Материалы из древесины для строительства лестниц

Древесина - одно из основных строительных и отделочных материалов, применяемых для создания лестниц. Древесина отличается особой устойчивостью к ударам, пластичностью, хорошими тепло- и звукоизоляционными качествами, долговечностью, высокой технологичностью в обработке, а также легко вписывается в любой интерьер.

Древесина, как строительный и отделочный материал для лестниц, обладает такими физическими свойствами: плотность, прочность, твердость, влажность, теплопроводность, проницаемость для жидкостей и газов, запах, текстура, блеск и др. Древесину часто применяют для облицовки лестниц различных типов. Для внутренних конструкций из дерева выполняется облицовка ступеней лестницы и других ее элементов.

Плотность древесины разных пород зависит от ее строения, влажности, зрелости и от некоторых других факторов. Среднюю плотность древесины с естественной влажностью пересчитывают на плотность при стандартной влажности 12%, соответствующей сухому состоянию древесины.

Наименьшая средняя плотность - у древесины пихты (375 кг/куб, м), наибольшая - у древесины дуба и клена (690 кг/куб, м). У сосны этот показатель равен 500-550, у ели - 450, у осины - 495, у березы - 630, у лиственницы - 660, у ясеня - 680 кг/куб, м.

Прочность древесины определяется пределами усилий и нагрузок, которые она может вынести, не разрушаясь и не деформируясь при сжатии, растяжении, изгибе. На прочность древесины, как и на ее твердость, значительное влияние оказывает влажность. Так, увеличением этого показателя на 30% прочность и твердость древесины снижаются в 1,5-2 раза.

Древесина разных пород деревьев отличается по твердости, которая определяется сопротивляемостью механическим воздействиям - ударам, сколам, разрезанию. Этот показатель важно учитывать при механической обработке древесины. Очень мягкая она у тополя, пихты, липы; мягкая - у сосны, ели и лиственницы, средней твердости - у березы, opexoвого дерева, груши и черной сосны; твердая – у дуба, ясеня, тиса, очень твердая - у бука.

По степени влажности древесину разделяют на мокрую, долго находившуюся в воде (влажность 100%), свежесрубленную (35-100%), воздушно-сухую (15-20%), комнатно-сухую (8-13%), абсолютно сухую (0%).

Влага оказывает значительное влияние на различные свойства древесины. С увеличением ее уменьшается прочность древесины, поэтому перед строительством деревянной лестницы пиломатериалы, предназначенные для изготовления ее деталей, должны быть высушены до той степени влажности, при которой они будут эксплуатироваться. Влажность древесины, предназначенной для сооружения внутридомовой лестницы, должна быть стандартной, т.е. 12%. Влажность древесины наружных лестниц составляет 15-20%.

Для защиты от влаги изделия из древесины покрывают лаками, красками, тонкими полимерными пленками.

Важно использовать древесину стандартной влажности, чтобы избежать таких нежелательных явлений, как усушка и разбухание деревянных изделий. Изменения этого показателя могут привести к ухудшению эксплуатационных качеств лестницы.

Усушка древесины происходит в двух различных направлениях - радиальном (от сердцевины ствола к подкорному слою - заболони) и тангенциальном (вдоль годовых колец). В соответствующих направлениях происходит и деформация изделий из древесины, причем тангенциальная усушка приводит к их короблению в направлении, противоположном кривизне годовых колец. Чем дальше от сердцевины ствола дерева была сделана выпиловка пиломатериала, тем сильнее он может быть подвержен короблению.

Удаленность от сердцевины ствола дерева (в поперечном сечении) части его древесины, из которого выпилен пиломатериал, можно определить по особенностям рисунка среза годовых колец, выступающем на обеих поверхностях, образованных распилом: чем толще линии годовых колец, тем дальше от сердцевины ствола дерева был сделан распил. «Жирные» кольца называются «лежачими», т. к. они срезаны под острым углом при тангенциальном распиле. В отличие от них кольца, срезанные при радиальном распиле, называются «стоячими». Изделие из пиломатериала со «стоячими» кольцами коробится значительно меньше, чем пиломатериал с кольцами «лежачими».

Замечание. Чем шире поверхность распила пиломатериала, тем существеннее может быть его коробление.

