Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iaşi - Facultatea de Construcţii şi Instalaţii

Secţia CCIA

CONSTRUCŢII DIN LEMN

Îndrumător : Student :conf. dr. ing. Decher Ciuraru Catalin Emanuela Grupa :3302-A

1

Lucrarea va cuprinde

A. PIESE SCRISE :

1. Tema lucrarii;

2. Alcatuirea structurii de rezistenta a cladirii;

3. Calculul incarcarilor [ permanente, din zapada, actiunea vantului ];

4. Calculul si alcatuirea acoperisului pe sistem casetat;

5. Calculul si alcatuirea planseului din lemn;

6. Calculul si alcatuirea peretilor portanti;

B. PIESE DESENATE1. Plan functional;2. Schita parter;3. Schita etaj [ mansarda ];4. Plan de amplasare panouri pereti, plan parter;5. Plan de amplasare panouri pereti, plan etaj;6. Detalii de panouri de pereti;7. Plan de amplasare grinzi planseu;

2

Tema Lucrarii

Tema proiectului cuprinde realizarea unei locuinte, proprietate personala, avand regim de inaltime P+M.

Aceasta constructie este definita si este amplasata pe un teren situat in intravilanul orasului Vaslui. Amplasamentul este situat pe un teren aproximativ plan, cu o panta de circa 2%.

Destinatia propusa realizarea unei locuinte private, avand regim de inaltime parter si mansarda. Cota ±0.00 in dreptul intrarii este cu 58 cm deasupra terenului amenajat.

Categoria de importanta a constructiei se stabileste conform HG nr. 766 din 21.11.1997 si a „Regulamentului privind stabilirea categoriei de importanta a constructiilor” – Metodologie de stabilire a categoriei de importanta a constructiilor, din aprilie 1996, in scopul aplicarii diferentiale a sistemului calitatii, conform legii.

Sistemul Constructiv

Constructia este independenta avand regim de inaltime de P+M.

Pentru suprastructura se propune o structura din pereti portanti din lemn.

Planseul se va realiza din lemn cu grinzi dispuse dupa latura scurta a incaperii.Acoperisul va fi de tip sarpanta din lemn de rasinoase, alcatuit din capriori, pana de coama si clesti.

Se prevede, la mansarda, un tavan suspendat izolat termic, cu vata minerala ignifuda de 15 cm.

3

Fundatiile vor fi in sistem continuu sub pereti, din beton armat. Umplutura din jurul fundatiilor se va executa imediat ce constructia va depasi nivelul terenului amenajat.

Seism

Conform „Cod de Proiectare Seismica P100-1-2006”, zona se incadreaza astfel:

- T c=0,7 s−perioadade colt ;

- ag=0.20 g ;

- Ψ=0.30−coeficientul dereducere ;

- M .S . K .=VI−grad seismic ;

- Clasade importantaaconstructi ei este IV ;

Parametri Climatici

Parametri climatici conform CR 1-1-3-2005 si NP 082-04 sunt:

- Adancimea de inghet 0.90 m fata de cota terenului de natural;- Zonarea valorii caracteristice a incarcarilor din zapada pe sol

S0 , K=2.5KN

m2;

- Coeficientul de expediere al amplasamentului cladirii atat la momentul proiectarii cat si ulterior din punct de vedere al actiunii zapezii, pentru expunere competa C e=0.8 ;

- Din punct de vedere al vitezei vantului pentru interval mediu de recurenta de 50 de ani, viteza mediata pe 1 min la 10 m inaltime este

40ms;

- Din punct de vedere al presiunii de referinta a vantului pe 10 min, pentru un interval mediu de recurenta de 50 de ani, presiunea de referinta a vantului este de 0.7KPa;

4

Calculul incarcarilor la nivelul acoperisului

- Incarcari temporar-variabile;1) Incarcarea data de zapada;

S=μ i+Ce+Ct+Sk

μi – coeficient de forma a incarcarii data de zapada;

μi=0.8

C e – coeficient de expunere, 1 pentru o topografie normala

C e=1

C t – coeficient termic, 1;

