ANALIZA CAUZELOR DEGRADĂRII ELEMENTELOR STRUCTURALE DIN

LEMN ALE CLĂDIRILOR

SOLUŢII DE PREVENIRE ŞI REABILITARE A ACESTORA

Multe clădiri şi în special clădirile istorice, de patrimoniu, au părţile structurale ale acoperişurilor (şi nu numai) din lemn.

După o perioadă îndelungată de exploatare, uneori câteva sute de ani, elementele din lemn sunt slăbite chiar dacă nu au avut contact direct cu umezeala sau insectele xilofage.

Similar, dar în urma unor procese mai rapide, în structurile expuse direct atmosferei degradările pot apare după 50 de ani sau chiar mai puţin

Astăzi, există solutii şi metode de protecţie şi conservare a structurilor din lemn

O atenţie deosebită trebuie acordată modului în care s-au asigurat şi se respectă condiţiile normale de exploatare (prevăzute în proiect), atât în ceea ce priveşte încărcările cât şi în ceea ce priveşte umiditatea şi temperatura mediului ambiant, cu menţiunea că respectarea acestor condiţii nu exclude apariţia unor defecte în exploatare ale structurii.

În unele cazuri degradările produse se datorează deplasării incărcării – de exemplu, în cazul acoperişurilor pot interveni în perioada de iarnă situaţii cind aglomerări sau alunecări ale straturilor de zăpadă pot conduce la supraîncărcarea structurii, cu consecinţe asupra rezistenţei si stabilitatii acesteia şi apariţiei unor deformaţii peste valoarea celor admisibile (impunând curăţirea zăpezii).

Exploatarea construcExploatarea construcţţiilor din lemniilor din lemn

– Principalele probleme care trebuie urmărite pe parcursul Principalele probleme care trebuie urmărite pe parcursul exploatării construcţiilor din lemn suntexploatării construcţiilor din lemn sunt::- apariţia crăpăturilor datorită fenomenului de contragere şi umflare;- fenomenele de putrezire – atac al ciupercilor lignivore;- atacul insectelor xilofage;- deformaţii excesive şi slăbirea elementelor de îmbinare;- comportarea la temperaturi ridicate şi la foc;- comportarea la acţiunea agenţilor chimici.

– Urmărirea comportării elementelor structurii se impune cu Urmărirea comportării elementelor structurii se impune cu acurateţe in primii ani de exploatare. În această perioadă sunt acurateţe in primii ani de exploatare. În această perioadă sunt necesare cel puţin două verificări anualenecesare cel puţin două verificări anuale::• primavara, pentru a putea observa eventualele degradări

produse de încărcarea excesivă cu zapadă şi umezirea structurii, pentru stabilirea măsurilor de remediere care se impun;

• toamna, pentru a putea constata efectele produse de uscarea lemnului pe timpul verii (apariţia crăpăturilor).

1. CAUZELE DEGRADARII ELEMENTELOR DE CONSTRUCTIE DIN LEMN

- Urmărirea comportării structurii pe parcursul cîtorva cicluri primăvară-toamnă în primii ani de exploatare a construcţiei se face prin măsurarea deformaţiilor elastice şi remanente

Denumirea elementului (h/L)minim (f/L)mediu

Grinzi si pane de acoperiş cu secţiune simplă

1 / 20 1 / 80

Grinzi si pane cu secţiune compusă 1 / 15 1 / 120

Grinzi cu inima din scânduri 1 / 10 1 / 100

Grinzi cu zabrele 1 / 5 – 1 / 6 1 / 150

Stilpi cu secţiunea simplă - 1 / 80

Stilpi cu secţiunea compusă - 1 / 80

• Comparând deformaţiile înregistrate cu cele admisibile se pot formula concluzii cu privire la condiţiile de exploatare ale elementelor de rezistenţă ale construcţiei şi a structurii în ansamblu.

Dacă valorile măsurate ale săgeţilor depăşesc valorile normate medii - raportul f/L(ef) > f/L(med), se trece la determinarea solicitărilor conform încărcărilor efective şi secţiunilor nete efective, în grupările de încărcări cele mai defavorabile.

În funcţie de rezultatele obţinute, se stabilesc condiţiile în care elementele structurale pot rămîne în exploatare şi măsurile constructive de reparare sau consolidare care se impun. În unele situaţii este necesar a se înlocui elementul de construcţie deteriorat.

• O atenţie deosebită se va acorda stabilirii cauzelor şi naturii degradărilor, în special a elementelor întinse, încovoiate şi a îmbinărilor. Se va verifica respectarea condiţiilor de calitate a materialelor utilizate.

În primii ani de exploatare, uscarea bruscă a lemnului, mai ales dacă acesta nu a fost uscat sau condiţionat înainte de a fi pus în opera, determină apariţia unor crăpături cu dimensiuni apreciabile care pot conduce la diminuarea capacităţii portante şi a rigidităţii elementului structural, cu urmări grave în cazul în care aceste defecte apar în zone periculoase (zona cu moment maxim,etc.).

Mai mult, o dată cu acestea se deschide drum pătrunderii insectelor, acumulării apei, cu efecte defavorabile deosebite.

O atenţie deosebită trebuie acordată sistemului de contravântuiri care asigură stabilitatea elementelor structurale.

Se vor urmări, de asemenea, eventualele abateri de la planeitate a elementelor comprimate (tălpile superioare ale fermelor, stâlpii etc.), ca urmare a apariţiei flambajului.

În aceste cazuri, se vor lua măsuri adecvate pentru corectarea şi eliminarea consecinţelor acestor defecte.

Uscarea (contragerea) excesivUscarea (contragerea) excesivăă

Punctul de echilibru este starea obişnuită de umiditate a lemnului în condiţii climaterice specifice unei ţări sau unei zone climatice.– Din cauza anizotropiei lemnului, contragerea şi umflarea

nu sunt uniforme şi variază în funcţie de direcţiile caracteristice ale secţiunii transversale:- axială – cca. 1%;- radială – cca. 5-6%;- tangenţială – cca. 10-12%.Apariţia unor crăpături sau plesnituri din această cauză nu afectează, în general, rezistenţa structurii deoarece aceste defecte sunt previzibile şi au fost luate în considerare la evaluarea eforturilor admisibile (de calcul).

