RODICA CRIAN

CONSTRUCII DIN LEMN PUBLICAIE DE UZ DIDACTIC

Editura universitar Ion Mincu Bucureti, 2006

1. LEMNUL DE CONSTRUCII

1.1. GENERALITI

Lemnul poate fi considerat primul material de construcie. Din preistorie i pn astzi acest materiala fost utilizat constant, n cele mai variate moduri, n alctuiri constructive cu sau fr rol structural.Acest fapt se datoreaz att rspndirii lemnului, sub forma unor specii diverse, n toat lumea, ct ilucrabilitii sale, greutii reduse i bunelor sale caracteristici mecanice.

Cu toate acestea, puine sunt mrturiile unor realizri foarte vechi din lemn i, n orice caz, mult maipuine dect cele din piatr. Intr-adevr, lemnul este caracterizat de o perisabilitate crescut, legat defactori multipli, i nu n ultimul rnd de bine cunoscuta sa vulnerabilitate la foc. Totui poate fi cu uur-in constatat i astzi o larg utilizare n timp a planeelor din lemn, n special n zonele rurale i nvecintatea pdurilor. Succesul i rspndirea planeelor de lemn, ca i a arpantelor din lemn, estejustificat de posibilitatea acoperirii unor deschideri destul de mari cu structuri uoare, costuri redusei fr a fi necesari perei perimetrali masivi ca n cazul bolilor din zidrie.

Termenul lemn nu desemneaz un material n sensul strict al cuvntului. Intr-adevr, fiecare lemneste caracterizat de dimensiuni, aspect i proprieti (durabilitate, lucrabilitate, etc) tipice pentru speciacreia i aparine. Ca atare, prin acest termen se desemneaz de regul la modul general partea rezis-tent (care nu e verde) a plantelor.

Lemnul care rspunde cel mai bine cerinelor de utilizare provine din plante ce pot fi grupate n doumari specii: foioasele, crora le corespund lemnele dure, i coniferele, crora le corespund lemnelemoi.

Pentru aceste dou mari familii, procesul de dezvoltare, att fizic, ct i a proprietilor mecanice, areloc n acelai mod i anume prin suprapunerea n sens radial a inelelor de cretere. Zona intern, ceamai veche, este cea mai rezistent. Cu referire la trunchi - partea din care se extrage lemnul de con-strucie - pot fi evideniate 3 seciuni: transversal, radial, tangenial. Fiecreia din aceste 3 seciunii corspund proprieti de rezisten mecanic specifice: lemnul rspunde diferit funcie de planul ncare acioneaz forele. De aceea, se spune c lemnul este un material puternic anizotrop.Cu referire la un segment de trunchi, cu cele 3 seciuni evideniate, se pot recunoate zonele carac-teristice de cretere. Partea cea mai rezistent este constituit de duramen, n timp ce alburnul, saulemnul tnr, reprezint partea fiziologic activ, i, prin substanele depozitate, constituie o zonputrescibil. Zonele externe nu prezint de regul interes pentru ntrebuinrile curente.

1

CONSTRUCII DIN LEMN

Lemnul de construcii se poate poate clasifica n diverse categorii, funcie de diverse criterii: prove-nien, caracteristici botanice, mod de prelucrare, etc

Astfel, pot fi identificate urmtoarele categorii:

- Funcie de provenien: esene (sortimente de lemn) europene i exotice

- Funcie de caracteristicile botanice: conifere (plante cu frunze aciculare) i foioase (plante cu frunze late)

- Funcie de modul de prelucrare:

- Lemn rotund: stlpi, bile, manele, piloi

- Lemn cioplit: blni, grinzi cioplite, bulumaci

- Lemn de cherestea1: scnduri, dulapi, grinzi, ipci, rigle.2

1.2. CARACTERISTICI TEHNICE

1.2.1. Sensibilitatea la umezeal. Lucrul lemnului.

Unul dintre aspectele cele mai semnificative ale lemnului, cu implicaii directe asupra folosirii sale nconstrucii, l constituie sensibilitatea sa la umezeal. Coninutul de ap influeneaz greutatea speci-fic, dimensiunile, stabilitatea formelor i rezistena mecanic (care scade cu creterea umiditii); toto-dat umiditatea crescut (peste 18%) determin procese biologice de degradare a lemnului.

Procesul de uscare a lemnului proaspt tiat (al crui coninut de ap poate ajunge la 75% din greu-tate) are ca scop aducerea umiditii coninute la o limit acceptabil pentru utilizarea lemnului n con-strucii fr pericolul unor fenomene deformative importante; se recomand ca umiditatea coninut sfie de cca 8-12% pentru utilizare la interior i cca 13-18% pentru utilizare la exterior.

Lemnul pstreaz ns proprietatea de a realiza schimburi de umiditate cu mediul ambiant (este higro-scopic): de aceea, dincolo de practica uscrii prealabile, este indicat adaptarea lemnului la mediul ncare va sta, respectiv atingerea unui echilibru higroscopic optim, naintea punerii n oper.

Modificarea coninutului de ap al lemnului ntre anumite limite, respectiv ntre starea anhidr i val-oarea de saturaie a fibrelor, determin variaii de volum i dimensiuni pe cele trei direcii principale:axial, radial i tangenial; se spune c lemnul lucreaz. Sub valoarea de saturaie a fibrelor (cca30%) volumul se reduce: are loc o contragere. Peste starea anhidr, se produce umflarea lemnului.Contragerea are valori diferite pe cele trei direcii: contragerea este mai mare pe direcie tangenialadect pe direcie radial; contragerea axial este mai redus dect contragerea transversal (radial

i tangenial).

Contragerea lemnului prin uscare provoac tensiuni i decideformaii, cu efecte diferite pe diferite direcii i n diferiteseciuni ale trunchiului. Contragerea axial este mai redusdect contragerea transversal (radial i tangenial).Funcie de zona de trunchi din care au fost extrase, piesele delemn se vor deforma diferit.

Sensul probabil al variaiilor dimensionale i de form alepieselor din lemn, ca urmare a mbtrnirii (uscrii) i a vari-aiilor de umiditate inerente, trebuie prevzut i avut n vederela proiectarea de detaliu a construciilor din lemn.Pentru o aceeai modificare de umiditate, procent mai mic saumai mare de scnduri cu latura mare a seciunii perpendicu-lar pe direcia cercurilor anuale (nedeformabile sau puindeformabile)

2

CONSTRUCII DIN LEMN

1Cherestea: denumire dat materialului lemnos cu cel puin dou fee plane i paralele, rezultat din tierea butenilor la gater

2V. i Materiale pentru construcii i finisaje - curs UAUIM, an I.

A- contragere tangenial (maxim)B- contragere radial (medie)C- contragere axial (minim)

- esene cu contrageri reduse: 5 - 10% (ex. plop, nuc); apte pentru lucrri de tmplrie i furnire;- esene cu contrageri medii: 10 - 15% (ex. rinoasele); prezint fisuri medii i pot fi conservate ca lemn rotund;- esene cu contrageri mari: 15 - 20% (ex. ste-jarul); prezint crpturi mari din uscare i este necesar debitarea rapid, naintea uscrii.

1.2.2. Degradarea biologic

Dat fiind originea sa organic, lemnul este atacabil de micro i macro organisme: bacterii de putre-facie, ciuperci, insecte parazite. Unii ageni biologici atac lemnul uscat (insectele parazite), alteatacuri biologice (bacterii de putrefacie, ciuperci parazite) sunt favorizate de umiditatea crescut aso-ciat cldurii i lipsei ventilaiei.

In ceea ce privete putrescibilitatea, lemnul este afectat n special de situaiile mixte (pri ude / priuscate) i de variaiile ciclice de umiditate.

Agenii biologici sunt de regul specifici fiecrui tip de lemn. Sunt mai vulnerabile prile tinere ale lem-nului i, n general, speciile de lemn moale, dect cele de lemn dur.

Aplicarea unor tratamente protective (vopsire sau lcuire, catran sau carbonatare) trebuie fcut pelemn bine uscat; apa meninut n interiorul unui lemn prea tnr impermeabilizat superficial va deter-mina n scurt timp putrezirea acestuia.

1.2.3. Sensibilitatea la foc

Lemnul este un material combustibil. Supus unor temperaturi crescnde n prezena aerului, lemnul sedescompune progresiv, pentru a se aprinde la 270

0C. Puterea calorific este proporional cu densi-

tatea.

Asigurarea unei rezistene omogene la foc a tuturor pieselor unei structuri din lemn implic o serie deconstrngeri n ceea ce privete dimensionarea pieselor, mbinrile, calitatea lemnului i gradul deexpunere la foc a pieselor, precum i unele tratamente superficiale ignifuge.

1.2.3. Greutatea specific

Intre materialele folosite la realizarea structurilor portante, lemnul este considerat un material uor(spre deosebire de zidrie i beton).

Greutatea specific variaz funcie de specie i funcie de coninutul de ap. Ca atare, n cadrul fiecrei

3

CONSTRUCII DIN LEMN

tensiunidatoratecontrageriiradiale

tensiuni datorate contragerii tangeniale

specii n parte, se pot face referiri la valori stabile ale greutii specifice numai n raport cu coninutulde ap.

In tabelul urmtor sunt prezentate cteva exemple de greuti specifice (t/m3) pentru diverse specii delemn, pentru o umiditate de 15%.

1.2.5. Porozitatea

Porozitatea este o caracteristic general a lemnului, ce privete utilizarea i consevarea diverselortipuri de lemn.

Porozitatea influeneaz capacitatea de izolare termic (lemnul poros este mai bun izolant termic), dari sensibilitatea la umezeal (accentuat de o porozitate crescut).

Porozitatea lemnului variaz funcie de specie. In general, se consider mai poros lemnul moale, dectcel dur; cel cu vase mici i difuze, dect cel cu vase mari; cel fr rin, dect cel cu rin.

Suprafeele de capt (seciuni transversale) sunt mai poroase dect cele longitudinale, deci mai vul-nerabile din punct de vedere al absorbiei de ap.

1.2.6. Conductibilitatea electric, termic, fonic

Conductibilitatea electric variaz funcie de coninutul de ap, esena lemnoas i densitate; n gen-eral, crete cu umiditatea.

Conductibilitatea termic a lemnului este slab; lemnul este un bun izolant termic (ex. lemnul de bradeste de peste 3 ori mai izolant dect crmida cu goluri)

Conductibilitatea fonic a lemnului este redus; dei uor, lemnul este poros, i ca atare un bun izolantacustic (ex. lemnul de balsa, la 20 mm grosime, determin o reducere a nivelului sonor de 27 dB pen-tru sunete de 1000Hz)

1.2.7. Caracteristicile mecanice

Lemnul este un material HETEROGEN (neuniform ca structur, calitate, etc) i ANIZOTROP1

(pentruo aceeai solicitare, rezistena este diferit funcie de direcie; pe aceeai direcie, rezistena la ntin-dere i cea la compresiune au valori sensibil diferite)

Rezistena mecanic crete n general cu greutatea specific. Ea este influenat (negativ) de conin-utul de ap al lemnului.

La evaluarea proprietilor mecanice ale unui element din lemn, este bine s se verifice regularitateacreterii, ca i prezena, localizarea i starea eventualelor noduri sau alte defecte. Funcie de felul ncare se prezint lemnul, sunt definite mai multe clase de calitate crora le corespund caracteristicimecanice diferite.

Rezistena i deformabilitatea mbinrilor depind esenial de proprietile elementelor de lemn asam-blate. In zona mbinrilor este necesar s fie utilizat cel puin lemn cu rezisten medie sau lemn lame-lar ncleiat de calitate; anumite tipuri de mbinri speciale pot s impun condiii mai severe. In zonelede mbinare eforturile sunt verificate innd cont de slbirea seciunii interesate prin chertare.

4

CONSTRUCII DIN LEMN

salcie 0.50 t/m paltin 0.70 t/m mslin 0.90 t/m

plop 0.54 t/m3 salcm 0.75 t/m3 carpen 0.92 t/m3

brad 0.60 t/m3 cire 0.77 t/m3 stejar 0.94 t/m3

mesteacn 0.60 t/m3 fag 0.80 t/m3 abanos 1.26 t/m3

1Anizotrop. Care nu are aceleai proprieti fizice n toate direciile; care prezint direcii privilegiate (DEX, 1996)

Rezistena la compresiune crete aproape proporional cu densi-tatea i scade odat cu creterea coninutului de ap (ex. o creterede 1% a umiditii determin n medie o scdere a rezistenei cu4%).