Направление возможного коробления пиломатериала можно определить по густоте срезов годовых колец, имеющихся на его сторонах: изделие будет выгибаться в ту сторону, с которой рисунок колец гуще, т. е. к сердцевине ствола дерева, из древесины которого это изделие изготовлено. Эта сторона называется внутренней пластью пиломатериала, а противоположная ей, соответственно - наружной. Для того чтобы в процессе эксплуатации предотвратить коробление деревянного изделия, внутренняя пласть его должна быть обращена в сторону, противоположную направлению нагрузок, которым подвергается это изделие.

Важно. Учитывая возможность коробления исходных деревянных заготовок, полученных из массива древесины, доски проступей деревянных ступеней лестницы следует укладывать внутренней пластью вверх, а доски тетив - внутренней пластью наружу марша. Более радикальным средством против коробления древесины является использование многопластовой клееной древесины, состоящей из отдельных реек или досок.

Усушка и коробление древесины может привести к растрескиванию изделия из нее, а разбухание - к ослаблению его сопротивляемости эксплуатационным нагрузкам, а также к порче и загниванию древесины.

Загнивание древесины - повреждение ее микроорганизмами (грибками), размножающимися при повышенной влажности. Еще один враг древесины - жучки-точильщики. Защитить древесину от разрушения грибками и жучками можно, пропитав антисептиками - растворами различных минеральных солей: фтористого и кремнефтористого натрия, кремнефтористого аммония, купороса и др., а также раствором нафталина в бензине, керосине, скипидаре. Для борьбы с жуками и домовыми грибками применяют одни и те же антисептические средства. Самые доступные из них – водорастворимые: растворы медного купороса (1 кг на 10 л воды), фтористого натрия (0,3 кг на 10 л. воды), кремнефтористого натрия (0,25 кг фтористого натрия и 0,25 кг кальцинированной соды на 10л воды) кремнефтористого аммония (0,5 кг на 10 л воды)

К негативным свойствам древесины относится низкая огнестойкость. Повысить ее можно, обработав огнезащитными веществами - aнтипиренами, в состав которых входят сернокислый аммоний, бура и др.

Для изготовления лестниц, а также для облицовки ступеней лестниц и других элементов лестниц применяется древесина хвойных и лиственных пород деревьев. Наиболее часто используют сосну, ель и лиственницу, бук, дуб, березу, ольху. Для облицовки лестниц и изготовления элементов декоративной отделки применяется древесина ореха, ясеня, груши, красного дерева и некоторых других, преимущественно южных, пород лиственных деревьев. Умельцу, рассчитывающему на собственные силы при изготовлении и облицовки лестниц, полезно знать некоторые особенности и свойства древесины различных пород деревьев.

Хвойные породы

Сосна имеет древесину желтовато-белого цвета, мягкую, легко обрабатываемую, легко пропитываемую антисептиками. Она хорошо склеивается и принимает гвозди и шурупы на соединениях изделий из нее. Древесина сосны может быть применена для изготовления тетив (косоуров), опорных стоек и подступенков внутренних и наружных лестниц. Разумеется, в последнем случае необходима тщательная защита древесины от влаги.

Древесина ели - почти белого цвета, мягкая, но тяжело обрабатывается из-за большого количества сучков. Она менее стойкая к гниению, чем древесина сосны.

Замечание. Древесина ели годится только для изготовления подступенков.

Пихта по свойствам древесины близка к ели. Цвет ее со слабым желтым или буроватым оттенком, что и у ели, значительная сучковатость дополняется еще одним негативным свойством – сучки легко выпадают в процессе высыхания или обработки изделия из древесины пихты.

Замечание. Древесину пихты можно использовать только для изготовления подступенков.

Кедр обладает прочной и легко обрабатываемой древесиной. По стойкости к гниению она превосходит ель и пихту. Может быть использована для изготовления любых элементов лестницы, кроме проступей, а также облицовки лестницы.

Древесина лиственницы - самая прочная, твердая и смолистая среди хвойных пород. Имеет приятный красно-бурый цвет, более всех хвойных устойчива к гниению. Хороша для использования в наружных лестницах. К отрицательным ее качествам относятся плохая принимаемость гвоздей и шурупов и недостаточная вязкость, из-за чего может раскалываться, например, при быстрой сушке или забивании гвоздей.

Памятка. Для защитного покрытия изделий из древесины лиственницы нельзя применять нитроцеллюлозные лаки.

