DORIN MAIER - ACOPERIȘURI UȘOARE DIN LEMN ȘI LEMN ÎNCLEIAT ASOCIAT CU ALTE MATERIALE

7/25/2019 DORIN MAIER - ACOPERIURI UOARE DIN LEMN I LEMN NCLEIAT ASOCIAT CU ALTE MATERIALE

1/6

Investete n oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEANProiect cofinanat din Fondul Social European prin Programul Operaional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 2013Axa prioritar 1: "Educaia i formarea profesional n sprijinul creterii economice i dezvoltrii societii bazate pe cunoatere" Domeniul major de intervenie 1.5: "Programe doctorale i post -doctorale n sprijinul cercetrii" Titlul proiectului: "Studii doctorale n tiine inginereti n scopul dezvoltrii societii bazate pe cunoatere - SIDOC "Cod contract: POSDRU/88/1.5/S/60078Beneficiar: Universitatea Tehnic din Cluj -Napoca

FACULTATEA DE CONSTRUCII Ing. Dorin MAIER

TEZ DE DOCTORAT- REZUMAT

ACOPERIURI UOARE DIN LEMN I LEMNNCLEIAT ASOCIAT CU ALTE MATERIALE

Conductor tiinific, Prof.dr.ing. Dr.H.C. Dumitru MARUSCIAC

Conductor tiinific cotutel,

Prof.dr.ing. Daniela Lucia MANEA


2/6

REZUMAT

Tendinele actuale pe plan global pun accent tot mai mare i spre partea de ecologie acldirilor i a mediului nconjurtor, preocuprile continund astfel spre limitarea polurii i nlocuirii materialelor de construcii convenionale, care presupun un proces poluant pentruobinerea lor, cu lemnul i produsele pe baz de lemn, care se ncadreaz n catego riamaterialelor de construcii naturale (bio). Toate acestea ndreptind ideea c lemnul senumr i va continua s se menin printre principalele materiale de construcii.

Tema tezei de doctorat urmrete optimizarea acoperiurilor uoare din lemn i lemn ncleiat asociat cu alte materiale, innd seama de condiiile tehnice capitale (durabilitatea irezistena la foc), de condiiile de confort i ecologia uman. Problemele abordate n cadrultezei se refer, att la stabilirea unor scheme funcionale corespunztoare i la alegerea ioptimizarea unor soluii constructive eficiente, care sa permit pe lng valorificarea superioara materialului lemnos i o reducere important a consumului de manoper i a preului de cost.Rolul principal al acoperiului unei cldiri civile, industriale sau agricole, este de a asigura nchiderea la partea superioar a construciei i de a proteja cldirea mpotriva factorilorexteriori. Prezenta tez de doctorat i propune s mbunteasc i s completeze stadiulcunoaterii n domeniu construciilor de lemn.

Reducerea rezervelor energetice, n condiiile cererii tot mai mare de energie pe planmondial, impune o preocupare a cercettorilor din domeniul construciilor, pentru realizareaunor elemente, subansamble i structuri portante din lemn asociat cu alte materiale cuperformanele superioare din punct de vedere constructiv i tehnico economic.

Teza de doctorat care cuprinde 214 pagini de text, 123 de figuri, 10 tabele i asefotografii este organizat n apte capitole ncepnd cu un capitol de consideraii generaledespre lemn ca material de construcii i terminnd cu un capitol n care sunt prezentateconcluziile i contribuii personale.

Capitolul 1 avnd titlul: Consideraii generale, prezint stadiul actual al lemnului camaterial de construcie i particularitile privind lemnul ca produs al pdurii, (materialneomogen i anizotrop), alctuit dintr -un numr mare de celule vegetale organizate n esuturispecializate (elemente anatomice) foarte diverse . Totodat sunt prezentate i analizatecaracteristicile fizice i chimice ale lemnului (masa specific, densitatea umiditatea, contragereai umflarea etc.), precum i caracteristicile mecanice ale lemnului (rezistena la traciune,compresiune, ncovoiere etc.) care au un rol foarte important n analiza comportrii acestuia camaterial de construcie i care difer mult de la o specie la alta.

