CENTRUL UNIVERSITAR NORD DIN BAIA MARE FACULTATEA DE ȘTIINȚE PROGRAM MASTER PROIECTARE AVANSATA A STRUCTURILOR DE LEMN SI METAL LUCRARE DISERTAȚIE… [301697]

[anonimizat] A STRUCTURILOR DE LEMN SI METAL

LUCRARE DISERTAȚIE

ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC

ABSOLVENT

2020

[anonimizat]-FRECVENȚĂ REDUSĂ

LUCRARE DISERTAȚIE

SOLUȚII TRADIȚIONALE DIN LEMN. STUDIU CAZ CANTINĂ PE STRUCTURĂ LEMN

ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC

ABSOLVENT

2020

CUPRINS

INTRODUCERE

2020 [anonimizat], pandemia de Covid 19, [anonimizat], și, cel mai probabil și construcțiile vor fi afectate.

Tendințele actuale pun accent tot mai mult pe partea de ecologizare a clădirilor și a [anonimizat], [anonimizat]. Toate acestea îndreptățind ideea că lemnul se numără și va continua să se mențină printre materialele de construcții.

[anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] a [anonimizat].

Nevoia de modernizare a [anonimizat], impun un studiu de reconsiderare a unor clădiri în vederea construirii acestora în parametrii de performanță economică și siguranță în exploatare actuală.

[anonimizat] o creștere a utilizării

lemnului în sectorul construcțiilor. Prin urmare, a apărut tendința de a se utiliza materiale ecologice astfel încât impactul construcției asupra mediului să fie pozitiv iar consumul de energie pe durata exploatării construcției să fie cât mai mic. O [anonimizat].

[anonimizat], impune o [anonimizat].

Lucrarea este structurată pe 5 capitole și concluzii.

Capitolul 1,, Considerații generale", [anonimizat], mecanice, [anonimizat], încovoiere, care au rol foarte important în analiza comportării acestuia ca material de construcții.

Capitolul II

1. UTILIZAREA LEMNULUI ÎN CONSTRUCȚII

1.1. [anonimizat]-i ia locul. [anonimizat]ce, fizice, chimice. Lemnul îl găsim în peste 10.000 de produse care au generat zeci de meșteșuguri, importante ramuri industriale, domenii artistice cu puternice rădăcini spirituale, culturale, toate adăugându-se la zestrea de aur a popoarelor ce l-au îmbrățișat, venerat, studiat, modelat. Lemnul este o spectaculoasă manifestare a materiei, este verbul care conjugă existența noastră materială, este structura care pulsează viața, emoția, curajul și prosperitatea. Din arbore se prelucrează grinzi, cherestea, plăci din așchii din lemn, placaje, grinzi stratificate încleiate, celuloză și hârtie. Lemnul este subiect de cercetare, este unul din elementele structurale vitale, astrale ce guvernează viața, destinul oamenilor.

Din cele mai vechi timpuri, utilizarea lemnului de către om în viața de zi cu zi, este foarte cunoscută de noi toți, acest material fiind indispensabil. Lemnul are o utilizare la scară largă în domeniul construcțiilor. De la cele mai simple habitaturi, omul s-a folosit de lemn pentru a-și clădi un adapost.

Cel mai vechi material de construcție cunoscut a fost lemnul, mereu la îndemână și ușor de prelucrat cu unelte simple. Urmare a săpăturilor arheologice s-a dovedit că acest material era cel mai des folosit atât în cladirea de locuinte, cât și de fortificații și întărituri.

Termenul ‘lemn’nu desemnează un material în sensul strict al cuvântului. Intr-adevăr, fiecare ,,lemn’’ este caracterizat de dimensiuni, aspect și proprietăți (durabilitate, lucrabilitate) tipice pentru specia căreia îi aparține. Ca atare, prin acest termen se desemnează de regulă la modul general partea rezis-tentă (care nu e verde) a plantelor (Crișan, 2006:5).

Construcțiile, care constituie, printre altele, cadrul fizic al vieții cotidiene, deseori cu un potențial arhitectural remarcabil, trebuie uneori adaptate transformărilor apărute în societate, transformări care își impun astfel amprenta asupra lor. Cândva construite empiric, pe baza intuiției și experienței transmise din generație în generație, prin tradiții, construcțiile au evoluat în timp sub toate aspectele: arhitectură, concepție structurală, tehnologie de execuție. Dezvoltarea actuală privind tehnica modernă nu ar fi fost posibilă fără contribuția unor promotori ca Vetruvius, Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, Isac Newton, Daniel Bernoulli, Robert Hooke, Claude-Louis Navier, Dmitri I. Juravski. (Pașca E.R.‚ 2001).

În timp, tehnologia construcției de lemn a fost ridicată la rang de perfecțiune și rafinament care face să fie căutata în toata lumea pentru superioritatea ei față de alte tehnologii.

În paleolitic oamenii erau mai ales culegători, locuințele nu erau permanente, întrucât oamenii erau nomazi, deplasându-se după turmele de animale care le asigurau hrana.

Acum cca 7000 de ani în neolitic, omul preistoric a început să construiască uenelte de piatră, a apărut primele meșteșuguri care au produs mutații sociale, populațiile devenind mai sedentare.

Oamenii prin definiție sunt capabili să constriască, folosind materiale naturale sau prelucrate și și-au construit adăposturi, locuințe, constucții defensive, religioase.

Istoria construcțiilor ne-a învățat că fiecare epocă a respins și îndepărtat arhitectura precedesorilor în numele modernității, cu toate acestea fiecare epocă se sprijină pe creațiile anterioarem iar memoria în materie de arhitectură este un fenomen ambiguu, compus din tradiție și distrugere.

Arhitectura preistorică 500000î.Hr-10000î.Hr, primele locuințe folosite erau temporare și mobile, reflectând tipul de viață nomad, materialele erau ișor transportabile, pielea animalelor, oasele, lemnul, lutul și nămolul au constituit principalele materiale de construcții.

Se știe că prima structură artificială folosită ca adăpost a fost construită în Africa de est acum aproape 2.000.000 și consta din pietre stivuite pentru a ține crengile de copaci folosite în loc de acoperiș.

Figura 1. Arhiectură preistorică

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.4

Unul dintre cele mai vechi adăposturi descoperite datează de 500000 ani, fiind construit lângă Chichibu, Japonia, unde s-au găsit urme de găuri într-un strat de cenușă vulcanică.

De dată mai recentă 400000 de ani vestigii descoperite în situl Terra Armata, Franța, unde punctul de susținere al adăpostului din nuiele erau niște blocuri de piatră.

Figura 2. Arhiectură nuiele și blocuri piatră Franța

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.5

O structură cu acoperiț susținut de crengi, descoperită de Dolni Vestonice, Republica Cehă, de acum 23.000 ani, unde zidurile erau din pietre și blocuri din lut. Mai multe colibe din oase de mamut au fost descoperite în Europa de Est, Ucraina, Republica Cehă, Polonia și Siberia acum 16.000-10.000 ani.

Figura 3. Arhiectură oase de mamut Europa de Est

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.6

Un cort din piele de animale de acum 17.000 – 12.000 de ani a fost descoperit la Plateau Parain Franța.

Figura 4. Arhiectură piele Plateau Parain

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.7

Arhitectura antică (10.000 î.Hr.-500 î. Hr) are ca și caracteristică corturile din piele de animale susținute de stâlpi de lemn. În zonele în care lemnul era o raritate, pentru susținerea construcției erau folosite oase de mamut, pânî în anii 10.000 î, Hr.