Lemnul uscat natural suferă, în general, fenomenul de contragere şi după ce a fost asamblat, deoarece el continuă să se usuce.

PutrezireaPutrezirea

Putrezirea provine din acţiunea unor tipuri de ciuperci care se hrănesc cu lemn şi care provoacă alterarea structurii celulare a materialului.

Ciupercile inferioare nu afectează rezistenţa lemnului. Ele produc doar defecte de culoare (de exemplu inima roşie la fag sau albăstreala la răşinoase).

Ciupercile superioare pot ataca, în funcţie de specie, lignina (putregaiul alb,putregaiul alb, care atacă arborii în picioare), lemnul atacat crăpând după conturul inelelor anuale, al razelor medulare şi al fibrelor, desfăcându-se în lamele; aceste ciuperci sunt ciuperci parazite, de pădure.

Alte ciuperci superioare atacă celuloza (de ex. putregaiul putregaiul roşuroşu, care atacă arbori doborâţi), sunt ciuperci saprofite şi se numesc ciuperci de depozit sau ciuperci de casă.

Viteza de putrezire depinde de tipul ciupercii, de climat, de condiţiile de utilizare a construcţiei şi de natura lemnului folosit. Pentru a se dezvolta ciupercile au nevoie de umiditate, aer, temperatură adecvată şi hrană. În lipsa uneia din aceste condiţii, dezvoltarea lor încetează, dar sporii pot redeveni activi imediat ce condiţiile devin propice dezvoltării.

Cele mai periculoase ciuperci care provoacă putrezirea materialului lemnos de construcţii sunt buretele de cassunt buretele de casăă (Merulius lacrymans) şi buretele alb de casă (Poliporus (Merulius lacrymans) şi buretele alb de casă (Poliporus vaporarius)vaporarius) care atacă părţile ascunse ale lemnului.

Suprimarea umidităţii, prin evitarea condensului, umezirii, datorită unor infiltraţii de apă, etc., previne dezvoltarea ciupercilor. Lemnul care conţine max. 20% umiditate (cazul lemnului uscat în aer liber) este la adăpost de efectele distructive ale ciupercilor. Apa în exces favorizează însă dezvoltarea acestora până când procentul de umiditate scade, când acţiunea ciupercilor este din nou întreruptă.

Se va da o atenţie specială zonelor de reazem a elementelor structurale din lemn, (în special grinzi sau stâlpi) rezemate sau încastrate în elemente de închidere sau fundaţii, în locaşuri închise, neventilate (cornişe, dolii, capete de grinzi de planşee, podini de planşee oarbe, diverse îmbinări etc.).

Toate suprafeţele de contact lemn-zidărie, lemn-lemn, lemn-beton trebuie să fie aerisite şi să se poată usca. Se vor evita legături de asamblare în apropierea solului sau nivelului apei.

Astfel, în activitatea de proiectare, execuţie şi exploatare trebuie luate măsurile adecvate prevenirii procesului de putrezire a elementelor structurale şi nestructurale din lemn.

Dacă totuşi acestea s-au produs, se va efectua o inventariere atentă a acestora, a amplorii fenomenului, a tipului de ciupercă, a cauzelor apariţiei fenomenului, stabilindu-se, după caz, măsuri de remediere a defecţiunilor constatate.

Acţiunea insectelor şi altor vietăţiAcţiunea insectelor şi altor vietăţi

Unele specii de coleoptere, furnici şi chiar unele insecte de tâmplărie atacă şi degradează lemnul căutând adăpost în galeriile pe care le sapă, reducând într-o oarecare măsură rezistenţa elementelor structurale.

Alte specii de coleoptere xilofage atacă chiar şi inima lemnului, cu consecinţe foarte grave.

În apa de mare lemnul este atacat de moluşte şi crustacee.

Constatarea existenţei unui atac din partea insectelor asupra elementelor structurale sau nestructurale ale construcţiilor din lemn, impune identificarea agresorului, a pagubelor produse, a efectelor agresiunii şi a măsurilor adecvate de tratament.

Deformaţiile excesive şi slăbirea îmbinărilorDeformaţiile excesive şi slăbirea îmbinărilor

Deformaţiile excesive sunt deosebit de periculoase în special pentru că ele conduc la o distribuţie a eforturilor cu totul diferită de cea presupusă pe baza ipotezelor de calcul.

Un alt fenomen periculos este slăbirea îmbinărilor, impunându-se în primii ani de exploatare strângerea pieselor (buloanelor) de îmbinare. Legăturile elementelor din lemn ca şi cele ale elementelor din oţel sunt calculate pentru o presiune efectivă bine definită între bulon şi lemn, contându-se pe situaţia în care piesele din lemn asamblate sunt în contact. Slăbirea şi jocul legăturilor poate conduce la strivirea lemnului, la eforturi secundare locale excesive.

Slăbirea legăturilor poate însă avea efecte dezastruoase atunci când structura este supusă şocurilor – seimul, de ex. deoarece sarcinile sunt concentrate pe elemente izolate în loc să fie preluate de ansamblul structurii.

Comportarea lemnului la agenţi chimiciComportarea lemnului la agenţi chimici

În condiţii obişnuite lemnul rezistă bine la agenţi chimici. Celuloza, predominantă în compoziţia lemnului, este insolubilă în apă, eter, acetonă, alcool s.a.

Acizii minerali (acidul sulfuric, azotic, clorhidric) carbonizează însă celuloza.

Acizii organici au o acţiune mai slabă.

Bazele concentrate umflă celuloza.

Substanţele alcaline dizolvă lignina.

Cromul, bromul, alţi oxidanţi, actionează asupra ligninei şi celulozei, reducând rezistenţele mecanice ale lemnului.

Sărurile antiseptice sau ignifuge introduse prin impregnare Sărurile antiseptice sau ignifuge introduse prin impregnare reduc rezistenţele lemnului, mai ales la solicitări dinamice.reduc rezistenţele lemnului, mai ales la solicitări dinamice.