Rezistena la compresiune pe direcie transversal (radial i tan-genial) este 15-20% din rezistena pe direcie axial. Rezistena lacompresiune transversal este n general slab, dar este ceva maibun la lemnul dur de foioase.

Rezistena la ntindere a lemnului are valoarea maxim. Pe direcieaxial, rezistena la ntindere este apropape dublul celei la compresiune.Totodat, aceast caracteris-tic este puternic influenat de sensul fibrelor, precum i de defecte (cum sunt nodurile sau fibrele tor-sionate).

Rezistena la ntindere transversal este n general foarte slab; o astfel de utilizare trebuie evitat.Prezena fisurilor din contragere scade foarte mult rezistena la ntindere perpendicular pe fibre.

Rezistena la ncovoierePentru probe de aceleai dimensiuni i aceleai fore careacioneaz perpendicular pe ax, comportarea la ncovoierevariaz funcie de poziia suprafeelor de separaie ntre inelelede cretere (v.dispunerea inelelor de cretere n seciune)

Rezistena la forfecare n lungul fibrelor (lunecare longitudinal)- solicitarea la forfecare cel mai frecvent ntlnit n construcii -este proporional cu densitatea; din acest punct de vedere,rinoasele au o comportare mai slab.

Rezistena la forfecare n lungul fibrelor este cu 50 - 60% mai mic dect cea la forfecare transversal(perpendicular pe direcia fibrelor)

Deformabilitatea este diferit pe cele trei direcii de solicitare (axial, radial, tangenial), pentru oaceeai ncrcare.

Deformabilitatea pe direcie axial este de regul ceva mai mare la compresiune dect la ntindere.

Duritatea exprim rezistena pe care lemnul o opune la penetrarea unui corp dur (o unealt de prelu-crare, un cui, un urub, etc). Duritatea mare implic o lucrabilitate mai redus a lemnului.

Duritatea este diferit pentru diferite zone ale trunchiului (duramenul este mai dur ca alburnul). Esteproporional cu densitatea lemnului i scade cu creterea umiditii.

Rezistena la oc (reziliena)1 maxim se manifest pe direcie radial, iar cea minim pe direcie tan-genial.

Funcie de rezistena la oc, lemnul se clasific astfel:- lemn rezilient: frasin, brad; apt pentru unelte, schiuri, grinzi;- lemn mediu rezilient: stejar, fag; apt pentru tmplrie;- lemn fragil: pin, cedru; apt pentru alctuiri fixe (ex. tavane suspendate)

Flexibilitatea caracterizez mai mult sau mai puin lemnul, n raport cu urmtoarele proprieti:- rezisten la ndoire: sgeat mic nainte de rupere; n raport cu greutatea lor specific mai mic,rinoasele au o rezisten semnificativ la ndoire, de unde utilizarea lor la schelete structurale; nschimb fagul, care se curbeaz uor, este folosit la fabricarea mobilei;- tenacitate: fermitate; proprietatea de a suporta simultan eforturi ridicate i deformaii mari, nainte dea se rupe;- rigiditate: raportul ntre seciunea piesei i sgeata sa n momentul ruperii; ntre diversele esene, lem-nul cel mai rigid se rupe repede i casant.

5

CONSTRUCII DIN LEMN

1 Rezilien (s.f). Mrime caracteristic pentru comportarea materialelor la solicitri prin oc, egal cu raportul dintre lucrul mecanicconsumat pentru ruperea unei epruvete i aria seciunii transversale n care s-a produs ruperea respectiv. (Academia Romn, DEX.Ed.Univers enciclopedic, Bucureti, 1998)

1.2.8. Durabilitatea

Se refer la proprietatea lemnului de a rezista la aciunea factorilor de mediu (umiditate atmosferic,ap absobit prin capilaritate, intemperii, ciuperci i insecte, solicitri termice, chimice i mecanice).

In general, lemnul cel mai durabil n condiii normale de utilizare este cel care:- conine cantiti suficiente de rini (pin, pitchpin), oleo-rini (tek, eucalipt), tanin (stejar, castan);- este dens;- nu conine substane care fermenteaz; alburnul conine amidon i glucoze ce constituie o hran obi-nuit a insectelor xilofage;- este amplasat ntr-un mediu uscat.

Lemnul supus unei umiditi constante este durabil; lemnul de arin, stejar, ulm, complet scufundat nap dulce poate dura cinci secole. In atmosfer uscat, la adpost, acesta poate dura mai multe milenii(v. mormintele egiptene)

Conservarea lemnuluiLongevitatea lucrrilor executate din lemn este asigurat printr-o concepie corect a construciei i adetaliilor, alegerea judicioas a materialelor i a tehnicilor de punere n oper i, la nevoie, prin trata-mente superficiale adecvate sau printr-o protecie chimic n mas.

Produsele chimice fungicide (antiseptice) nu acioneaz eficient contra putrezirii dect dac ptrundsuficient n masa lemnului; aceast condiie nu este ndeplinit dect de tehnologiile industriale deimpregnare.

MIJLOACE DE CONSERVARE A ELEMENTELOR DE CONSTRUCIE DIN LEMN1

6

CONSTRUCII DIN LEMN

Gradul de expunere Agresiuni posibile Mijloace de conservare Elemente protejate de intemperii Insecte Protecie chimic; impregnarea

suprafeelor n general suficient Intemperii Tratarea suprafeelor (vopsea sau lac

protector) Zone relativ uscate atacate de insecte

Protecie chimic

Elemente parial protejate de intemperii

Zone umede atacate de ciunperci Protecie chimic. Folosirea unor esene rezistente la ciuperci

Intemperii Tratarea suprafeelor (vopsea sau lac protector)

Elemente expuse la intemperii

Ciuperci Protecie chimic. Folosirea unor esene rezistente la ciuperci

Elemente umede Ciuperci Protecie chimic. Folosirea unor esene rezistente la ciuperci

Elemente scufundate n ap Aciuni chimice ale apelor poluate; bacterii

Protecie chimic. Folosirea unor esene rezistente.

1 Conform Normelor SIA 164, Construction en bois (dup VITTONE, Rene, Btir. Manuel de la construction. Presses Polytechniqueset Universitaires Romandes, Lausanne, 1996, p.105)

2. SISTEME CONSTRUCTIVE

A. SISTEME CU STLPI I GRINZI (sisteme deschise)

nchiderile i compartimentrile sunt diferite de structura portant a cldirii (sunt neportante sau auto-portante; au structur proprie)

B. SISTEME CU PEREI PORTANI (sisteme nchise)

Inchiderile i compartimentrile coincid cu structura portant a cldirii.

7

CONSTRUCII DIN LEMN

A2

CU GRINZI PRINCIPALE I SECUNDARE COPLANARE

A1

CU GRINZI PRINCIPALE I SECUNDARE SUPRAPUSE

A3

CU GRINZI SECUNDARE 'N

CLE TE'

A4

CU STILPI 'N CLE TE'+

GRINZI SECUNDARE 'N

CLE TE'

A5

CU GRINZI PRINCIPALE I

SECUNDARE 'N CLE TE'

NOD CARACTERISTIC

NR. NIVELE 1 2 2 2 2 IMBINRI DULGHERE TI IMBINRI INGINERE TI OBS . Acoperi plat Adecvat pt.

prefabricare n serie mare

Posibil variant cu stlpi din 4 elem. +

grinzi simple

PEREI DIN BRNE SUPRAPUSE

PEREI CU SCHELET PEREI DIN PANOURI

(BLOCKHAUS)

B1

IN ZBRELE (FACHWERK)

B2

DIN DULAPI

B3

B4 B1a

FR MONTANI

B1b CU MONTANI

B3a TIP 'BALOON"

B3b TIP 'PLATFORM"

NOD CARACTERISTIC

NR. NIVELE 2 2 > 2 > 2 > 2 1 IMBINRI DULGHERE TI IMBINRI INGINERE TI OBS Sistemul

tradiional cu umplutur din

zidrie i sistemele

contemporane derivate

Sistemele tradiionale americane (Baloon Frame, Draced Frame,

Westwrn Frame) i cele contemporane derivate

Adecvat pt. prefabricarea n serie mare a cldirilor

Adecvat pt. prefabricare n serie mare a

cldirilor

FR

2.1. SISTEME CONSTRUCTIVE CU STLPI I GRINZI

2.1.1. GRINZI PRINCIPALE I SECUNDARE SUPRAPUSE

SCHEM AXONOMETRICA STRUCTURII(pentru simplificare nu au fostreprezentate diagonalele)

SCHEM DE PRINCIPIU ANODULUI CARACTERISTIC

EXEMPLE DE MBINRIa) mbinare cu cep si scobitur (tipulprincipal)b) mbinare cu guseu din lemn, ncastratsi fixat cu, cuie (la extremitti)

8

CONSTRUCII DIN LEMN

2.1.2. GRINZI PRINCIPALE I SECUNDARE COPLANARE

S C HEM AXONOMETRICA STR U C T U R I I(pentru simplificare nu au fostreprezentate diagonalele)

SCHEM DE PRINCIPIUA NODULUI CARACTERISTIC

EXEMPLE DE MBINRIa) mbinare grind / stlpi cucornier din oelb) Grinzi principale mbinate la60 pe un stlp continuu

9

CONSTRUCII DIN LEMN

2.1.3. GRINZI SECUNDARE N CLETE

SCHEM AXONOMETRICA STRUCTURII(pentru simplificare nu au fostreprezentate diagonalele)

SCHEM DE PRINCIPIUA NODULUI CARACTERISTIC

EXEMPLE DE MBINRI cueclise din lemn sau din otel;fixarea diagonalelor

10

CONSTRUCII DIN LEMN

2.1.4. STLPI N CLETE + GRINZI SECUNDARE N CLETE

SCHEM AXONOMETRICA STRUCTURII

(pentru simplificare nu au fostreprezentate diagonalele)

SCHEM DE PRINCIPIUA NODULUI CARACTERISTIC

EXEMPLE DE MBINRI

a) mbinare cu buloane; stlp cu seci- une compus prin alipirea a doi dulapib) mbinare cu buloane; stlp cu seci-une compus din doi dulapi+furur

Variant: stlp compus din 4 elemente +grinzi cu seciune simpl continui pedou direcii

11

CONSTRUCII DIN LEMN

2.1.5. GRINZI PRINCIPALE I SECUNDARE N CLETE

SCHEM AXONOMETRICA STRUCTURII(pentru simpl i f icare nu aufost reprezentate diagonalele)

SCHEM DE PRINCIPIUA NODULUI CARACTERISTIC

EXEMPLE DE MBINRI

a) mbinarea grind / stlp cusectiune circular cu buloanegalvanizate si crampoanebulldog, la o constructie cudeschideri mici.b) mbinare cu buloane +gujoane; dopurile de lemn ofermbinrii metalice o mai bunrezistent la foc.

12

CONSTRUCII DIN LEMN

2.2. SISTEME CONSTRUCTIVE CU PEREI PORTANI

2.2.1. PEREI DIN BRNE SUPRAPUSE (BLOCKHAUS)

2.2.1a. FR MONTANI

BRNE CU SECIUNI CIRCULARE

a) Brne din lemn brut, suprapuse alternativn raport cu diametrele; perete aeratb) Brne cu seciune regulat; rost cioplitconcav, etanat cu muchi sau fuior decnep gudronatc) Brne cu suprafa mare de rezemare; mbinare cu lamb adugat.

BRNE CU SECIUNI RECTANGULARE(LEMN ECARISAT)inima lemnului spre exteriorGrosimi:- Perei exteriori: 10-12-14 cm- Perei interiori: 8-10 cm

a) Brne cu rosturi cioplite concav,umplute cu muchi sau cnepgudronat (streain destul de ampl)b) Brne cu dubl lamb si uluc (10 cmgrosime)c) Brne cu dubl pant, cu uluc si lamb adugat.

MBINRI

a) Brne circulare: mbinare de col lajumtate lemnb) Brne circulare cu suprafa mare derezemare: mbinare de col la 2/4 lemnc) Brne rectangulare: mbinare de colla 2/4 lemn, cu capetele petrecuted) Brne rectangulare: mbinare de coln coad de rndunic (la fat)e) Brne rectangulare: mbinare cu pereteinterior n coad de rndunic (la fa)

13

CONSTRUCII DIN LEMN

a b

c d e

2.2.1b. CU MONTANI

PEREI CU MONTANI DIN LEMN

a) Montantul servete la asamblareasi rigidizarea pereilor portanib) Montant cu rol de stlp (dimensionatpentru preluarea ncrcrilor verticale);perete autoportantEtaneitatea poate fi ameliorat princomprimarea unui resort.