În jurul anului 6.000 Î. Hr.oamenii au început să folosească cărărmizi de mâl uscat și lemn pentru construirea caselor. Acopereau pereții cu o tencuială fină, pe care pictau ornamente cu coloranți din plante. Podelele erau goale ori acoperite cu paie sau piei de animale. Mobila era compusă din mese și paturi, făcute din cără,izi de mâl. Pentru a se feri de intemperii, primii oameni își făceau acoperișșuri din stâlpi de lemn acoperiți cu crengi și frunze sau cu straturi groase de pâmânt prins între rădăcini de ierburi.

Figura 5. Construcții specifice anului 6.000 Î. Hr

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.8

În zonele cu climă caldă se făceau acoperișuri plate, pentru ca razele soarelui să se reflecte și în clâdiri să fie răcoare. Casele din Ierusalim aveau de pildă, acoperișuri plate și împrejmuite cu parapete.

În regiunile temperate, acoperișurile erau înclinate, pentru ca ploaia să se scrurgă repede.

Prin 4.000 î. Hr, sumerienii din Mesopotamia își construiau casele din stuf din mlaștini. Ei făceau acoperișuri mari și curbate din mai multe straturi de stuf, dar acestea nu rezistau foarte mult timp, fiind înlocuite o dată la un interval de ani.

Figura 6. Construcții sumerieni Mesopotamia anii 4.000 î. Hr

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.8

În jurul anului 3.000 î. Hr., oamenii din Europa, Egipt, America de Sud, Orientul Mijlociu și China au început să utilizeze piatra ca material de construcții. La început piatra necioplită.

Figura 7. Construcții anii 3.000 î. Hr

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.8

1.2. TEORIA ARHITECTURII ÎN IMPERIUL ROMAN

Dintre toate manualele de arhitectură romane, o singură carte s-a păstrat integral și este foarte cunoscută și în prezent. Autorul, arhitectul imperial Vitruvius, a sintetizat întreaga știință a construcțiilor la nivelul anului 15 înainte de Hristos.

Cartea se numește simplu De Architectura și constă în zece capitole ce descriu întreg procesul de proiectare și execuție a construcțiilor civile dar și a altor construcții inginerești, lucrări de hidroedilitare și altele. Manualul a jucat rol esențial în perioada renașterii, cân a fost redescoperită, copiată și a circulat în multe exemplare în Italia și ulterir în tot vestul Europei.

Figura 8. Realizarea pardoselii încâlzite într-o terma, arhitect Vitruvius

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.43

Potrivit cărții ,, De Architectura", la capitolul III, Vitruvius definește arhitectura ca fiind o fuziune a trei elemente:

Firmitas, adică elementele ferme ale construcției, cum ar fi ceea ce numim astăzi structura de rezistență. Termenul nu se referă însă strict la structura de rezistență, ci desemnează și durabilitatea în timp a tuturor elementelor construcției;

Utilitas, adică utilitatea și funcționalitea construcției, acest termen desemnează toate deciziile de concepte și proiectare de natura a configura contrucția pentru a face față eficient scopului pentru care a fost proiectată.

Venustas de la numele zeiței frumuseții Venus, deoarece Vitruvius era în căutarea frumuseții formelor, proporțiilor, materialelor, compoziției, decorației, precum și a altor elemente care generează frumusețea în artă și arta.

Știința ingineriei își are rădăcini în Imperiul Roman, fiind aplicată atât aplicată atât în domeniul militar cât și în aplicații civile, cum ar fi tehnologia construcțiilor, termenelor, apeductelor, podurilor, drumurilor.

Avansul ingineresc a fost elementul cheie care a adus bunăstare, prosperitate i a schimbat radical modul de viață al cetățenilor romani pe tot cuprinsul vechiului imperiu.

Cronologic, prima tehnologie inginerească preluată și devoltată de romani în domeniul construcțiilor a fost arcul de zidărie.

Figura 9. Arcul de zidărie roman, execuția se face cu elemente radiale dispuse pe cofraje arhitect Vitruvius

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.44

Arcul de zidărie se realizează din zidărie de piatră sau din zidărie ceramică și mortar, prin dispunerea radială a cărămizilor pe niște elemente de susținere temporare, numite cofraje. Cofrajele au concomitent rol sprijin și rol de a da forma viitoarei geometrii a elementului. Cofrajelor sunt folosite astăzi peste tot pentru lucrări simplu și armat, însă ele au folosite inițial, timp de 2.000 de ani, aproape exclusiv pentru construcții de zidărie, pentru realizarea arcelor, bolților, cupolelor de zidărie.

Figura 10. Tehnologia romană de execuție a arcelor de zidărie

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.44

Alternativa la contrucțiile de zidărie cu arce și eventual cu bolți o reprezenta în antichitate sistemul trilitic, sistem ancestral ce constă în dispunerea de stâlpi încastrați în pâmânt și de grinzi rezemate peste capetele stâlpilor.

În timp ce în zona Greciei Antice erau preferate construcțiile cu structură tritilică, în Imperiul Roman domina construcțiile structură de zidărie cu arce.

Ingineria Romană a preluat și rafinat mai vechea știință generală și comună a tâmplăriei pentru construcția de acoperișuri cu deschideri foarte mari.

Tot romanii au preluat tehnologia fundațiilor de adăncime, care au permis realizarea de fundații de locuințe pe apă, în zone mlâștinoase. Fundațiile de adâncime erau executate din trunchiuri lungi de copaci, au permis construcția de poduri peste râuri relativ mari. Iar apariția topografiei și carografiei au permis realizarea unor aducțiuni fără precedent.

Inginerii romani nu se limitau numai la acoperirea cu șarpante de lemn a clădirilor mari, ci cunoșteau și au dezvoltat sisteme de acoperire cu boltă de cărămidă, de formă semicirculară sau încrucușată. Pentru construirea unei bolți de cărămidă se executa un cofraj, se executa bolta din cărămidă după care, dacă era bine proiectată, se scotea cofrajul de dedesupt, bolta rămânând suspendată în aer, descărcându-se eforturile, prin reacțiuni înclinate, în structura laterală a construcției.

În afarî de materialele de lemn, zidărie de piatră , zidărie ceramică și mortar, romanii foloseau și betonul pe care îl turnau în cofraje, similare sau asemănătoare cofrajelor pentru zidărie.

Betonul roman se executa după aceeași rețetă ca în prezent, din ciment, pietriș, nisip și posibil var sau alte adaosuri. Romanii cunoșteau atât tehnologia costisitoare a calcinării calcarului la temperaturi foarte ridicate pentru obținerea clincherului care se macină, însă foloseau un fel de ciment nehidratat, foarte rar în natură însă existent în zona vulcanică Putzoli, de unde și numele putz= ciment din limba germană.

Figura 11. Pantheonul din Roma

Sursa: Curs de istoria construcțiilor, pp.49

Pantheonul din Roma, este o construcție unică, acoperită cu o cupolă de beton simplu, sub forma unei coji nervurate. La partea superioară cupola este spartă sub forma unui cerc numit și ochi sau oculus, prin care se iluminează spațiul. Se presupune că cupola a fost proiectată și executată sub supravegherea celbrului inginer Roman Apolodor din Damasc.

2. CONSTRUCȚII DE LEMN ÎN ROMÂNIA

2.1. CARACTERISTICILE TEHNICE ALE PIESELOR DE CHERESTEA

Asemănător altor timpuri, când oamenii trăiau mai simplu, iar construcțiile lor erau în principal din lemn, în zilele noastre trebuie să privim mai mult beneficiile ce ne adus construcțiile din lemn, mai ales că acestea ne oferă bună dispoziție și relaxare, cu atât mai mult datorită nevoilor omului modern de a trăi mai aproape de natură. Astfel pentru a ne bucura de traiul liber, mai ales acum când pandemia ne-a ținut în casă, cu atât mai mult putem opta pentru construcțiile ecologice din lemn.