Comportarea lemnului la temperaturi ridicate şi la focComportarea lemnului la temperaturi ridicate şi la foc

Sub influenţa unei temperaturi mai mari de 105oC, lemnul începe să se descompună în mod progresiv, degajând gaze inflamabile (hidrogen, metan, etan). În prezenţa aerului, sub acţiunea flăcării directe, lemnul începe să ardă. Pentru lemnul de rasinoase procesul se desfăşoară astfel:- la o temperatură de 225-250oC se atinge punctul de inflamabilitate când au loc mici explozii ale gazelor de ardere formate prin descompunerea termică a lemnului;- la o temperatură de 260-290oC se formează o flacără continuă.În absenţa flăcării directe, la temperatura de 330-470oC, se produce autoaprinderea lemnului.

Aceste puncte caracteristice ale comportării lemnului la foc diferă de la o specie la alta, inflamabilitatea şi viteza de ardere fiind cu atât mai mare cu cât densitatea este mai mică.

Lemnul nu poate fi făcut incombustibil, dar poate fi făcut greu combustibil şi neinflamabil, prin măsuri adecvate.

Comportarea lemnului la foc. Măsuri de protecţie contra incendiului

Secţiune de lemn atacată de foc: a) zona carbonizată; b) zona protejată.

PREVENIREA DEGRADARII ELEMENTELOR STRUCTURALE

• Construcţiile din lemn sunt foarte rezistente şi pot dura mult timp dacă se respecta normele de folosire şi întreţinere.

• Când proiectarea este greşit concepută şi execuţia defectuoasa sau exploatarea necorespunzătoare, apar dificultăţi care conduc cel mai adesea la necesitatea înlocuirii elementelor afectate, ceea ce este deosebit de costisitor. Prevenirea degradării elementelor structurale este cea mai sigură şi eficientă metodă de salvgardare a structurilor construcţiilor din lemn.

Prevenirea Prevenirea şşi limitarea efectelor usci limitarea efectelor uscăării excesive rii excesive (contragerii(contragerii)

• Condiţionarea uscării lemnului în cuptoare speciale cu aer cald, abur şi aer cald sau folosind curenţi de înaltă frecvenţâ poate elimina fenomenul de contragere şi efectele acestuia (crăpături, plesnituri).

In cazul apariţiei unor crăpături marginale importante la elementele din lemn ecarisat se limitează deschiderea lor prin strângerea acestora cu piese din oţel în formă de “S” sau “C”

• Se poate împiedeca producerea sau extinderea crăpăturilor prin înfigerea unor şuruburi pentru lemn sau a unor buloane, perpendicular pe crăpătură. Se pot închide crăpăturile şi prin comprimarea elementului şi strângerea locală a piesei cu etrieri. Preferinţa pentru etrieri este motivată de faptul că secţiunea nu este slăbită prin străpungerea ei, ceea ce ar conduce la diminuarea secţiunii transversale a elementului. Pe de altă parte însă, un etrier ocupa loc, este inestetic şi uneori nu poate fi acceptat.

• Prevenirea contragerii şi efectelor sale se poate realiza şi prin prevederea unor degajări de material în lungul piesei, de forma unor crestături care pot ajunge la lemnul rotund pâna la inimă; soluţia se poate aplica şi pentru elemente din lemn ecarisat. Se foloseşte în special pentru evitarea efectelor uscării excesive la grinzi şi uneori la dulapi când sunt componente ale unor secţiuni compuse masive.

Prevenirea putreziriiPrevenirea putrezirii

• Tratamentele preventive au ca efect îndepartarea sau distrugerea florei şi faunei care pot agresa lemnul. Un material lemnos tratat corespunzător are o durata de viaţă de 5 ori mai mare decit lemnul netratat, utilizat în aceleaşi condiţii de exploatare. Printre produsele cele mai obişnuite destinate să protejeze lemnul sunt:

CreozotulCreozotul este protecţia cea mai bună şi durabilă pe care o pot asigura produsele autohtone. Protecţia cu creozot are însă dezavantaje: lemnul devine mai inflamabil în primele luni după tratament, are miros dezagreabil, culoare maronie-neagră, neplacută ochiului, face imposibilă vopsirea suprafeţelor tratate, poate irita pielea care vine în contact cu substanţa, vaporii degajaţi sunt nocivi pentru oameni, plante, animale.

Alte produse, de exemplu uleiurile grele, ca pentaclorfenolul, lasă o suprafaţă curată, potrivită pentru vopsire, dar sunt mult inferioare creozotului ca eficienţă.

SoluSoluţţiile apoaseiile apoase sunt inferioare creozotului, deoarece se pot spăla de pe suprafaţa elementelor tratate. Cele mai utilzate sunt clorura de zinc, sărurile arsenioase de zinc şi arseniatul de zinc şi crom. Aceste tratamente lasă o suprafaţă curată, fără miros şi care se poate vopsi. Clorura de zinc concentrată serveşte şi ca substanţă ignifugă.

- Prevenirea putrezirii presupune măsuri adecvate de tratare preventivă a lemnului, precum şi soluţii constructive judicioase adoptate prin proiectare şi o execuţie corectă şi îngrijită.

- Tratamentele preventive se aplică fie sub presiune, fie la presiune atmosferică, prin înmuiere, în baie succesivă la cald şi la rece, prin injecţie la faţa locului, ş.a.

• In general, este bine ca lemnul sa fie uscat înainte de tratament, deoarece injectarea soluţiilor apoase presupune o cantitate suplimentară de umiditate, care ar putea accentua fenomenul de contragere la evaporarea acesteia. Fasonarea finală trebuie facută întotdeauna după aplicarea tratamentului şi uscarea materialului lemnos tratat.

Prevenirea atacului insectelor si a altor vietuitoarePrevenirea atacului insectelor si a altor vietuitoare

• Principalele măsuri de prevenire constau în lupta împotriva reproducerii insectelor, tratarea lemnului cu un produs chimic care le distruge, asigurarea inaccesibilităţii lemnului la acţiunea lor.

• Aceste măsuri se concretizează în:-verificarea şi dacă este cazul, sterilizarea lemnului

înainte de utilizare;-vopsirea, respectiv acoperirea cu un strat de ulei sau

ceară, pentru a impiedeca insectele să depună ouă în porii lemnului;

-îmbibarea lemnului cu o soluţie de pentaclorfenol, pentru a opri acţiunea insectelor (efectul este provizoriu);

-aplicarea unui tratament similar celui recomandat pentru distrugerea ciupercilor, descris mai sus, cu acelaşi tip de soluţii.