PEREI CU MONTANI METALICI

14

CONSTRUCII DIN LEMN

ba

2.2.2. PEREI CU SCHELET N ZBRELE (FACHWERK)

SCHEM AXONOMETRIC A STRUCTURII(pentru simplificare nu au fost reprezentatediagonalele)

SCHEM DE PRINCIPIU A NODULUI CARACTERISTIC

15

CONSTRUCII DIN LEMN

EXEMPLE DE MBINRIa) mbinare cu cep si scobiturb-c) mbinare n planul faadei, n dreptulplaneului intermediar (varianta c etajn consol)

PRINCIPALELE NODURI ALE SCHELETULUITRADIIONAL

buiandrugdiagonalglaf

cprior

cosoroabgrind planseu

stlp (montant)travers

talp inferioartalp superioar

talp inferioarsoclu

2.2.3. PEREI CU SCHELET DIN DULAPI

SCHEM AXONOMETRICA STRUCTURII(pentru simplificare nu au fostreprezentate diagonalele)

SCHEM DE PRINCIPIUA NODULUI CARACTERISTIC

a) structura tip BALOONb) structura tip PLATFORM

1) stlp2) grind secundar3) grind principal4) talp inferioar5) talp superioar

c) pentru comparaie, laaceeai scar, schema nodului cu stlpi i grinzi

16

CONSTRUCII DIN LEMN

Structur tip BALOON Structura tip PLATFORM

SISTEMELE CONSTRUCTIVE TRADIIONALE AMERICANE DIN DULAPIBalloon Frame, Draced Frame, Western Frame

n sistemul Balloon Frame, cel mai simplu i cel mai frecvent utilizat, stlpii peretelui (montanii), dis-pui la circa 40 cm interval, sunt continui pe dou nivele.

n celelalte sisteme (Draced Frame si Western Frame) construcia peretelui este ntrerupt n dreptulfiecrui nivel de ctre o structur orizontal.

Sistemul Western Frame se difereniaz n plus prin faptul c se placheaz cu scnduri diagonale attpereii, ct i tavanele i pardoselile; astfel scheletul este rigidizat n cel mai simplu mod, nemaifiindnecesare elemente de contravntuire (diagonale) n compunerea scheletului.

Toate piesele utilizate au dimensiuni standard; mbinrile sunt realizate cu cuie.

17

CONSTRUCII DIN LEMN

Baloon Frame Western Frame

SISTEM CONSTRUCTIV CONTEMPORAN DIN DULAPI

1. cprior; 2. cosoroab; 3. stlp (montant); 4. grind de planseu; 5. travers; 6. soclu; 7. talp infe-rioar; 8. buiandrug si glaf fereastr; 9. diagonal.

18

CONSTRUCII DIN LEMN

2.2.4. CONSTRUCII CU PEREI DIN PANOURI

Sistemele constructive bazate pe panouri prefabricate sunt n general sisteme modulare, urmrindu-se compunerea cldirilor cu un numr ct mai mic de elemente (panouri) repetabile.

Sistemul permite prefabricarea cea mai complet a construciei de case din lemn, prin folosirea depanouri complet finisate, standardizate si produse industrial. In acest caz, proiectarea modular estemenit s permit integrarea si intercorelarea panourilor de catalog n cadrul unor cldiri diverse.

Panourile pot fi clasificate astfel:

a) Dupa dimensiuni: Panouri de dimensiuni mici:

laime l = 1 - 1.2 m (funcie de materialul de placare); nalime h = nalimea etajului. Panourile de dimensiuni mici permit multiple combinaiii n plan; sunt utile pentru partiuriflexibile, construcii individuale i prefabricare.

Panouri de dimensiuni mari:laime l = 4.80 ... 10 m; nalime h = naltimea etajului.Panourile de mari dimensiuni se obin din preasamblarea unor panouri de dimensiunimici asociate prin tlpi superioare i inferioare continui.Distana ntre montani depinde de sistemul de descarcare a forelor, modul de racodarecu pereii perpendiculari, trama compoziionala, dimensiunea materialelor de placare.

19

CONSTRUCII DIN LEMN

a. Construcie din panouriportante de mici dimensiuni,fr placare exterioar supli-mentar; rosturile mai multei expuse implic rezolvri'delicate' pentru asigurareaetanariib. Construcie din panouriportante de mari dimensiuni,realizate prin preasamblareaunor panouri de dimensiunimici, fr placare exterioarsuplimentarc. Construcie din panouri demici dimensiuni, urmnd sprimeasc o placare exte-rioar n antierd. Construcie cu panourichesonate de planeu

b) Dup poziie: Panouri verticale: panouri de perei, n variantele dimensionale definite anterior Panouri orizontale (sau nclinate): panouri de planeu intermediar; panouri de acoperi

(plan sau nclinat)

CONSTRUCTII DIN LEMN

20

c) Dup form: Panouri plane (de diferite dimensiuni, n diverse poziii, cu grad diferit de prefabricare) Elemente spaiale

Elementele spaiale permit un grad avansat de prefabricare a structurii, dar i a compartimentrilor nestructurale, a finisajelor i chiar a instalaiilor integrate, fcnd posibil un montaj foarte rapid. Dimensiunile elementelor spaiale sunt determinate, ntre altele,de greutatea acestora i de posibilitile de transport, depozitare i manipulare existente.

d) Dup gradul de prefabricare: Panouri integral prefabricate Panouri parial prefabricate

Panouri parial prefabricate(numai scheletul)

Panouri integral prefabricate (inclusiv tmplria) de dimensiunea unei ncperi

Panouri integral prefabricate (inclusiv tmplria) de dimensiuni mici

Elemente (celule) spaiale prefabricate

3.1. MBINRI TRADIIONALE I MODERNE

Puin dens, lemnul rezist prost la ncrcri concentrate i legturi punctuale. Transmiterea eforturilortrebuie fcut innd cont de direcia fibrelor i asigurat printr-o suprafa de contact suficient. Toto-dat, n raport cu ncrcrile transmise, lemnul implic piese cu seciuni mari, ndeosebi n cazul sis-temelor cu schelet tradiionale. Pe de alt parte, fiind puin dens, se fasoneaz uor.

mbinrile tradiionale (dulghereti) coreleaz aceste caracteristici ale lemnului, bazndu-se n modesenial pe geometria mbinrii, ceea ce implic tierea adecvat a pieselor ce urmeaz a fi mbinate(mbinri cu chertare sau dulghereti). mbinrile tradiionale - cu ajutorul crora au fost realizate toatestructurile clasice din lemn i multe din cele recente, chiar de mari dimensiuni - pot necesita folosireaunor piese auxiliare de legtur, din lemn sau metalice (pene, dornuri, cuie, scoabe, buloane, plcuedinate, etc) cu rol de siguran, n sensul mpiedicrii deplasrilor relative ale pieselor n caz de ncr-cri neprevzute.

mbinrile tradiionale, sunt ns de natur empiric, bazndu-se mai mult pe meteug dect pe cal-cule, implic o reducere important a seciunii eficiente a pieselor n zona mbinrii (i deci o majorarea seciunii lor curente), precum i o manoper complicat ce lungete timpul de execuie, crescndpreul construciei.

Sistemele moderne de mbinare (inginereti) folosesc materiale auxiliare mai fiabile, permindgeometrii mai puin complicate i restrictive ale mbinrilor, i sunt verificate n detaliu prin calcule.

Piesele moderne de asamblare, mai simple sau mai sofisticate - buloane, gujoane metalice, broe,uruburi, conectori dinai, etc - sunt n general produse n serie mare i au capacitatea de a transmitediferite eforturi. Alegerea poate fi fcut n raport cu: cerinele structurii portante (eforturi i deformaii),condiiile de montaj, exigenele de rezisten la foc, expunerea la intemperii, criterii estetice.

Tratamentul anti-coroziv al elementelor metalice de asamblare trebuie n mod deosebit avut n vedere,n raport cu riscuri att structurale ct i estetice.

3.2. PIESE DE LEGTUR

3.2.1. PIESE DE LEGTUR DIN LEMN

DORNURILE (CUIELE) i PENELE DE LEMN sunt cele maifrecvente piese complementare mbinrilor tradiionale.

DORNURILE sunt piese din lemn dur, de form cilindric,uor tronconice sau nu (n trecut, frecvent prismatice). ngeneral sunt asociate mbinrilor cu cep i scobitur,mbinrilor la jumtate-lemn i celor n furc, pentru ampiedicadeplasrile i/sau desfacerea mbinrii.

Exemple: (a) mbinare n furc + dorn;(b) mbinare cu cep i scobitur + dorn, perminddemontarea.

21

CONSTRUCII DIN LEMN

b

3. MBINAREA PIESELOR DIN LEMN

a

PENELE sunt elemente prismatice din lemndur, de dou categorii:

(a) pene cu fee paralele, introduse nlocauri de aceeai form i dimensiunipracticate la jonciunea dintre dou piesede lemn ce trebuie asamblate; sunt solici-tate n principal la compresiune axial iforfecare;

(b) pene cu o fa nclinat, solicitate lacompresiune pe direcie nclinat sau schiartransversal

ECLISELE de lemn (n general din con-traplacaj), leag n acelai plan dou saumai multe piese de lemn, fiind fixate cu cuiesau uruburi (eventual cu ncleiere supli-mentar). Aceste mbinri (de tipingineresc), adecvate unor lucrri de mici medie importan, sunt calculate funciede grosimea plcilor i distanele regle-mentare de fixare a cuielor.

22

CONSTRUCII DIN LEMN

b

a

3.2.2. PIESE DE LEGTUR DIN METAL

I. TIJE METALICE

mbinrile cu tije funcioneaz pe principiul repar-tizrii eforturilor pe un numr mare de seciuni mici.

CUIELE: deopotriv empiric i modern, asam-blarea cu cuie poate fi utilizat pentru mbinri por-tante i este simplu de pus n oper. De preferingurile sunt date n prealabil, avnd un diametru decca 95% din diametrul cuielor, ceea ce previne cr-parea lemnului i permite utilizarea mai eficient acuielor (indispensabil n cazul lemnului de stejar saufag). Distanele ntre cuie i fa de margini suntreglementate. n cazul solicitrii la smulgere (nere-comandabil), trebuie utilizate cuie profilate.

PLCILE PERFORATE FIXATE CU CUIE:ilustreaz simplitatea i performanele cuielor (nacest caz, tije cu nalt rezisten la smulgere). Plcimetalice de 4 - 6 mm grosime perforate (1) i pre-vzute cu o strpungere axial cu margini ranforsate(2), sunt fixate n atelier cu cuie de interfeelepieselor de asamblat. Pe antier, un bulon de articu-laie (3) asociaz piesele realiznd o articulaie ide-al cu pri metalice ascunse i deci protejate contrafocului.

URUBURILE PENTRU LEMN: prezint avantajulmai bunei rezistene la smulgere dect cuiele ne-tede. Aceast rezisten se reduce cu timpul, pemsur ce lemnul se usuc. Pe de alt parte, cu ctlemnul este mai umed, cu att relaia cui / gaur sealtereaz n raport cu eforturile perpendiculare pecui (o dat n plus, este de dorit o umiditate adecvati constant !)

SCOABELE: sunt n general utilizate n cadrul con-struciilor tradiionale, pentru meninerea n poziie ambinrilor, fr a transmite propriu-zis eforturi.

23

CONSTRUCII DIN LEMN

Foi de tabl (2 mm grosime) introduse n fante tiaten lemn multiplic numrul de seciuni pe carese repartizeaz eforturile.

mbinri cu scoabe

1. Plci metalice (4-6 mm) fixate n atelierde interfeele pieselor de asamblat.2. Strpungere cu margini ranforsate.3. Bulon de asociere a pieselor pe antier

CONSTRUCII DIN LEMN

AGRAFELE: n general utilizate n atelier, cupistoale performante i calculate pe baza rezul-tatelor ncercrilor de laborator; sunt de regulutilizate la pereii cldirilor cu schelet de lemn.

