Jak zapewnić komfort akustyczny w budownictwie drewnianym?

Zgodnie z nowymi trendami i dyrektywami unijnymi coraz bardziej popularne staję się budownictwo szkieletowe. Częstym problemem nie tylko w tego typu budownictwie jest hałas i rozprzestrzenianie się dźwięków.

Kiedy mowa o projektowaniu akustycznym budynków drewnianych, należy pamiętać o możliwości bezpośredniego wpływu na ich konstrukcję. Propagacja dźwięków uderzeniowych może zostać znacznie ograniczona już na poziomie strukturalnym dzięki zastosowaniu wysokowydajnych, wytrzymałych profili dźwiękoszczelnych. Jest to najbardziej efektywne rozwiązanie w zakresie izolacji dźwiękowej budynków drewnianych, mające na celu ograniczenie przenoszenia drgań strukturalnych. Xylofon, nowy profil dźwiękoszczelny marki Rotho Blaas, jest wykonany z elastycznej i stabilnej mieszanki poliuretanowej, która w znacznym stopniu ogranicza przenoszenie hałasu strukturalnego od 5 dB do ponad 15 dB. Ta monolityczna kompozycja zapewnia stabilność, wodoszczelność i brak plastyczności w czasie przy grubości samego profilu zaledwie 6 mm. „Zintegrowana konstrukcja” pozwala nam działać bezpośrednio u podstawy problemu poprzez „rozłączenie” wszystkich punktów kontaktowych wzdłuż ścian i podłóg. Wiemy, że drewno jest jednym z najlżejszych materiałów, a zatem jednym z materiałów najbardziej wrażliwych na drgania akustyczne o niskiej częstotliwości. ALE: „suchy system warstwowy” zbudowany w „fazach sekwencyjnych” i „nakładających się na siebie” jest jednocześnie technologią konstrukcyjną, która daje nam największe szanse na wyciszenie dźwięków uderzeniowych – mówi Michele Dal Rì, kierownik ds. produktu odpowiedzialny za produkty dźwiękochłonne w Rotho Blaas.

Boczne przenoszenie hałasu uderzeniowego przez różne ścieżki konstrukcyjne jest kluczowe dla określenia rzeczywistego zachowania budynku z akustycznego punktu widzenia. Wskaźnik redukcji drgań (Ki, j) można określić metodą obliczeń zgodnie z normą EN 12354-1 lub za pomocą testów eksperymentalnych rzeczywistej konfiguracji paneli i połączenia. Odpowiednia konstrukcja akustyczna musi odnosić się do wartości obliczalnych z wyprzedzeniem, nie zaś do testów wykonywanych z perspektywy czasu w odniesieniu do pojedynczych i wyjątkowych przypadków. Współpraca pomiędzy Rotho Blaas i Uniwersytetem Bolońskim stanowi punkt zwrotny w tej dziedzinie: system obliczania standardowego połączenia stanowi potężne narzędzie pomagające projektantom w określaniu parametrów wymaganej izolacji akustycznej. 

Szczelność budynków drewnianych jest ściśle związana z izolacją akustyczną: hałas przenoszony przez powietrze jest propagacją energii akustycznej w powietrzu poprzez fale dźwiękowe. Z tego powodu dbałość o szczegóły, zwracanie uwagi na szczelność, prawidłowe oklejanie oraz stosowanie pianek i taśm ekspandujących to idealne rozwiązania dla zapewnienia dźwiękoszczelności w konstrukcjach drewnianych.

Zacznijmy od początku, co to jest drewno?

Drewno jest to stosunkowo tani (a nawet darmowy)materiał budowlany, przyjazny dla środowiska, świetnie wygląda, jest ciepły i przytulny, jest super mocny, wytrzymuje setki, a nawet tysiące lat. Można go używać do wszystkiego, od budowania pomostów, do robienia papieru lub ogrzewania domu. To drewno - jest prawdopodobnie najbardziej użyteczny i wszechstronny materiał na naszej planecie, mający wiele tysięcy różnych zastosowań. Więc co sprawia, że ​​drewno jest tak dobre? Przyjrzyjmy się bliżej!