• În ceea ce priveşte măsurile de prevenire a pericolului atacului ciupercilor sau insectelor xilofage asupra lemnului se impune ca în fazele de proiectare, execuţie şi în exploatare să se respecte acele măsuri constructive care să asigure împiedecarea umezirii excesive a elementelor structurale, precum şi alte măsuri, descrise pe larg mai sus.

• Prevenirea degradarii elementelor de imbinare

- Ca măsură preventivă, în vederea evitării coroziunii, se impune pentru elementele metalice de îmbinare respectarea dimensiunilor minime date în tabel:

Imbinare Buloane

[mm]

Table

[mm]

Saibe

[mm]

In interiorul

constructiilor 12 6 6

In exteriorul

constructiilor 16 6 6

In mediu marin 25 12 6

• Prevenirea degradarii structurilor din lemn la acţiunea focului

- Solutia clasică de protecţie a structurilor din lemn la acţiunea focului este ignifugarea. Operaţiile de ignifugare se desfasoară de obicei concomitent cu cele de protecţie insectofungicidă.

- Este de remarcat faptul ca soluţiile insectofungicide şi ignifuge reprezintă pina la 8% din greutatea totala a structurilor de rezistenţă din lemn.

CONSERVAREA LEMNULUI

Protectia preventivă a materialului lemnos, elementelor si pieselor din lemn pentru constructii

Protectia preventivă a lemnului verde

a). Impregnarea pieselor din lemn cu solutii insectofungicide si ignifuge prin osmoză si capilaritate.

• Impregnarea prin capilaritateImpregnarea prin capilaritate presupune introducerea pieselor din lemn verde (trunchiuri dar şi piese din lemn ecarisat) cu un capăt într-o cuvă conţinând substanţe insectofungicide şi ignifuge, capilaritatea conducând la impregnarea în o anumită durată de timp a acestor piese.

• Impregnarea prin osmozImpregnarea prin osmozăă constă în aplicarea unor paste pe suprafaţa pieselor din lemn şi apoi acoperirea pieselor astfel tratate spre a se evita evaporarea substanţelor insectofungicide şi ignifuge conţinute de aceste paste şi pentru a favoriza absorbţia acestora în structura pieselor din lemn. Procedeul se aplică pe trunchiuri decojite, dar şi pe piese din cherestea verde

• Bandijonarea (pensulareaBandijonarea (pensularea)) suprafeţelor pieselor din lemn cu soluţii insectofungicide şi ignifuge a).Pensularea pieselor din lemn

Procedeul este simplu dar are o productivitate redusă. Se foloseşte pentru piese mici şi în special la protecţia îmbinărilor înaintea asamblării acestor piese şi imediat după realizarea asamblărilor.

b).Aplicarea prin pulverizare a soluţiilor de protecţie insectofungicidă şi ignifugă. Procedeul este de mare randament, eficient şi presupune un consum relativ mare de substanşe chimice în soluţii. Aplicarea se face prin procedee mecanice şi presupune măsuri speciale de protectia muncii (produsele aplicate sunt toxice şi uneori inflamabile).

Penetrare (longitudinal şi transversal pe fibre), după o imersie de 24 de ore în lichid.

Bandijonarea (pensularea) suprafeţelor pieselor din lemn cu soluţii insectofungicide şi ignifuge.

• Tratamentul preventiv al trunchiului verde decojit sau nedecojitTratamentul preventiv al trunchiului verde decojit sau nedecojit prin impregnare se poate face sub presiune, vidare sau prin cădere liberă în vasele liberiene, introducând-se pe la capetele trunchiului soluţiile insectofungicide şi ignifuge

Metoda foloseşte în special soluţii cu sulfat de cupru. În acest caz, viteza de penetrare a soluţiei de sulfat de cupru injectată sub presiune este de cca. 1,50 m / 24 ore, iar consumul este de cca. 4 kg de sulfat de cupru cristalizat pentru 1 mc de material lemnos tratat. Procedeul este eficace în special pentru tratarea lemnului de răşinoase.

• Imersia sau tratamentul Imersia sau tratamentul îîn cuve inchisen cuve inchiseProcedeul imersiei presupune instalaţii cu volume

importante (cuve) în care imersia se poate face prin scufundarea (îmbibarea) pieselor din lemn în soluţii insectofungicide şi ignifuge aflate la anumite temperaturi, alternarea acestor temperaturi (băi calde-reci) sau în cuve închise în care se realizează suprapresiuni sau subpresiuni alternante, combinate cu variaţii de temperatură ale soluţieiMetoda asigura o impregnare deosebită a pieselor din lemn cu substanţe insectofungicide şi ignifuge, fiind folosită inclusiv la tratamentul traverselor de cale ferată.

Injectarea sub presiune în piesele din lemn verde a soluţiilor insectofungicide şi ignifuge prin diferite procedee.

Imersia sau tratamentul in cuve inchise

Protectia preventivProtectia preventivăă a lemnului uscat - procedee de tratament a lemnului uscat - procedee de tratament preventiv a lemnului uscat preventiv a lemnului uscat îîn recipienn recipienţţi i îînchinchişşii

Aceste procedee sunt cele mai eficiente, dar necesită instalaţii speciale, costisitoare şi rentabilitatea lor este justificată numai dacă se impregnează volume importante de cherestea. În aceste instalaţii se pot trata insectofungicid şi ignifug grinzi, stâlpi etc.

Cele mai cunoscute procedee sunt:

– Metoda Bethell (vid şi presiune) presupune existenţa unei autoclave de impregnare (închisă ermetic), suficient de mare pentru a cuprinde vagoneţii încărcaţi cu piesele de cherestea (dar şi lemn rotund uscat) care urmează a fi impregnat. Instalaţiile mai cuprind rezervoare, dozatoare pentru soluţiile de impegnat, pompe de vid, compresoare, aparatura de comandă şi control, etc. Consumul de substanţe insectofungicide şi ignifuge este de cca. 4 kg / mc pentru lemnul de răşinoase si 6 kg / mc pentru lemnul de foioase.