BULOANELE: asamblarea numai cu buloaneprevzute cu rondele sau plcue, i piulie(pentru mbinri portante, min 2 buloane 12 - 14mm) - este adecvat doar n cazul mbinrilorsolicitate la ntindere i pentru construcii provi-zorii demontabile. In cazul n care buloanelelucreaz la ntindere, trebuie verificat ca ron-delele sau plcuele s aib o suprafa sufi-cient pentru repartizarea eforturilor de compre-siune pe lemn.

BROELE: sunt tije de oel cu diametre peste 6mm, introduse forat n perforaii prealabile cudiametru cu 0.2 - 0.5 mm mai mic ca diametrultijei (contrar perforaiilor pentru bulonare) i tra-versnd integral ansamblul pieselor. Pentru sig-uran, este util prevederea unei legturi supli-mentare (n general cu unul sau mai multebuloane). Permit realizarea de mbinri fr joc,spre deosebire de buloane. Asamblarea are uncomportament ductil (broele cele mai solicitateating limita de plasticitate naintea ruperii lem-nului i permit astfel o redistribuire a eforturilorctre broele nvecinate, fr rupere local),favorizat de diametre ct mai mici. Tehnologiirecente de mare precizie, asistate de computer,permit asocierea de broe cu diametre foartemici, cu piese metalice n plane multiple.

ACELE sunt tije de oel cu diametru foarte mic(< 6 mm), introduse forat n guri prealabile, ngeneral prin presiune. Datorit diametruluifoarte mic i a penetrrii lor ce perturbeaznesemnificativ fibrele lemnului, ele transmit - lasuprafa egal a mbinrii - eforturi mai maridect broele

II. PIESE METALICE DE SUPRAFA

GUJOANELE: pot fi din font sau oel (sau dinlemn dur, v. pene).Exemple: (a) Gujoane din font Greim i un nod de grindcu zbrele realizat cu un astfel de dispozitiv.(b) Gujoane din oel: un gujon inelar i un semi-crampon Bulldog. Crampoanele Bulldog sunt frecvent utilizate,dar rareori cu lemn dur. Trebuie s fie suficientde groase pentru a nu dispare datorit ruginiicare le poate afecta.

24

mbinri cu buloane

Agrafe 0 1-2 mm; n general cu rini sinteticeaplicate pe vrfuri

a b

CONSTRUCII DIN LEMN

CONECTORII DINAI

(a) CONECTORII DINAI MENIG sunt com-pui din tije de oel fine i ascuite fixate ntr-oplac constituit din dou straturi de materialplastic. Plcile standard pot fi decupate dupgeometria suprafeei mbinrii.

(b) CONECTORII DINAI OBINUII, cu uti-lizare diferit de cea a plcilor Menig, sunt dintabl de oel cu dini ridicai prin tanare pe unadin fee. Pui n oper prin presare, permitasamblarea unor piese de aceeai grosime(min. 30 - 50 mm), pe baza unui principiu nru-dit cu prinderea n cuie dar asigurnd o maibun transmitere a eforturilor; zona de tablnetanat contracareaz tendina de crpare alemnului.Constituie unul din cele mai economice sistemede asamblare a pieselor cu seciune mic.Necesit ns studii i prevederi speciale nceea ce privete exigenele de rezisten la foc.

25

protecieantifoc

III. PIESE METALICE SPAIALE

Permit o gam larg de asamblri, putnd nlocui majoritatea mbinrilor tradiionale, cu condiia pro-tejrii lor anticorozive i antifoc.

Avantaje: montaj simplu; cretere sensibil a valorii eforturilor posibil de preluat fr deplasri; perfor-mane mari asociate unor seciuni de lemn de dimensiuni reduse; permit un calcul mai puin aleatoriui o verificare prin ncercri (fiabilitate specific verificrilor de atelier).

Piesele metalice sunt fixate de piesele de lemn fie cu tije scurte galvanizate sau din inox (crestate,inelate sau spiralate), fie cu broe i/sau buloane. Unele piese sunt prevzute cu pinteni de poziionarecare faciliteaz montajul.

Pot fi piese STANDARD (disponibile pe baz de catalog, cu posibile adaptri) sau piese SPECIALE(realizate la comand), ASCUNSE sau APARENTE.

Piesele aparente presupun, dincolo de criteriile de rezisten i montaj, un studiu estetic al conformrii;uneori necesit aplicarea unui material de acoperire, cu rol de protecie antifoc i/sau estetic; implicun control riguros al tratamentului anticoroziv dup punerea n oper.

Piesele ascunse implic frecvent un tratament anticoroziv special; precizia de montaj limiteaz multi-plicarea numrul de piese inim i ca atare eforturile posibil de preluat; presupun un utilaj asistat decalculator; necesit un montaj specific pentru tierea axial a barelor de lemn.

CONSTRUCII DIN LEMN

A. PIESE STANDARD

SABOI

Saboi cureni, relizai din tabl galvanizat (saudin inox, la comand). Trebuie utilizate profileleadecvate (min de joc 2/3 din seciunea lemnuluide rezemat)

Exemple:

(a) saboi cu aripi exterioare i pinteni de pre-poziionare; (b) saboi cu aripi interioare (posibil una inte-rioar i alta exterioar)(c) saboi cu unghi (n general unghi lacomand); 1 - gol de ghidaj pentru unghiul defixare;(d) saboi cu bretele, ndeosebi pentru fixare peprofile metalice.(e) Saboi Cantilever: permit continuitateamomentelor ncovoietoare la reazeme i decireducerea eforturilor i deformaiilor n grind;de remarcat gurile ovale care pemit jocul nor-mal al pieselor de lemn.

Exemple:

(a) cornier pentru fixarea tlpii inferioare a uneiferme fr posibilitate lunecare i(b) cu posibilitate de lunecare;(c) cornier de fixare a grinzilor de planeu pegrinda de bordaj, mpiedicnd tendina de ridi-care.

CORNIERE

Disponibile ntr-o gam larg de dimensiuni,permit realizarea de legturi simple, foartefrecvent utilizate. Exist diverse tipuri cerspund unor necesiti specifice de mpiedi-care a anumitor tendine de deplasare.

PLATBANDE DE ANCORARE

Sunt pre-perforate i permit legarea feelorsuperioare ale grinzilor, asigurnd continuitateai conlucrarea ntre acestea.

Exemplu de continuitate a dou grinzi secun-dare, mbinate cu grinda principal prin inter-mediul unor corniere.

26

protecieantifoc

a b c

d

e

a

bc

CONSTRUCII DIN LEMN

B. PIESE STANDARD CU PARAMETRIVARIABILI LA COMAND

Plecnd de la piesele de catalog, fabricaniirealizeaz adaptri, ndeosebi la piesele pentrumbinrile de arpante, rezolvnd astfel asam-blri uneori foarte delicate.

Exemplu de mbinare la vrful unei arpante cu plane nclinate multiple.

C. PIESE SPECIALE (DE COMAND)

PIESE METALICE APARENTE

Pot constitui o parte integrant i valorizant aarhitecturii unei cldiri.

PIESE METALICE APARENTE TURNATE

Progresele n domeniul turnrii oelului sauchiar aluminiului, au permis reducerea costurilorde realizare a unor astfel de piese i deci ame-liorarea competitivitii lor. Repetitivitatearmne totui un criteriu determinant nalegerea unei astfel de asamblri, ce face unlarg apel la creativitatea arhitectului.

Exemplu cu reazem articulat.

27

CONSTRUCII DIN LEMN

PIESE METALICE ASCUNSE

Realizarea la comand permite aproape oricegeometrie. Punerea n oper implic ns anu-mite constrngeri de care arhitectul trebuie sin cont.

n exemplu, un nod cu 10 bare; piesele lateraleprind fiecare cte 4 bare. Barele centrale suntbroate lateral (fixare prioritar) iar orizontalele

la 450 sunt bulonate vertical pentru a permitemontarea lor ntr-un al doilea timp.

3.2.3. MORTARE, RINI, ADEZIVI

DIBLURI CU INJECTARE

MORTARE PE BAZ DE RINISunt utilizate pentru blocarea jocului de montajntre dibluri, broe i golul prevzut.

Ex: diblu cu injectare: orificiu de injectare (1);tift (2); broe (3).

Profilatura diblului permite un blocaj perfect.Absena unor solicitri de tip traciune transver-sal, asociat unei ajustri foarte precise, con-fer acestu tip de mbinare un nivel nalt de per-forman.

Diblurile cu injectare sunt n general prevzutecu un pas de filet putnd primi orice fel de tijfiletat.

Exemplu de mbinare:(1) diblu lucrnd la traciune;(2) diblu de meninere n poziie lucrnd la com-presiune axial.

28

CONSTRUCII DIN LEMN

29

mbinare cu cuie ranforsat prinncleiere

Exemple de mbinare cap la cap alamelelor de lemn prin ncleiere. Modulparticular de tiere a capetelor are nvedere majorarea suprafeei de contact.

MBINRILE PRIN NCLEIERE

Ofer avantajul unei distribuii optime a eforturilor, realiznd continuitatea dintre elementele mbinatepe toate suprafeele de contact. Acest fapt constituie un avantaj n ceea ce privete transmitereaeforturilor de traciune i de forfecare.

Alte avantaje: obinerea de forme pure; reparaii simple; protecie la foc prin scut termic.Constitue o etap important ntr-un lung ir de inovaii n domeniu.

Aspecte delicate: ruperea n planul mbinrii nu trebuie s se produc anterior ruperii pieselorasamblate (trebuie asigurate rezistene mecanice comparabile); necesit testri de etalonare; implicmeninerea sub control a temperaturii ambiante i a umiditii lemnului.

Sunt folosii adezivi pe baz de rini sintetice rezistente la aciuni climatice (de ex. pe baz deresorcin sau de melamin). Rinile epoxidice sunt adecvate ndeosebi la mbinri cu rosturi mari saupentru asamblri lemn / metal.

Progresele realizate n producia de adezivi, n ceea ce privete calitatea i fiabilitatea acestora,a permis dezvoltarea tehnicilor constructive bazate pe lemn lamelar ncleiat. (v. cap 6)

ncleierea poate fi utilizat, n condiii economic avantajoase, pentru meninerea provizorie n poziie apieselor de lemn, naintea realizrii fixrii lor definitive. Pentru a rspunde acestei nevoi, a aprut ontreag generaie de adezivi cu priz rapid.

CONSTRUCII DIN LEMN

3.3. EXEMPLE DE MBINRI

3.3.1. MBINRI LEMN PE LEMNN ACELAI PLAN

Cep i scobitur + dorn

mbinare tradiional; unghiul poate fi oarecare.intersectarea a 2 grinzi pe stlp trebuie s incont de reducerea de seciune a stlpului.Cercetri actuale urmresc ameliorarea acestuitip de mbinare prin injectri cu rini care ssuprime jocul de montaj.

Variant cu pan de blocaj

Dac ncrcrile nu sunt mari, constituie ombinare ce permite montarea / demontareafoarte simpl i reduce la minimum jocul ntrepiesele asamblate. Este foarte des folosit nJaponia ca amortizor seismic tradiional: panapermite disiparea unei pri din energia trans-mis structurii de micarea seismic i poate finlocuit ori de cte ori este nevoie. (1 - pan deblocaj)

Chertri compuse: cep i scobitur + prag

Ca i alte tehnici tradiionale, chertarea n pragprezint inconvenientul slbirii seciunii i per-mite jocuri importante ntre piese. Cercetriactuale urmresc eliminarea acestor inconve-niente cu ajutorul unui mortar adeziv expansiv.

Piese metalice n inim

Sunt n general fixate cu broe ce permit ombinare fr joc i sunt mult mai discrete cabuloanele. Pentru un aspect ct mai ngrijit, esteposibil ncastrarea platbandei n captul grinziisau n stlp.

30

CONSTRUCII DIN LEMN

Cepuri metalice

Piesele metalice rmn ascunse; montajul estefacilitat prin asamblarea separat a pieselorprevzute cu inserii metalice profilate adecvatpentru mbinarea ntre ele. Transmiterea efor-turilor se face de la grind la inserie prin broe(legtur lemn - metal), de la inseria metalic agrinzii la cea a stlpului (legtur metal - metal)i de la inseria metalic a stlpului la stlp prinbroe (legtur metal - lemn). Sistemul poatermne i parial vizibil pentru a pune n valoarefineea legturii.