C t=1

Sk – valoarea caracteristica a incarcarii data de zapada pe sol, 2KN

m2 pentru

localitatea Vaslui;

Sk=2KN

m2

S=0.8∗1∗1∗2=1.6 KNm2

2) Actiunea vantului;

W e=qp ( ze)∗C pe [ presiunea vantului pe suprafetele exterioare ];

q p ( ze ) – presiunea dinamica pe varf pentru inaltimea de referinta ( ze );

C pe – coeficient de presiune pentru presiunea exterioara;

C pe,1 – elemente de pe fatada sau de pe acoperis;

C pe ,10 – straturi de rezistenta;

5

F-1.1-1.5

G-1.4-2

G-1.4-2

H-0.9-1.2

I-0.5

coama

F-1.1-1.5

H-0.9-1.2

I-0.5

b=13.6 m

e/4=3.4 m

e/2=6.8 m

e/4=3.4 m

e/10=1.36 m

F0.0

G0.0

H0.0

F0.0

I-0.2

b=16.6 m

e/4=4.05 me/4=4.05 m

J-0.3

e/10=1.36 m e/10=1.36 m

- Pentru e=min (b ;2h), unde b este dimensiunea laturii perpendiculare pe directia vantului si h inaltimea constructiei, suprafetele de acoperis se divizeaza in zone de actiune a vantului;

b=12+2∗0.8=13.62∗h=2∗8.1=16.2 |⌈ e=b=13.6m¿¿

6

- Calculul coeficientilor de presiune pentru fiecare suprafata de acoperis

F : A=1.36∗3.4=4.624m2

C pe=C pe1−(Cpe1−Cpe10 ) lg 4.624

C pe=−1.1−(−1.1+1.5 )∗lg 4.624=−1.37

G :A=1.36∗3.4=4.624m2

C pe=−1.4−(−1.472)lg 4.624=−1.8

H :A=5.44∗6.8=36.992m2>10m2

C pe=−0.9

b=16.6m2∗h=16.2m|⌈ e=2∗h=16.2m ¿¿

- Inaltimea de referinta ze se considera ca fiind h, ze=h=8.10

- Cladirea are o singura zona q p ( ze )=qp ( z )=q p(h)

- Valoarea de varf a presiunii vitezei vantului q p ( z ) la inaltimea z se determina cu relatia:

q p ( z )=Ce (z )∗qb(z)

C e ( z ) – coeficientul de expunere, in functie de inaltimea de deasupra terenului,z, si de categoria de beton

z=8.1m, categoria de teren IV →Ce (z )=1.2m

qb(z) – presiunea vitezei de referinta

qb (z )=12ρ∗V b

2( z)

ρ=1.25 [densitatea aerului ]

V b=Cdir∗Cseason∗V b , 0 [vitezadereferinta avantului ]

7

Cdir=1 – coeficient de directie

C season=1 – factor de anotimp

V b , 0=30m /s – pentru Vaslui

qb (z )=12∗1.25∗302=562.5

q p ( z )=1.2∗562.5=675

θ=900

Zona

C pe q p ( z ) W e

F -1.37

675

-924.75G -1.8 -1215H -0.9 -607.5I -0.5 -337.5

8

θ=00

Zona

C pe,10 /C pe,1 q p ( z ) W e

F 0

675

0G 0 0H 0 0I -0.5 -135J -0.3 -202.5

D0.751

E0.41

A-1.2-1.4

B-0.8-1.1

Calculul incarcarilor transmise peretilor

- Incarcari temporar-variabile1) actiunea vantului

W e=qp ( ze)∗C pe

b=15m2∗h=16.2m|⌈ e=b=15m ¿¿

bd=8.112

=0.675

D: 1 0.8 1 E: 1 -0.50.675 C p10 C p1 0.675 C pe10=C pe10.25 0.7 1 0.25 -0.30.75 0.1 0 0.75 -0.2

