CONCEPTE PRIVIND SISTEMELE CONSTRUCTIVE

PENTRU CASELE INTEGRAL PREFABRICATE DIN LEMN

Casele prefabricate din lemn sunt construcii realizate integral din lemn ecarisat sau/i produse derivate pe baz de lemn, amenajate astfel nct s asigure interioare n care s se desfoare activiti de via i odihn ale oamenilor, n mod temporar sau permanent.

1. Clasificarea caselor prefabricate din lemn

Clasificarea caselor prefabricate din lemn se poate face n funcie de diverse criterii (fig. 1.)

Case de camping

Case de vacan sau odihn

Case de locuit permanent

DESTINAIE Construcii administrative

coli, grdinie

Hoteluri

Case parter

Case parter + mansard

DESFURAREA PE VERTICAL Case parter + etaj (Subsol +) Parter din

zidrie + mansard sau etaj din lemn

Case individuale DESFURAREA PE ORIZONTAL Case cuplate Case iniruite

Fig. 1. Clasificarea caselor prefabricate din lemn n funcie de diferite criterii

Casele de locuit permanent sunt construcii cu destinaie de locuin, avnd ncperi cu funcionalitate bine definit (dormitoare, living, camer de luat masa, buctrie, baie, grup sanitar suplimentar, cmar, debara, uneori garaj). Aceste tipuri de case se pot realiza cu diferite dimensiuni n plan i cu grad de confort difereniat. Elementele de nchidere i compartimentare trebuie s asigure protecia termic att pe timp de var, ct i pe timp de iarn precum i protecia

fonic. Casele de locuit permanent pot fi construcii parter, parter i mansard sau parter i etaj; ele pot fi realizate ca cldiri independente, cuplate sau niruite.

Casele de vacan i odihn sunt construcii pentru locuit n mod temporar, la sfrit de sptmn i n vacane, deci cu destinaie, de obicei, sezonier. Elementele de nchidere sunt prevzute cu termoizolaii eficiente, astfel nct s asigure att protecia contra temperaturilor sczute din timpul iernii, ct i protecia pe timp de var. n mod curent, fundaia se realizeaz sub forma unei plci de beton de tip radier.

Casele cu funciuni speciale sunt construcii destinate desfurrii unor activiti pe antiere (birouri, magazii, sli de mese, dormitoare comune, construcii cu funciuni sanitare) sau pentru deservire (moteluri, tonete). Sunt construcii cu funciune, n general, permanent care trebuie s asigure confortul higrotermic n funcie de exigenele de microclimat interior impuse. Sunt construcii cu parter, parter i mansard sau parter i etaj. Aceste tipuri de case pot fi realizate n construcii fixe sau tip campuri.

Casele pentru camping sunt construcii uoare, pentru folosin sezonier, n special n timpul verii. Se instaleaz pe terenuri special amenajate pentru camping. Elementele de nchidere (perei, acoperi) au, n general, un grad de izolare termic mai redus. n mod curent avnd dimensiuni n plan relativ reduse, casele pentru camping se prefabric integral n fabric, putnd fi fixe sau demontabile.

Campurile si bungalovurile sunt construcii realizate din panouri de perei i chesoane de acoperi, ce se monteaz pe aiuri, care au i funciunea de planee de pardoseal. Montarea se face pe supori metalici sau pe platforme de beton.

2. Elementele componente ale caselor prefabricate din lemn

Principalele elemente componente ale caselor prefabricate din lemn sunt prezentate n schema din figura 2.

La conceperea caselor prefabricate moderne din lemn infrastructura, este realizat in totalitate din beton:

la cldirile fr subsol, construciile (din lemn) se pot amplasa pe o platform de beton cu grosimea de 2025 cm, dispus pe un strat din pietri pentru ruperea capilaritii apei prin ascensiune;

in cazul realizrii unor fundaii continue cu bloc i soclu, acestea vor ptrunde n pmntul bun de fundare minimum 20 cm i se vor dispune numai sub pereii portani, pereii despritori putnd fi dispui pe placa suport a pardoselii;

la cldirile cu subsol se recomand ca pereii de subsol i planeul peste subsol s se realizeze din beton armat.

