Mediena - seniausia natūrali statybinė medžiaga, plačiai naudojama ir šiandien. Ji gana lengvai apdorojama, turi gerų, išskirtinių savybių. Skiriama lapuočių mediena (ąžuolas, klevas, riešutas ir kt.) ir spygliuočių mediena (pušis, eglė). Kiekviena medienos rūšis yra skirtingo kietumo bei tankio, taip pat ir išvaizdos (tekstūros). Ši savybė ypač lėmė tai, kad mediena yra mielai naudojama vidaus apdailai. Lapuočiai dažniausiai naudojami staliaus darbams ir interjero apdailai, spygliuočiai, kaip statybinė mediena.
Perdangos - vidaus horizontaliosios konstrukcijos, perskiriančios pastatą į aukštus. Jomis išorės ir vidaus sienos, o karkasinio pastato atveju, kolonos, sujungiami tarpusavyje, tuo pačiu užtikrinant pastato standumą bei pastovumą. Perdenginiai yra horizontalios standumo diafragmos, kurios daugiaaukščiuose pastatuose, apart įprastų perdengimams apkrovų (nuo žmonių, baldų, įrengimų, savojo svorio, grindų, pertvarų svorio ir kt.) efektyviai dalyvauja priimant vėjo apkrovas. Perdanga kaip tarpaukštinė konstrukcija turi užtikrinti gerą garso izoliaciją tarp kaimyninių patalpų. Dažnai perdangos apsprendžia pastato konstrukcinę sandarą, jo techninius ir ekonominius rodiklius.
Pagal medžiagas, iš kurių įrengiamos, perdangos skiriamos: 1) Medinės 2) Plieninės 3) Gelžbetoninės 4) Keraminių blokelių 5) Mūrinės 6) Mišrios. Medinė perdanga ypač ekonomiška, kadangi jos montavimas paprastas, nereikalaujantis didelių darbo sąnaudų.
Medienos sandara
Per padidinamąjį stiklą įžvelgiama medienos makrostruktūra, o mikroskopu - smulkesnė jos sandara - mikrostruktūra. Medienos sandara skirtingai matoma skersiniame, liestiniame (tangentiniame) ir spinduliniame bandinio pjūviuose. Skersinis pjūvis statmenas kamieno ašiai, liestinis - išilgai kamieno ašies ir atokiau nuo centro, o spindulinis - išilgai per kamieno centrą.
Šerdis yra kamieno centre, ji yra 2-5 cm skersmens, todėl užima tik mažą kamieno dalį. Daugumos medžių rūšių šerdis yra apvali, tačiau kai kurių yra ypatingos formos. Šerdis kartu su nedideliu medienos sluoksniu, susidariusiu pirmaisiais medžio augimo metais, vadinama šerdies vamzdeliu. Jo mediena yra puri, silpnu audiniu ir mažiau suaugusi su kitais medienos sluoksniais. Balana - jaunesnė kamieno dalis, jos mediena ne tokia brandi, dar nepakankamai tanki, todėl mažiau vertinga. Po žieve kasmet priauga naujų balanos sluoksnių. Dalis atmirštančių vidinių sluoksnių padidina branduolio storį. Branduolys - tamsesnė centrinė dalis, balana - šviesesnė tarp išorinio apvalkalo.
Žievė saugo medį nuo išorės poveikio. Išorinis kamštinis žievės sluoksnis geriausiai atlieka šias funkcijas. Vidinis žievės sluoksnis vadinamas luobu. Juo augančiame medyje leidžiasi sultys žemyn. Brazdas, matomas padidintame skersinyje, yra vieta, kurioje gaminasi naujos ląstelės. Metiniams rieves aišku išdėstomi sluoksniai - metinės rieves, kurios rodo medienos prieaugį. Spygliuočių rieves matyti kaip išilginės juostelės; lapuočių rieves įprastai labiau išsiskiria dėl kietesnės mikrostruktūros.
Medienos sudedamosios dalys: ląstelės sienelės iš celiuliozės, ligninas suteikia plėvelei tvirtumą ir atsparumą, o tarpusavyje ląstelių sienelės jungiasi poromis. Skirtingų medžių mediena turi skirtingą mikrostruktūrą: spygliuočių mediena pasižymi griežtu struktūriniu paprastumu, lapuočių - įvairesnėmis ląstelėmis.
Medienos savybės svarbios perdangoms
Drėgmė - svarbiausia medienos savybė. Medienos drėgnis (drėgnio rodiklis) apibūdina vandens kiekį medienoje. Dažnai naudojamos sąvokos: šviežiškai nukirsta (50-100%), šlapi, drėgna, orsaušė, kambario sausumo. Mediena džiovinama, o sausai laikoma tik sausose vietose. Drėgmės matavimui dažnai naudojami elektroniniai drėgmomačiai.