Odată cu apariția construcției de blocuri a fost neglijată tradiția în domeniul construcțiilor din lemn, când a fost introdusă

Caracteristicile mecanice, definesc comportamentul mecanic al lemnului ca fiind unul puternic anizotrop, pentru o aceeași solicitare, rezistența este diferită funcție de direcție, în plus rezistența este diferită funcție de direcție, în plus rezistența mecanică este influențată de conținutul de apă al lemnului.(Crișan & Gogulescu, 2001: 3).

Greutatea specifică funcție de specii se pot lua în considerare valori stabile ale greutății specifice numai în raport cu conținutul de apă.

Tabel 1. Greutatea specifică în raport cu conținutul de apă

Sursa:(Crișan & Gogulescu, 2001: 3).

Porozitatea, se consideră mai poros lemnul moale, decât cel dur, cel cu vase mici și difuze, decât cel cu vase mari, cei fără rășină, decât cel cu rășină, suprafețele de căpăt, secțiunile transversale mai popoase decât cele longitudinale.

Sensibilitatea la umezeală constituie unul dintre aspectele cele mai semnificative ale lemnului și deci ale cherestelei. Conținutul de apă influențează greutatea specifică, dimensiunile, menținerea formei și rezistența mecanică, care scade cu creșterea umidității. Umiditatea crescută peste 18% determină procese biologice de degradare.

Lemnul are proprietatea de a realiza schimburi de umiditate cu mediul ambiant, fiind extrem de hidroscopic, de accea, dincolo de practica uscării, aducerea umidității lemnului proaspăt tăiat la o limită acceptabilă pentru a permite utilizarea sa fără pericolul unor fenomene deformative importante. Este indicată adaptarea lemnului la mediul în care va sta, respectiv atingerea unui echilibru hidroscopic optim, înaintea punerii în operă.

Degradarea biologică, dată fiind originea sa, lemnul este atacabil de micro și macro agenți biologici, bacterii de putrefacție, ciuperci, insecte parazite. Unii agenți biologici atacă lemnul uscat, insecte parazite, alte atacuri biologice, ciuperci și bacterii sunt favorizate de umiditatea crescută. În ceea ce privește putrescibilitatea, lemnul este afectat în special de situațiile mixte, părți ude/părți uscate și de variațiile ciclice de umiditate. Agenții biologici sunt de regulă specifici fiecărui tip de lemn. Sunt mai vulnerabile părțile tinere ale lemnului și în general, speciile de lemn moale, decât cele de lemn dur.

Sensibilitate la foc, lemnul se aprinde cu ușurină, iar asigurarea unei rezistențe omogene la foc a tuturor pieselor unei structuri de lemn implică o serie de constrângeri în ceea ce privește dimensionarea pieselor, îmbinările, calitatea lemnului și tratamentele superficiale, precum și gradul de expunere la foc a pieselor.

Caracteristicile mecanice ale lemnului

În evaluarea proprietăților mecanice ale unui element din lemn trebuie ținut cont de:

Regularitatea creșterii;

Prezența, dispunerea și dimensiunile eventualelor noduri sau alte defecte.

Clase de calitate a lemnului

Clasificarea lemnului în clase de calitate este foarte importană pentru folosirea economică și rațională a lemnului astfel încât să fie un material fiabil și competitiv.

Clasificarea vizuală va avea în vedere corelația caracteristicilor de rezistență a lemnului cu:

Viteza de creștere, exprimată prin lățimea inelelor anuale;

Factori de reducere a rezistenței, legat de defecte și anomalii cum ar fi crăpăturile, nodurile, lemnul de compresiune, atacul provocat de insecte sau ciuperci.

Majoritatea normelor naționale, dar și normele europene EN 518 și EN 519 dau în principal exigențele minime pe care trebuie să le îndeplinească lemnul pentru a corespunde unei clase.

Clasificarea vizuală are o serie de avantaje și dezavantaje:

Este simplă și ușor de realizat fără a necesita o formare tehnică superioară ;

Nu necesită echipamente deosebite;

Necesită destul de multă muncă și de multe ori este ineficace deoarece nu poate să ia în considerare strauctura internă a lemnului și densitatea sa, factori ce influențează rezistența;

Nu este eficace dacă nu este corect aplicată fiind influențată de subiectivitatea clasatorului.

Clasificarea mecanică este principalul parametru de clasare și încercarea constă în solicitare la încovoiere a fiecărei piese între 2 reazăme plasate la 0.5…1.2 m distanță unul față de altul luându-se în considerare mărimea încărcării pentru o săgeată sub încărcare dată.

În alte țări se folosesc alte metode pentru determinarea modulului de elasticitate, cum ar fi vibrațiile, microundele sau ultrasunetele apărând avantajul că lemnul nu este solicitat mecanic și nu se limitează dimensiunile maxime.

în general, rezistența mecanică crește cu greutatea specifică;

rezistența mecanică scade oadtă cu creșterea conținutului de apă;

comportamentul mecanic, anizotrop, care nu are aceleași proprietăți fizice în toate direcțiile, care prezintă direcții privilegiate (Crișan & Gogulescu, 2001: 5).

Rezistența la compresiune :

Axială Radială Tangențială

100% 15-20%

Figura 12. Rezisteța la compresiune

Rezistența la compresiune

În funcție de unghiul format de direcția solicitării cu fibrele, se disting rezistența la compresiune longitudinală, paralelă cu fibrele și rezistența la compresiune transversală, perpendicular pe fibre. În calcule, pentru anumite situații, în special la îmbinări, un rol important revine și rezistenței la compresiune sub un anumit unghi față de fibre.

Rezistența la compresiune paralelă cu fibrele se determină conform STAS 86/1-87, pe eprubete prismatice cu latura de 20 cm și cu lungimea de 30…60 mm. Funcție de esența lemnului, rezistența la compresiune paralelă cu fibrele este de 30…90N/mm2, pentru rășinoase valorile curente sunt de 40…50N/mm2.

Rezistența la compresiune transversală, perpendicular pe fibre STAS 1348/87 se determină cu eprubete prismatice ca și rezistența paralelă la fibre, forța fiind aplicată tangențial sau radial la inelele anuale.

Rezistența la compresiune perpendiculară pe fibre este de circa 5…10 ori mai mică decât rezistența paralelă și are valori curente de 2…4 N/mm2. Influența defectelor asupra acestei rezistențe este mai redusă.

Solicitarea la compresiune transversală se poate întâlni atât sub forma compresiunii și strivirii pe întreaga suprafață cât și sub forma solicitării pe o parte din lungime și lățime. Rezistența la solicitare pe întreaga suprafață este mai mică decât în celelalte cazuri, când poate ajunge la valori de 6…8N/mm2.

Rezistența la întindere, în direcție axială este de regulă mai mare la întindere decât la compresiune(Crișan & Gogulescu, 2001: 5);

Rezistența la întindere se detrmină pe direcția paralelă cu fibrele STAS 336/1-88 și perpendiculară pe fibre, radial sau transversal.

Rezistența la întindere este influențată mai puțin de umiditate decât la compresiune. Slăbirea secțiunii, neomogenitățile și defectele lemnului, noduri, fibre înclinate, fisuri duc la micșorarea simțitoare a rezistenței la întindere ceea ce face ca mărimea defectelor admise să fie limitată mult iar dimensiunile secțiunii transversale ale elementelor întinse să nu coboare sub anumite valori( Furdui & Fechete-Nagy, 2009:35).