• Metoda Ruping (vidarea celulelor materialului lemnosMetoda Ruping (vidarea celulelor materialului lemnos)) presupune crearea în prima fază a unei suprapresiuni de 1-4 at. în autoclava care umple cu aer celulele materialului lemnos. Apoi se injectează în autoclavă creozot cald şi se creşte presiunea pâna la 6-9 at. Se videază apoi autoclava, astfel încât creozotul înlocuieste total aerul în celulele materialului lemnos de impregnat. Metoda se aplica cu succes la lemnul de răşinoase.

• Metoda EstradeMetoda Estrade presupune expunerea pieselor din lemn timp de 48-100 ore în autclave în care circulă un curent de aer uscat la o temperatură de cca. 100oC, provocând uscarea şi fisurarea superficială a lemnului supus tratamentului preventiv. Se introduc apoi în autoclavă substanţele insectofungicide şi ignifuge care pătrund în microfisurile lemnului. La reducerea temperaturii în autoclavă microfisurile se închid, înglobând substanţele de tratament utilizate (creozot etc).

• În literatura de specialitate se mentionează şi alte metode combinate sau derivate din cele expuse mai sus: procedeul Dessemond, procedeul Poulain ş.a.

• Metoda KyanMetoda Kyan constă in imersia pieselor din lemn pentru o durată limitată de timp într-o soluţie de biclorură de mercur. Operaţiunea se efectuează în bazine din beton armat, ermetic închise, căptuşite cu zidărie antiacidă. Durata manoperei este de 4-10 zile. Rezultatele metodei pot fi amplificate prin pregătirea prealabilă a lemnului de impregnat (eliminarea răşinii din lemn, injecţia de vapori supraincalziţi pentru deschiderea celulelor lemnului etc.).

• Metoda bMetoda băăilor calde – reciilor calde – reci presupune imersia totală a pieselor din lemn uscat în cuve din beton sau metal izolate antiacid şi alternarea temperaturii soluţiei de impregnat, care pătrunde în acest fel mai profund în masa lemnului supus tratamentului antiseptic şi ignifug.

REABILITAREA CONSTRUCTIILOR DIN LEMN

Reabilitarea unui element de constructie, subansamblu sau constructie in intregimea ei, devine necesara atunci cind degradarile produse afecteaza calitatea acestora, influentind printr-o multitudine de factori de natura fizica, chimica sau mecanica exigentele esentiale pe care trebuie sa le indeplineasca o constructie pe intreaga durata a vietii ei, conform prevederilor Legii nr. 10 – 1995 (Legea nr. 123 – 2007) privind calitatea in constructii.

Legat de aceasta, trebuie mentionat Sistemul calitatii in constructii si Cartea constructiei in care se inregistreaza orice interventie efectuata asupra constructiilor.

ETAPELE REABILITĂRII :• Descoperirea degradarii• Determinarea cauzelor degradarilor• Evaluarea capacitatii portante in stare degradata• Estimarea reparatiilor necesare• Stabilirea si detalierea solutiei de remediere• Evaluarea rezervelor de rezistenta ale constructiilor din lemn• Repararea si consolidarea elementelor structurale• Asigurarea calităţii lucrarilor de remediere

Descoperirea degradarii• Descoperirea degradarii poate constitui o problema

dificila, mai ales daca aceasta se afla in partile inaccesibile ale constructiei, cum sint capetele de grinzi din plansee, stilpi inglobate(i) etc., zone in care exista posibilitatea de acumulare a umiditatii si mentinerea acesteia astfel incit sa conduca la putrezirea lemnului. Numai o buna practica profesionala, experienta, poate asigura identificarea degradarilor potentiale si a cauzelor care le-au produs.

Determinarea cauzelor degradarilor• Identificarea cauzelor degradarilor este indispensabila

stabilirii masurilor de reabilitare necesare.• Cind degradarea constatata este rezultatul actiunii

mai multor factori (agenti), se impune luarea unor masuri care sa impiedece degradarea ulterioara provocata de oricare din acestia.

• In general, nu exista reguli prestabilite pentru determinarea cauzelor degradarilor, fiecare caz reprezentind o problema particulara, specifica si deci trebuie sa constituie obiectul unui diagnostic particular. Aceasta presupune o analiza temeinica, evitarea unor decizii pripite.

Evaluarea capacitatii portante in stare degradata

a). Metoda evaluarii prestabilite• Se aplica atunci cind dupa o analiza temeinica, efectuata

de specialisti cu experienta, in cazuri concrete, tinind seama de metoda de calcul folosita, conditiile de exploatare, evolutia incarcarilor in timp etc., se poate admite ca pierderile de rezistenta a elementelor structurale nu depasesc cca. 15%.

b). Analiza starii reale de eforturi• Aceasta metoda tine seama de dimensiunea reala a

sectiunilor elementelor structurii de rezistenta, de rezistenta efectiva a materialelor (lemn, otel).

• Metoda se aplica dupa parcurgerea intr-o prima etapa a metodei mai sus amintita si descoperirea unor elemente structurale a caror rezistenta este diminuata cu mai mult de 15%. Pentru acestea se propun variante de consolidari si se evalueaza din nou capacitatea portanta a structurii in ansamblu, tinind seama de aceste consolidari si de starea reala de eforturi, luind in considerare toti parametrii fizico-mecanici reali.

c). Analiza prin probe de incarcare• Metoda se foloseste atunci cind din calcule rezulta un

coeficient de siguranta suficient de mare in raport cu valoarea efortului admisibil in sectiunea considerata a fi cea mai solicitata, astfel incit incarcarea suplimentara de proba sa nu conduca la degradari si mai mari.

• Experienta arata ca in cazurile obisnuite, unde shemele statice luate in calcul sunt in concordanta cu realizarea efectiva a structurii, capacitatea portanta a constructiei este mai mare cu cca. 20% decit cea rezultata din calcule. Explicatia rezida din conlucrarea spatiala a structurii de rezistenta (de obicei calculele considera structurile ca sisteme plane), caracterul neliniar al diagramei σ - ε, varianta neliniara a modulului de elasticitate E, considerat constant etc. Se mai semnaleaza si faptul ca, in conformitate cu prevederile legale, calculul structurilor de rezistenta ale constructiilor din lemn se face in mediul elastic, incarcarile utile normate nu sint si efective, adeseori elementele de rezistenta sunt supradimensionate etc.