0.425 C p10−0.7 C pe1−1 0.425 C pe10+0.3C p10=0.76 ;Cp1=1 C pe10=C pe1=−0.41

A: 1 -1.2 -1.40.675 C pe10 C pe10.25 -1.2 -1.4

C pe10=−1.2 ;Cpe 1=−1.4

9

B: 1 -0.8 -1.10.675 C pe10 C pe10.25 -0.8 -1.1

C p10=−0.8 ;Cp1=−1.1

- cladirea are o singura zona h<b

q p ( z )=qp ( ze )=q p ( z0 ) ; z0=h=8.1m

- valoarea de verificare a presiunii vitezei vantului, q p(z)la inaltimea z se determina cu relatia:

q p ( ze )=Ce (z )=qb ; z=8.1m

Categoria de teren IV ->C e ( z )=1.2

qb=12∗ρ∗V b

2 (z ) ; ρ=1.25

V b=Cdir∗Cseason∗V b , 0;C season=Cdir=1

V b=30ms

, pentru localitatea Vaslui

V b=1∗1∗30=30ms

qb=12∗1.25∗302=562.5

q p ( z )=1.2∗562.5=675

Calculul incarcarilor

10

Calculul incarcarilor la nivelul acoperisului

Nr. Crt

Strat Material Grosime[m ]

Greutatea Volumica [KN /m3]

Incarcare[KN /m2]

1 Placa gips carton 0.01 0.103 0.1032 Rigla sustinere 0.04 3.7 0.1483 Temoizolatie [ vata m. ] 0.15 0.4 0.44 Capriori 40x200 0.04 4 0.165 Placi OSB 0.018 7 0.1266 Sipca – contrasipca 0.04 3 0.127 Invelitoare tabla 0.005 0.05 0.05

gn=1.107KN /m3

Calculul incarcarilor date de peretele interior

Nr. Crt

Strat Material Grosime[m ]

Greutatea Volumica [KN /m3]

Incarcare[KN /m2]

1 Placa gips carton 2x0.012 0.103 0.1032 Temoizolatie [ vata m. ] 0.10 0.4 0.43 Dulapi 40x200 0.04 4 0.164 Talpi lemn 40x100 0.04 4 0.16

gn=0.223KN /m3

Calculul incarcarilor date de peretele exterior

Nr. Crt

Strat Material Grosime[m ]

Greutatea Volumica [KN /m3]

Incarcare[KN /m2]

1 Placare exterioara lemn 0.225 5 0.1252 Rigla fixare 0.03 3.7 0.1113 Placa OSB exterioara 0.012 7 0.0844 Termoizolatie [ vata m. ] 0.15 0.4 0.45 Dulapi 40x150 0.04 4 0.166 Placaj gips carton 0.012 0.103 0.103

gn=0.983KN /m3

Calculul incarcarilor date din planseu

Nr. Strat Material Grosime Greutatea Incarcare

11

Crt [m ] Volumica [KN /m3]

[KN /m2]

1 Placa gips carton 0.012 0.103 0.1032 Rigla sustinere gips carton 0.04 3.7 0.1483 Dulapi 40x200 0.04 4 0.164 Termoizolatie [ vata m. ] 0.15 0.4 0.45 Placa OSB exterioara 0.018 7 0.1266 Termoizolatie [ polistiren ] 0.04 0.35 0.357 Polistiren dur 0.02 0.35 0.35

8Sapa B.A. cu plasa de sarma

0.035 10 0.35

9 Parchet laminat 0.005 0.25 0.25gn=2.237KN /m3

IV. Alcatuirea si calculul acoperisului de lemn tip casetat

12

Calculul structurii acoperisului

Calculul incarcarilor

incarcari permanente

qcaprior=1.345KN /m2

qcaprior=1.345∗dc=1.345∗0.4=0.538KNm

=53.8 daNm

incarcarea durabila din zapada

Scaprior=S∗dc∗cos α=1.2∗0.4∗cos 45=0.339KNm

=33.9 daNm

Sc , caprior=Se∗dc=1.2∗0.4=0.48KNM

=48 daNm

utila

Q=q∗dc=100∗0.4=40daNm

Ipoteza de incarcare

G+S(+Se)