Modulul de elasticitate:

Paralel cu fibrele, este de cca 10% mai mare la întindere decât la compresiune

Raportul între modulul de elasticitate paralel cu fibrele și cele perpendiculare și tangențiale la fibre este aproximativ:

EPAR / ERAD = 7…10 EPAR / ETANG = 15…20

Ca și consecință rezultă deformabilitate diferită pe cele trei direcțiim pentru o aceeași încărcare.

Comportamentul la încovoiere, pentru probe de aceleași dimensiuni și forțe acționând perpendicular pe axă, rezultă condiționat de dispunerea în secțiune a inelelor de creștere o: (a) rezistență maximă și o (c) rezistență minimă.

Figura 13. Comportamentul la încovoiere

În ciuda rezistenței mai mici la compresiune, elementele încovoiate ating colapsu-ul prin cedarea fibrelor întinse, datorită bunei plasticități a lemnului la compresiune.

Durata ori lucrabilitatea , diferă pentru diversele zone ale trunchiului, duramenul mai dur ca alburnul și este proporțională cu densitatea.

Durabilitatea mare a construcțiilor din lemn, aflate într-un regim optim de exploatare, din punct de vedere a condițiilor mediului ambiant Cheltuielile de întreținere sunt cele de tip curent cu excepția finisajului exterior care necesită întreținere periodică (vopsea la 7…8 ani).

Intervențiile asupra elementelor de lemn, pentru consolidare sau refacere, se fac ușor și la fața locului.

Conținutul de apă al lemnului influențează:

Greutatea specifică;

Dimensiunile;

Menținerea formei;

Caracteristicile mecanice.

Umiditatea acceptată pentru utilizare în construcții:

– la interior: 8-12%;

– la exterior: 13-18 %.

Umiditatea lemnului reprezintă o caracteristică deoasebit de importantă care influențează toate proprietățile fizice, mecanice, de deformație și tehnologice ale lemnului și ale produselor derivate din lemn. Variația umidității duce, de asemenea, la modificarea în anumite limite a dimensiunilor elementelor (Furdui & Fechete-Nagy, 2009:90):

Porțiunea solidă a lemnului este realizată de o compunere complexă de celuloză acid lignic sulfonic. Celula cuprinde cadrul celulei de perete, iar acidul lignic-sulfonic cimentează și leagă laolaltă celulele.

Pe lângă materialul solid, lemnul conține umiditate. Conținutul de umiditate (MC) este măsurat ca procentul de apă pe greutatea în stare umedă a lemnului.

MC= Greutate umedă – Greutate în stare uscată/gerutate în stare uscată x 100%

Funcție de umiditate există în general trei domenii și anume:

Domeniul lemnului uscat, cu umiditate ≤ 20%;

Domeniul lemnului semiuscatm cu umiditate ≤ 30% sau maxim 35% pentru secțiuni transversale de peste 200 cm2;

Domeniul lemnului umed.

În construcții, pentru evitarea unor fenomene negative cauzate de deformații de contracție mari trebuie ca lemnul și produsele de lemn să fie puse în operă cu o umiditate cât mai redusă posibil.

Normele germane DIN 1052 recomandă următoarele valori pentru umiditatea lemnului la punerea în operă:

9% ± 3%, la construcții închise, încâlzite;

12% ± 3%, la construcții închise, neîncâlzite;

15% ± 3%, la construcții deschise, dar acoperite;

≥ 18%, la construcții supuse intemperiilor.

Normele românești de calcul și alcătuire /40/ nu dau recomandări speciale privind umiditatea lemnului pus în operă, în diferite elemente și spații, dar recomandă o valoare maximă de 18% și adoptarea unor soluții constructive, măsuri de protecție și detalii de alcătuire care să permită ventilarea elementelor, fără a induce în structura de rezistență deformații periculoase sau creșterea eforturilor secționale. Caracteristicile lemnului sunt date însă pentru o umiditate de referință de 12%.

Uscarea lemnului se poate face natural, uscare în aer, dar aceasta durează mult timp chiar pentru elemnete de dimensiuni mici precum scânduri, șipci. Pentru a reduce durata de uscare se recurge la uscarea artificială, lemnul fiind expus în camere de usacre la un curent de aer dirijat cu o umiditate și temperatură prescrisă. În acest mod se obține în timp relativ scurt, un lemn cu o umiditate de 6%…25% (Furdui & Fechete-Nagy, 2009:92).

2.2. AVANTAJELE ȘI DEZAVANTAJELE CONSTRUCȚIILOR DIN LEMN

Datorită numeroaselor sale avantaje de ordin economic, tehnologic, structural și ecologic, acest sistem de construcție s-a răspândit în întreaga lume.

Din cauza schimbărilor climatice din ultima perioadă, în domeniul construcțiilor a apărut tendința de a se utiliza materiale ecologice astfel încât impactul construcțiilor asupra mediului să fie cât mai redus. Totodată se urmărește și diminuarea consumului de energie pe durata exploatării construcției. Aceste cerințe au dus la o sporire a utilizării lemnului în construcții.(Isopescu & Stănilă 2014).

În domeniul construcțiilor, lemnul poate fi folosit sub forma anumitor produse care pot fi clasificate funcție de gradul de prelucrare în două categorii:

produse care păstrează structura lemnului;

produse care nu păstrează structura lemnului sau o păstrează în proporție redusă.

Capacitatea de a construi clădiri de locuit din lemn cu o cantitate minimă de echipament specializat a menținut prețul de cost al clădirilor cu schelet din lemn competitiv cu alte tipuri de structuri de construcții. Din alt punct de vedere căldura lemnului și frumusețea naturală sunt greu de asemănat cu alte materiale. În comparație cu anii trecuți când se acorda o foarte mare atenție construcțiilor din metal, zidărie, beton, lemnul începe șă intre tot mai mult în atenția constructorilor și arhitecților.

Cele mai multe construcții cu schelet de lemn sunt structuri static-nedeterminate, însă pentru simplitatea proiectării se presupune că sunt alcătuite din elemente static-determinate. Este în același timp nevoie de capacitatea de a calcula grinzile cu zăbrelele, fermele și elementele de rezistență simple.

Pe lângă încărcările datorate acțiunilor gravitaționale, atunci când se proictează structurile construcțiilor din lemn, trebuie ținut cont de încărcările provenite din acțiunile orizontale de tip vânt și seism.

Din cauza faptului că greutatea structurii este mai mică există un anume avantaj: forțele seismice sunt mult mai mici și implicit problemele care decurg din aceasta mai reduse.

În altă ordine de idei o structură flexibilă conduce la deplasări mari și trebuie luate măsuri pentru a le face mai ridigide.

Ca bun cu îndelungată perioadă de folosință construcțiile de locuit ar trebui să satisfacă mai multe condiții printre care:

Condiții tehnice capitale

Condiții fizico-igienice

Condiții arhitectural estetice

Condiții tehnico-economice.

Realizarea unei case de lemn prezintă o serie de avantaje:

Costurile de construcție sunt în medie cu 30-40% mai mici față de o construcție în zidărie clasică.

Lemnul este un produs natural, foarte bine acceptat de organizmul umna;

Se comportă foarte bine în cazul cutremurelor, lemnul prin natura lui preia din vibrație, inclusiv unde seismice, fiind o structură mult mai ușoară, cu costuri mai reduse pentru fundația;

Ca și termen de execuție, sunt undeva între 45-120 zile, în funcție de diminuarea consumuluide energie și cu diminuarea efectului de seră.

