнюючі дослідження

Залежно від майбутнього призначення деревини можуть проводитися додаткові дослідження:

• Історія будівлі, на основі оригінальної документації (плани, методи збирання, розрахунки тощо), а також аналіз умов використання (утримання, випадки пожеж, затоплень тощо).
• Геометричний профіль, що визначається за результатами обміру конструкцій для фіксації розмірів елементів та їх з'єднань.

Цей підхід дозволяє забезпечити максимально ефективне відновлення деревини з урахуванням її якості та майбутніх вимог до використання.

Демонтаж.

Ретельний демонтаж елементів повинен гарантувати безпеку працівників та збереження цілісності відновлюваних матеріалів. При цьому допускається певний відсоток втрат через можливі пошкодження або порізи. Бажано групувати схожі за розмірами елементи, пронумеровувати та точно ідентифікувати їх, щоб забезпечити однорідність і простежуваність партій. Елементи зберігають на підставках (щоб уникнути контакту з ґрунтом), розміщують їх на відстані один від одного та захищають від несприятливих погодних умов.

Процес сушіння деревини
Джерело: Орест Яремчук для проєкту stadtholz.at

Обробка.

Залежно від їх стану, відновлені елементи структурної деревини можуть пройти кілька обробок перед повторною установкою. Бажано, аби операції з обробки проводили спеціалізовані постачальники. Проте на українському ринку цей вид діяльності наразі не є розвиненим. Тому деревина частіше продається в первісному вигляді. В цьому випадку покупець повинен врахувати ці етапи обробки самостійно.

• Видалення металевих елементів. Цвяхи, шурупи та інші металеві деталі видаляють за допомогою відповідних інструментів (кліщі, пневматичні гвоздодери тощо). Це трудомісткий, але необхідний процес, особливо якщо планується подальша обробка деревини, оскільки метал може пошкодити деревообробні верстати. Використання металошукача допомагає визначити місця розташування металевих об’єктів.
• Поверхневе очищення. Виконується за допомогою м'якої або металевої щітки, шліфування або піскоструминної обробки.
• Сушка. Проводиться відповідно до рівня вологості деревини. Зазвичай елементи сушаться природним шляхом під навісом, з дотриманням правил зберігання (розташування з проміжками, відсутність контакту із землею тощо). Для зниження та стабілізації рівня вологості може бути використана штучна сушка в камерах. Штучна сушка також допомагає позбутися потенційних шкідників (цвіль, комахи).
• Класифікація деревини. Щоб переконатися, що відновлена деревина відповідає вимогам для подальшого використання, необхідно визначити її характеристики. Це особливо важливо для конструкційних застосувань, які регулюються нормативними стандартами та вимагають точного знання механічних властивостей деревини. Для детальної кластфікації варто залучати сертифікованого фахівця, або із застосуванням машини, щоб визначити породу дерева, його клас міцності та довговічності, наявність захисних обробок та їхній вплив на стійкість. Класифікація зазвичай проводиться після того, як елементи досягли остаточного розміру (наприклад, після стругання). Після цього їх маркують окремо або в партіях.

• Обробка для збереження. Якщо майбутнє використання цього вимагає, дерев’яні елементи можуть бути оброблені для підвищення їх довговічності на відкритому повітрі та поліпшення їхнього класу використання. Існує кілька видів профілактичних обробок, таких як просочення, розбризкування, нанесення пензлем, автоклав тощо, що регулюються стандартами. Рекомендується звернутися за професійною консультацією, особливо якщо деревина вже пройшла обробку раніше або якщо на ній є фінішне покриття. Спеціаліст також зможе проінформувати про можливу токсичність використовуваних продуктів.
• Термічна обробка. Цей процес підвищує довговічність деревини на відкритому повітрі, але може вплинути на її механічні властивості. Найчастіше використовується для облицювальних елементів.
• Розрізання та розпилювання. Деревину можна розпиляти, зменшити її переріз або довжину. Деякі постачальники також пропонують послуги різання несучих елементів для виготовлення ферм або інших конструкцій, підбираючи відповідні матеріали зі своїх запасів. Інші розпилюють старі балки для створення паркету, підлогових дошок або облицювання.
• Стругання. Деревина може залишитися необробленою або бути струганою з одного або двох боків для отримання рівних і постійних секцій.
• Фінішна обробка. Деревину можна залишити у природному стані або нанести фінішне покриття (лак, віск, олія, фарба, морилка тощо).
• Зберігання. Деревину бажано зберігати на підставках з проміжками між кожним елементом. Вона може зберігатися в приміщенні, захищеному від несприятливих погодних умов, або в опалюваному середовищі для контролю рівня вологості. У деяких регіонах з низькою вологістю балки можна зберігати на відкритому повітрі. Також деревину розміщують на великих стелажах, забезпечуючи достатню відстань між елементами.
• Транспортування та доставка. Під час транспортування та доставки необхідно дотримуватися відповідних заходів обережності (пакування, методи обробки тощо).