Często słyszyszymy, jak ludzie narzekają na pieniądze i inne rzeczy, które „nie rosną na drzewach”; Wspaniałą rzeczą jest to, że drzewa nie rosną na drzewach, bardziej szczegółowo, w ich pniach i gałęziach.

Struktura drewna

Weź drzewo i zdejmij zewnętrzną „skórkę” lub korę, a znajdziesz dwa rodzaje drewna. Najbliżej krawędzi znajduje się wilgotna, lekka, żywa warstwa zwana bielem, wypełniona rurkami zwanymi ksylemem, które pomagają drzewu odprowadzać wodę i składniki odżywcze od korzeni do liści; Wewnątrz bieli znajduje się znacznie ciemniejsza, twardsza część drzewa zwana twardzielem , która jest martwa, gdzie rurki ksylemu zablokowały się żywicami lub gumami i przestały działać. Wokół zewnętrznej krawędzi bieli (i pnia) znajduje się cienka aktywna warstwa zwana miazgą, w której drzewo rośnie co roku nieco na zewnątrz, tworząc te słynne pierścienie roczne które mówią nam, ile lat ma drzewo. Przekrój poziomo przez drzewo, prowadząc piłę równolegle do ziemi (prostopadle do pnia), a zobaczysz roczne słoje (jeden nowy dodawany każdego roku) tworzące przekrój. Przecinając pionowo pień drzewa zobaczysz wewnątrz linie biegnące równolegle do pnia utworzonego przez rury ksylemu, tworzące wewnętrzną strukturę drewna zwaną jego słojami . Zobaczysz także sporadyczne nierówne owale przerywające słoje zwane sękami , czyli miejscami, w których gałęzie wyrastały z pnia drzewa. Sęki mogą uatrakcyjnić wygląd drewna, ale mogą też osłabić jego strukturę.

Drewno liściaste i miękkie

Drewno dzieli się na dwa różne rodzaje zwane drewnem liściastym i miękkim, chociaż nazwy w mylący sposób nie zawsze odnoszą się do jego faktycznej twardości lub miękkości:

• Drewno liściaste zazwyczaj pochodzi z drzew liściastych (liściastych) (tych, które zrzucają liście każdej jesieni, zwanych również okrytozalążkowymi, ponieważ ich nasiona są otoczone owocami lub strąkami). Przykłady obejmują jesion, buk, brzozę, mahoń, klon, dąb, teak i orzech itd.
• Drewno iglaste zwykle pochodzi z drzew iglastych (iglastych) (tych, które mają igły i szyszki i zachowują je przez cały rok, zwane także nagonasiennymi. Przykładami są cedr, cyprys, jodła, sosna, świerk i sekwoja.

Generalnie prawdą jest, że drewno liściaste jest twardsze niż drewno iglaste, ale nie zawsze. Balsa jest najbardziej znanym przykładem twardego drewna, które jest w rzeczywistości bardzo miękkie. Drewno liściaste ma piękne, atrakcyjne usłojenie i jest używane do takich rzeczy jak robienie eleganckich mebli i dekoracyjnej stolarki, podczas gdy drewno iglaste często pochodzi z bardzo wysokich, prostych drzew i lepiej nadaje się do prac budowlanych (w postaci desek, żerdzi itp. ).

Skład chemiczny

Spójrz na świeżo ścięte drewno pod mikroskopem, a zobaczysz, że składa się ono z komórek, jak każda inna roślina. Komórki składają się z trzech substancji zwanych celulozą (około 50%), ligniny (która stanowi jedną piątą do jednej czwartej drewna liściastego, ale jedna czwarta do jednej trzeciej drewna iglastego) i hemicelulozy (pozostała część). Mówiąc najogólniej, celuloza to włóknista masa drzewa, podczas gdy lignina to spoiwo, które utrzymuje włókna razem.

Jakie jest drewno?

Struktura wewnętrzna drzewa sprawia, że ​​drewno jest tym, czym jest - jak wygląda, jak się zachowuje i do czego możemy go użyć. W rzeczywistości istnieją setki różnych gatunków drzew, więc tworzenie uogólnień na temat czegoś, co nazywa się „drewnem”, nie zawsze jest pomocne: drewno balsa różni się od dębu, który nie jest tym samym, co leszczyna, która jest inna niż orzech. Mimo to różne rodzaje drewna mają ze sobą więcej wspólnego niż, powiedzmy, metale , ceramikę i tworzywa sztuczne .