Lemnul reprezintă în țările dezvoltate industrial peste 10% din valoarea materialelor brute consumate în sectorul construcțiilor. În Franța ponderea este de circa 10%, în timp ce în Germania este de 15%, iar în țările scandinave și din America de Nord (Canada și SUA) ponderea ajunge și până la 35%.

La sfârșitul secolului ponderea pe care o reprezenta lemnul comparativ cu celelelte materiale brute utilizate în domeniul construcțiilor se poate sintetiza:

Densitatea aparentă redusă față de rezistența relativ mare, comparativ cu densitatea celorlalte materiale principale de construcție (zidărie, beton armat, oțel) se poate constata că lemnul este de 3,5 … 16 ori mai ușor iar raportul dintre rezistență și densitate are valoarea comparabilă pentru lemn și oțel, atât la compresiune cât și la întindere.

Greutatea redusă a lemnului face ca toate construcțiile realizate din acest material să prezinte o comportare favorabilă la acțiunea seismică, să poată fi amplasate cu mai multă ușurință pe terenuri dificile de fundare și să necesite consumuri mai reduse de materiale în structurile de fundații.

Prelucrarea și fasonarea ușoară a lemnului atât în uzină cât și pe șantier, datorită rezistențelor reduse la prelucrare, cu posibilitatea executării construcțiilor în orice anotimp, fără ca să necesite măsuri speciale de execuție. Viteza de execuție este mare, prin eliminarea lucrărilor umede specifice construcțiilor din beton armat sau zidărie, iar darea în exploatare a construcțiilor de lemn este posibilă imediat după terminarea lucrărilor.

Existența mai multor sisteme de asamblare, cu posibilitatea demontării și a refacerii parțiale sau totale a elementelor și construcțiilor.

Posibilitatea realizării unor forme și gabarite deosebite care sunt dificil sau chiar imposibil de realizat cu alte materiale de construcție. Există construcții din lemn sub formă de arce sau cupole cu deschideri ce ating 100 m.

Dezavantajele construcțiilor de lemn

Lemnul, ca și produs natural, de natură organică, având structura neomogenă și anizotropă pe lângă calități are și o serie de inconveniente și dezavantaje cum ar fi:

– Variabilitatea foarte mare a caracteristicilor atât între specii cât și în cadrul aceleiași specii datorită unor surse de variabilitate foarte diverse;

– Variația caracteristicilor mecanice și fizice pe diferite direcții față de direcția fibrelor. Datorită neomogenității structurii lemnului rezistențele sunt diferite în lungul trunchiului lemnului și pe secțiune transversală, variația acestora fiind cuprinsă între 10 … 40 %.

– Influența mare a umidității asupra caracteristicilor fizico-mecanice, a dimensiunilor și durabilității lemnului. Spre exemplu variația umidității de la 5 până la 15% duce, la unele specii de lemn, la scăderea cu aproape de 2 ori a rezistenței la compresiune. Creșterea umidității favorizează, de asemenea, degradarea biologică a lemnului , în special datorită acțiunii ciupercilor și crează probleme de sănătate pentru ocupanții construcțiilor.

– Sortimentul limitat de material lemnos atât în ceea ce privește dimensiunile secțiunii transversale cât și în privința lungimilor. Folosirea unor elemente, sub formă de grinzi sau stâlpi, cu dimensiuni transversale mari (de obicei peste 20 cm) sau cu lungime mare ( peste 5-6 m) duce, de multe ori, la prețuri ridicate. Această deficiență se poate elimina prin folosirea unor elemente compuse sau a unor elemente realizate din scânduri încleiate.

– Defectele naturale ale lemnului (defecte de formă și structură, crăpături), defectele cauzate de ciuperci, insecte sau de unele substanțe chimice precum și efectele fenomenelor de contracție și de umflare reprezintă inconveniente importante ale materialului lemnos de construcție.

– Degradări produse de ciuperci și insecte atunci când nu există un tratament corespunzător împotriva acestora. (Furdui & Fechete-Nagy,2009:6)

2.3 DEMARAREA UNEI CONSTRUCȚII DIN LEMN

Construcția reprezintă o decizie importantă în viața omului. Dorințele și nevoile noastre se realizează pe măsura posibilităților. Construcția din lemn este avantajoasă atât din punct de vedere material cât și ca durată de execuție. Pentru o viață sănătoasă, la fel de important este ca și materia primă din care se va realiza construcția.

Construcțiile realizate pe structură de lemn au un preț mai redus decât construcțiile clasice, costul total pentru realizarea unei astfel de construcții fiind de aproximativ 50% din cel al caselor din cărămidă ori BCA.

O construcție în aer liber, făcută din ceea ce a fost dat naștere de natură, lemnul poate deveni visul oricăruia dintre noi, și care poate fi transpus în realitate.

Un alt motiv de a alege o construcție din lemn este faptul că protejăm mediul înconjurător. În întreaga lume se promovează construcțiile ecologice, spre exemplu în Statele Unite, 90% din casele de locuit sunt din lemn sau OSB, 60% din casele nordicilor, în special Norvegia și Finlanda sunt tot din material lemnos, în Germania s-a ajuns la un nivel de 10-15%, iar guvernul francez încurajează puternic folosirea materialelor ecologice.

Construcțiile din lemn se montează rapid, au greutate proprie redusă și prezintă risc seisemic scăzut. Elasticitatea lemnului și a elementelor metalice de prindere și fixare conferă construcției pe structură de lemn o rezistență seismică de peste 8 grade pe scara Richter.

Un alt avantaj recunoscut de către toți profesioniștii în construcții este gradul superior de izolație termică și fonică, cu peste 30% mai mare decât cel al construcțiilor clasice.

Temerile că lemnul ia foc mai ușor sunt nejustificate, atâta timp cât se folosesc soluții ignifugate eficiente pentru tratarea acestuia. Costurile unei construcții din lemn sunt cu cel puțin 40% mai mici decât cele pentru o casă din zidărie și beton, iar termenul de realizare este mult mai scurt, respectiv maxim 3 luni.

Conform specialiștilor, construcțiile din lemn au timpul de finalizare cu cel puțin 30% mai scurt decât cel al construcțiilor clasice. Au un design flexibil și compatibil cu orice tip de proiect.

Prin placare cu OSB în exterior, combinat cu plăci de polistiren și cu rigips în interior, sau cu diferite materiale moderne, o construcție cu schelet din lemn poate fi făcută să arate ca una din piatră și bine întreținută, poate avea o durată de viață de 80-100 de ani și chiar peste.

Figura 14. Construcție lemn, destinație cantină/restaurant

Pași de umat în vederea începerii unei construcții:

În realizarea acestei decizii, primul pas este cumpărarea terenului. Acesta este un prim pas important pentru ca viitorul imobil șă se poată utiliza optim. Urmează alegerea tipului de construcție, dimensiunile și compartimentarea.

Urmează căutarea unui arhitect, ideal din zona în care dorim să construim, pentru obținerea mai ușoară a autorizației de construcție. Dar înainte de a lua legătura cu arhitectul ar fi mai bine schițarea construcției în funcție de câteva sfaturi genrale utile:

Construcția să fie amplasată în așa fel încât intarea principală să fie pe aceeași parte cu intrarea pe poartă, terasele să fie pe partea cu soare (sud, sud-est, sud-vest);

În cazul unei suprafețe mici (70-150mp) este bine să folosim o compartimentare dreptunghiulară, fără a devia de la 90 grade. În caz contrar se micșorează spațiul util și se îngreunează și mobilarea spațiului respectiv. La suprafețe mai mari de 200-400 mp deja se poate permite și acest lucru;

Construcțiile cele mai economice sunt cele cu două nivele, simple sau cu o mansardă;

Bucătăria, baia, centrala termică se recomandă să fie puse alături sau deasupra reducând astfel costurile aferente;

Ferestrele să fie amplasate în zone unde este lumina mai puternică, aer proaspăt și cea mai frumoasă priveliște. E bine de gândit din timp la mărimea lor, și acolo unde este este mai bine să punem ferestre fixe, acestea fiind mai economice și prezintă o siguranță mai mare.

