Structuri Speciale
• Îmbinri
Observaia 1:
-Limitarea deformabilitii elementelor structurale: depinde de
caracteristicile materialului (modul de elasticitate), aria i
geometria seciunii, condiia de rezemare a elementului i eventualele
legturi suplimentare
-Dimensionarea aproximativa a zvelteii pieselor comprimate din lemn
masiv pentru limitarea riscului la flambaj:
-d min=1/18H in care d este latura sectiunii iar H inaltimea piesei
sau a stalpului
-h=1/17÷1/20L in care h este inaltimea sectiunii iar L este
deschiderea dintre reazeme
-Vezi normative lemn:
Avantaje
• Materie prima folosit la realizarea elementelor structurale din
lemn se poate gsi în resursele locale obinând astfel costuri mai
mici pentru transport si pentru punerea în oper a
construciei.
• Existena unor sortimente variate de material lemnos, ofer
posibilitatea realizrii unor sisteme structurale complexe.
• Structurile din lemn au o durabilitate mare dac sunt
exploatate în condiii optime impuse de mediul
înconjurtor.
• Greutatea specific aparent a lemnului (500 – 700
kg/mc) este redus i anume de 3 pân la 16 ori mai mic decât cea
a betonului (2400 kg/mc) i a oelului (7800 kg/mc). Acest avantaj
conduce la realizarea unor construcii din lemn uoare care au
caracteristici dinamice bune i o comportare favorabil a structurii
la aciuni seismice.
• Valoarea mare a raportului rezisten-densitate impune folosirea
lemnului ca material de construcii atunci când sunt îndeplinite
condiiile de rezisten i stabilitate conform normelor în
vigoare.
• Lemnul se poate prelucra uor cu utilaje si scule simple atât în
fabric, cât i pe antier. Se pot realiza produse sau sisteme
structurale prefabricate astfel încât durata de execuie a unei
construcii din lemn s se micoreze. Deoarece pentru prelucrarea i
punerea în oper a lemnului se folosesc tehnologii uscate,
structurile din lemn pot fi folosite imediat dup execuia
acestora.
• În cazul deteriorrii sau degradrii unui element structural, se
poate interveni uor în structur prin demontarea i refacerea sau
înlocuirea parial sau totala a elementului respectiv.
• Prezint caliti superioare din punct de vedere al izolrii
termice si acustice. Coeficientul de conductibilitate termic al
lemnului este mai mic decât cel al betonului, zidriei de crmid sau
b.c.a.
Dezavantaje
• Variabilitatea foarte mare a caracteristicilor mecanice i
elastice atât între specii cât i în cadrul aceleiai specii
datorit orientrii fibrelor i anizotropiei materialului lemnos dar i
a existenei unei gam foarte mare de specii lemnoase;
• Micorarea rezistenelor mecanice ale lemnului i implicit înrutirea
comportrii la aciunile fizice i mecanice din cauza neomogenitii
structurii i a defectelor de structur (noduri, fibre deviate
etc.);
• Forma, dimensiunile seciunii transversale i lungimea
sortimentelor din lemn, pentru elementele cu seciune simpl, sunt
limitate. Atunci când folosim elemente din lemn care necesit
dimensiuni mai mari sau forme complexe ale seciunii transversale
dar i a structurii se pot folosi produse din lemn lamelat încleiat
sau elemente cu seciune compus
• Lemnul este sensibil la variaiile de umiditate care conduc la
instabilitate dimensional a elementelor (în sens longitudinal,
tangenial sau radial) deformaii însemnate (umflarea i contragerea)
i la modificarea proprietilor fizice i mecanice;
a lemnului i anume: umiditatea lemnului proaspt, dup
doborâre; umiditatea lemnului uscat în aer;
umiditatea lemnului uscat în incint închis; umiditatea
lemnului ud.
Umiditatea lemnului ud, a celui uscat în aer i a celui uscat în
incinte închise. Lemnul care a stat mult timp în ap se spune
c este lemn ud. De obicei, umiditatea acestui fel de lemn este mai
mare decât aceea a lemnului dintr-un arbore proaspt doborât.
Când lemnul proaspt doborât sau acela ud st mult timp în aer, el
atinge umiditatea lemnului uscat în aer.
În timpul umezirii lemnului au loc anumite modificri ale
proprietilor sale mecanice i ale conductivitii electrice,
termice, precum i o cretere a dimensiunilor lui, denumit „umflare”.
În momentul în care lemnul atinge punctul de saturaie a
fibrei, caracteristicile sale mecanice scad la minimum iar umflarea
i conductivitatea electric devin maxime. De aceea, punctul de
saturaie a fibrei se poate stabili dup umflarea lemnului,
contragerea lui, rezistena la rupere prin compresiune sau alte
rezistene sau dup conductivitatea electric.