Suprastructura (integral din lemn) poate fi realizat in urmtoarele variante constructive: structura de rezisten vertical:

panouri portante;

cadre din lemn i elemente de nchidere din plci pe baz de lemn sau scnduri;

brne, dispuse suprapus; planeul:

panouri portante;

dulapi dispui la distane reduse (3040 cm);

grinzi la distane de 6080 cm, cu elemente de nchidere la tavan i la pardoseal;

grinzi cu zbrele cu tlpile din scnduri sau dulapi i cu zbrelele din metal sau din lemn;

arpanta acoperiului se poate realiza pe sistem arpant pe scaune, cu ferme din lemn, avnd mbinrile cu cuie sau plci metalice sau din ferme mixte (lemn-metal);

Fig. 2. Elementele componente ale unei case din lemn, integral prefabricate

3. Tipuri de structuri de rezisten Structura de rezisten a caselor integral prefabricate din lemn se poate descompune n dou subsisteme:

subsistemul structur vertical portant;

Fundaii (la construcii fr subsol)

INFRASTRUCTURA

Fundaii + perei de subsol + planeu peste subsol

(la construcii cu subsol)

Panouri portante de perei, perei din brne de lemn

sau

schelet portant

Planeu - panouri portante, dulapi aezai vertical

sau

grinzi cu elemente de umplutur

Panouri portante,

perei din brne sau

schelet portant pentru frontoane la

mansard

SUPRASTRUCTURA

Elemente structurale la acoperi grinzi ferme panouri portante

Elemente de legtur: tlpi grinzi cosoroabe

Scri

Elemente secundare

subsistemul planseu. Subsistemul structur vertical portant preia solicitrile datorate ncrcrilor gravitaionale permanente, utile i climatice, precum i aciunile orizontale din vnt i seism. Posibil a fi realizat in diferite sisteme constructive, structura de rezisten vertical este intrinsec corelat cu rezolvarea arhitectural. Subsistemul planeu preia ncrcrile gravitaionale permanente i utile i asigur prin modul de conformare i de legtur cu structura de rezisten vertical efectul de aib orizontal pentru preluarea ncrcrilor orizontale.

3.1. Subsistemul structur vertical portant Soluiile utilizate sunt diversificate n funcie de:

tradiia i experiena productorilor de case prefabricate din zona respectiv; numrul de niveluri; deschiderile i traveile construciei (distanele ntre reazemele verticale portante); materialul lemnos avut la dispoziie; amplasamentul cldirii, din acest punct de vedere interesnd n mod special gradul de

seismicitate al zonei i intensitatea aciunii vntului; cerinele beneficiarului.

Structura de rezisten vertical poate fi realizat n variantele descrise n continuare.

Structuri de rezisten din lemn masiv sub form de brne (fig. 3, a i b), din lemn semirotund cu muchiile teite (fig. 3, c) sau din lemn ecarisat sub form de grinzi (fig. 3, d). n toate cazurile, n zonele de mbinare, lemnul masiv se prelucreaz astfel nct s se poat prelua att

a

B

c

D

Fig. 3. Structuri de rezisten verticale din lemn masiv: a - din lemn rotund; b - din lemn rotund teit n zonele de mbinare;

c - din lemn semirotund; d - din lemn ecarisat.

eforturile de compresiune, ct i cele de ntindere. n cazul n care se utilizeaz grinzi ecarisate, pentru a se reduce i simplifica manopera la confecionarea elementelor din lemn masiv, acestea se prelucreaz pe jumtate de seciune, eforturile de lunecare dintre elemente fiind preluate de dornuri metalice sau din lemn (v. fig. 3, d).

Structuri de rezisten cu schelet portant realizat din lemn masiv sau din lemn lamelat ncleiat. Scheletul portant este alctuit din montani i rigle dispuse la distane reduse, caz n care nu sunt necesare diagonale de contravntuire (fig. 4, a) sau la distane mai mari, caz n care apare necesitatea rigidizrii scheletului portant cu diagonale de contravntuire (fig. 4, b i c).

a

B

Fig. 4. Structuri de rezisten cu schelet portant [51]:

a - cu montani amplasai la distane reduse; b - cu diagonale de contravntuire continue pe

un nivel;

c - cu diagonale de contravntuire n K.

c

O soluie care permite rezolvarea cu mbinri mai simple este cea prezentat n figura 5, n care montanii sunt realizai din cte dou elemente iar riglele dintr-un singur element. Diagonalele de rigidizare, dispuse n planul montanilor sunt realizate din cte dou elemente. n acest caz mbinrile se realizeaz cu tije.