Lambriurile sunt estetice și ecologice, însă aplicarea lor pe exterior este costisitoare și necesită o întreținerea mai pretențioasă.

După obținerea autorizației de construcție și de organizare a șantierului se va anunța începerea lucrărilor la Inspecția de Stat în Construcții.

Numărul autorizației de construcție se trece pe un panou care se amplasează la vedere, la stradă. Pe acest panou cu dimensiunea de 60 x 80 cm conform Legii 50/1991 se afișează:

Denumirea construcției conform autorizației de construire aobținută;

Numele beneficiarului;

Numele proiectantului;

Numele antreprenorului/regie proprie;

Numărul autorizației de construcție;

Data eliberării autorizației de construcție și cine a eliberat-o;

Valabilitatea autorizației;

Data începerii construcției;

Data terminării construcției.

Absența acestui panou poate fi sancționată cu amenzi de către inspectorii Disciplinei în Construcții. Tot după obținerea acestor autorizații se mai plâtește o taxă către Disciplina în Construcții care reprezintă 0,7% din valoarea construcției, evaluată și calculată de Primărie. Autorizația de construcție este valabilă 1 an de la data dobândirii. Maximum de autorizare pentru ridicarea unei construcții este de 2 ani după care, pentru continuare, se reia întregul ciclu de autorizare al construcției.

2.3. STADIILE LUCRĂRILOR ȘI FAZELE CONSTRUCȚIEI

Stadiul I va cuprinde executarea următoarelor lucrări:

Fundația;

Structura de rezistență a imobilului confecționată din lemn;

Placarea structurii cu OSB pe exterior și o latură a preților interior.

Stadiul II va cuprinde executarea următoarelor lucrări:

Învelitoare;

Instalația termică;

Instalația electrică;

Izolația interioară cu vată minerală;

Închiderea cu OSB a tuturor pereților.

Stadiul III va cuprinde executarea următoarelor lucrări:

Tâmplăria;

Placarea pereților interiori cu rigips sau labriu lemn;

Finisare interior;

Placare gresie și faianță în funcție de necesități;

Montare parchet, podele în funcție de opțiuni;

Montare obiecte sanitare și de încâlzire;

Gard lemn și porți.

Fazele construcției:

Fundația

Alegerea tipului de fundație se va face prin proiectul de rezistență, în funcție de normative și zona seismică, de tipul terenului, condițiile climaterice, eventual se ține cont și de calitatea materialelor folosite în construcție.

Este foarte important ca fundația să prezinte siguranță în exploatare.

În cazul construcțiilor din lemn, datorită greutăți reduse a acestui tip de structură, fundația poate fi realizată în sistem economic.

Studiul geotehnic efectuat prima oară, recomandabil la cumpărarea terenului și a doua oară obligatoriu la obținerea autorizației de construire își dovedește pe deplin necesitatea.

Fundațiile se pot executa din: beton simplu (B 100), beton armat, la un teren cu o structură neomogenă, supus tasării, din piatră naturală cu sau fără mortar folosit cu rolul de liant, anrocamente folosite în zonele de munte și de deal, de obicei pentru construcții mai ușoare. Din zidărie de piatră, se execută din piatră de râu, prinsă în mortar, din beton ciclopian, se obține prin înglobarea în proporție de circa 30%, în beton a pietrelor brute, a pietrelor de râu.

Adâncimea fundației se stabilește în funcție de: adâncimea de îngheț, existența pânzelor de apă freatice, caracteristicile rezultate din studiul geotehnic. Fundațiile de mică adâncime, caracteristice caselor din lemn, pot fi continue sau izolate.

Se recomandă ca fundația să iasă 25-30 cm deasupra nivelului solului pentru a evita umezirea zidăriei pe timp de ploaie. Pentru construcțiile ușoare, case, case de vacanță, garaje o soluție recomandabilă este aceea a realizării unei fundații continue cu descărcări pe reazăme izolate, care realizează o presiune efectivă mai mare pe teren, compensând presiunea de umflare.

Pentru a asigura o stabilitate crescută și o exploatare normală a unei clădiri, atât terenul pe care se constriește, cât și fundația trebuie să îndeplinească anumite condiții:

– Terenul trebui să fie suficient de rezistent, astfel încât să nu cedeze sub apăsarea fundației;

– deformațiile pe care le poate comporta terenul nu trebuie să depășească limita admisibilă pentru tipul de construcție;

– fundația trebuie să fie alcătuită încât să aibă capacitatea de a transmite și repartiza uniform și în deplină siguranță, efortul la care este supusă de către partea de suprastructură (construcția superioară).

Structura pereților: pereții construcției, prin funcțiile lor sunt un element cheie în ansamblul construcțiilor din lemn. Prima lor funcție este dată de componenta de structură statică autoportantă, care garatează durabilitatea în timp și siguranța în exploatare.

La pereții caselor ecologice această funcție este asigurată de structura de lemn masiv, stâlpi și traverse. O altă funcție de bază a pereților este capacitatea de izolare termică-fonică, de regulă cu inserția straturilor de vată minerală. Ultima funcție principală a pereților este aspectul estetic.

Uzual, scheltul construcției, structura de rezistență, se face din stâlpi ,/dulapi din lemn masiv, de regulă rășinoase tratat complet cu dimensiuni de (12-20) x 50 cm, așezați vertical la distanță de 40-50 cm unul de celălalt. La pereții interiori, grosimea stâlpilor poate fi mai redusă, 10 cm. Izolarea pereților exterior se face prin fixarea straturilor de vată minerală, grosimi de 5 până la 12 cm.

Pe partea exterioară a pereților se poate fixa un strat de OSB, plăci din așchi late, care asigură panourile de casă și întregii construcții rezistența deosebită la deformare, mai ales la forțe orizontale, vânturi puternice, cutremure.

Variante de placări exterioare, între stratul termoizolant și tencuială ori lambriu:

Cherestea, astereală, șipci de tencuială și plasă rabitz;

OSB, polistirea expandat de 40 mm grosime și plasă din fibră de sticlă;

Cherestea astereală, strat de polistiren expandat de 20-30mm;

Plăci de heraklith, plăci din fâșii înguste de lemn din esență moale, tratate antiseptic și liante cu ciment și plasă rabitz;

Polostiren expandat și plăci din plastic orizontale, siding;

Polistiren expandat și plăci din mase plastice, imitație cărămidă sau piatră;

Polistiren expandat și lambriuri lemn, lăcuite sau vopsite.