Buloane + inserie metalic

Cu sau fr crampoane, mbinarea se preteazn principal la legturi de mai multe elementesub un unghi oarecare, cu eforturi reduse nbare. Creterea diametrelor inseriilor metalicepoate permite preluarea unor eforturi mai mari.Buloanele se nurubeaz n piesele metalicenglobate.

mbinare ntre un element oblic comprimat iun element orizontal. -variante de realizare(ex. arbaletrier / talp-tirant, la o ferm cuarbaletrieri; cprior / talp, la o ferm cu cpri-ori; diagonal / talp inferioar la sisteme nzbrele)

mbinare cu prag simplu

mbinarea cu prag este singura mbinare oblicdulghereasc verificabil prin calcul i trebuies respecte anumite reguli (dimensiuni,unghuri)

1. mbinare cu prag simplu anterior

2. mbinare cu prag simplu posterior: prezintriscul despicrii piesei nclinate n lung i, caatare, trebuie verificat prin calcul cu mare pre-cizie (idem cea cu prag dublu).

mbinare cu prag dublu

mbinare element nclinat din doi dulapi/talpdin element unic, ranforsat cu fururi. Trans-miterea eforturilor de forfecare este asiguratcu gujoane speciale - n acest caz crampoaneBulldog - stnse i meninute ntre piese cubuloane. Corect rezolvat, acest dispozitiv con-stituie o mbinare rigid, aproape nedeforma-bil, adecvat pentru elemente portante i uorde pus n oper. Dezavantaje: legtura cu bu-loane trebuie s fie restrns dup un timp;reducere local a seciunii pieselor.

mbinare cu conectori Menig

Piesele de lemn trebuie s aib min. 80 mmgrosime (ferm grea).

31

21

CONSTRUCII DIN LEMN

3.3.2. MBINRI LEMN PE LEMN N CLETE

Sistemele n clete constituie o tehnic dembinare ce permite ca seciunile pieselor delemn s nu fie slbite. Funcie de efectul esteticcutat, deschiderile de acoperit i ncrcrile desuportat, se prefer dublarea elementelor por-tante verticale sau orizontale.

Grind dubl

Este cazul cel mai frecvent, ntruct, pentru lim-itarea deformaiilor, grinzile de planeu implicde multe ori seciuni mai mari dect stlpii, ngeneral dimensionai la flambaj. n cazul unorsolicitri importante la reazeme, pot fi inseratecrampoane sau inele.

Stlp dublu

Configuraie interesant atunci cnd seurmrete preluarea unor mpingeri orizontaleimportante, cum ar fi cele ale arbaletrierilor dearpant fr talp-tirant.

Stlp cvadruplu

Configuraie cu un potenial formal extrem debogat. Cu toate acestea este deficitar n ceeace privete rezistena la foc (mai buna repartiiea ncrcrilor determin seciuni mai mici alepieselor) i condiiile de ntreinere.

1 - Furur de legtur, continu sau local,reducnd lungimea de flambaj i servind careazem pentru grinzi n ambele direcii.

32

1

CONSTRUCII DIN LEMN

Cep i scobitur, praguri, dornuri

Exemplul prezentat prezint particularitatea dea utiliza un unic dorn (1) pentru asocierea a 3piese mbinate cu praguri i cepuri. n cazulunui risc de deplasare pe vertical, pragul poatefi combinat cu cep i scobitur.

Piese metalice speciale, cep i scobitur,buloane

Exemplu de mbinare mixt: pies metalicaparent + chertare. Buloanele au ca rol asigu-rarea mbinrii. Eforturile fiind transmise decepuri i scobituri, sunt n mod obligat limitate.

Piese din tabl ndoit sau decupat

ndoirea i decuparea tablei permit realizareaunor geometrii extrem de variate ale mbinrilor,folosind pentru fixare buloane sau tije filetate; nparticular, fac posibil obinerea unor formegeodezice.

33

3.3.3. MBINRI LEMN PE LEMN N PLANE OARECARE

Sistemele n clete i cele cu chertare permit o mare suplee n ceea ce privete unghiurile pieselor dembinat. Cu toate acestea, cutrile formale i tehnologice orientate ctre alctuiri uoare conduc larealizarea unor structuri tridimensionale i cu curburi libere ce reclam noduri din ce n ce mai performante.

atenie lantreinere!

CONSTRUCII DIN LEMN

Tole sudate

Concentrarea unui numr mare de bare ntr-unpunct presupune folosirea unor piese metalicespaiale mai mult sau mai puin elaborate, maimult sau mai puin standardizate. Exemplulprezint o pies realizat din tole decupate njumti i sferturi de discuri de acelaidiametru, sudate ntre ele pe o plac circular.

Noduri de reele tridimensionale,din sfere metalice

Utilizarea diblurilor cu injectare permite rea-lizarea unor structuri tridimensionale din lemn,cu noduri din sfere (larg rspndite cele din oeli aluminiu); sferele sunt asociate barelor prinintermediul unor tije filetate nurubate ndiblurile din bare.

1 - Seciune longitudinal printr-un capt debar, cu tij filetat nurubat ntr-un diblu cuinjectare.

2 - Sfer din oel sau aluminiu turnat.

Reazeme pentru structuri textile

Structurile textile au cunoscut o dezvoltare con-stant n ultimii ani i nu se mai limiteaz lalucrri provizorii sau urgente. n acest context,lemnul, prin excelen material pentru catargede toate felurile, trebuia s-i valorifice toateatuurile, n asociere cu oel i nylon, dar i cucordaje tradiionale.

34

CONSTRUCII DIN LEMN

Montani de lemn i tirani metalici

Tiranii metalici sunt astzi oferii pe baz decatalog de ctre diveri fabricani, inclusiv toateaccesoriile de montaj i de tensionare.

Sisteme mixte pentru stlpi i grinzi

mbinrile structurilor din lemn sunt prin exce-len de tip articulaie, ncastrrile avnd dreptconsecin concentrri mari de eforturi saunecesitatnd seciuni prea mari, cu efecte neg-ative att n plan economic, ct i n plan este-tic. Un mod simplu de a rezolva problemele destabilitate vertical const n a recurge la stlpimetalici, cu ncastrare la baz, dac este posi-bil, sau la partea superioar. innd ns contde slaba rezisten la foc a acestor stlpi, deexigena simplificrii mbinrilor i cea de a numri numrul materialelor, este deosebit deinteresant realizarea unor stlpi micti lemn /oel.

Legend: 1 - Profil metalic H; 2 - Stlp din lemnlamelar; 3 - Grind din lemn lamelar; 4 -Piesemetalice de mbinare, disociate pentru asigu-rarea unui joc diferit al lemnului i al oelului,permind totodat ncastrarea.

Relaia consol lemn / element debeton armat

Pentru a evita ncastrarea pieselor de lemn nb.a., se poate recurge la ancoraje cu platbande(1) i rezemare pe piese metalice la partea infe-rioar (2)

35

3.3.4. MBINRI LEMN PE METAL SAU BETON

Evident, toate piesele metalice spaiale pot servi pentru legturi ntre piesele de lemn i suporturile dinmetal sau beton. De notat faptul c legturile lemn / metal permit combinaii foarte uoare. Lemnullucreaz n general la compresiune, iar oelul la ntindere, fiind frecvent folosit sub form de cabluri sautirani.

CONSTRUCII DIN LEMN

Legtura stlp de lemn / fundaie beton

A Stlp pe reazem constituit din 2 plci i obar de oel rotund sau o eav; solicitarenumai la compresiune.

B. Stlp pe reazem constituit dintr-o plac iun profil de oel; solicitare numai la compre-siune.

C. Stlp pe eav rotund de oel, fixare cuuruburi; solicitare la compresiune sau ntin-dere.

D. Stlp pe eav ptrat cu pies metalicde mbinare bulonat; solicitare la compre-siune sau ntindere.

E. Stlp fixat ntre eclise bulonate; solicitarela compresiune sau ntindere.

F. Stlp aezat pe soclu de beton, cu stratde separaie din carton asfaltat; partea infe-rioar a stlpului trebuie pe ct posibil pro-tejat de ploaie; solicitare la compresiunesau ntindere.

36

A B

C D

E F

CONSTRUCII DIN LEMN

3.3.5. TRIANGULAII

n cazul pieselor de lemn, realizarea unor noduride tip ncastrare necesit de regul seciunimari, nejustificate n raport cu deschiderile sauncrcrile. Ca atare, se impune introducereatriangulaiilor, ca o compensare fireasc ambinrilor de tip articulaie.

Blocaj cu contrafie

Blocarea articulaiilor cu contrafie se poateface cu sisteme n clete, cu mbinri tradi-ionale cu chertare (cep i scobitur + prag),sau cu mbinri moderne, cu piese metaliceaparente sau ascunse, sau chiar combinndmbinri cu chertare (n furc) cu piese metalicen inim, ca n exemplul alturat.

Legend: 1 - Dubl bulonare; 2 - Pies metali-c n inim cu broe; 3 - mbinare n furc iasigurare prin bulonare.

Contravntuire din lemn

Blocarea articulaiilor unui portic se poate facen multe feluri, putndu-se totodat adapta exi-genelor arhitecturale.n aceste condiii, nu trebuie subestimate com-presiunile din diagonale care, funcie de modulde dispunere, vor prelua - n plus fa de solic-itrile din fore orizontale - i o parte a ncr-crilor verticale transmise de grind.

Contravntuire cu cabluri tensionate

Cablurile tensionate constituie sisteme de con-travntuire economice i uoare. Posibilitilede reglare a tensiunilor sunt simple i fiabile. ncazul unor cerine speciale privind rezistena lafoc, aceste contravntuiri pot fi completate cualtele din lemn sau din zidrie.

37

CONSTRUCII DIN LEMN

3.4. PROTECIA PIESELOR METALICE DE MBINARE

3.4.1. PROTECIA ANTICOROZIV A PIESELOR METALICE DE MBINARE

Variaiile de echilibru higroscopic al lemnului trebuie luate n considerare n ceea ce privete trata-mentul necesar a fi aplicat pieselor metalice de mbinare.

n cazul mbinrilor cu tije (buloane, cuie, uruburi, etc) este contraindicat utilizarea unor piese din oelnetratat. Funcie de caracteristicile mediului ambiant (normal, expunere la intemperii, mediu corozivsau foarte coroziv), tratamentele preconizate sunt (n ordine cresctoare a performanelor): zincare,galvanizare, inox, inox ameliorat (cu molibden).

Pentru celelalte piese metalice, diversele tratamente preconizate reiau procedeele descrise mai sus cureferire la tije. n plus pot fi adugate trei alte procedee curent utilizate: pentru mediu normal, vopsito-rie antirugin bogat n zinc sau bicromatare, iar pentru expunere la intemperii i mediu salin, pudretermorigide pe baz de rin poliesteric.

3.4.2. MBINRI UNDE LEMNUL PROTEJEAZ METALUL CONTRA FOCULUI

n contact cu focul, lemnul se consum lent, formnd un strat izolant de crbune. Acest strat ntrzieridicarea temperaturii n piesa de lemn i deci progresia combustiei (viteza de combustie a lemnului duri dens este de aproape 2 ori mai mic dect a rinoaselor curente). Ca atare, n mbinrile ce folos-esc piese metalice, lemnul face oficiul de scut termic i limiteaz creterea temperaturii n piesele met-alice.

38

mbinare n clete cu crampoane i buloane.Crampoanele (1) sunt protejate de cleti;buloanele trebuie protejate cu dopuri de lemnlipite n lcaurile de la capetele acestora (2)

mbinare cu pies metalic n inim (1) i broe(2), protejate cu dopuri de lemn lipite nlcaurile de capt.

mbinare cu plac metalic (1) protejat de ofurur termic din lemn (2).

4. PRINCIPII DE PROIECTARE

4.1. CONCEPIA STRUCTURII PORTANTE

4.1.1. ELEMENTELE STRUCTURALE

Orice element structural trebuie s se afle n stare de echilibru sub aciunea forelor exterioare (ncr-cri utile, greutate proprie, vnt, etc.) i a legturilor care l menin n poziie (reazeme, ncastrri).

ncrcrile pot fi grupate n mai multe categorii:

ncrcri statice: greutate proprie, ncrcri utile uniform repartizate sau concentrate,presiunea pamntului sau a apei.

ncrcri dinamice: vnt, trepidaii ale unor utilaje, vibraii din trafic auto.ncrcri ocazionale: variaii de temperatur, atacuri chimice, contracia betonuluincrcri speciale: cutremur, impact, incendiu.