Fig. 5. Structura de rezisten cu schelet portant -

montani i contravntuiri din elemente duble, rigle dintr-un singur element [51]

Structuri de rezisten din panouri portante, realizate cu schelet interior din lemn masiv i fete din plci (fig. 6). Subansamblul panou portant este integral prefabricat i are incluse din fabricaie: termoizolaie, barier contra vaporilor de ap, finisaje la fee, eventualele instalaii electrice. Pentru realizarea unor prinderi ascunse, precum i pentru eventuale demontri i remontri ale construciei, panourile pot fi livrate neasamblate complet:

ram + faad exterioar; termoizolaie (fonoizolaie) i barier de vapori; panoul de fa interioar.

n figurile 7, 8, i 9 se prezint exemplificativ un sistem de realizare a panourilor cu limi reduse pentru perei exteriori, respectiv interiori, ntr-o variant utilizat n ara noastr.

a

b

Fig. 6. Structura de rezisten cu panouri portante (a) i diferite moduri de rezolvare a panourilor (b).

Elementul de baz, panoul, modulat pentru peretele interior sau exterior are limea de 1200 mm i nalimea de 2400...3000 mm, n funcie de condiiile de arhitectur impuse. Panoul este format dintr-o ram din lemn de rinoase, rigidizat cu montant intermediar i cu cte dou rnduri de traverse (fig. 7).

Fig. 7. Rama pentru panou modulat de perete

exterior (interior)

Grosimea riglelor variaz n funcie de grosimea termoizolaiei sau a fonoizolaiei, astfel: la panourile pentru pereii exteriori rama are grosimea de 76...136 mm; la panourile pentru pereii interiori, rama are grosimea de 60 mm.

Avnd n vedere dimensiunile reduse ale caroiajului realizat, nu mai este necesar rigidizarea panoului cu elemente diagonale de contravntuire.

Placarea la interior i la exterior se realizeaz n sistemele prevzute la paragraful 4. Termoizolaia dispus n alveolele ramei, la pereii exteriori se realizeaz din polistiren expandat sau din saltele de vat mineral. Fonoizolaia la pereii interiori se realizeaz din saltele de vat mineral sau din plci poroase, uoare, pe baz de lemn.

Din punctul de vedere al comportrii higrotermice, pentru pereii exteriori se recomand utilizarea panourilor cu strat de aer ventilat (fig. 8), care permite evacuarea n atmosfer a eventualilor vapori de ap care au migrat de la interiorul construciei n structura termoizolaiei.

Suportul logic pentru aceast tehnologie de realizare a panourilor de perei rezid din necesitatea de asigurare a unui sistem de montare i fixare sigur, eficient, productiv i care s permit i o eventual demontare i remontare.

Fig. 8. Detalii de alctuire a panourilor pentru pereii exteriori

Fig. 9. Detalii de alctuire a panourilor pentru pereii interiori

3.2. Subsistemul planeu

n mod curent planeele la casele din lemn integral prefabricate se realizeaz: cu grinzi din lemn sau dulapi (elemente dispuse la distane reduse, 40...60 cm) care

reazem pe riglele scheletului portant (fig. 2.4 i 2.5) i podini din scnduri pentru pardoseal i pentru tavan;

cu panouri portante care reazem pe panourile portante ale structurii verticale; din grinzi cu zbrele cu tlpi din lemn i zbrele din metal. Sistemul constructiv adoptat trebuie s rspund exigenelor privind rezistena i stabilitatea

la ncrcrile din exploatare, deformabilitatea, capacitatea de preluare a ncrcrilor orizontale care acioneaz n planul lor.

2.3.3. Subsistemul acoperi Structura de rezisten a acoperiului se rezolv n mod obinuit din ferme de lemn cu consum redus de metal (fig. 4) sau din arpant pe scaune cu cpriori, pane, popi, contrafise i cleti.

4. Sisteme de placare a structurii de rezisten

Placarea structurii de rezisten i a planeului se poate realiza n funcie de: tipul structurii de rezisten; opiunea de arhitectur; gradul de confort dorit; materialele avute la dispoziie; condiiile de clim din zon (temperaturi minime pe timp de iarn, temperaturi maxime

pe timp de var, regim pluviometric, orientarea fa de punctele cardinale). n cazul structurilor de rezisten din lemn masiv acestea pot rmne aparente (fig. 10, a) sau pot fi placate cu plci derivate pe baz de lemn (fig. 10, b).

a b

Fig. 10. Structur de rezisten din lemn masiv, aparent (a) i placat la interior (b).

La structurile cu schelet portant placarea se realizeaz cu plci derivate pe baz de lemn (fig. 11.) sau cu scnduri dispuse n diferite sisteme (fig.12).

Fig. 11. Placarea structurilor de rezisten cu schelet portant cu plci derivate

pe baz de lemn.