Higroksopija - medienos gebėjimas drėgti dėl sorbcijos. Higroskopiniu vandeniu medienoje paprastai laikoma apie 30% iš viso vandens, o likęs vanduo - kapiliarinis. Tankiai prisitaikiusi mediena keičia tūradę ir savybes priklausomai nuo drėgmens.
Tankis - pagrindinė medienos savybė; tankis ρ nurodo masės kiekį tūrio vienete. Viršūninės dalies mediena dažnai yra tankesnė. Perdangoms naudojamai konstrukcijai dažnai taikomas 480 kg/m3 tankis, tačiau skirtingų rūšių ir augimo vieta suteikia didesnį ar mažesnį tankį.
Šiluminės savybės - šilumos talpa, laidis ir temperatūrinės deformacijos. Sausos medienos šiluminė talpa 1550 J/kgK. Šilumos laidis skiriasi priklausomai nuo užpildymo, o plokštumoje mediena laidumą keičia su jos drėgnumu. Linijinio plėtimosi koeficientai rodo ilgio pokyčius esant temperatūros pokyčiams.
Akustinės savybės - garso sklidimo greitis priklauso nuo pluošto krypties; išilgai pluošto greičiausiai, tangentine ir spinduline kryptimi lėčiau. Eglės medienos garso sklidimo greitis kambario sausumo sąlygomis apie 5630 m/s; pušies - 5360 m/s. Akustinė varža taip pat skiriasi priklausomai nuo medienos tipo.
Mechaninės savybės - gniuždymas, tempiamasis, lenkimas ir kiti atsparumo parametrai. Kaip pavyzdys: ąžuolo atsparumo suslėgimui riba pasluoksniui apie 52 MPa, statmenai sluoksniams - 9 MPa, persistūmimui lygiagrečiai sluoksniams - 14 MPa. Medžio stiprumas tempiant išilgai pluošto žymiai didesnis nei skersai pluošto. Lanksčios plokštės dažnai naudojamos perdangoms, sijoms ir tiltams.
Stiprumas ir kietumas - medienos kietumas dažnai nurodomas Brineliu (eglė 1.3; pušis 1.6). Kietumas lemia pjovimo ir formavimo patogumą, atsparumą įpjovoms bei ilgaamžiškumą.
Šiuolaikinės medienos konstrukcijos
XX a. pradžioje pradėta naudoti skydinės-karkasinės konstrukcijos, kurios leido sujungti plokštes, plokštę ir karkasą bei užpildyti siūlėmis šiltinimo medžiaga. Šios sistemos suteikia lankstumą, sumažina sąnaudas ir trumpina statybos terminus. Skydinės-karkasinės perdangos iš CLT plokščių tapo populiarios dėl aukšto laikomosios galios, gebėjimo kurti didelius tarpatramsčių atstumus ir geros akustinės bei ugniai atsparios savybės.
Medienos-betono kompozitai sujungia medienos plokštes su betono sluoksniu, suteikiančiu gniuždomuosius memberius. Tokia konstrukcija užtikrina didelę laikomąją galimybę ir aukštą ugnies bei triukšmo apsaugą, tačiau yra brangesni. Sluoksniuotosios medienos plokštės (CLT) laikomos patrauklia alternatyva dėl jų kompaktiškumo, lengvo apdirbimo ir galimybių kurti didelius interjerų plotus. Kryžminė (krizė) laminavimas suteikia plokštei dviejų krypčių standumą, o lygiagrečiai lamelių išdėstyta plokštė pasižymi dideliu tempiamuoju ir gniuždomuoju stiprumu, bet mažesniu standumu.
Medienos produktai gali būti sujungti įvairiais būdais: klijuotos plokštės (PUR ar PMDI klijais), kaiščiais, vinimis ir varžtais. Dėl ekologiškumo vis dažniau naudojami mechaniniai junginiai ar klijai, kurių sudėtis neturi kenksmingų junginių. Integruojant inžinerines sistemas, gali būti įrengiami kanalai plokštėse, nors didesni matmenys riboja kai kuriuos sprendimus.
Medienos plokščių tipai ir jų taikymas
Skydinės-karkasinės plokštės naudojamos sienoms, perdangoms ir stogams. Jos suteikia gerą šiluminę varžą ir sumažina statybos sąnaudas, ypač kai jos sumontuojamos vienoje vietoje. Kryžminai sluoksniuotos plokštės (CLT) - pats standiausias ir sandiausias variantas, puikiai tinkančios laikomiesiems sienoms su gera apsauga nuo triukšmo ir ugnies. Integravus medienos plokštes galima sukurti didesnes erdves, paliekant galimybes įrengti elektrines ir kitas inžinerines sistemas.