• Analiza prin probe de incarcare permite concluzii corecte (reale) de apreciere a capacitatii portante structurale.

Estimarea reparatiilor necesare

• Dupa stabilirea cauzelor deteriorarii elementelor structurale si verificarea capacitatii portante se poate trece la stabilirea masurilor pentru oprirea degradarilor prin interventii adecvate sau, dupa caz, evacuarea, demolarea constructiei etc.

• Decizia va fi luata in functie de factorii economici, din conditii estetice sau de securitate a utilizatorilor. Daca analiza facuta arata ca rezistenta si stabilitatea constructiei se inscriu in parametrii de functionare a constructiei in conditii de siguranta, aceasta se pune sub observatie pentru a se constata daca degradarea continua sau este stabilizata. Daca degradarea continua, se va analiza din punct de vedere tehnic si economic solutia optima:

- degradarea va fi lasata sa evolueze pina la stabilizare;- remedierea va fi efectuata imediat.

• In cazul in care degradarea este stabilizata se va analiza daca prin aceasta este afectata capacitatea portanta si in ce proportie sau daca este afectat numai aspectul exterior, urmind a se lua apoi masurile de remediere care se impun.

• In cazul in care analiza arata ca rezistenta si stabilitatea constructiei este afectata sau va fi iminent afectata, se recurge la una sau mai multe din urmatoarele masuri:

- consolidarea elementelor structurale, ansamblului structural sau structurii in intregime;

- renuntarea partiala sau totala a exploatarii constructiei;

- schimbarea destinatiei constructiei;- demolarea constructiei si postutilizarea

materialelor.• In general, in cazul in care cheltuielile necesare pentru

efectuarea reparatiilor sunt sub 50% din valoarea lucrarii considerate noi, este eficient sa se faca aceste lucrari; in caz contrar este recomandabila demolarea sau dezafectarea constructiei.

• In eventualitatea in care constructia reprezinta un monument istoric sau este indispensabila unui proces tehnologic cu implicatii importante, financiare sau de alta natura, repararea se va face indiferent de costuri.

Stabilirea si detalierea solutiei de remediere• Pentru stabilirea solutiei optime de remediere se va

urmari alegerea unui precedeu cit mai eficient din punct de vedere al restabilirii capacitatii portante si stabilitatii constructiei la cel mai redus pret de cost.

• La alegerea masurii de remediere se va tine seama, in principal, de urmatorii factori:

- lucrarea trebuie sa se poata executa in timp scurt, fara a astepta sa devina urgenta, deoarece pe masura ce starea de degradare avanseaza, costul reparatiilor creste;

- in cazul unor degradari locale ale citorva elemente ale structurii se poate accepta numai remedierea acestora, dar daca degradarile sint extinse, afectind un numar mare de elemente structurale, se recomanda reparatii de ansamblu;

- analiza tehnico-economica va tine seama si de influenta costurilor intretinerii constructiei in exploatare, daca reparatiile se fac local, numai pentru citeva elemente structurale, cele mai afectate, sau se fac pentru ansamblul structurii.

Calitatea lucrarilor de remediere• Principalele cauze ale degradarii structurii constructiilor din

lemn sunt erori sau neglijente in activitatea de proiectare si executie a acestora, precum si datorită intretinerii necorespunzatoare in perioada de exploatare.

• Lucrarile de remediere au menirea de a corecta si inlatura toate acesta cauze. In acest sens, lucrarile de remediere vor urmari cu acuratete:

- adoptarea unor solutii optime de remediere;- elaborarea cu competenta, de catre specialisti cu experienta

in domeniu, a proiectului lucrarilor de remediere, cu detalii de executie clare si fara echivoc si insotite de un proiect tehnologic de executie a realizarii lucrarilor de remediere riguros intocmit;

- executia va fi ingrijita, se vor utiliza muncitori de calificare inalta iar calitatea manoperei va fi deosebita;

- se vor folosi in executie materiale de calitate superioara, in conformitate cu prevederile proiectului, precum si procedee, scule si dispozitive de punere in opera adecvate.

• Pentru asigurarea succesului lucrarilor de remediere o importanta majora va fi acordata indepartarii partilor structurale degradate, tratarea si dezinfectia insectofungica a constructiei (daca este cazul), asigurarea corecta a legaturilor de continuitate a elementelor structurale.

• Se va da o atentie speciala controlului calitatii, incepind cu faza de proiectare si terminind cu receptia lucrarilor de remediere.

Rezerve de rezistenta ale constructiilor din lemn

• In general se poate constata ca o constructie deteriorata, a carei capacitate portanta este aparent mult afectata, prezinta de fapt o rezerva de rezistenta mare in raport cu actiunile care o solicita.

• Aceasta stare de fapt se explica astfel:- calculul structural se face, de obicei, prin metode

(procedee) simplificate care conduc in mod evident la cresterea sigurantei acestora in exploatare;

- elementele structurale sint calculate pentru incarcari maxime care determina eforturi maxime numai in anumite sectiuni si situatii;

- incarcarile utile impuse de norme nu sint atinse in practica decit partial;

Protectia curativa a constructiilor din lemn, elementelor si pieselor din lemn ale constructiilor

Tratamente de suprafataa). Pulverizarea mecanica – presupune existenta unui compresor

si a unor tije metalice destul de lungi pentru a ajunge in zone mai putin accesibile (de exemplu zona coamei la o sarpanta, colturi, dolii etc.). Metoda impune desprafuirea elementelor din lemn pe care urmeaza a se aplica prin pulverizare substantele insectofungicide si ignifuge. De obicei, se aplica prin pulverizare mai multe straturi de solutie. Substantele folosite fiind de regula toxice si uneori inflamabile, se vor lua masurile de protectie biologica a personalului si antiincendiu care se impun.

b). Aplicarea prin pensulare a substantelor insectofungicide si ignifuge este simpla, dar datorita productivitatii mici si imposibilitatii aplicarii eficiente in zone greu accesibile se foloseste numai pe scara limitata.