Moc

Fizycznie drewno jest mocne i sztywne, ale w porównaniu do materiału takiego jak stal jest również lekkie i elastyczne. Ma też inną interesującą właściwość. Metale, tworzywa sztuczne i ceramika mają zazwyczaj dość jednolitą strukturę wewnętrzną, co czyni je izotropowymi: zachowują się dokładnie tak samo we wszystkich kierunkach. Drewno wyróżnia się strukturą jednoroczno-słojową. Zwykle możesz zgiąć i złamać małą, martwą gałąź drzewa gołymi rękami, ale rozciągnięcie lub ściśnięcie tej samej gałęzi będzie prawie niemożliwe, jeśli spróbujesz pociągnąć ją lub popchnąć w przeciwnym kierunku. To samo dotyczy cięcia drewna. Jeśli kiedykolwiek rąbałeś drewno siekierą, będziesz wiedział, że rozłupuje się bardzo łatwo, jeśli kroisz ostrzem wzdłuż włókien, ale znacznie trudniej jest posiekać w drugą stronę (przez ziarno). Mówimy, że drewno jest anizotropowe , co oznacza, że ​​bryła drewna ma różne właściwości w różnych kierunkach.

Jest to ważne nie tylko dla kogoś, kto pracuje w stolarni: ma również znaczenie, gdy używasz drewna do budowy. Tradycyjne drewniane budynki wsparte są na ogromnych pionowych słupach, które przenoszą siły w dół wzdłuż ich długości, równolegle do włókien. To dobry sposób na użycie drewna, ponieważ zazwyczaj ma ono wysoką wytrzymałość na ściskanie (odporność na ściskanie), gdy jest montowane w tym samym kierunku co słoje. Znacznie słabsze są drewniane belki ustawione poziomo; potrzebują dużo wsparcia, aby się nie zginać i pękać. Dzieje się tak, ponieważ mają niższą wytrzymałość na rozciąganie (odporność na siły zginające lub ciągnące w poprzek włókien). Jednak nie wszystkie drzewa są takie same. Dąb ma znacznie większą wytrzymałość na rozciąganie niż wiele innych gatunków drewna, dlatego tradycyjnie był używany do wykonywania ciężkich, poziomych belek w starych budynkach. Inne czynniki, takie jak to, jak dobrze sezonowany (suchy) jest kawałek drewna (jak omówiono poniżej) i jak gęsty jest, również wpływają na jego wytrzymałość.

Trwałość

Jedną z najlepszych cech drewna jest jego trwałość. Przeglądając codzienne wiadomości, często czytasz, że archeolodzy odkryli zakopane szczątki jakiegoś starożytnego drewnianego przedmiotu - być może drewnianego narzędzia , prostej łodzi wiosłowej lub pozostałości ogromnego budynku - które mają setki, a nawet tysiące lat. Pod warunkiem, że drewniany przedmiot jest odpowiednio zabezpieczony, z łatwością przetrwa on osobę, która go wykonała. Ale tak jak ta osoba, drewniany przedmiot był kiedyś żywą istotą - i jest to naturalny materiał. Podobnie jak inne naturalne materiały, podlega naturalnym siłom rozkładu w procesie znanym jako gnicie, w którym organizmy takie jak grzyby i owady, takie jak termity i chrząszcze, stopniowo skubią celulozę i ligninę, a drewno zamieniają w pył i wspomnienia.

Drewno i woda

Drewno ma wiele innych ciekawych cech. Jest higroskopijny , co oznacza, że ​​podobnie jak gąbka wchłania wodę i pęcznieje w wilgotnych warunkach, wypuszczając ponownie wodę, gdy powietrze wysycha, a temperatura wzrasta. Jeśli w Twoim domu masz okna drewniane, zapewne zauważysz, że latem otwierają się znacznie łatwiej niż zimą, kiedy wilgotne warunki zewnętrzne powodują, że pęcznieją w ramach (niekoniecznie takie złe, bo to pomaga aby chronić się przed zimnem). Dlaczego drewno pochłania wodę? Pamiętaj, że pień drzewa jest przeznaczony do przenoszenia wody z korzeni do liści: to prawie autostrada wodna. Świeżo ścięty kawałek „zielonego” drewna zazwyczaj zawiera ogromną ilość ukrytej wody, co sprawia, że ​​bardzo trudno jest go spalić jako drewno opałowe bez dużej ilości dymu. Niektóre rodzaje drewna mogą wchłonąć kilkakrotnie więcej wody niż ich waga,