Structura de bază: prima fază a construcției în care pereții și șarpanta sunt montați, învelitoarea este pusă și tâmplăria exterioară este montată, urmează următoarele faze:

Structura pereților, exterior-interior;

Structura planșeu cu izolație;

Șarpantă;

Finisare streașină;

Pregătire pentru învelitoare;

Învâlitoare;

Jgheaburi și burlane;

Tâmplărie exterioară;

Glafuri interiare și exterioare;

Finisare exterioară termosistem: polistiren, placă cu glet, tencuială, lambriu finisat;

Montaj căptușeală plafon, exemplu: gipscarton, lambriu;

Montaj căptușeală pereți interiori (lambriu, gipscarton);

Pregătire instalație electrică, tuburi de protecție eventual cablaj;

Pregătire instalație de alimentare evacuare apă;

Pregătire instalație termică;

Pregătire instalație gaz;

Finisaj pardoseală terase, balustradă;

Coș fum;

Montaj întrerupătoare, prize, tablou electric;

Instalație sanitară;

Izolare pardoseală la nivelul fundației, polistiren extrudat,

Pardoseli, gresie, dușumea, parchet, linoleu, montarea ușilor interioare.

Planșeele

Construcțiile pe structură din lemn se particularizează prin excepționale calități termo și fonoizolatoare ale planșeelor. Stratul izolator de vată minerală sau polistiren expandat reglează transferurile de căldură pe verticală și amortizează foarte eficient chiar și zgomotele cele mai stânjenitoare.

Spre deosebire de planșeele de beton, cele ce fac parte din structura orizontală de rezistență a caselor din lemn pot primi cu mai multă ușurință și cheltuieli mai reduse, finisaje variate și spectaculoase. Grinzile structurii pot fi lăsate la vedere, efectul estetic fiind garantat.

Ele pot fi acoperite în totalitate prin placare cu lambriu izolator suplimentar.

Un planșeu bine executat, conform detaliilor din proiectul de structură, este tot atât de rezistent din punct de vedere ca și unul de beton armat.

Pentru planșee, peste panourile de pereți se așează, de regulă, dulapi orizontali de 20/5 cm, la interval de 40-50 cm, care constituie elementul de rezistență al planșeelor. Peste acestea se așează straturile care formează pardoseala încâperilor, în primul rțnd termoizolația.

Opțional, în locul grinzilor masive se pot folosi grinzi lamelare, lipite multistrat. Planșeele se pot realiza în mai multe moduri construcțive:

– Planșee cu grinzi din lemn dispuse la distanțereduse 40-60 care se reazemă pe scheletul portant din lemn;

– Planșee cu grinzi din inimă plină realizate din placaj și încheiate. Aceste tipuri de grinzi dau posibilitatea de odulare astfel încât să se poată acoperi deschideri și forme diverse în plan ale construcției;

– planșeele cu ferme din lemn realizate cu zăbrele metalice sau din lemn. Această soluție dă posibilitatea unei montări simple pe șantier, fără a folosi utilaje de ridicare, iar poziționarea conductelor pentru instalații se poate face în înâlțimea grinzilor prin golurile existente;

– în cazul etajelor mansardate, tălpile inferioare ale fermelor de acoperiș constituie grinzile de plașeu peste etaj.

În toate cazurile, termoizolația și fonoizolația la nivelul planșeului se realizează cu saltele de vată minerală sau polistiren cu densitate mare.

La partea interioară se execută finisajul travaliului alcătuit din plăci de gips carton sau lambriuri din lemn, montate prin intermediul unui caroiaj de șipci.

La partea superioară, pentru îmbunătățirea comportării structurii de rezistență a construcțiilor din lemn la solicitări seismice sau la solicitări de vânt cu intensitate mare, grinzile planșeelor se vor placa cu plăci fibrolemnoase tip OSB sau cu două rânduri de scânduri dispuse încrucișat la 45°.

Fixarea plăcilor fibrolemnoase sau a scândurilor pe grinzile de plașeu se realizează cu cuie și holzsuruburi, iar fixarea grinzilor de scheletul portant din lemn se face cu piese metalice speciale.

Pentru o prelucrare cât mai eficientă a eforturilor de lunecare în plan orizontal, plăcile fibrolemnose sau scândurile trebuie să fie prelucrate pe cant în sistem lambă și uluc.

Dacă se dorește un montaj rapid și se dispune de utilaje de ridicare a planșeelor se pot realiza module prefabricate asemeni panourilor de pereți: cu termoizolație, placare de rezistență din plăci OSB sau scânduri încrucișate, finisaje.

Bariera anti-vapori, are rolul de a minimaliza efectele umitidății. Există trei modalități prin care umiditatea atacă construcția:

– Difuzia: umiditatea migrează dintr-o zonă cu umiditate crescută într-o zonă cu umiditate redusă. Acest fenomen face ca fenomenul să se extindă în scurt timp în zone întinse ale construcției. Bariera anti-vapori face ca difuzia umidității să fie redusă sau chiar să fie eliminată;

– acumulările și scăpările de aer din construcții generează spații în care se acumulează umiditate în exces în cavitățile din pereți și în eventualele imperfecțiuni ale structurii. Bariera anti-vapori creează un strat izolator care diminuează substanțial aceste efecte.

– Pătrunderea ploii afectează structura izolatoare a casei. Bariera anti-vapori este utilizată pentru a preveni infiltrațiile generate de acțiunile ploii.

Interesul pentru creșterea eficienței termice a locuinței a făcut ca tehnologiile dezvoltate pe această linie să determine scăderea infiltrațiilor de aer și implicit a umidității, fapt care generează creșterea coeficientului termic al construcției. Umiditatea care pătrunde în clîdire, în special prin zonele de intersecție ale structurilor generează condens, detrmină ulterior apariția igrasiei și mucegaoilul care au efect distructiv asupra clădirii. Barierele anti-vapori bine realizate reduc aproape la zero riscurile apariției umidității asupra clădirii. Barierele anti-vapor bine realizate reduc apropae la zero riscurile apariției umidității în noua construcție.

Nivelul de umiditate al aerului definește umiditatea relativă a construcției. O umiditate relativă de 100% indică faptul că aerul conține o mare cantitate de vapori fapt care poate influența negativ temperatura din incintă. O umiditate relativă situată între 30 și 50% este optimă pentru un grad de confort normal.

Pentru izolarea pereților și a acoperișului contra infiltrării umidității se folosesc bariere anti-vapori realizate, de regulă, din folii de polietilenă sau folii de aluminiu montate într-o structură continuă, etanșă, care previne realizarea scurgerilor de aer și difuzia vaporilor de apă în interiorul construcției. Cel mai utilizat material pentru realizarea barierei de vapori pentru pereți din structuri prefabricate din lemn este folia de polietilenă continuă cu grosimea de 0,15 mm.

Bariera anti-vapori este o membrană care restricționează migraarea umidității prin difuzie din zone cu un grad înald de umiditate. Bariere de vapori trebuie instalată în apropierea părții încălzite a preților pentru a nu genera condensarea vaporilor de apă pe partea rece a structurii.

Ferestrele, condensul care se instalează în jurul ferestrelor este determinat de scăpările de aer care apar datorită unor probleme de construcție. Problemele de condens pot fi rezolvate prin creșterea eficienței termice a ferestrei, reducerea pierderilor de aer din jurul ferestrei printr-o etanșare mai bună, realizarea încălzirii suplimentare a zonei, montarea unei bariere tip termopan.

Zonele de intersecție ale preților și tavanului, sunt principalele generatoare de umiditate, putând afecta structura preților și generând scăderea coeficientului termic și scăderea substanțială a confortului din locuințe. O bună barieră anti-vapori poate diminua în mare măsără eventualele neajunsuri.

Mansarda și plafonul, scăpările de aer din mansardă și condensul care apar ulterior pot afecta structura generală a clădirii. O bună izolație exterioară, o ventilație eficientă și o barieră anti-vapori pot înlătura aceste neajunsuri.