Монтаж конструкцій із  відновлених дерев'яних елементів може бути виконаний за різноманітними проектними методами, аналогічно новим матеріалам. Їх можна повторно використовувати для структурних цілей (традиційні каркаси, конструкції, мансарди, навіси тощо) або для інших застосувань (декоративні балки, деревина для меблів, столярні вироби тощо).

Деякі постачальники розпилюють старі балки для виготовлення паркету, підлогових дошок або навіть облицювання.

Для структурних застосувань рекомендовано попереднє залучення проектного бюро для оцінки стабільності, а також контролюючого органу. Вони зможуть запропонувати підходи, адаптовані до виявлених елементів, включаючи корекцію запасів безпеки на основі наявної інформації про елементи (обережні припущення для розрахунку навантажень, перевищення норм тощо).

Також можливо використати дерев'яні елементи для менш вимогливих застосувань, що є стильним способом продовжити їхній термін служби.

Під час замовлення вторинної деревини через ПОВТОРНО ви можете зазначити постачальнику свої вимоги/очікування щодо наступних характеристик:

• Типи та розміри. Залишення певної свободи в розмірах, видах деревини, кольорі та всіх другорядних характеристиках полегшує пошук партії на ринку відновленої деревини. Крім того, обережні припущення під час розрахунку умов навантаження конструкцій (песимістичні дані про якість деревини) дозволяють компенсувати брак інформації або сертифікації матеріалу. Також можуть бути доречними заходи компенсації на основі поточних умов використання каркаса (укріплення найбільшого вигину, зменшене навантаження, коротша відстань між опорами, перевищення розмірів деревини, подвоєння колон, виключення пошкоджених елементів тощо).
• Стан.
  В залежності від вимог до запланованого застосування, проектувальник може визначити свої очікування щодо наступних аспектів:
  
  • відсутність, ямок, червоточини, гнилі або дефектних сучків;
  • відсутність слідів замерзання, скручування, великих тріщин і ознак рубки;
  • відсутність деформацій, деревина не викривлена;
  • лімітована кількість отворів від цвяхів та гвинтів — які надають старій деревині певного характеру;
  • вологість деревини;
  • ідентифікація класу стійкості;

Елементи конструкцій із масивної деревини під час експлуатації могли контактувати з небезпечними речовинами або оброблятися токсичними продуктами, зокрема для покращення їх стійкості до біологічних агентів, вогню чи вологи. Як правило, навіть якщо можна візуально виявити наявність або відсутність антисептичних і фінішних обробок, точно визначити природу присутніх речовин зазвичай складніше. Для деяких молекул іноді можуть використовуватися прості методи виявлення через фарбування (тест на свинець, тест на хром азурол тощо).

Під час придбання деревини бажано уточнити історію обробок тієї чи іншої конструкції, так як візуально, без лабораторних досліджень виявити  присутність шкідливих речовин неможливо. За відсутності інформації з цього питання краще дотримуватися "принципу обережності" або ж уникати застосування деревини в інтер’єрах, де вона матиме прямий контакт із людьми. Крім того, роботи, такі як різання, стругання, шліфування тощо, повинні виконуватися з дотриманням відповідних заходів безпеки (індивідуальні засоби захисту, системи видалення пилу, утилізація відходів тощо).

Фото тесту на присутність обробки деревини. Червоний колір свідчить про відсутність обробки. Синюватий відтінок свідчить про наявність обробки.

Джерело: expert-bois.fr через Interreg FCRBE 

Європейські стандарти, прийняті в Украіїні, що стосуються дерев’яних конструкцій

• ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1:2010. Єврокод 5. Проектування дерев’яних конструкцій. Частина 1-1.
• ДСТУ-Н Б EN 1995-1-2:2012. Єврокод 5. Проектування дерев’яних конструкцій. Частина 1-2.
• ДСТУ EN 350:2022. Стійкість деревини та деревних виробів.
• ДСТУ EN 14081-1:2019. Конструкції дерев’яні. Будівельні лісоматеріали з прямокутним перетином, сортовані за міцністю. Частина 1.
• ДСТУ EN 14081-3:2022. Дерев’яні конструкції. Конструкційний лісоматеріал з прямокутним поперечним перерізом, класифікований за міцністю. Частина 3.

Дізнайтесь більше про відновлення дерев’яного брусу та інших конструктивних елеметнів із дослідження проєкту Interreg FCRBE - "Facilitating the Circulation of Reclaimed Building Elements"