Principiile de baz pentru dimensionarea i conformarea unui element structural sunt:

- REZISTENA LA SOLICITRI- STABILITATEA LOCAL - LIMITAREA DEFORMAIILOR

La acestea se adaug, n cazul lemnului, REZISTENA LA FOC, respectiv durata de conservare a pro-prietilor de rezisten la solicitari prin mecanisme proprii materialului, exigena ce poate impunemajorri ale seciunii n raport cu aria necesar pentru asigurarea rezistenei la solicitri.

REZISTENA LA SOLICITRI

Transmiterea ncrcrilor implic 'mobilizarea' forelor interne, numite solicitri. Limitele n care aces-tea pot fi 'suportate' de elementele structurale (rezistena ultim) sunt determinate de caracteristicilematerialului i ale seciunii utilizate (aria); funcie de solicitarea specific fiecarui element structural(grind, stlp, tirant, etc) vom avea: rezistena la ncovoiere, rezistena la compresiune, rezistena lantindere, etc.

Verificarea rezistenei presupune a demonstra c solicitarile rezultate din ncrcri, multiplicate cu uncoeficient de siguran, nu depesc rezistena ultim a elementelor structurale.

SECIUNI DE LEMN ECARISAT I TIPUL DE SOLICITARE LACARE RSPUND CU MINIMUM DE MATERIAL1

Deasupra liniei A: seciuni supusela eforturi de compresiune (stlpi,popi, montani, contrafie,contravntuiri)

ntre liniile A i B: seciuni supusela eforturi de ncovoiere reduse,cu un raport al laturilor cca. 5 / 7(piese de schelet n zbrele,arbaletrieri)

jntre liniile B i C: seciuni supusela eforturi normale de ncovoiere,cu un raport al laturilor cca. 4 / 7(grinzi, tlpi, cpriori de deschideriuzuale)

Sub linia C: sectiuni rectangularedezvoltate pe naltime, permitndobtinerea unei bune rezistente lancovoiere n conditiile unui volummic de lemn.

39

CONSTRUCII DIN LEMN

cm 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

6 6/6

8 6/8 8/8

10 6/10 8/10 10/10

12 6/12 8/12 10/12 12/12

14 6/14 8/14 10/14 12/14 14/14

16 6/16 8/16 10/16 12/16 14/16 16/16

18 6/18 8/18 10/18 12/18 14/18 16/18 18/18

20 6/20 8/20 10/20 12/20 14/20 16/20 18/20 20/20

22 8/22 10/22 12/22 14/22 16/22 18/22 20/22 22/22

24 8/24 10/24 12/24 14/24 16/24 18/24 20/24 22/24 24/24

26 10/26 12/26 14/26 16/26 18/26 20/26 22/26 24/26

28 10/28 12/28 14/28 16/28 18/28 20/28 22/28 24/28

C B A

C

B

A

1Dup TSCHUMI, AG. LUPU. M .construction 1- Le bois, EPFL-DA-ITBChaire dArchitecture et Construction,

Lausanne , 1989-90.

STABILITATEA LOCAL

Problema stabiltii se refer la prevenirea flambajului i a rsucirii elementelor comprimate i respec-tiv ncovoiate, ca i la 'voalarea' (ieirea din planul propriu) a unor pri de seciune. Exemplul cel maifrecvent ntlnit l constituie barele comprimate zvelte ce prezint o forma de instabilitate specific,numit flambaj. Aceast zveltee (raportul ntre seciunea transversal i nlime) depinde de lungimealiber a elementului (lungimea de flambaj) i de 'mprtierea' materialului n seciune. Astfel, cu ctelementul este mai zvelt (lungime de flambaj mare i/sau material concentrat n centrul seciunii), cuatt ncrcarea la care elementul comprimat i pierde stabilitatea va fi mai mic.

Dimensionarea aproximativ a 'zvelteei' pieselor comprimate din lemn masiv supuse la ncrcari obinuite, pentru limitarea riscului de flambaj:

d min = 1 / 18 H (unde d = latura sectiunii; H = naltimea piesei)

40

CONSTRUCII DIN LEMN

INFLUENA CONDIIILOR DE REZEMAREA UNUI STLP ASUPRA RISCULUI DEFLAMBAJ:

Conditiile de rezemare determina lungimea deflambaj (Lfl); riscul de flambaj creste propor-tional cu lungimea de flambaj.

MPIEDICAREA VOALRII UNEI GRINZINALTE:

mpiedicarea ieirii grinzii din planul vertical(voalare) datorit eforturilor locale de compre-siune, prin sisteme de rigidizare.

(a) Rigidizarea grinzii cu colare

(b) Rigidizarea grinzii cu bare din oel

INFLUENA GEOMETRIEI SECIUNII UNUISTLP ASUPRA RISCULUI DE FLAMBAJ:

'mprtierea' materialului n seciune influ-eneaz pozitiv rigiditatea elementelor compri-mate (stabilitatea la flambaj).

Exemple de stlpi cu seciuni compuse:

a. Barele supuse la compresiune sunt asociatentre ele prin: fururi ncleiate, fixate cu cuie saucu gujoane; zbrele fixate cu cuie.

b. Stlp cu seciune compus ncastrat n fun-daie (v. i influena condiiilor de rezemare).

a b

LIMITAREA DEFORMAIILOR

Este cazul general al elementelor ncovoiate (grinzi, plci). Verificarea presupune a demonstra cdeformaiile corespunztoare ncrcrilor reale din exploatare ('sgeile') nu vor depi valori accept-abile pentru utilizarea cldirii.

Pentru un anumit material solicitat la ncovoiere, singurul factor care influeneaz deformaia esteforma seciunii, respectiv 'mprtierea' materialului pe direcia de ncovoiere ('sgeata' unei grinzi vafi cu att mai mica cu ct materialul este mai 'mprtiat' pe vertical).

Dimensionarea aproximativ a nalimii seciunii unei grinzi supuse la ncrcri obinuite

(ex.locuine) pentru limitarea 'sgeii':1

h = 1 / 17 - 1 / 20 L (unde h = nlimea seciunii grinzii; L = deschiderea grinzii)

REZISTENA LA FOC

Este vorba despre cerinele ce privesc durata de conservare a proprietilor de rezisten la solicitriprin mecanisme proprii materialului i care pot impune majorri ale seciunii n raport cu aria necesarpentru asigurarea rezistenei la solicitri.

DIMENSIONAREA GRINZILOR DIN LEMN ECARISAT I DIN LEMN LAMELAR, PENTRU OREZISTENA LA INCOVOIERE DAT, N RAPORT CU NUMARUL DE FEE EXPUSE I DURATDE CONSERVARE A PROPRIETILOR DE REZISTEN (30 min i 60 min)1

N.B. Pentru a trece de la o rezisten la foc F30 la F60, limea (b) i nlimea (h) se dubleaz.

41

CONSTRUCII DIN LEMN

1Dupa TSCHUMI, AG. LUPU. M . Construction 1- Le bois, EPFL-DA-ITB Chaire d'Architecture et Construction, Lausanne , 1989-'90.

F 30 F 60 expunere la foc 3 laturi 4 laturi 3 laturi 4 laturi

Eforturi din ncovoiere (N/mm2)

b min h min (mm) (mm)

b min h min (mm) (mm)

b min h min (mm) (mm)

b min h min (mm) (mm)

14 150 260 160 300 300 520 320 600 11 120 200 130 240 240 400 260 480 7 90 160 100 200 200 320 220 400 3 80 140 90 180 180 240 200 320

F 30 F 60 expunere la foc 3 laturi 4 laturi 3 laturi 4 laturi

Eforturi din ncovoiere (N/mm2)

b min h min (mm) (mm)

b min h min (mm) (mm)

b min h min (mm) (mm)

b min h min (mm) (mm)

14 140 260 150 310 280 520 300 620 11 110 200 120 250 220 400 240 500 7 80 150 90 190 160 300 180 380 3 80 120 80 160 140 220 160 300

4.1.2. STABILITATEA ANSAMBLULUI STRUCTURAL

n cazul sistemelor constructive cu stlpi i grinzi, stabilitatea ansamblului structurii n raport cu foreleorizontale ce acioneaz asupra unei construcii (vnt, cutremur, etc), presupune prezena unor aa-numite plane de contravntuire rigide (nedeformabile), verticale i orizontale.

COMPORTAMENTUL LAACIUNI ORIZONTALE A 2 SEMI-TRAVEI STRUCTURALE, N 3 SITUAII

(1) Fr contravntuiri: deformare lateral ce poateduce la prbuirea structurii (colaps).

(2) Numai contravntuire vertical: instabilitatea zonecomprimate a grinzilor n sens longitudinal.

(3) Contravntuire n plan vertical i orizontal: stabilizareagrinzilor mpotriva ieirii din plan vertical; structur nedefor-mat.

SCHEMA DISPUNERII PLANELOR DE CONTRAVNTUIRE n 2 sisteme posibile:

(1) Rigidizare numai n plane verticale: presupune cteun plan de contravntuire vertical pe fiecare ax atramei structurale, pe cele dou direcii; grizile perimetraleasociaz planele verticale i le transmit ncrcrileorizontale; nu este necesar contravntuirea la nivelulplaneelor.

(2) Rigidizare n plane verticale i orizontale: prezenacontravntuirilor orizontale permite reducerea la 3 aplanelor verticale de contravntuire, cu condiia ca eles nu fie concurente; presupune o concepie particulara planeelor (rigide n planul lor)

Posibiliti de realizare a planelor rigide:

Contravntuiri verticale: de utilizat pe ct posibil pereii de compartimentare; pot fi perei din zidrie saubeton, sau perei cu schelet de lemn prevzui cu sisteme de rigidizare:diagonale din bare de oel tensionate dispuse n cruce; diagonale din lemn;scnduri btute diagonal; panouri rigide din derivate de lemn.

Contravntuiri orizontale: n planul planeelor i acoperielor trebuie prevzutesisteme de rigidizare: scnduri aezate diagonal n raport cu trama, n 2 straturipe direcii opuse; panouri din derivate de lemn, n dou straturi cu rosturidecalate; diagonale din platbande de oel dispuse n cruce

Exemple de contravntuiri verticale din lemn.

(1) Semi-cadre contravntuite cu contrafie din lemn, rezistent la ntinderei compresiune.

(2) Contravntuiri verticale cu o diagonal rezistent att la ntindere ct ila compresiune.

(3 - 4) Perei contravntuii prin nchideri realizate cu placare sau umpluturdin scnduri aezate diagonal.

Fixarea unei diagonale din oel rotund de o grind principal, cu sabot meta l ic .

42

CONSTRUCII DIN LEMN

21

3

4

4.2. PROTECIA CONTRA UMIDITII

O construcie din lemn care se menine ntr-o stare higroscopic stabil, de echilibru cu mediul ambi-ent, se va comporta evident mai bine dect dac este supus unei permanente instabiliti.

Ca atare, funcie de esenele de lemn i tratamentele hidrofuge alese, proiectarea de detaliu trebuie saib n vedere protejarea lemnului mpotriva riscului reteniei de ap. n acest sens se disting dou cat-egorii de msuri:

a. protejarea n raport cu surse de ap (ape meteorice i contacte cu alte materiale sau medii cu umid-itate mare).b. asigurarea posibilitii de uscare a pieselor ocazional umede, prin ventilare.

4.2.1. PROTECIA MPOTRIVA SURSELOR DE AP

Se va avea n vedere;- protejarea faadelor expuse ploii (ceea ce poate asigura totodatprotejarea lemnului mpotriva radi-

aiei solare excessive);- prevenirea infiltraiilor directe ale apei de ploaie- favorizarea scurgerii rapide a apei i evitarea acumulrilor- eliminarea sau acoperirea suprafeelor orizontale- acoperirea suprafeelor oblice- acoperirea capetelor pieselor de lemn a cror expunere favorizeaz absorbia apei- protejarea lemnului mpotriva transferului de umiditate prin ascensiune capilar- protejarea lemnului mpotriva umiditii din depunerea de zpad i din ricoeul apei de ploaie

Streini ample, decrouri pe vertical: volumetrie tipic pentrucostruciile din lemn, ca autoprotecie mpotriva ploii.