Drewno i energia

Jakie inne właściwości ma drewno? Jest to stosunkowo dobry izolator ciepła (przydatny w budownictwie), ale suche drewno spala się dość łatwo i wytwarza dużo energii cieplnej, jeśli podgrzejesz je powyżej temperatury zapłonu (punktu, w którym zapala się w dowolnym miejscu od około 200–400 ° C). Chociaż drewno może bardzo skutecznie pochłaniać dźwięk (kolejna użyteczna właściwość w budynkach, w których ludzie cenią izolację akustyczną odcinającą sąsiadów), drewniane przedmioty można również zaprojektować do przesyłania i wzmacniania dźwięków - tak działają instrumenty muzyczne. 

Drewno jest ogólnie słabym przewodnikiem prądu, ale, co ciekawe, jest piezoelektryczne (jeśli drewno zostanie ściśnięte we właściwy sposób, na drewnie powstanie ładunek elektryczny).

Przyjazny dla środowiska

Drewno było jednym z pierwszych naturalnych materiałów, których ludzie nauczyli się używać i nigdy nie straciło swojej popularności. Obecnie jest szczególnie cenione za to, że jest produktem naturalnym i przyjaznym dla środowiska. Leśnictwo jest rzadkim przykładem czegoś, co może być całkowicie zrównoważone : w teorii, jeśli zasadzisz nowe drzewo na miejsce każdego starego drzewa, które ścinasz, możesz nadal używać drewna bez szkody dla planety. W praktyce trzeba zastąpić czymś podobnym, a leśnictwo nie jest automatycznie zrównoważone, jak mogło by się wydawać. Zupełnie nowe drzewo ma znacznie mniejszą wartość ekologiczną niż dojrzałe drzewo, które ma setki lat, więc posadzenie tysiąca sadzonek może nie zastąpić wycinki tylko kilku starych drzew. Wycinka może być bardzo szkodliwa dla środowiska, niezależnie od tego, czy wiąże się z wycinką tropikalnego lasu deszczowego, czy też selektywną wycinką dojrzałych drzew w starych lasach strefy umiarkowanej. 

Niektóre procesy i chemikalia stosowane w leśnictwie i obróbce drewna są również szkodliwe dla środowiska ; chlor, używany do wybielania włókien drzewnych do produkcji papieru, może na przykład powodować zanieczyszczenie wody w rzekach . Ale z drugiej strony, rosnące drzewa usuwają dwutlenek węgla z atmosfery, a sadzenie ich większej ilości jest jednym ze sposobów na ograniczenie skutków zmian klimatu. Drzewa zapewniają także ważne siedliska dla wielu innych gatunków i pomagają zwiększyć bioróżnorodność (szeroki wachlarz organizmów żywych na Ziemi). Leśnictwo praktykowane we właściwy sposób jest dobrym przykładem tego, jak ludzie mogą żyć w doskonałej harmonii z planetą.

Korzystanie z drewna

W jaki sposób drewno przenosi się z drzewa na dach Twojego domu, półkę z książkami lub krzesło, na którym siedzisz? To dłuższa i bardziej złożona podróż, niż mogłoby się wydawać, podczas zbioru, przyprawiania, konserwowania i innych zabiegów oraz cięcia. Tak w skrócie.

Uprawa roślin na żywność nazywa się rolnictwem; Uprawa drzew na użytek człowieka to hodowla lasu - te dwie rzeczy mają wiele wspólnego. Drewno to roślina, która musi być zbierana tak jak inne, ale różnica polega na tym, jak długo drzewa rosną, często wiele lat, a nawet dziesięcioleci. Sposób pozyskiwania drewna zależy od tego, czy drzewa rosną na plantacjach (na których występują setki lub tysiące tego samego gatunku, na ogół w podobnym wieku), czy w dojrzałych lasach (gdzie występuje mieszanka różnych gatunków i drzew w różnym wieku).