Древесина лиственных пород

Лиственные породы. Наиболее ценной в строительстве лестниц является древесина дуба. Она характеризуется большой прочностью, гибкостью, высокой износоустойчивостью и стойкостью к гниению - качествами, как нельзя лучше подходящими для проступей. Древесина дуба без ограничений применяется для изготовления внутренних и наружных лестниц. Она легко поддается обработке, однако довольно тверда. Это делает трудным соединение деталей из нее гвоздями или шурупами. При вбивании гвоздей или ввинчивании шурупов в изделия из древесины дуба возможно ее растрескивание.

Памятка. Во избежание растрескивания древесины необходимо предварительно высверлить отверстия.

Ясень по свойствам своей древесины близок к дубу, отличительные особенности его - гибкость, благодаря которой изделия из ясеня хорошо работают под грузками. Это же свойство лежит в основе способности изделий из древесины ясеня изменять свою форму при распаривании и используется для создания гнутых деталей - таких как, например, поручни или тетивы поворотах лестницы. Бук обладает самой прочной из применяемых в столярном деле пород древесины. Незаменим он в изготовлении деталей, соединяемых между собой с помощью шурупов.

Замечание. Шурупы, ввинченные в древесину бука, как правило, ломаются, но не выдирают ее при работе соединения под нагрузкой.

Недостатком буковой древесины является повышенная гигроскопичность, поэтому она нуждается в надежной защите от влаги и не может быть рекомендована для применения в наружных лестницах.

Береза - самая распространенная в средней полосе лиственная порода деревьев. Ее древесина белого цвета, довольно твердая, вязкая, гибкая, легко обрабатывается, хорошо окрашивается и полируется. Издавна является одним из излюбленных материалов в столярном деле.

В лестнице она хороша для изготовления поручней, балясин и фигурных накладок, облицовки ступеней лестницы и других ее элементов, но может быть использована для изготовления любых деталей.

Существенный недостаток - малая сопротивляемость короблению при сушке, в связи с чем березовые доски следует сушить под грузом или в связке.

Важно. Заготавливать стволы березы лучше осенью, оставлять их для подсыхания в коре нельзя.

Для использования в качестве конструкционного и отделочного материала древесине придаются определенные формы путем распиловки, строгания, лущения, прессования и пр.

К конструкционным материалам относятся пиломатериалы и древесные материалы.

Для изготовления деревянных лестниц в основном используются пиломатериалы в виде досок, брусьев и брусков. Различаются эти виды пиломатериалов по форме и размерам.

Доски - это пиломатериалы, толщина которых превышает 100 мм и не менее чем в 2 раза меньше их ширины.

Брусья имеют толщину более 100 мм, ширина же Может быть равна толщине или превышать ее не более чем в 1,5 раза. Бруски отличаются от брусьев меньшими размерами поперечного сечения, а от досок - большей толщиной. толщина брусков возможна в пределах 50-100 мм, а ширина - от 80 до 250 мм.

Градация пиломатериалов по длине производится через 0,25 м в основных пределах от 1 до 6,5 м. Хвойные пиломатериалы могут быть и длиннее.

По характеру обработки пиломатериалы разделяют на необрезные и обрезные. В необрезных пиломатериалах одна из двух кромок по ширине поперечного сечения или обе эти кромки могут быть не срезаны при распиле. По степени обработки пиломатериалы разделяют на строганые и нестроганые.

По месту распила относительно сердцевины пиломатериалы подразделяются на сердцевинные, околосердцевинные и боковинные. Первые получают ранним распилом бревна, включающим в пиломатериал центральную часть сердцевины; вторые - распилом двух соседних с радиальным распилом областей бревна, включающих периметральные части сердцевины; третьи - тангенциальным распилом бревна, т.е. распилом за пределами сердцевины бревна.

Замечание. Наиболее подходящими для изготовления несущих элементов лестницы являются сердцевинные пиломатериалы из нижней (комлевой) части ствола дерева.

В качестве отделочных и в некоторых случаях - конструкционных при строительстве лестницы могут использоваться так называемые древесные материалы, получаемые путем специальной обработки натуральной древесины. К ним относятся древесноволокнистые и древесностружечные плиты (ДВП и ДСП), древеснослоистые пластики, фанера и др. Древесноволокнистые плиты.

(ДВП) получают путем горячего прессования волокнистой массы, которую готовят, измельчая и расщепляя неделовую древесину, отходы деревообработки, бумажную макулатуру, стебли тростника, сельскохозяйственные отходы и т.д.