Asigurarea unei ct mai bune etaneiti la perei din brne suprapuse,prin forma acestora n seciune + straturi de material izolant

1. cioplirea concav a prii inferioare a brnelor asigur o bun rezemare i mpiedic ntr-o oarecare msur ptrunderea apei n rosturi.2. suprafeele plane asigur rezemarea pe o suprafa mai mare, dar nu mpiedic ptrunderea apei n rosturi3. profilul triunghiular adugat i ulucul tiat n brna supe-rioar asigur o bun etanare

n rosturi se introduc straturi de materiale izolante: muchi, lut, mortar,fuior de cnep gudronat, etc.

Perei din elemente profilate cu lamb i uluc; mbinare etan.

43

CONSTRUCII DIN LEMN

Dou tipuri de placare cu scnduri verticalecare favorizez scurgerea rapid a apei;rezolvare preferabil pentru faade neadpos-tite.

(1). placare cu scnduri verticale cu lamb iDluc formnd nuturi verticale; dou variante derezolvare a colului. Lungimile scndurilor suntlimitate pentru limitarea lucrului lemnului. Scn-durile provenite dintr-o tiere radial se vorcomporta evident mai bine la variaiile climaticemari.

(2). placare cu scnduri verticale simple, cubaghet de acoperire a rostului

Placare cu scnduri orizontale. Profilele obinu-ite de scnduri fluite (1) nu asigur o bunetanare contra ploii + vnt; (2) scnduri fluitecu o geometrie adecvat unei protecii contraploii + vnt. (3-4) scnduri orizontale n capla-ma, cu lcrimar. Suprapunere: 12% din limeascndurii i minim 10 mm. Scndurile sunt fix-ate cu un singur rnd de cuie, pentru a le per-mite deformarea liber.

n loc de a urmri mpiedicarea infiltraiilor deap n mbinrile expuse, este uneori mai sim-pl i mai fiabil prevederea posibilitii deevacuare rapid a apei; exemplu cu lcrimar (1)i exemplu cu drenare rapid din scobitur(2).

44

CONSTRUCII DIN LEMN

atenie la ntreinere!(prevenirea nfundrii scurgerii)

Nuturile verticale previn formarea de crpturialeatorii la suprafaa lemnului i totodat, ncazul expunerii exterioare, permit scurgerearapid a apei de ploaie; n exemplu: stlp circu-lar cu pies metalic de mbinare

Evitarea suprafeelor orizontale expuse sauprotejarea lor prin acoperire cu elemente delemn sau metal posibil de nlocuit.(1) proteciecu scndur + tratament hidrofug; (2) proteciecu pies de lemn cu seciune curb + tratamenthidrofug; (3) protecie cu copertin de tablaezat pe piese de calare. Capt expus prote-jat cu o pies de lemn cu lcrimar, fixat pe ofurur cu rol de distanier.

Protejarea seciunilor de capt ale pieselor dinlemn, cu capacitate mare de absorbie. (1) tra-vers de parapet cu curbur redus, prevzutcu lcrimare, protejnd capetele montanilor delemn; (2) stlp tiat oblic i acoperit cu un stratprotector subire. Piesele orizontale de lemn alcror capt ar rezulta expus (pane, grinzi deplaneu) pot fi de asemenea tiate oblic n jos.

Rezemarea unei grinzi pe toat grosimea zidu-lui (traversant) las lemnul s respire, dar faasa exterioar trebuie protejat n raport cu risculexpunerii la ap. Exemplu cu seciune de capthidrofugat prin badijonare (1), protejat cu opies de lemn, prevzut cu lcrimar (2) iplac de calare din lemn dur, contraplacaj saumaterial plastic (3).

45

CONSTRUCII DIN LEMN

atenie la intreinere!

1 2

tratamenthidrofug

atenie laintreinere

Rezemarea unui stlp exterior pe un soclu debeton ( h min = 30 cm) ce ferete lemnul deacumulrile de ap, zpad i ascensiuneacapilar a umiditii.

Componente: soclu din beton cu pante spreexterior, talp metalic n form de T ncastratn captul lemnului, eav ptrat, buloane (3),cresttur nchis cu mastic elastic (4).

Forma piesei metalice i legturile sale custlpul rspund necesitii de transmitere a unordiverse solicitri: greutate, dar i aciuni orizon-tale, ntinderi, momente. Acest tip de reazemnecesit o pregtire exact a fundaiei i, pe ctposibil, prevederea reazemului cu sisteme dereglare (pene, guri ovale, uruburi).

Perete de lemn pe un soclu masiv din zidrie cunlimea de min 30 cm de la nivelul terenului(protecie contra stropirii). Un strat hidroizolantsepar lemnul de soclu (umiditate din ascensi-une capilar, transfer de la un material la altul).Talpa uor n consol, formeaz mpreun cuparamentul exterior un lcrimar.

46

CONSTRUCII DIN LEMN

4.2.2. VENTILAREA ALCTUIRILOR

Streain cu prize de aer pentru ventilarea unuiacoperi cu termoizolaie n planul nvelitorii;placarea cu scnduri la extradosul cpriorilorinclude fante de ventilare nchise cu grile anti-insecte. Stratul de aer ventilat al acoperiuluicontinu pe cel din alctuirea pereilor exteriori.

Placajele exterioare din lemn trebuie ventilatepe toat suprafaa lor intern: trei tipuri derezolvare a suportului ce permit o circulaie deaer vertical (prin convecie) i orizontal(datorit diferenelor de presiune a vntului ceacioneaz asupra faadelor. Seciunile orificiilorde intrare i ieire a aerului nsumeaz osuprafa de 1/500 din suprafaa de ventilat.

Placare cu lemn retras, protejat de soclu idistanat de acesta, permind astfel intrareaaerului. Mici grile mpiedic intrarea insectelorxilofage sau altele.

ncastrarea grinzilor de lemn ntr-un perete dezidrie. Transferul de umiditate de la zidrie lalemn este prevenit prin: contact cu zidria redusla faa superioar, zidit uscat; strathidroizolant sub grind; spaiu de ventilare (1-2cm) lateral i n spatele captului grinzii (tratatchimic).

n cazul pereilor exteriori, fundul golului derezemare este termoizolat pentru prevenireacondensului.

(v. i Prevenirea strivirilor locale rezemareapieselor de lemn pe zidrie)

Gol sanitar ventilat sub un planeu de lemn:degajarea de umiditate din sol este mpiedicatde un strat mai mult sau mai puin etan. Orificiiprevzute n soclu permit ventilarea golului san-itar (min.1/500 din suprafaa acestuia). Grinzilesunt tratate chimic.

47

CONSTRUCII DIN LEMN

4.3. CONTROLUL DEFORMRII LEMNULUI

Deformabilitatea lemnului din variaii inerente de umiditate i anizotropia sa (deformabilitate diferit pecele trei direcii, n ciuda simetriei aparente a pieselor) joac un rol important n ceea ce privete cri-teriile de proiectare i punere n oper. Atunci cnd aceste caracteristici sunt luate n considerare attla tierea pieselor, ct i la proiectarea i execuia construciilor, respectivele deformri ale materialu-lui pot fi nu numai compatibile cu construcia i soliditatea ei, ci pot fi chiar folosite n favoarea aces-teia. (Ex: precomprimarea natural a stlpilor de lemn rotund sau ecarisat simetric fa de inimatrunchiului, prin contragerea axial simetric repartizat n seciune i crescnd ctre periferie; com-pensarea deformaiilor din ncovoiere i contragere axial la grinzi v. desen)

Meninerea sub control a deformrii lemnului prin proiectare i punere n oper se refer, pe de o parte,la orientarea seciunilor n raport cu solicitrile i, pe de alt parte, la modul de prindere i mbinare apieselor (sisteme de fixare, rosturi, tolerane).

Orientare corect a unei piese ncovoiate (grind, pan): defor-marea datorat contragerii axiale (mai mare ctre periferia seciunii) estecontrabalansat de sgeata din ncrcare.

Contragerea tangenial avnd valori de cca 2 ori mai mari dect cearadial, seciunile cletilor se deformeaz, dar fiind dispuse n acestfel, deschizndu-se ele se aeaz progresiv pe marginile lat-erale, rmn stabile i ntresc legtura.

O parte a caracterului particular al mbinrilor duble (n clete) sau mul-tiple din lemn se explic prin valorificarea n acest mod a asimetrieicvasi-inevitabile a pieselor ce le compun (cleti, seciuni compuse,seciuni din lemn lamelar).

Orientare judicioas a brnelor din lemn ecarisat i a scndurilor deplacare, lsnd crpturile din uscare la interior.

Fixarea scndurilor de placare, n aa fel nct lucrul acestora s nufie mpiedicat (cuiele fixeaz fiecare scndur ntr-un singur punctal seciunii sale).

Crestturile practicate n lungul scndurilor permit deformareaacestora fr a crpa (v. i crestarea brnelor la construciile cuperei masivi, nuturile verticale ale stlpilor, etc).

48

CONSTRUCII DIN LEMN

exte

rior

4.4. PREVENIREA STRIVIRILOR LOCALE

4.4.1. REZEMRILE

Condiiile de rezemare a pieselor de lemn nu trebuie s conduc la apariia unor eforturi locale de com-presiune transversal mai mari dect cele capabil a fi suportate de lemn. Pe de alt parte, rezemrileimplic frecvent relaia dintre lemn i un alt material (zidrie, beton) cu rezistene mecanice mai mari.

La ora actual, soluiile cele mai fiabile sunt cele bazate pe piese metalice de legtur.

n continuare sunt prezentate cteva elemente necesar a fi avute n vedere n cazul n care rezemareadirect nu poate fi evitat.

Rezemarea lemnului pe zidrie sau beton.

(a) Rezemare cu talp de lemn continu carerepartizeaz greutatea grinzii pe suportul dinzidrie i totodat previne o posibil strivirelocal a grinzii de lemn. (b) Rezemare pe con-sol metalic nglobat n beton, putnd acom-pania deformaiile elastice ale grinzii. (c) Reze-mare ntr-un gol practicat n zid (dac este posi-bil o profunzime suficient a golului) Toler-anele mult mai mari specifice lucrrilor dezidrie impun un sistem de rezemare cu piesede calare din lemn dur, contraplacaj sau mate-rial plastic.

Rezemarea n nie prezint riscul reteniei deumiditate. Dup verificarea umiditii lemnului(max 18%), acesta trebuie hidrofugat pe zonan contact cu zidria. Atunci cnd finisajul interi-or permite, se va prevedea o prindere uscat.(1) Pies de calare; (2) Zon hidrofugat; (3)Pies metalic de montaj uscat.

Fixarea n dibluri expansive constituie o soluieeficient de realizare a unei simple rezemri,atunci cnd dimensiunea pieselor de lemn per-mite traversarea cu un tift metalic filetat, eventualcu interpunerea unor piese de calare.

49

CONSTRUCII DIN LEMN

legend: 2 hrtie bitumat; 3. grind; 4. furur de reglare adistanei fa de zid; 5. pies de calare; 6. consol metalic

Rezemare lemn pe lemn

Rezemare grind pe stlp cu talp de repartiiedin lemn dur (1) pentru limitarea eforturilor decompresiune transversal n grind.

4.4.2. EFECTELE TASRILOR

La construciile tip blockhaus, brnele setaseaz prin uscare i, ca atare, trebuie prevzutun joc (luft) de tasare la capetele superioare alepieselor verticale - n principal montanii lateralide ui i ferestre (contragerea transversal alemnului este mai mare dect cea axial).Traversa superioar este prevzut cu un ulucadnc, care, pe msura tasrii brnelor,coboar i acoper cepul montantului, iniiallsat descoperit pe civa centimetri.

Montanii laterali se prevd cu ulucuri n carevor aluneca, pe msura tasrii peretelui,cepurile n coad de rndunic cu care suntprevzute capetele brnelor.

50

CONSTRUCII DIN LEMN

5. ALCTUIREA PRINCIPALELOR SUBANSAMBLURI CONSTRUCTIVE

Componentele constructive ale unei cldiri pot fi grupate n 2 mari categorii:

- nchideri

- compartimentri

Pentru buna funcionare a cldirii, la aceste categorii de componente constructive se adaug instalaiilei echipamentele, care nu fac ns obiectul lucrrii de fa. Ele pot fi nglobate n nchideri i comparti-mentri.