Posadzone drzewa można sadzić według precyzyjnego planu i wycinać ( wycina się cały las), gdy osiągną dojrzałość. Takie drastyczne podejście ma sens, jeśli drzewa są szybko rosnącymi gatunkami sadzonymi specjalnie do wykorzystania na przykład jako paliwo z biomasy . Poszczególne drzewa można również selektywnie wycinać z lasów mieszanych i odciągać je maszyną lub zwierzęciem, a nawet (jeśli ma to sens ekonomiczny i środowiskowy) podnosić helikopterem, co pozwala uniknąć uszkodzenia innych pobliskich drzew. Czasami drzewa mają usuwaną korę i małe gałęzie w lesie, zanim zostaną przetransportowane na skład drewna do dalszej obróbki, chociaż można je również usunąć w stanie nienaruszonym, a całą obróbkę wykonać poza miejscem pracy. Wszystko zależy od wartości drzewa, warunków wzrostu, odległości od składowiska i łatwości transportu drzewa. Inną interesującą formą leśnictwa jest zagajniki , które polegają na usuwaniu długich, cienkich, nisko rosnących gałęzi z drzew, takich jak leszczyna i wierzba, w sposób ostrożny, który nie powoduje długotrwałych uszkodzeń.

Obróbka

Świeżo ścięte drzewo przypomina trochę gąbkę namoczoną w wodzie, dlatego przed użyciem należy je całkowicie wysuszyć . Suche drewno jest mniej podatne na grzyby i gnicie, łatwiej jest je konserwować i malować i jest dużo lżejsze i łatwiejsze w transporcie (zazwyczaj połowa ciężaru świeżo ściętego drzewa może pochodzić z uwięzionej w nim wody). Suche drewno jest również znacznie mocniejsze i łatwiejsze w budowie (nie kurczy się tak bardzo), a jeśli drzewo jest przeznaczone do spalania jako drewno opałowe (lub uprawa energetyczna), spali się łatwiej i wydziela więcej ciepła, jeśli jest odpowiednio najpierw wysuszone. Zazwyczaj drewno suszy się na świeżym powietrzu (co zajmuje od kilku miesięcy do roku) lub, jeśli ważna jest szybkość, w rozległych ogrzewanych piecach zwanych suszarniami (co skraca czas suszenia do dni lub tygodni). Drewno sezonowane nadal nie jest całkowicie suche: zazwyczaj jego wilgotność waha się od około 5–20 procent, w zależności od metody i czasu suszenia.

Konserwowanie i inne zabiegi

W teorii drewno może przetrwać wiecznie, gdyby nie zostało zaatakowane przez robaki i bakterie; środki konserwujące mogą znacznie wydłużyć jego żywotność, zapobiegając gniciu. Różne konserwanty działają na różne sposoby. Na przykład farba działa jak zewnętrzna powłoka, która powstrzymuje grzyby i owady przed wnikaniem do drewna i zjadaniem go, ale światło słoneczne i deszcz powodują, że farba pęka i odpada, pozostawiając drewno otwarte do ataku pod spodem. Kreozot (kolejny popularny środek konserwujący drewno) to silnie pachnąca, oleista, brązowa ciecz, zwykle wytwarzana ze smoły węglowej. W przeciwieństwie do farby jest fungicydem, insektycydem, miticydem i sporycydem: innymi słowy, działa poprzez powstrzymywanie grzybów, owadów, roztoczy i zarodników przed zjadaniem lub wzrostem w drewnie.

Różne rodzaje zabiegów pomagają chronić i konserwować drewno w różny sposób. To wielka ironia losu, że z drewna można zbudować piękny dom, który przetrwa wiele dziesięcioleci lub spali się doszczętnie w ciągu kilku minut. Drewno jest tak kaloryczne i spala się tak dobrze, że od dawna jest jednym z ulubionych paliw na świecie. Dlatego tak ważna jest ochrona przeciwpożarowa drewnianych wyrobów budowlanych. Zazwyczaj drewno poddaje się działaniu opóźniających ogień chemikaliów, które w przypadku zapalenia się wpływają na sposób spalania, zmniejszając ilość wydzielanych lotnych gazów, dzięki czemu spala się wolniej i trudniej.