Tratamente de profunzimea). Metoda “forajului” care consta in forarea unor gauri cu

diametrul de 10 mm si avind adincimea de cca. 2/3 din grosimea piesei. Gaurile se practica la distanta de 30-60 cm una de alta in doua siruri paralele sau decalate. Cu ajutorul unui compresor si unor ace speciale se injecteaza in gauri pina la refuz substantele insectofungicide si ignifuge. In figura de mai jos se prezinta modul de realizare a acestei metode de tratament curativ al pieselor din lemn si efectele procedeului. Desigur, se va tine seama de slabirile sectiunii prin practicarea gaurilor, astfel incit procedeul va fi aplicat numai daca piesele din lemn supuse tratamentului permit aceste slabiri fara sa compromita rezistenta si stabilitatea elementului de constructie si a constructiei in ansamblu.

Tratamente de profunzime

a). Metoda “forajului”

b) Metoda “injectiilor” (metoda Cobra) presupune practicarea de gauri in elemetele din lemn (in special în cele verticale – stâlpi ), cu ajutorul unui aparat special dotat cu un ac asemanator cu cel de seringa, dar evident cu diametrul mai mare. Infingerea acului se face cu ajutorul unui levier special. Instalatia este dotata si cu un rezervor cu substante insectofungicide si ignifuge care patrund in piesa din lemn, randamentul injectarilor fiind foarte mare, de pina la 25.000 injectii / 24 ore

c) Metoda Dolger-Wolman consta in aplicarea unor bandaje din pisla speciala plasate la anumite intervale pe inaltimea elementului vertical tratat Bandajele se imbiba cu substante insectofungicide si ignifuge care impregneaza apoi piesa din lemn intr-un interval calculat

d). Metoda tratamentului cu aer supraincalzit. Procedeul se foloseste pentru tratamentul insectofungicid general al sarpantelor de pod si mansardelor din lemn. Constatarea existentei larvelor de insecte se face in afara observatiilor directe si cu aparate speciale de ascultat Desigur, inaintea insuflarii aerului supraincalzit in zona podului sau mansardei acest spatiu se desprafuieste, se curata si se etanseaza

In figura de mai jos se prezinta modul in care actioneaza aerul supraincalzit in incintele din lemn supuse tratamentului. Durata de insuflare necesara pina la distrugerea completa a ciupercilor si larvelor de insecte depinde de temperatura aerului supraincalzit.

b). Metoda “injectiilor” c). Metoda Dolger-Wolman

d). Metoda tratamentului cu aer supraincalzit

- Modul in care actioneaza aerul supraincalzit in incintele din lemn supuse tratamentului :

REPARAREA ŞI CONSOLIDAREA ELEMENTELOR STRUCTURALERepararea unor elemente structurale care nu este oportun a fi inlocuite

din motive tehnice, economice, estetice, arhitecturale sau artistic-istorice constituie o problema extrem de delicata care implica solutii tehnice ingenioase si adesea deosebit de costisitoare.

Repararea şi consolidarea capetelor de grinziZonele cele mai expuse degradării, în cazul elementelor structurale, sunt cele aflate în locuri slab ventilate, capetele de grinzi încastrate în zidărie de cărămidă neprotejate corespunzător fiind tipice din acest punct de vedere. Capetele de grinzi putrezite se înlătură şi apoi grinzile se repară prin diferite metode. Repararea se poate se poate face cu ajutorul unor eclise laterale din scânduri bătute în cuie sau cupoane de oţel “U” sau cu o construcţie din bare şi şaibe sudate din oţel

Repararea si consolidarea capetelor de grinzi

Solutii moderne de inlocuire apeleaza la folosirea materialelor netraditionale. Astfel, solidarizarea segmentului nou cu elementul care se repara se poate face prin injectarea de rasini epoxidice armate cu fibre din sticla in orificii practicate in cele doua elemente de imbinat, dupa scheme bine stabilite, prin calcul, de la caz la caz.

Lipsa protectiei contra agresiunilor insectofungice si contra umiditatii, lipsa ventilarii acestor locasuri precum si vechimea acestor elemente de constructie sint factorii cei mai incisivi care contribuie la degradarea elementelor structurale de acest tip.

Repararea si consolidarea elementelor comprimate (stilpi, piloti, diagonale si montanti ale fermelor etc.)

In functie de solutia de remediere adoptata, se poate inlocui elementul degradat, repara sau consolida.

• In cazul stilpilor, pentru realizarea operatiei de inlocuire sau reparare se impune descarcarea provizorie a constructiei pe portiunea aferenta stalpului care urmeaza a se consolida. Se folosesc in acest scop sprijiniri provizorii, de regula din popi metalici reglabili, numarul si pozitia lor stabilindu-se de la caz la caz.

• In cazul stilpilor puternic solicitati la compresiune pot interveni situatii de pierdere a stabilitatii (aparitia si cresterea deformatiilor transversale) ca urmare a supraincarcarilor sau a reducerii rigiditatii.

• Daca sageata se inscrie in limitele admisibile (f < L / 200), consolidarea se poate face fara indreptarea lor anterioara, prin dispunerea pe ambele fete a unor eclise fixate prin cuie sau buloane.

Numarul legaturilor de imbinare (cuie, buloane) in cazul solicitarii la compresiune cu flambaj sau la compresiune cu incovoiere se stabileste prin calcul tinind seama de eforturile de lunecare.

În cazul stâlpilor obşnuiţi, pentru realizarea operaţiei de înlocuire sau reparare se impune descărcarea provizorie a construcţiei pe porţiunea aferentă stâlpului care urmează a se consolida. În cazul degradării parţiale (capătul superior, inferior sau o portiune mediană putrezite) se poate face înlocuirea părţii degradate cu segmente de lemn sănătos. Extremităţile degradate ale lemnului afectat se înlătură prin tăieturi transversale executate la 90o, astfel încât să se asigure un contact perfect, pe toată suprafaţa între piesele înnădite. Eclisele şi buloanele de înnădire trebuie să poată prelua 0,3-0,5 din încărcarea axială care solicită stâlpul.

În unele situaţii se impune în prealabil reaxarea (îndreptarea, aducerea la verticală) a stâlpului cu ajutorul unor juguri metalice sau prese mecanice sau hidraulice, pentru prevenirea eforturilor suplimentare care, crescând în timp, pot duce la situaţii periculoase pentru elementul de construcţie afectat şi pentru construcţie în ansamblu.