Se d punctul de saturaie a fibrei, determinat la lemnul de molid
prin cele trei tipuri de indicatori, menionai mai sus:
dup contragerea radial - 28 %;
dup contragerea tangenial - 30 %;
dup rezistena de rupere la compresiune paralel cu fibrele
lemnului - 27 %;
dup conductivitatea electric - 29 %.
Larice
Duglas
Fag
Tei
Frasin
Castan
29,0
29,0
30,0
30,5
30,0
29,0
23,0
25,0
Contragerea
lemnului
Acest fenomen nu se produce în tot decursul evaporrii apei din
lemn, ci numai începând din momentul în care s-a evaporat întreaga
cantitate de ap liber i începe evaporarea apei legate, adic din
momentul în care umiditatea lemnului coincide cu punctul de
saturaie a fibrei.
S-a constatat c elemente diferitele ale lemnului se comport
diferit în timpul contragerii. Fibrele lemnoase se contrag uniform
atât în direcie radial cât i în cea tangenial. Razele medulare se
contrag mai mult în lime decât în direcie longitudinal.
Contragerea minim se constat în direcie longitudinal iar cea maxim
pe direcie transversal. Pentru speciile de lemn din ara noastr,
contragerea pe direcie longitudinal ajunge pân la 0,10 %, pe
direcie radial de la 3 la 6 %, iar pe cea tangenial între
6– 12 %.
Contragerea,
Umiditatea, %
contragere.
Umflarea lemnului
Proprietatea lemnului uscat de a-i mri dimensiunile liniare i
volumice când absoarbe ap se numete umflare. Însuirea de a se umfla
o au i alte corpuri: gelatina, caseina, amidonul. Cantitatea maxim
de ap pe care o poate absorbi masa lemnoas, este de 23-30 %,
amidonul cca. 33 % iar caseina cca. 100 %.
La absorbirea apei de ctre lemnul uscat se degaj cldur, cunoscut
sub denumirea de cldur de umflare i are loc mrirea volumului
piesei de lemn.
Volumul lemnului umflat este mai mic decât suma volumelor apei i
lemnului. Aceast diferen, denumit contracie, caracterizeaz valoarea
comprimrii întregului sistem lemn-ap. Absorbirea apei continu fr
degajare vizibil de cldur i fr comprimarea sistemului.
Higroscopicitatea lemnului sau capacitatea de absorbie a
vaporilor de ctre masa lemnoas se înelege proprietatea lemnului de
a absorbi din aer vaporii de ap sau alte lichide.
Aceasta depinde de temperatura i umiditatea relativ aerului. Unei
anumite stri de temperatur i umiditate a aerului îi corespunde o
anumit umiditate a lemnului, datorit higroscopicitii
acestuia.
Umiditatea pe care o dobândete lemnul când se gsete timp îndelungat
în aerul cu umiditate i temperatur constante, φ i
t = const., se numete umiditatea de echilibru a
lemnului i se ajunge la aceast stare atunci când
tensiunea vaporilor din aerul înconjurtor este egal cu tensiunea
vaporilor de ap de pe suprafaa lemnului. Practic aceast proprietate
este aceeai pentru toate speciile.
Piesele din lemn care se afl în timpul utilizrii lor, în încperi
care îi modific parametrii de temperatur i umiditate, îi modific i
ele umiditatea din cauza higroscopicitii materialului. S-a
constatat c apare o variaie a umiditii mo bilei, uilor i
pardoselilor din lemn la încperile cu înclzire central, pe toat
perioada anului. Cea mai mare umiditate a mobilei se observ în
lunile de toamn, când se ajunge la 11,6 %, iar în primvar, aceasta
atinge cea mai sczut umiditate.
În afar de vaporii de ap, lemnul absoarbe din aer i vaporii altor
lichide, de exemplu vaporii de petrol.
Higroscopicitatea lemnului scade sub aciunea temperaturilor
ridicate i este mai mult influenat de valoarea temperaturii decât
de durata aciunii ei. Micorarea higroscopicitii lemnului prin
uscare, un timp îndelungat, la temperatur ridicat nu este raional
deoarece se reduc proprietile lui mecanice.