Medienos-betono kompozitai - tai plokštės, kuriose medienos plokštė ar karkasas išklojamas, o viršuje arjo betonas. Tokie komponavimo metodai leidžia atsakyti į dideles horizontaliąsias apkrovas, tačiau reikalauja tinkamo medienos ir betono sukibimo užtikrinimo. Dėl jų atsparumo ugniai ir triukšmui šioms plokštėms taikomi aukšti kokybės standartai, o jų kaina gali būti didesnė nei kitų variantų.
Skydinės-karkasinės konstrukcijos ir jų išdėstymas priklauso nuo projekto sudėtingumo: dideliems pastatams dažnai derinama su CLT plokštėmis laikančiosioms sienoms ir kryžminėmis sluoksniuotėmis perdangomis. Taip sukuriamas itin tvirtas ir efektyvus pastato karkasas, kuris gali būti paleistas sparčiai ir ekonomiškai.
Beicai, apdailos procesai ir įrankiai
Faneruotos plokštės, nušlifuotos P100-P180 šlifavimo popieriumi, paruošiamos beicavimui. Beico/aliejų dengimo metodai: purškimas, tepalas, mirkymas, dengimas velenais. Beico kiekis - 20-80 g/m², priklausomai nuo medienos rūšies ir norimo paviršiaus atspalvio. Atkreiptinas dėmesys į medienos rūšį ir lukštų juostų susiformavimą: skirtingos juostos sugert beicą skirtingai, todėl paviršius gali atrodyti dryžuotas. Spalvos kinta veikiant šviesai ir drėgmei; šviesios rūšys tamsėja, tamsios - šviesėja. Beicuota mediena blunka lėčiau, o UV spindulių blokatoriai gali dar labiau pratęsti šviesos atspindį.
Stalių dirbtuvėms skirtos pjovimo juostos: Carbon Flexback - anglinio plieno, dantų išdėstymas sklaidantis ir iki 62 HRC kietumo; tinka tiek mėgėjams, tiek profesionalams, pjauna minkštą ir kietą medieną, laminatą, fanerą ir pan. Rąstų pjovimo juostos RipperS PREMIUM - skirtingos versijos kietai ar minkštai medienai, dantų žingsnis 22,2 mm; yra BIMETAL PREMIUM variantai su HSS dantimis. Carbide Wood pjovimo juostos - puikios, atsparios karbidiniams dantims, tinka staliniams pjovikliams ir sudėtingoms medžiagoms, įskaitant egzotines medienas, grafitą ar kitus komponentus.
Apibrėžtos įžvalgos: kurias sistemas rinktis projektui
Medinės statybos ekspertai sutaria, kad kuo sudėtingesnis pastatas, tuo sunkiau jam visam pritaikyti vientisą medinių konstrukcijų sistemą. Geriausių rezultatų galima pasiekti derinant įvairias sistemas, atsižvelgiant į konkrečiam projektui keliamus reikalavimus. Klasikinis pavyzdys - daugiabučiai namai: išorinės atitvaros dažnai iš skydinių-karkasinių elementų, vidinės laikomosios sienos ir perdangos - iš kryžmiškai sluoksniuotos medienos plokščių (CLT). Tokios kombinacijos suteikia gerą šiluminę varžą, atsparumą triukšmui ir ugniai bei didelį laikomąjį našumą.
Medienos plokščių kurimo ateitis - sklandus montavimas, lengvas tarpusavio sujungimas ir galimybė palikti viduje erdves inžinerinėms sistemoms. Tačiau būtina užtikrinti tinkamą tarpusavio sukibimą (kamino tipo jungtys, skirdis tarp plokščių, dažnai naudojami klijai ar mechaniniai jungiamieji elementai). Integravus sluoksniuotosios medienos plokštes galima kurti įspūdingus interjerus ir dideles laikančias sienas, o tuo pat metu sumažinti sunkias sąnaudas ir laiką.
Taigi efektyvumas ir tvarumas modernioje medienos statyboje kyla iš gebėjimo derinti skirtingas medienos formas ir jungiamuosius metodus, prisitaikant prie aplinkos ir techninių reikalavimų.
Įdomūs pavyzdžiai ir praktiniai duomenys
- Skydinės-karkasinės plokštės laikomos laikomosios sienos, perdangos ir stogai; jų montavimas paprastai atliekamas vienose rankose, tačiau reikalauja atsižvelgti į projekto priklausomybę nuo gamintojo.
- CLT plokštės laikomos itin standžiomis ir sandariomis, puikiai tinkamos dideliems tarpatramsčiams - iki 7-9 m ar daugiau.
- Medienos-betono kompozitai - didelė laikomoji galia ir aukštas ugnies bei triukšmo atsparumo lygis, tačiau brangesni; naudojami laisvo plano aukštos klasės pastatų statybai.