5.1. NCHIDERILE

Aceast denumire generic se refer la componentele (subansamblurile) constructive care separspaiul interior al cldirii de mediul ambiant. In condiii de clim rece, nchiderile delimiteaz spaiilenclzite, formnd ceea ce se mai numete i anvelopa (sau anvelopanta) construciei.

nchiderile pot fi verticale (perei exteriori), orizontale (acoperie de tip teras, planee peste spaiiexterioare sau pe pmnt) i nclinate (acoperie cu pant vizibil).

Din punct de vedere static, nchiderile pot fi portante (parte a sistemului portant al cldirii cazulpereilor exteriori la construcii cu perei portani) sau neportante (independente de sistemul portant alcldirii cazul pereilor de nchidere la construcii cu stlpi i grinzi).

n general, nchiderile trebuie s satisfac urmtoarele CERINE:

- rezisten i stabilitate (local i de ansamblu, a cldirii, n cazul pereilor portani, al aco-perielor i al planeelor, sau numai local, a respectivei componente, n cazul pereilor neportani)

- izolare termic

- controlul migraiei vaporilor de ap

- izolare acustic

- protecie la intemperii

- protecie mecanic

- protecie la foc

- protecie mpotriva intruziunilor (ex. insecte, roztoare)

- aspect

n cazul construciilor din lemn, pereii exteriori pot fi realizai din lemn masiv (brne suprapuse) saupot avea alctuiri cu schelet: scheletul constituie structura peretelui, la care se adaug alte straturice ndeplinesc diverse funciuni, n raport cu cerinele de mai sus. Inchiderile verticale (pereii exteriori)pot avea o deci alctuire monostrat (un material care trebuie s ndeplineasc toate cerinele) saumultistrat (mai multe straturi cu funciuni specializate, realizate din diverse materiale). Inchiderile ori-zontale i cele nclinate sunt prin excelen alctuiri cu schelet (scheletul fiind reprezentat de grinzileplaneului i respectiv cpriorii arpantei).

Din punct de vedere al modului de execuie, nchiderile pot fi montate element cu element sau pot fiprefabricate, integral sau parial (v. Panouri prefabricate).

51

CONSTRUCII DIN LEMN

5.1.1. NCHIDERI CU SCHELET

Pereii exteriori ai construciilor cu schelet din lemn se compun n general din urmtoarele straturi (dela interior ctre exterior):

- placare interioar: scnduri din lemn; plci din derivate de lemn; plci de gips-carton

- barier de vapori*): materiale n foi subiri cu o conductibilitate la vapori extrem de redus (foi bituminoase, polietilen, folii de aluminiu)

- schelet: stlpi, montani, rigle, contravntuiri

- termoizolaie: plci de vat mineral ntre elementele sheletului

- barier contra vntului i ploii: hrtie gudronat, hrtie uleiat (Kraft) sau alte foi/folii rezis-tente la ap i permeabile la vapori

- eventual strat de aer ventilat**)

- placare exterioar: scnduri din lemn (cu lamb i uluc, n caplama, cu baghete de acoperirea rostului) aezate orizontal, vertical sau diagonal; plci din lemn de dimensiuni mici (tip solzi);plci din derivate de lemn hidrofugate; tencuial aplicat pe panouri din achii lemnoase sau peplci din fibrociment.

*) Bariera de vapori are ca rol CONTROLUL DIFUZIEI VAPORILOR DE APDiferena de presiune a vaporilor de ap ntre interior i exterior, ca i ntre diverse zone ale alctuirii nchiderilor,decetemin o deplasare a vaporilor (difuzie) ctre zona cu concentraie mai mic, pn la egalizarea presiunilor.Atunci cnd n interiorul unui element de construcie presiunea vaporilor tinde s depeasc presiunea de satu-raie a vaporilor, ncepe perioada de condens interstiial (ca fenomen ocazional, hibernal); invers, n perioada deuscare, dac difuzia vaporilor ctre exterior nu este mpiedicat, are loc o uscare complet a apei condensate prindifuzie. Acest fenomen, care produce cantiti mici de ap, poate fi tolerat n urmtoarele condiii:- cantitatea de ap din condens care se produce iarna nu este foarte mare- materialele care vin n contact cu aceast ap din condens nu sunt sensibile la umezeal (nu exist risculunor degradri cum ar fi coroziune, mucegai, ciuperci, eflorescene, descompuneri)- apa produs iarna prin condens se poate evapora n timpul verii.Cantitile de ap din condens ocazional prin difuzie admisibile pentru diverse materiale din alctuirea nchider-ilor (termoizolaii, lemn i derivate, diverse materiale poroase), sunt normate.Observaie: Fenomene mult mai grave de acumulare a apei n interiorul nchiderilor pot fi cauzate de nee-taneiti. Dac un flux de aer cald i umed ptrunde ntr-un element de nchidere (perete, acoperi) prin zonelepermeabile la aer venind n contact cu suprafee reci, cantitatea de ap care condenseaz astfel este mult maimare dect cea condensat prin difuzia vaporilor. Pentru prevenirea unor astfel de situaii, pereii i acoperieletrebuie s fie ct mai impermeabile la aer, cu o barier de aer continu i rosturi etane.Fenomenele de difuzie a vaporilor prin nchideri sunt influnate de:- temperatura i umiditatea relativ a aerului interior i exterior- caracteristicile materialelor din alctuirea respectiv (umiditate, porozitate, conductibilitatela vapori, rezistenla difuzie, capilaritate)- condiiile de nsorire, intensitatea radiaiei solare, caracteristicile suprafeei n raport cu radiaia incident- dispunerea straturilor din alctuirea construciv respectiv (permeabilitatea la vapori a straturilor trebuie screasc spre exterior, favoriznd astfel evacuarea vaporilor de ap)Pentru mpiedicarea condensului n interiorul pereilor, se poate prevedea o barier de vapori, realizat dinmateriale n foi subiri cu o conductibilitate la vapori extrem de redus. Bariera de vapori este ntotdeaunaplasat pe faa cald a termoizolaiei. Ea este absolut necesar atunci cnd spaiile interioare au o umiditaterelativ a aerului mare (spltorii, piscine acoperite). Decizia privind prevederea unei bariere de vapori trebuie s in cont de ansamblul factorilor care influeneazdifuzia vaporilor, enunai mai sus. n general, o proiectare deosebit de atent la calitatea viitoarei construcii presupune verificarea prin calcul ariscului de condens, mai ales atunci cnd condiiile de mediu i de utilizare prognozat sugereaz un anumit risc.**) Construciile cu INCHIDERI VENTILATE au urmtoarele avantaje:- protecie bun contra intemperiilor (ploaie batant: anularea posibilitii de propagare a apei prin capila-

ritate; posibilitatea colectrii i evecurii apei nfiltrate) i radiaiilor solare- posibilitatea de deformare liber a stratului exterior (expus variaiilor de temperatur i umiditate) n condiiile rezolvrii adecvate a mbinrilor- evacuarea vaporilor de ap datorit curentului de aer din stratul ventilat

52

CONSTRUCII DIN LEMN

- protecie termic ameliorat n perioada estival, datorit curentului de aer din stratul ventilat care redistribuieradiaia solar absorbit ctre aerul exteriorVentilarea stratului de aer prevzut ntre placarea exterioar i termoizolaie este determinat de fora ascen-sional termic i de aciunea vntului.Viteza de deplasare a aerului nu poate fi stabilit cu precizie. Ordinul de mrime al vitezei aerului n astfel destraturi ventilate este prezentat n continuare. (Dup VITTONE, Rene, Btir. Manuel de la construction. Press-es Polytechniques et Universitaires Romanes, Lausannne, 1996)

Poziia stratului de aer Viteza de deplasare a aerului (tipul de micare a aerului) (m/s)

- Strat de aer vertical (perei)n medie pn la 0.5max. prin for ascensional termic 0.5 0.6max. prin aciunea vntului 2.0 2.8

- Strat de aer orizontal (acoperie)n medie pn la 0.1max. (furtun, lungimi mici) 1.5 2.0

Dac placarea exterioar este etan (carton asfaltat, tabl, vopsea etan, etc), grosimea stratului de aerventilat trebuie s fie de min.35 cm.

Aceeai alctuire de principiu este valabil i n cazul nchiderilor nclinate sau orizontale, cu nece-sarele adaptri n ceea ce privete materialele folosite pentru realizarea stratului exterior (ex. materi-alul de nvelitoare la acoperie).

53

CONSTRUCII DIN LEMN

B. NCHIDERE NCLINAT(peste mansard nclzit); scheletuleste reprezentat de cpriorii arpantei

C. NCHIDERE ORIZONTAL (acoperi teras);scheletul este reprezentat de grinzile planeului

D. NCHIDERE ORIZONTAL(planeu spre pod nenclzit); scheletuleste reprezentat de grinzile planeului

A. PERETE EXTERIOR CU SCHELET

barier de vnt i ploaie(nu este etan la vapori)

barier de vapori(carton asfaltat/pnz asfal-tat/folie de polietilen,etc.)

aer ventilat

eventual aer ventilat (obli-gatoriu dac nvelitoareaeste etan-ex: tabl

nvelitoare

vat mineral

gips carton

eventual barier de vnt

termoizolaie

barier de vapori

hidroizolaie

protecia hidroizolaie etane

strat de aer ventilat obinutprin rezolvri de detaliuspeciale (vara se se eviti suprancalzirea)

barier de vaporigips carton

vatmineral

barierde vapori

nchiderile cu schelet pot fi neventilate (compacte) sau ventilate, respectiv alctuiri caracterizate deprezena unui strat de aer ventilat **) poziionat la exterior fa de termoizolaie; stratul de aer ventilateste ntotdeauna n contact cu exteriorul (ventilare cu aer exterior). Suprafaa golurilor de intrare iieire a aerului trebuie s fie min.1/500 din suprafaa ventilat.

Alctuirile ventilate pot fi deschise sau nchise. La nchiderile ventilate deschise termoizolaia esten contact direct cu stratul de aer ventilat i este protejat contra eventualelor infiltraii de ape mete-orice (ploaie/zpad+vnt) cu o folie rezistent la umezeal dar permeabil la vapori (ex. hrtie uleiat).Alctuirile ventilate nchise, unde ntre stratul de aer ventilat i termoizolaie se interpune o astereal(scnduri sau plci din derivate de lemn de ex. PAL) au un consum mai mare de material, dar ofero mai bun rezisten la foc (mpiedic circulaia gazelor de combustie interioare) i asigur o proteciemai bun a scheletului i a termoizolaiei contra insectelor i umiditii aerului exterior.

PERETE EXTERIOR COMPACT1. scnduri cu lamba si uluc 19 mm2. hrtie gudronata3. vata minerala 100 mm4. bariera de vapori5. placi aglomerate 19 mm

PERETE EXTERIOR COMPACT1. scnduri cu lamba si uluc 19 mm2. hrtie gudronata3. placi aglomerate 13 mm4. vata minerala 100 mm5. bariera de vapori6. placi aglomerate 13 mm + gips-carton 12 mm

PERETE EXTERIOR VENTILAT INCHIS1. scnduri cu lamba si uluc 19 mm2. strat de aer ventilat 22 mm3. hrtie gudronata4. placi aglomerate 13 mm5. vata minerala 70 mm + strat de aer etans6. bariera de vapori7. placi aglomerate 16 mm

PERETE EXTERIOR VENTILAT INCHIS1. placi aglomerate 13 mm2. strat de aer ventilat 22 mm3. hrtie gudronata4. placi aglomerate 19 mm5. vata minerala 70 mm + strat de aer etans6. bariera de vapori7. placi aglomerate 13 mm + gips-carton 12 mm

54

CONSTRUCII DIN LEMN

ACOPERIELE VENTILATE (nclinate sau plate, tip teras) sunt n mod special utilizate la structuriledin lemn i metal. Termoizolaia este de regul fixat ntre grinzi (cpriori). Dac sub grinzi (cpriori)este fixat un plafon, spaiul dintre grinzi trebuie foarte bine ventilat; ca atare este preferabil alegereaunor seciuni de lemn suficient de nalte care s permit o ventilare natural eficient deasupra ter-moizolaiei. Acest tip de acoperi prezint avantajul c, n cazul unor infiltraii (uoare), ventilaia faceposibil uscarea alctuirii constructive, pe cnd n cazul acoperielor compacte este de regul nece-sar nlocuirea termoizolaiei.

Pentru acoperiele plate, seciunea minim a golul de ventilare trebuie s fie 1/50 din suprafaa acoper-iului i s aiba o nlime de min.10 cm. Su