Capitolul continu cu analizarea multiplelor aspecte privitoare la folosirea raional ivalorificarea superioar a lemnului n construcii menionndu -se c n acest sens principalele

specii de lemn folosite n construcii i materialele de baz obinute prin prelucrarea lemnuluibrut, precum i cu privire la alctuirea elementelor din lemn ncleiat asociat cu alte materiale. n ncheiere sunt prezentate principalele avantaje i dezavantaje ale construciilor de lemn.

n capitolul 2, intitulat Exigene i criterii de performan privind proiectareaconstruciilor din lemn, sunt prezentate prescripii generale de proiectare, pornind de laevaluarea i gruparea aciunilor, determinarea eforturilor i asigurarea rezistenei i siguraneielementelor i subansamblurilor structurale n exploatare, prin respectarea tuturor exigenelorde rezisten, stabilitate i dura bilitate.

Sunt prezentate pe larg principalele exigene i criterii de performan privind

comportarea lemnului la difer ite solicitri i calculul elementelor structurale din lemn, cuseciune simpl, conform normativelor n vigoare (Naionale NP 005-03 i europene EUROCODE


3/6

5), innd seama de valorile reprezentative ale aciunilor permanente (G k) i variabile (Q k),stabilite la strile limit ale capacitii portante pentru combinaia de baz.

Avnd n vedere c lemnul este un material organic i anizotrop , care poate fi supusbiodegradrii i a focului, n ultima parte a capitolului sunt prezentate pe larg toate msurile impuse privind protecia lemnului mpotriva biodegradrii i a focului.

Capitolul 3 Evoluia elementelor structurale i a sistemelor c onstructive folosite pentrurealizarea acoperiurilor uoare din lemn, cuprinde studiile efectuate cu privire la evoluiaacoperiurilor uoare din elemente constructive primitive i evoluia sistemelor constructivetradiionale din lemn i moderne din lemn ncleiat asociat cu metal i alte materiale.

Tipurile constructive de locuine primitive sunt prezentate succint n nceputulcapitolului dup care este studiat evoluia sistemelor constructive tradiionale aleacoperiurilor tip arpant, ncepnd cu soluii primare din cpriori cu i fr tirant i terminndcu principalele tipuri de arpante pe scaune. n continuare sunt prezentate sistemeleconstructive din elemente tradiionale plane (grinzi cu console i articulaii, grinzi cu contrafie i consolidate, grinzi cu zbrele i grinzi cu inim plin din scnduri ncruciate btute n cuie iprincipalele tipuri de cadre i arce segment cu inim plin din scnduri ncruciate btute ncuie). Sunt prezentate de asemenea i sisteme constructive de aco periuri moderne custructur spaial, n special noul tip de arpant cu structur lamelar din lemele tipizatedispuse pe dou direcii, formnd o reea rombic spaial.

Figura 1 Acoperi cu structura spaial formata din lamele tipizate Capitolul se ncheie cu prezentarea principalelor aspecte legate de tipurile de nvelitori i

elemente accesorii ale acoperiurilor din lemn tradiionale i moderne, care au un rol important n aspectul final al construciei din punct de vedere estetic i arhitectura l.

Capitolul 4, cu titlul: Analiza comparativ privind sistemele constructive i tehnologiile deexecutare a acoperiurilor tradiionale i moderne din lemn, cuprinde analiza comparativprivind sistemele constructive i tehnologiile de execuie a acoperiurilor tradiionale imoderne din lemn, cu deschiderii medii i mari. Dup prezentarea consideraiilor generaleprivind realizarea acoperiurilor din lemn cu deschideri medii i mari sunt analizate sistemeleconstructive de tipul fermelor tradiionale din lemn i inginereti (moderne) din lemn ncleiat i


4/6

metal, sistemele constructive tradiionale i modern e de tipul cadrelor i arcelor i sistemeconstructive cu structur spaial.