13

Capriorul este solicitat la compresiune centrica cu incovoiere. Sectiunea cea mai solicitata este cea din reazemul intermediar unde eforturile sunt de compresiune F c=506.1daN si incovoiere cu valoarea momentului incovoietor M y=324.8daNm

Conform SREN 1995-1 cap 6.3.3 privind solicitarea compusa de incovoiere cu compresiune trebuie satisfacuta expresia:

( τm,dKout∗f m, d )

2

+τe ,0 , d

K c , z∗f e ,0 , d≤1 unde,

τ m,d – valoarea de calcul a tensiunii de incovoiere

τ e, 0 ,d – valoarea de calcul a rezistentei la compresiune paralela cu fibrele

Kout – factor ce tine seama de reducerea de rezistenta la incovoiere datorata flambajului

K c , z – se calculeaza cu expresia

K c , z=1

k z+√k z2+λrel, z2

τ m,d=M y, d

W y

=6∗M y ,d

b∗h2= 6∗324.80.1∗0.152

=866133.33 daNm2

τ e, 0 ,d=FcA

=506.1b∗h

= 506.10.1∗0.15

=33740 daNm2

Pentru evaluarea proprietatilor de calcul ale materialului lemnos se vor considera:

γ H - coeficient partial de siguranta (pentru sectiuni din lemn masiv=1.3)

14

knod – factor de modificare ce tine seama de efectul duratei incarcarii si a umiditatii, pentru lemn masiv, clasa de exploatare 1. knod =0.9

valorile sagetilor finale nete in functie de deschiderea de calcul pentru elemente de constructie cu caracter definitiv, pentru pane si capriori este de l/200.

S-a ales ca material pentru structura, lemn de brad, calitatea a II-a pentru care valorile caracteristice ale rezistentelor sunt:

- incovoiere statica : 16.8 N/mm2

- intindere in lungul fibrelor: 8.6 N/mm2

- compresiune in lungul fibrelor: 22 N/mm2

- compresiune in planul normal, pe directia fibrelor: 2.7 N/mm2

- forfecare in plan normal pe directia fibrelor: 10.8 N/mm2

- E=11300 N/mm2

G=500 N/mm2

f e, 0 ,d=Knod∗f e ,0 , kγM

=0.9∗12∗105

1.3=830769.23 daN

m3

f n ,d=K nod∗f m, dγm

=0.9∗16.8∗105

1.3=1163076.9 daN

m3

Pentru o structura simplu rezemata cu incarcari uniform distribuite, deschiderea l=6.667m

lef=0.9∗l+2∗h=0.9∗6.667+2∗0.15=6.3m

15

τ m,out=0.78∗b2

h∗lef∗E=0.78∗0.1

2

0.15∗6.3∗11.3∗108=9.33∗106

λreal , m=√ f m, kτm,out=√ 16.8∗1059.33∗106

=0.424,k out=1,pentru λrel, m≤0.75

λz=lefi z

=lef

√ I zA=

lef

√ h∗b3

12∗1

b∗h

= 6.3

√ 0.15∗0.13

12∗1

0.1∗0.15

=218.238

λreal , z=λzπ

∗√ f c , 0 ,kE =218.238π

∗√ 12∗105

11.3∗108=2.26

k z=0.5∗(1+βc (λrel ,z−0.3 )+ λrel , z2 )=0.5∗(1+0.2 (2.26−0.3 )+2.262 )=3.25

k 0 , z=1

K z+√K z2− λrel , z2= 1

3.25+√3.252−2.262=0.18

( τm,dKout∗f m, d )+

τ c , o ,dK c , z∗f c , 0 ,d

=( 866133.331∗1163076.9 )2

+ 337400.18∗830769.23

=0.78<1

- la solicitarea de compresiune cu incovoiere elementul este bine dimensionat.

Se va realiza verificarea elementului si la solicitarea de intindere cu incovoiere, deoarece pe anumite portiuni elementul este intins.