Standardele pentru calculul i alctuirea elementelor de construcii
din lemn prevd calculul i dimensionarea elementelor
structurale din lemn pe baza metodei strilor limit i iau în
considerare dou tipuri de stri limit:
stri limit ultime; atingerea limitei de rezisten (epuizarea
capacitii portante)
pierderea stabilitii formei sau a echilibrului
static
ieirea din lucru a elementelor prin deformaii excesive sau datorit
deformaiilor remanente excesive
fenomene de instabilitate i de transformare a structurii în
mecanism.
strile limit de exploatare normal. deformaii care afecteaz
estetica sau exploatarea elementelor i construciei
vibraii care influeneaz asupra confortului persoanelor sau
exploatrii normale a structurii
alterarea materialului (incluzând i dezvoltarea fisurilor sau a
crpturilor) cu efect defavorabil asupra durabilitii
structurii.
Cele mai uzuale specii de lemn de structura sunt in principal
- rasinoasele: molid, pin,
- foioase: stejar, salcam, in cazuri rare (dupa efectuarea de
tratamente termice) fag,
paltin, gorun.
Folosirea cu precadere a speciilor de rasinoase este justificata in
principal de
prelucrabilitatea usoara, proprietatile de forma, de
dimensiune, fizice si mecanice
favorabile, precum si din considerente economice.
Produse brute, semiprefabricate i finite – produse care
pstreaz structura materialului lemnos din care provin:
produse brute din lemn rotund
sortimente de lemn rotund – bile, manele i
prjini
lemn rotund pentru piloi
traverse de cale ferat
eficienta – ciuperci, mucegai, insecte
aplicare – pensulare, pulverizare, imersie
1 kg, 5 kg, 15 kg, 50 kg, 500 kg, 1000 kg
Bochemit QB Hobby
domeniu – protectia neextractibila a lemnului de
constructie in interior si exterior
eficienta – ciuperci, mucegai, insecte
destinatie – stalpi electrici, mobilier de gradina
eficienta – protecia pe termen lung a lemnului, de
interior i exterior împotriva
insectelor i a ciupercilor duntoare lemnului. Protejeaz lemnul
aflat în contact direct cu solul sau cu apa dulce.
aplicare – impregnare in vid-presiune60 kg, 600
500 ml, 5 kg, 15 kg, 50 kg
domeniu – indepartarea mucegaiului de la suprafata
lemnului si a zidariei. Reda culoarea naturala a lemnului
eficienta – mucegai, drojdii, alge
Se obine din lemn brut debitat în sens longitudinal
Furnir, Placaj, Panel
Furnirul este un produs obinut prin tierea,
longitudinal sau tangenial a trunchiului arborelui în foi
subiri (0,08 … 7 mm).
Operaie de derulare cu maini speciale
Dup modul de utilizare avem: furnire
estetice – pentru mobilier
furnire tehnice, de fa sau miez, destinate fabricrii
placajelor, panelelor, lemnului stratificat
Furnir tehnic se obine, din lemn de diverse esene: fag, stejar,
brad, plop
Placaje – panouri de diferite dimensiuni formate
dintr-un numr impar de straturi de furnire suprapuse (3 … 9),
în general alternative, perpendicular pe direcia fibrelor, obinute
prin încleierea i presarea la cald.
Sectia de furnire produce furnire estetice din specii
indigene prin debitare plana - echipamente si utilaje tehnologice
:
http://www.furnirom.ro/tehnologie.html
- bazine de tratare termica a bustenilor cu sistem automat de
urmarire si
reglare automata a diagramei termice de tratare;
- utilaj de rindeluit fa plana prisme busteni -
- decupator vertical - productie Italia - cu reglaj electronic
pentru avansul de debitare al busteanului, asigurandu-se grosimea
uniforma a foii de furnir;
- uscator de furnire cu clcare - la care reglarea vitezei de avans
a benzii transportoare se face automat, iar alimentarea cu furnir
se face printr-un sistem cu vacum de prindere a foii;
- linie de formatizare i msurare a pachetelor de furnir.
Lemn încleiat – produse finite din lemn
Lemnul încleiat este un material cu caliti superioare obinut în
urma unui proces de asamblare sau îmbinare a mai multor lamele din
lemn ecarisat (scânduri sau dulapi). Piesele de lemn sunt aezate
unele peste altele i îmbinate prin intermediul unor pelicule de
încleiere, prin presare.
În funcie de domeniul de aplicare, lungimile elementelor
difer: grinzi – 1…30 m; cadre – 10 …50 m;
grinzi cu zbrele sau arce – 20 … 100m
Deoarece glulam-ul se obine prin încleierea unor lamele foarte
subiri i elastice se pot produce uor sisteme sau elemente curbe
(arce sau cadre curbe, dublu sau triplu articulate), ceea ce pentru
alte materiale de construcii este un proces costisitor. În cazul
grinzile drepte, cu o înlime transversal constant, acestea se
pot modela în procesul de fabricaie cu contrasgeat pentru
compensarea sgeii de încovoiere a grinzilor. Astfel obinem elemente
suple, estetice din punct de vedere arhitectural
f r creterea costului de producie.
din glulam
• Obinerea elementelor lamelate încleiate se face prin
încleierea lamelelor care sunt în prealabil uscate în camere
de uscare, obinându-se astfel o umiditate constant a
produsului finit de circa 12-13%.