Repararea si consolidarea elementelor comprimate

Repararea şi consolidarea elementelor întinse

Consolidarea acestor elemente se poate face prin eclise metalice sau din lemn dispuse simetric şi fixate cu buloane sau cu juguri din oţel.

In cazul elementelor puternic solicitate la intindere, prezenta nodurilor sau crapaturilor determina slabirea sectiunilor si aparitia concentrarilor de tensiuni care pot conduce la eforturi sectionale mai mari decit cele admise.

În măsura posibilului, găurile pentru buloane este bine să coincidă cu găurile existente în elementul care se consolidează pentru a evita noi perforaţii care slăbesc secţiunea.

Repararea si consolidarea elementelor intinse

In general, repararea si consolidarea elementelor intinse este dificila, deoarece presupune slabirea piesei care trebuie reparata datorita gaurilor practicate pentru solidarizarea acesteia cu eclisele sau jugurile folosite.De aceea, de cate ori este posibil, elementele intinse din lemn se vor inlocui cu elemente noi, sanatoase, din lemn sau cu elemente din metal.

Repararea si consolidarea elementelor incovoiate (grinzi)

• Ponderea elementelor structurale ale constructiilor din lemn solicitate la incovoiere este foarte mare, de aceea repararea si consolidarea acestor elemente este foarte importanta si modalitatile de realizare a acestor remedieri sunt foarte diverse.

• Planseele ca subansamble structurale orizontale, trebuie sa asigure preluarea si transmiterea incarcarilor la elementele structurale verticale, iar prin intermediul legaturilor de conlucrare realizate pe contur cu subansamblele structurii verticale trebuie sa asigure stabilitatea si rigiditatea ansamblului structural la preluarea incarcarilor orizontale. In aceste conditii, problema fundamentala pentru plansee consta in asigurarea capacitatii portante si rigiditatii necesare la preluarea incarcarilor verticale si realizarea unor legaturi stabile si rigide cu peretii de rezistenta (interiori si exteriori).

Capacitatea portanta si rigiditatea necesare la preluarea incarcarilor verticale se asigura prin evaluarea corecta a incarcarilor, stabilirea unei distante corespunzatoare intre grinzi, dimensionarea eficienta a sectiunii elementelor structurale, iar pentru asigurarea conlucrarii planseelor cu peretii de rezistenta, asigurarea unei dispuneri corespunzatoare a grinzilor pe doua directii in plan si conlucrarea acestora cu peretii prin intermediul unor ancore metalice. In cazul cladirilor etajate, pentru realizarea efectului de saiba rigida in planul ei (al planseului), se impune rigidizarea grinzilor intre ele pe toata latimea planseului.

• Lucrarile de reparatii a planseelor presupun fie inlocuirea elementelor degradate, fie numai inlaturarea partilor degradate ale acestora si inlocuirea cu elemente sanatoase, concomitent cu consolidarea elementului structural reabilitat, sau dupa caz, a planseului in ansamblu. In ambele situatii, inainte de inceperea lucrarilor planseul care urmeaza a fi reabilitat se descarca provizoriu pe stalpi, esafodaje, etc.

• Daca se constata ca au aparut fenomene de putrezire a elementelor structurale sau nestructurale, se verifica minutios toate zonele planseului si se indeparteaza cu grija partile atinse de putregai, deoarece portiunile netratate sint atacate usor de ciuperci.

Datorită ponderii foarte mare a elementelor încovoiate, se evidentiaza modalităţi foarte diverse de realizare a remedierilor acestora:

În cazul unor deteriorări importante ale planşeelor se impune înlocuirea lor în întregime, cu excepţia cazurilor în care din motive arhitectural-patrimoniale acest lucru nu se admite.

Grinzile care lucrează la încovoiere şi prezintă defecte în zona cu moment maxim pot fi eclisate cu eclise metalice sau de lemn dacă acest lucru nu creează disconfort estetic sau functional.

Eclisarea în câmp conduce cu greu la obţinerea rezistenţei necesare, deoarece slăbirile datorate găurilor pentru buloanele de prindere a ecliselor nu permite aceasta. Soluţia constă în folosirea unor eclise lungi.

O altă posibilitate de remediere a unor astfel de grinzi este dublarea cu profile metalice capabile să preia parţial sau integral solicitările la care sunt supuse acestea

O soluţie eficientă este suspendarea lor cu juguri de alte elemente portante care permit aceasta sau, de asemenea, dacă acest lucru se poate accepta, prevederea unor elemente portante verticale (stâlpi) în zona afectată şi a unei subgrinzi

cu caracter definitiv. In fine, se pot adopta solutii de consolidare a grinzii pe toata

lungimea ei prin structuri din otel special concepute. Una dintre cele mai simple consta in aplicarea unei platbande longitudinale pe intradosul grinzii, legata de aceasta cu scoabe infipte la partea superioara si montate la 45 de grade care transmit astfel la

extradosul grinzii fortele de tractiune

Repararea si consolidarea elementelor incovoiate

Repararea si consolidarea elementelor incovoiate

Repararea si consolidarea elementelor incovoiate

Repararea si consolidarea elementelor structurale ale acoperisurilor

• Acoperisurile cu structura de rezistenta din lemn sunt realizate intr-o varietate mare de tipuri constructive si deschideri din cele mai diverse, mergind pina la cele foarte mari, chiar peste 100m.

• La constructiile civile, in special cele de locuit, structura de rezistenta a acoperisurilor din lemn este sub forma unor sarpante, cele mai frecvente fiind cele pe scaune. Elementele care se degradeaza frecvent la acest tip de sarpante sunt: astereala, capriorii (cel mai adesea la streasina) si panele. In cazul panelor si capriorilor, foarte adesea sagetile efective depasesc sagetile admisibile.

• O solutie simpla de consolidare a elementelor degradate este dublarea acestora cu elemente sanatoase din lemn.

• La constructiile industriale si agrozootehnice se realizeaza, de obicei, structuri de rezistenta ale acoperisurilor din grinzi cu inima plina din scanduri incrucisate batute in cuie, ferme triunghiulare sau trapezoidale (grinzi cu zabrele cu talpa superioarea dreapta sau curba, realizate din lemn sau lemn si metal), cadre sau arce cu trei articulatii etc.