Tinand cont ca nu exista moment incovoietor decat dupa directia y a elementului, trebuie satisfacuta relatia:

( τ ,c 0 ,df c, o ,d )2

+K m∗τm, y , df m , y ,d

≤1

km- factor care tine seama de redistribuirea tensiunilor pe sectiune si de eventualele neomogenitati ale materialului

km=0.7 pentru lemn masiv

16

( 3370830769.23 )

2

+ 0.7∗866133.331163076.9

=0.52<1

Pentru verificarea la forfecare a sectiunii trebuie satisfacuta relatia:

ζ z , d≤ f y , d

τ z , d=τ2 , maxb∗h

= 306.50.1∗0.15

=20433.33 daNm2

f y ,d=K nod∗f y ,kγM

=0.9∗108∗105

1.5=747692.308 daN

m2

→τ z ,d=20433.33daN

m2< f y , d=747692.308

daN

m2

Verificarea capriorului din conditia de rigiditate u fin≤u lim ¿¿

→ufin=uperm+uvar

uperm=u inst , perm∗(1+K ¿)

uinst , perm=

5384

∗yc∗lc4

EI∗(1+0.5 )

yc=53.8daNm,lc=6.3m , I=

b∗h3

12=0.1∗0.15

3

12=2.81∗10−5m4

→uinst , perm=

5384

∗53.8∗6.34

11.3∗108∗2.81∗10−5∗(1+0.5 )=0.0052m

→uperm=0.0052∗(1+0.6 )=0.0083m

uvar=

5384

∗(Sc+Se , c)∗lcEI

∗(1+0.25 )=

5384

∗(33.9+48 )∗6.34

11.3∗108∗28.1∗10−5∗1.25=0.0066m

→ufin=0.0083+0.0066=0.0149m

ulim ¿=

lc200

=6.3200

=0.0315m¿

u fin<ulim ¿ ¿

17

18

V. Alcatuirea si calculul planseului

19

Schema statica

Incarcari permanente

qgs=qpl∗dq, dq=0.50m ,q pl=1.677KN

m2

qgs=1.677∗0.5=0.84KNm

Incarcari utile

qn=2KN

m2→Qn=2∗0.6=1.2

KNm

Combinatii de incarcari

qgs=1.35qgs+1.5qn=1.35∗0.84+1.5∗1.2=2.934KNm

Calculul momentelor incovoietoare

20

- Incaperea a

Mmaxa =

qgs∗lc2

8=2.934∗4.5

2

8=7.426KNm

- Incaperea b

Mmaxb =

qgs∗lc2

8=2.934∗2.6

2

8=2.48KNm

- Incaperea c

Mmaxc =

qgs∗lc2

8=2.934∗2.6

2

8=2.48KNm

- Incaperea d

Mmaxd =

qgs∗lc2

8=2.934∗3.55

2

8=4.62KNm

- Incaperea e

Mmaxe =

qgs∗lc2

8=2.934∗2.6

2

8=2.48KNm

- Incaperea f

Mmaxf =

qgs∗lc2

8=2.934∗1.9

2

8=1.324KNm

Verificarea grinzii- Conditia de rezistenta

M t≥Mmax,ef

M t – capacitatea portanta la incovoiere

Mmax – momentul maxim produs de incarcarile exterioare de calcul

M t=R ic∗w∗mt→W nec=

Mmax

Ric∗mt

mt=0.9 ,R ic=7.56∗103 KN

m2

W=I yzmax

21

I y=4.5∗203

12+2[ 40∗1.8312

+40∗1.8∗( 20+1.82 )2]=19990.56cm4

→W= 0.9∗10−3

11.8∗10−2=0.161∗10−2m3

→M=7.56∗103∗0.16∗10−2∗0.9=10.88KNm>Mmax=9.169KNm

- Conditia de rigiditate

f max≤ flim ¿=

lc300

=5300

=0.0167m¿

f max=f 1+ f 2

f 1=

5384

∗qgs∗lc4

EI(1+0.5 )=

5384

∗2.934∗54

11.3∗106∗0.19∗10−3∗1.5=0.002m

f 2=

5384

∗qgs∗lc4

EI(1+0.25 )=0.001m

→f max=0.003m<0.0167m

Panou perete exterior

Se considera montantul o bara dublu articulata incarcata cu o forta de compresiune, dar solicitate si la incovoiere.