Cięcie

Istnieje duża różnica między belką a stołem, którym może się stać, mimo że oba są wykonane z dokładnie tego samego drewna. Ta różnica wynika głównie z umiejętnego cięcia i obróbki drewna. To, ile potrzeba ściętego drzewa, zależy od wytwarzanego produktu. Coś takiego jak słupek lub słupek ogrodzeniowy to niewiele więcej niż drzewo pozbawione gałęzi i silnie konserwowane; to przykład tak zwanego drewna okrągłego . Drzewa potrzebują nieco więcej czasu na obróbkę w tartaku, aby zmienić je w tarcice , drewno budowlane lub drewno konstrukcyjne (te nazwy są często używane zamiennie, chociaż można ich używać w bardziej specyficznych znaczeniach). Płaskie kawałki drewna można wytwarzać z drzew, wycinając kłody w dwóch różnych kierunkach.  Wszyscy wiemy, jak atrakcyjne wyglądają te wzory? Nic dziwnego, że drewno, które jest przeznaczone do mebli i innych zastosowań dekoracyjnych należy wyciąć o wiele bardziej starannie i uważnie. W taki sposób przycina się dane drzewo, aby w najbardziej atrakcyjny sposób ukazać wzorce wzrostu, które zawiera w ostatnim kawałku drewna. Liczba może również zależeć od tego, która część drzewa jest używana. Drewno ścięte blisko pnia drzewa daje czasami bardziej atrakcyjny wygląd niż drewno cięte z góry.

Inne produkty z drewna

Drewno okrągłe i tarcica to coś, co można by nazwać produktami z naturalnego drewna, ponieważ wymagają one użycia pociętych kawałków drzewa w mniej lub bardziej surowej postaci. Istnieje wiele innych sposobów wykorzystania drzew, które wymagają dużo większego przetwarzania. Niektóre gatunki drewna są bardzo rzadkie i drogie, podczas gdy inne są tanie i dostępne w dużych ilościach, dlatego powszechną techniką jest nakładanie zewnętrznej warstwy drogiego i atrakcyjnego drewna na rdzeń z tańszego materiału. Fornir to cienka warstwa dekoracyjna nakładana na tańsze drewno, wykonana poprzez obracanie kłody o ostrze, podobnie jak obieraniu jabłka. Używanie forniru oznacza, że ​​możesz uzyskać atrakcyjne drewniane wykończenie po znacznie niższych kosztach niż przy użyciu litego kawałka drogiego drewna. Sklejka jest wykonywany poprzez zdejmowanie warstw drewna (lub warstw) i sklejanie ich z zewnętrzną warstwą forniru. Zwykle każda warstwa jest umieszczona pod kątem 90 stopni w stosunku do warstwy pod spodem, aby ziarna naprzemiennie się układały. Oznacza to, że kawałek sklejki jest zwykle znacznie mocniejszy niż kawałek naturalnego drewna, z którego został wykonany. Drewno laminowane to słabszy rodzaj sklejki, w której słoje każdej warstwy biegną w tym samym kierunku. Płyta wiórowa jest wytwarzana poprzez zbieranie odpadów wiórowych , płatków i trocin z młyna i wciskanie ich pod wysokim ciśnieniem, za pomocą kleju, do formy, tak aby sklejała się, tworząc deski i panele. Często w ten sposób powstają tanie i do samodzielnego montażu meble. Płyta pilśniowa jest podobny, ale wykonany z włókien ścieru drzewnego zamiast zrębków i trocin. Płyta pilśniowa to cienki arkusz drewna wykonany z włókien drzewnych w podobny sposób.

Nie wszystkie produkty z drewna są od razu rozpoznawalne. Na przykład duża część papieru i tektury wykorzystywana przez ludzi pochodzi z przetwarzania celulozy z drzew we włóknistą masę. Lignina (druga główna substancja chemiczna w drewnie) ma również wiele zastosowań, w tym do produkcji tworzyw sztucznych (takich jak celuloid używany dawniej do produkcji kliszy fotograficznej ), farb , terpentyny i produktów drożdżowych.