ДВП выпускаются в широком ассортименте. Их марки различаются по твердости и характеру отделки верхнего слоя: М-1,М-2 и М-3 - мягкие плиты различной плотности; Т - твердые плиты с необлагороженной лицевой поверхностью; Т-С - твердые плиты с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы; Т-П - твердые плиты с подкрашенным лицевым слоем; Т-СП - твердые плиты с подкрашенным лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы; СТ -твердые плиты повышенной прочности (сверхтвердые) с необлагороженной лицевой поверхностью; СТ-С - твердые плиты повышенной прочности с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы. Размеры ДВП, поставляемых на розничный рынок, весьма разнообразны: от 1220x1220x2,5 мм до 6100x2140x5 мм.

ДВП - весьма эффектный отделочный материал. Он почти не усыхает и коробится значительно меньше древесины. Его можно применять для облицовки лестниц, отделывая наружные поверхности тетив и косоуров, зашивать подступенные части маршей.

По твердости и жесткости ДВП почти не уступают древесине хвойных пород. Древесноволокнистые плиты марки СТ-С могут быть использованы для изготовления некоторых конструкционных деталей внутридомовых лестниц, например для подступенков, а также для защитной отделки рабочих поверхностей деревянных проступей и лестничных площадок.

Древесностружечные плиты (ДСП) получают путем горячего прессования древесных стружек со связующими компонентами, в качестве которых используются фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные и другие смолы. По способу производства ДСП классифицируются на экструзионные (изготовленные методом выдавливания) и плоскопрессованные; по конструкции - на одно-, трех- и многослойные. Выпускаются ДСП толщиной от 10 до 25 мм, шириной от 1 1750 мм, длиной от 1525 до 3500 мм.

ДСП уступают по твердости древесноволокнистым плитам, неустойчивы к влаге и поэтому возможности их применения для строительства лестниц весьма ограничены. Тем не менее ДСП с влагозащитным лакокрасочным или пленочным покрытием могут быть необходимости использованы для подступенков и даже для ступеней, а также для покрытия лестничных площадок.

Древеснослоистые пластики получают путем горячего прессования тонких слоев древесины (шпона), пропитанных термореактивными смолами. Древеснослоистые пластики обладают высокой прочностью, твердостью и химической стойкостью, легко поддаются механической обработке. Хороши они и для защитной отделки рабочих поверхностей проступей и лестничных площадок.

Фанера представляет собой древесный листовой материал, состоящий из трех и более (обычно до 13) слоев склеенного между собой лущеного шпона. Для изготовления фанеры используется главным образом березовый шпон, реже - ольховый, буковый, сосновый, осиновый и др. Листы фанеры имеют толщину 1,5-18 мм, листы толще 12 мм называются фанерными плитами.

Тонкая фанера с облагороженным лицевым слоем используется для облицовки нерабочих наружных поверхностей некоторых деревянных конструктивных элементов лестницы - составных тетив и косоуров.

Среди отделочной древесины, применяемой для облицовки наружных поверхностей лестниц, наиболее употребителен шпон - тонкие листы древесины, полученные путем пиления, лущения или строгания отрезков ствола дерева лиственных пород.

Пиленый шпон - наиболее толстый. Его получают путем распиливания куска древесины на тонкие дощечки толщиной от 1 до 12 мм. Шпон толщиной 8-10 мм с успехом может быть применен для отделки и укрепления поверхностей ступеней, изготовленных из древесины мягких и хрупких пород.

Cтроганый шпон нарезают из брусьев различной ширины специальными ножами. В зависимости от направления резания относительно годовых колец получают либо радиальный, либо тангенциальный шпон.

Ширина строганого шпона обычно составляет от 80 до 120 мм, а толщина - от 0,6 до 1,5 мм. Вследствие специальной технологии резки шпона одна из поверхностей готового изделия получается гладкой и считается лицевой. Ее можно определить, рассматривая при косом освещении: гладкая поверхность при таком свете блестит.

Замечание. Строганый шпон применяется для декоративной отделки нерабочих поверхностей лестниц.

Лущеный шпон изготавливают путем периметральной послойной срезки древесины в специальных заготовках цилиндрической формы. Ширина лущеного шпона значительно больше, чем строганого, что удобно для отделки больших поверхностей, однако структура его невыразительна, т. к. нарезается он вдоль годовых колец древесины и вследствие этого почти не имеет рисунка.