n cadrul analizei comparative se acord o atenie sporit sistemelor constructivemoderne din lemn ncleiat i metal care corespund n mare msur exigenelor actuale privindtipizarea elementelor structurale i industrializarea execuie i. n cazul fermelor moderne dinlemn i metal, sunt prezentate i analizate ferme triunghiulare i segment de cerc din lemn imetal, avnd talpa superioar format din elemente ncleiate tipizate, mbinate n noduri prinintermediul unor dispozitive metalice speciale, iar n cazul sistemelor constructive de tipulcadrelor i arcelor sunt prezentate principalele tipuri de cadre i arce moderne din lemn lamelat ncleiat i detaliile privind realizarea articulaiilor n nodurile de la reazem i de la cheie.

Sunt prezentate i analizate de asemenea acoperiurile cu structur spaial , n specialsisteme cu structura spaial de tipul: bolilor membran cu nervuri de rigidizare, de tipulbolilor lamelare alctuite din lamele preconfecionate tipizate i sisteme de tipul cupolelo rgeodezice. Pentru fiecare tip constructiv cu structura spaial sunt prezentate pe lng schemade principiul i detaliile constructive specifice i tehnologiile de execuie aferente , care auevoluat de la tipurile clasice la tipurile moderne din lemn asociat cu alte materiale deconstrucii eficiente din punct de vedere al consumului de materiale i pre de cost.

n capitolul 5 Contribuii la studiul privind proiectarea i comportarea acoperiuriloruoare, cu structur spaial, din lemn , sunt prez entate principalele contribuii la studiulprivind alctuirea constructiv i conformarea acoperiurilor uoare cu structura spaial dinlemn i din lemn ncleiat asociat cu alte materiale.

n baza unei documentaii ample sunt evideniate principiile generale privind alctuirea iconformarea acoperiurilor ca sistem general compus din urmtoarele subsisteme principale: anvelopa, care separ spaiul interior de mediu exterior; structura portant , caretrebuie s asigure rezistena i stabilitatea sub aciunea ncrcrilor verticale i orizontale i

subsistemul care formeaz dotrile i instalaiile aferente.Abordarea sistemic a concepiei i proiectrii acoperiurilor creeaz un cadru necesarpentru explicarea complexitii de relaii i conexiuni, care permite n acelai timp utilizareaunor tehnici i metodologii moderne de investigare i inovare tehnologic. n generalproiectarea i realizarea fiecrui subsistem (subansamblu sau element component) trebuie sfie exprimate pe baza exigenelor i criteriilor de performan care trebuie s asiguresatisfacerea optim a exigenelor utilizatorilor.

n baza studiului privind optimizarea alctuirii i conformrii acoperiurilor cu structurspaial, cercetrile aduc contribuii mai importante, la urmtoarele trei tipuri principale:

- Acoperiuri cu structura spaial de tipul bolilor lamelare;

- Acoperiuri cu structura spaial de tipul bolilor i cupolelor membran; - Acoperiuri cu structura spaial de tipul cupolelor geodezice.

Acoperiurile cu structura spaial de tipul bolilor -lamelare, datorit multiplelor avantajepe care le prezint din punct de vedere arhitectural -estetic i tehnico -economic, au pe planglobal o extindere mare, att la construciile social -culturale ct i la cele cu caracter industrial.Realizri importante n acest domeniu au fost obinute n ultimii ani i n ara noastr, caurmare a studiilor teoretice i experimentale efectuate n cadrul Catedrei de Construcii Civiledin Cluj-Napoca, n vederea proiectrii i realizrii unui nou tip de acoperi cu structura spaialdin lamele tipizate din lemn asociat cu produse noi pe baz de lemn, asamblate prin ncleiere,

folosind instalaii moderne de ncleiere i un nou sistem de mbinare centric a lamelelor nnoduri.


5/6

Figura 2Vederea generala a unui acoperi lamelar

Acoperiurile spaiale de tipul cupolelor-membrane (Figura 3), care n funcie de rigiditatela ncovoiere a seciunii mediane de mpart n cupole cu membrane cu sau fr arce radiale derigidizare realizate din lemn ncleiat, la care calculul cupolelor se face n teoria de membran,neglijndu-se solicitarea din momentele ncovoietoare.