Fig. 12. Placarea cu scnduri dispuse: orizontal n sistem caplama (a), profilate dispuse orizontal (b),

profilate dispuse vertical (c),

suprapuse dispuse vertical (d)

a

b

c

d

5. Exigene i criterii de performan aferente construciilor de lemn

Pe plan internaional, conceptul de performan a fost abordat pe linie ISO de o multitudine de norme: ISO 6240-1980, ISO 6241-1984, ISO 6242-1992.

Conceptul de performan n construcii, prezentat de norma ISO 6240-1980, este structurat pornind de la Condiiile necesare de utilizare (cerinele utilizatorilor), crora le corespund exigenele de performan, care traduc aceste cerine n caliti ale construciei n exploatare, respectiv ale dotrilor sau prilor de construcie. Norma ISO 6241-1984 detaliaz conceptul de performan prin:

categoriile de exigene de performan ce corespund cerinelor utilizatorilor; tipurile de construcii care rspund la diferite necesiti de utilizare; natura factorilor care influeneaz performanele.

Norma ISO 6241-1984 prezint exigenele utilizatorilor ca fiind urmtoarele: exigene de stabilitate; exigene de siguran la foc; exigene de etaneitate; exigene higrotermice; exigene privind puritatea aerului; exigene acustice; exigene vizuale; exigene tactile; exigene dinamice; exigene privind igiena; exigene de adaptare a spaiilor funcionale; exigene de durabilitate; exigene economice.

n completarea conceptului de performan n construcii, n anul 1992, a fost elaborat norma ISO 6242 n care se utilizeaz termenul de obiectiv al utilizatorului cu semnificaii de cerine ale utilizatorului.

Categoriile de construcii realizate parial sau integral din lemn i/sau produse pe baz de lemn, grupate n clase de cldiri pentru care apare necesitatea elaborrii unui sistem de prescripii privind exigenele utilizatorilor i criteriile de performan pot fi:

cldiri de locuit; cldiri comerciale, magazine, cldiri pentru alimentaie public; cldiri pentru nvmnt, coli, grdinie, internate, cmine; cldiri din reeaua sanitar dispensare, policlinici, cmine pentru vrstnici,

cree, spitale; cldiri pentru manifestri culturale sli acoperite, muzee, expoziii, biblioteci; cldiri pentru turism hoteluri, moteluri; cldiri administrative; sli de sport, bazine de not.

Sistemul de prescripii tehnice privind criteriile de performan trebuie s aib n vedere: exprimarea specificaiilor de performan; metodele de evaluare a performanelor n faza de concepie; metodele de verificare n situ sau n laborator a construciei sau elementelor de

construcie.

n domeniul prescripiilor privind criteriile de exigene n construcii, acestea necesit a fi organizate dup un algoritm care s cuprind:

prescripii pe vertical, care s trateze o anumit categorie de exigene pentru toate nivelurile de structurare, lund n considerare toate clasele de cldiri;

prescripii pe orizontal care s trateze un anumit nivel de structurare din punct de vedere al tuturor categoriilor de exigene, lund n considerare toate clasele de cldiri;

prescripii pe clase de cldiri n funcie de destinaia acestora.

n algoritmul din figura 13 este prezentat o schem logic privind criteriile care stau la baza alegerii soluiilor arhitectural-tehnologice i a celor pentru structura de rezisten, n corelare cu exigenele i criteriile de performan pe care trebuie s le ndeplineasc o construcie realizat din lemn.

Mic

roam

pla

sam

ent,

con

figu

rai

e te

ren

Fu

nc

ion

ali

tate

, gab

ari

t

Con

cep

ie

arh

itec

tura

l

(in

teri

oar

, ex

teri

oa

r)

Ilu

min

are

, in

stala

ii

Con

di

ii g

eote

hn

ice

Pro

tec

ie t

erm

ic

i

acu

stic

Pro

tec

ie

mp

otr

iva

bio

deg

rad

ri

i i

a f

ocu

lui

Soluii arhitectural

tehnologice

Soluii pentru structura de

rezisten

Alegerea

materialelor Fundaii

Forma n elevaie i seciune

Distribuia ncrcrilor

n plan

Mod de

asamblare, detalii

Distribuia

ncrcrilor n elevaie

Elemente de

nchidere

Sisteme construc-

tive principale i secundare (form

i deschidere)

Prefabricarea

elementelor

Transport,

montaj

Sisteme construc-

tive teriare (form i

deschidere)

Impregnare,

ignifugare

Asigurarea

stabilitii spaiale a structurii de

rezisten

Fig. 13. Exigene i criterii de performan