• Lamelele sau scândurile, se sorteaz, iar cele care nu
îndeplinesc aceste condiii se caseaz. Scândurile sunt tiate
drept la capete i se frezeaz în dini (degete). Pe terminaiile
frezate se aplica adeziv si prin presare se încleiaz cu
celelalte scânduri prelucrate asemntor.
• Aceste operaii se repeta pana la obinerea lungimii dorite a
lamelelor care compun elementul ce trebuie produs.
• Suprafeele lamelelor se lefuiesc înaintea aplicrii adezivului
pentru a obine o aderenta cat mai buna intre ele. Prin aplicarea
adezivului si apoi prin presarea pana la întrirea si uscarea
acestuia, lamelele se încleiaz in forma si la dimensiunile
dorite.
• Pentru a obine calitatea dorita, încleierea se produce la
temperaturi ridicate si umiditate constanta, evitându-se astfel
uscarea suprafeelor exterioare ale elementului din glulam i apariia
crpturilor de suprafa.
• Produsul intr în procesul prelucrrii finale care poate
cuprinde urmtoarele operaii: lefuire, fasonare, tratarea
suprafeelor exterioare, montajul conexiunilor metalice.
Lemnul stratificat sau lamelat
(Laminated Veneer Lumber - LVL)
Lemnul stratificat se obine prin lipirea unor lamele fine de
tip furnir (1 … 5 mm grosime), prin intermediul unor adezivi
i presarea pachetului la o temperatura de 150C.
Orientarea fibrelor tuturor foilor sau majoritii lor este
paralel. Prin obinerea acestui produs s-a
urmrit reducerea efectelor negative datorate defectelor
produsului brut.
Se obin grinzi cu lungimi de aproximativ 20-25m
Domenii de utilizare: •Elemente structurale pentru acoperi
•Grinzi pentru planee din lemn •Poduri, podee •Talpi
pentru grinzi •Grinzi cu zbrele
Placi aglomerate din lemn
Materiale aglomerate din lemn sub forma de placi care se utilizeaza
in structura de rezistenta a caselor din lemn pot fi : placi
stratificate (placaj, panel)
placi din aschii de lemn (PAL)
placi din aschii orientate de lemn (OSB)
placi fibrolemnoase cu diverse densitati (MDF, HDF, PFL)
Placile stratificate se compun din doua straturi exterioare din
furnir si un miez, care poate fi furnir in mai multe straturi
(placaj) sau lemn incleiat (panel).
Caracteristici fizice: densitate 0,40-0,60 g/cmc (exceptional 1,40
g/cmc)
umiditate 5-15 %
conductivitate termica 0,15 W/mK
Milford Glulam Bridge
Placi din achii de lemn se obin prin presare de covoare realizate
din achii si adeziv.
In funcie de mrimea achiilor pot fi uni sau
multistratificate.
Presare
Studii de caz
Structura de rezistenta a constructiilor moderne din lemn este
realizata din material lemnos de rasinoase, consolidata de panouri
tip OSB si de alte elemente metalice de legatur. Acest tip de
structura ofera avantaje net superioare fata de constructiile din
beton si fata de cele tradiionale din lemn: obtinerea unei
structuri usoare si foarte rezistente;
siguranta in cazul producerii seismelor;
folosirea eficienta si economica a materialului lemnos;
realizarea in timp redus a constructiei;
O configuratie tipica pentru peretii exteriori este (de la interior
spre exterior):
panouri de rigips,
bariera (sau membrana semipermeabila) de vapori,
structura portanta din lemn, constituita din dulapi cu dimensiunea
150x50 mm, pozitionati perpendicular pe directia peretelui si
formand spatii de 410 mm sau 610 mm,
izolatia termica (cel mai uzual formata din vata minerala)
introdusa in spatiile dintre dulapi,
panouri de OSB (sau alte materiale similare),
bariera de aer,
rigips
finite-execuie structur din elemente de lemn lamelate
incleiate)
http://www.caesoft.es/productos/AxisVM/Galeria/bp_aquapark_1w.jpg
interior)
http://www.caesoft.es/productos/AxisVM/Galeria/bp_aquapark_1w.jpg
Dispunere pane i contravantuiri in planul acoperiului la o
structura din
lamelate incleiate