Pv , m=W ( z )∗dm=−276.75∗0.5=−138.375 Nm

22

q panou,ext=(qpl+qu )∗SLpe

=(167.7+200 )∗4.45

4.30=380.53 daN

m

Nmontantext =qpanou ,ext∗du=380.53∗0.5=190.265daN

I y=14155.65c m4 , I z=50357.05cm

4 , A=255 cm2

→i y=√ I yA =7.45cm

λ y=lfi y,l f=Hm=2.60m→λ y=

2.67.45

=34.9

λrel, y=λyπ

∗√ f c ,0 ,kE∗0.09

=34.9π

∗√ 12∗105

9000∗105=0.4

→iz=√ I zA=14.05cm

λz=lfi z, lf=Hm=2.60m→λz=

2.614.05

=18.5

λrel, z=λzπ∗√ f c ,0 , kE∗0.09

=18.5π

∗√ 12∗105

9000∗105=0.21

Solicitarea de compresiune si incovoiere

( τ c, 0 ,df c, 0 ,d )2

+τm, y, df m, y ,d

≤1

τ c, 0 ,d=N montantext

A=190.2650.0255

=7461.37 daNm2f c ,0 , d=

0.708∗10∗105

1.3=653538.48 daN

m2

τ m, y , d=M y ,d

W y

=

q∗Lpe2

8∗zmax

I y=

13.8375∗4.32

8∗0.084

1.415∗10−4 =1499.5 daNm2

23

VI. Calculul panourilor de pereti

24

Panou perete interior

Se considera montantul (M) o bara dublu articulata incarcata cu o forta de compresiunde de calcul

q panou∫¿=

[ q pl+qn ]∗SLpi

¿

Lpi=3.9m – lungimea panoului interior

q planseu=1.677KN

m2=167.7 daN

m2, qutil=200

daN

m2, S=12m2

→qpanou∫ ¿=

(167.7+200 )∗123.9

=1131.35 daNm

¿

Nmontant∫ ¿=q panou

∫¿∗dn=1131.38∗0.5=565.7 daN ¿¿

A=5∗15+2∗50∗1.8=255 cm2=0.0255m2

I y=5∗103

12+2∗( 5∗1.8312

+50∗1.8∗8.42)=14155.65cm425

i y=√ I yA=√ 14155.65255=7.45cm

λ y=lfi y,l f=Hm=260cm→ λ y=

2607.45

=34.9

→λrel , y=λ yπ

∗√ f c , 0 ,kE∗0.09

=34.9π

∗√ 12∗105

9000∗105=0.4

I z=15∗53

12+2∗(1.8∗50312

+50∗1.8∗8.42)=50357.05cm4

iz=√ I zA=√ 50357.05255=14.05cm

λz=lfi z, lf=Hm=260cm→ λz=

26014.05

=18.5

→λrel , z=λzπ

∗√ f c, 0 ,kE∗0.09

=18.5π

∗√ 12∗105

9000∗105=0.21

Solicitarea de compresiune contrica

τ c , 0 ,df c , 0 ,d

≤1

τ c, 0 ,d=N montant

∫¿

A=565.7255

=2.25 daNcm2

=2.26∗104 daNm2

¿

f c ,0 , d=Knod∗f c ,0 , kγM

Knod=0.5∗(inc . perm . )+0.8∗( inc .utila )

( inc . perm )+( inc . utila)=0.6∗0.5∗167.7+0.8∗200∗0.5

167.7∗0.5+200∗0.5=0.708

→f c , 0 ,d=0.708∗12∗105

1.3=653538.46 daN

m2

26

τ c , 0 ,df c , 0 ,d

= 2.26∗104

653538.46=0.035<1

f m, y , d=Knod∗f m ,kγM

=0.708∗16.8∗105

1.3=914953.85 daN

m2

( τ c, 0 ,df c, 0 ,d )2

+τm, y, df m, y ,d

=0.008<1

27