Figura 3Schema unui acoperi cilindric tip membran

Acoperiurile spaiale de tipul cupolelor geodezice, la care structura portant esteformat din bare dispuse pe suprafee cu dubl curbur, care reazem spaial unele pe altele ilucreaz n principal la eforturi axiale. Particularitatea constructiv a acestor structuri const nfaptul c prezint o rigiditate maxim la un consum minim de materiale. Cupolele geodezicereprezint soluii constructive eficiente, care se aplic cu rezultate foarte bune din punct devedere tehnico- economic n special la construcii de mare deschidere.

Figura 4Cupol geodezic

Capitolul 6 Contribuii la studiul privind acoperiurile uoare din lemn i lemn asociat cualte materiale i perfecionarea, tehnologiilor de execuie, prezint contribuiile personale


6/6

aduse studiului privind proiectarea unui nou tip de acoperi cu structura spaial, de tipulbolilor membrane cu nervuri de rigidizare, pentru construcia unei sli de ntruniri i festiviti,amplasat n localitatea Arieeni, jud. Bihor, avnd n vedere condiiile impuse de amplasamenti natura soluiei, condiiile climatice, cile de acces i de tradiia i aspectul arhitectural local.

La proiectarea noului tip de acoperi, cu structura spaial, pentru realizarea construcieiunei sli de ntruniri i festiviti s-a inut seama att de particularitile funcionale specif ice,ct i de toate exigenele de performan impuse de Organizaia Internaional pentruStandardizare (ISO).

Noul tip de construcie i de acoperi, cu structura spaial, care face parte din categoriabolilor membrane , cu nervuri de rigidizare, este f ormat din trei tronsoane asemntoare nplan i elevaie dar au nlimi i volume diferite i reprezint un ansamblu constructiv cuparticulariti de ordin arhitectural -estetic i deosebit, caracterizat att prin calitate crescut,ct i printr-un interior funcional astfel conceput nct s permit organizarea i desfurareadiverselor ntruniri i festiviti, n condiii de confort i calitate crescut .

Figura 5Perspectiv asupra noului tp de construcie

n cadrul proiectului privind noul tip de construcie i acoperi cu structura spaial,pentru realizarea unei sli de ntruniri i festiviti din localitatea Arieeni, s -au realizat studiiprivind proiectarea funcional i stabilirea formei arhitectural -estetice i constructive, ndeosebi cu privire la stabilirea planului parter i a seciunii transversale avnd la baz mai multevariante n ceea ce privete modul de amplasare a zonelor de vitrare la limita tronsoanelor i n

faada principal, i cu privire la stabilirea variantelor constr uctive pentru scheletul portantaferent celor trei tronsoane i construciei luate n ansamblu, precum i cu privire la stabilireaperspectivei generale i a vederilor laterale, corespunztoare celor dou variante de fronto n (cusimpl i dubl curbur).

n capitolul 7 Concluzii i contribuii personale, sunt prezentate , aa cum reiese si dintitlul capitolului, principalele concluzii generale rezultate n urma cercetrilor ntreprinse peperioada celor trei ani de zile precum i evidenierea contribui ile personale mai importanteprivind rezolvarea multiplelor aspecte ale tezei din punct de vedere tehnic i economic.

Teza de doctorat reprezint o cercetare teoretic i de proiectare important, care se ncadreaz n preocuprile actuale de cercetare tiinific fundamental i aplicativ ndomeniul construciilor din lemn i care aduce contribuii semnificative cu privire la realizareaacoperiurilor uoare din lemn i lemn ncleiat asociat cu metal i cu alte materiale.

DORIN MAIER - ACOPERIȘURI UȘOARE DIN LEMN ȘI LEMN ÎNCLEIAT ASOCIAT CU ALTE MATERIALE

Documents

Transcript of DORIN MAIER - ACOPERIȘURI UȘOARE DIN LEMN ȘI LEMN ÎNCLEIAT ASOCIAT CU ALTE MATERIALE