3. STUDIU CAZ CANTINĂ PE STRUCTURĂ LEMN

3.1. DATE GENERALE PRIVIND CONSTRUCȚIA

Lemnul a fost folosit ca material de construcție încă din cele mai îndepărtate timpuri, suferind diverse prelucrări, în scopul satisfacerăă unor nevoi din ce în ce mai mari. Lemnul constituie în continuare un material de bază în activitatea de construcții datorită proprietăților sale fizico-mecanice favorabile și a multiplelor avantaje de ordin tehnic și constructiv.

În etapa actuală în țara noastră folosirea lemnului este puternic conturată de alte materiale cum sunt: oțelul, betonul armat, materiale plastice, aluminiul, devenind dintr-un material structural, un material folosit în special pentru cofraje, sprijiniri, elemente de finisaj.

Folosirea lemnului pentru structura acoperișurilor sub formă de ferme din lemn de rășinoase cu consum redus sau mediu de oțel.

Figura. Schema de axe pentru o fermă cu deschiderea de 12,70 m

Avantajele construcțiilor din lemn:

– Coeficient de calitate, raport între rezistența mecanică și masa volumică ridicat, fiind comparabil cu oțelul și superior zidăriei și betonului;

– Coeficient de dilatare termică lineară redus α = (3…8) x 10-6 în sens longitudinal fibrelor;

– prelucrare ușoară cu mână de lucru mai puțin calificată;

– executarea și montarea construcțiilor din lemn se poate face în orice anotimp fără a se lua măsuri speciale;

– construcțiile din lemn pot fi asamblate și remontate cu ușurință și cu costuri minime;

– permit realizarea unor forme arhitecturale plăcute;

– la prelucrare și la punerea în operă consumul de energie este mic, de cca. 5 ori mai redus decât la beton;

– în cele mai multe zone din țară lemnul este un material local;
– durabilitatea construcțiilor din lemn crește în cazul unui regim optim de exploatare și când lemnul este protejat împotriva putrezirii și a focului.

Evident, le,mul are și dezavantaje, însă neajunsurile materialului lemnos pot fi înlâturate prin tratare corespunzătoare a acestuia cu substanțe ignifuge și fungicide și printr-o tehnologie modernă de prelucrare și de fabricație.

În ultima perioadă s-au construit diverse spații de producție, depozitare de tip hală, restaurant, cantină cu o singură deschidere, frecvent între 10 și 15m. În cele mai multe cazuri s-au preferat structurile metalice atât pentru stâlpi și grinzi cât și pentru structura acoperișului, realizate din europrofile care au avantajele și dezavantajele lor. Unele dintre dezavantaje sunt:

– Debitarea, uzitarea și montajul se fac cu echipe cu un grad mai mare de calificare de regulă în unități de producție specializate corespunzător, spații relativ mari, pod rulant, echipamente speciale de debitare și sudare;

– materialele nu sunt locale și prin urmare necesită cheltuieli de transport, manipulare și depozitare;

– de cele mai multe ori profilele metalice, panourile de închidere, accesoriile sunt importante.

În cazul acestei cantine propunerea este folosirea betonului armat la realizarea fundațiilor, stâlpilor și grinzilor sau numai pentru realizarea fundațiilor și folosirea lemnului la realizarea fermelor de acoperiș și a pereților de închidere.

Fermele triunghiulare cu consum mediu de oțel sunt realizate din lemn masiv ecarisat cu îmbinări păsuite (chertare), care pot transmite numai eforturi de compresiune. Alegerea tipului de fermă se face prin dirijarea eforturilor de întindere către montanții din oțel beton și diagonale descendente comprimate care se vor executa din lemn de rășinoase. Tălpile superioare și inferioară se execută din lemn de rășinoase. Capacitatea portantă a îmbinărilor cu chertare este destul de mare, prin urmare aceste tipuri de ferme sunt raționale pentru deschideri de 10…20m.

Pentru intervalul (travea) de dispunere a fermelor există două variante: o variantă reprezintă dispunerea la distanțe de 4-6m, caz în care longitudinal, în dreptul nodurilor fermei vor fi dispuse pane din lemn, peste care se va bate astereală orinetată după panta fermei. În această variantă este necesară contravântuirea în planul acoperișului transversal și longitudinal.

O a doua variantă o reprezintă dispunerea fermelor la distanțe de cel mult 1m, caz în care astereala va fi bătută direct pe tălpile fermelor la distanțe de cel mult 1m , ca în care astereala va fi bătută direct pe tălpile superioare ale fermelor, în sens perpendicular pe linia de pantă. În acest fel se asigură contravântuirea în planul acoperișului și implicit o rigiditate sporită a acestuia.

Fixarea fermelor pe zidurile longitudinale se face prin intermediul unei subgrinzi pe o cosoroabă montată și ancorată de partea superioară a acestora.

Figura . Montanți din OSB

Pentru a evita îmbinările solicitate la întindere, respectiv prin eclipsarea tălpii inferioare s-a limitat lungimea tălpii inferioare la aproximativ 14,50 m, lungime pe care cele mai multe ateliere de prelucrare a lemnului brut au garantat-o.

Calculul pentru astfel de ferme se face conform cu normativul privind proiectarea construcțiilor din lemn NP 005-2003.

Atenția sporită trebuie acordată îmbinărilor și în special îmbinării nodului de capăt, unde îmbinarea prin chertare solicită la forfecare în lungul fibrelor talpa inferioară. Prin urmare poate rezulta o îmbinare cu prag dublu, în cele mai multe cazuri, sau simplă. Suplimentar, pentru a avea o rigiditate sporită a nodului se pot prevedea buloane înclinate între talpa superioară și subgrindă, sau eclipsare de o parte și de alta a nodului cu scânduri, dulapi sau plăci tip TEGO.

Figura. Nod de capăt

Nu întodeauna intersecțiile de axe ale elementelor sunt corelate astfel încât să nu apară excentrități în nodurile tălpii inferioare s-au preferat îmbinări cu saboți care să asigure o astfel de axare .

Figura. Îmbinare cu sabot

Planșele pentru execuție, în afară de schemele generale, detalii de noduri este bine să conțină abloanele elementelor, cu toate cotele chertărilor pentru a asigura precizia de execuție.

Figura. Șablon pentru debitarea și chertarea tălpii superioare TS 12 X 15L= 737cm, 2 bucăți/fermă

Montarea se poate face practic în orice anotimp și poate fi făcută la sol și montaj cu macara sau la poziție ccu asigurarea cel puțin a săgeții la mijlocul fermei egale cu zero prin intermediul unor popi metalici extensibili sau din lemn.

Avantajele acestor tipuri de ferme:

Lemnul de rășinoase poate fi considerat ,, local" în aproape toate zonele țării;

– Atelierele de prelucrare a lemnului brut sunt amplasate, de regulă, foarte aproape de zonele de unde lemnul este tăiat, ceea ce conduce la cheltuieli minime de transport, depozitare, manipulare;

– prelucarea și montajul se poate face în șantier, după șabloane cu forță de muncă puțin calificată;

– prelucrarea și montajul se pot face practic în orice anotimp;

– toate materialele pentru realizarea acestor ferme sunt ușor de procurat, necesită prelucrări primare și montaj facil.

Figura. Montajul în poziție

3.2. CANTINĂ FERMĂ DIN LEMN , ÎMBINARE PRIN

Date geometrice

Deschiderea: l =18,00 m

Înălțimea la coamă: h = 10,00m

Lungimea: L = 10 travei x 3,00m = 30,00m

La fermele triunghiulare cu 2 pante, înâlțimea optimă se determină în funcție de deschiderea fermei, după cum urmează:

Hf =

Condiții de amplasament

Tăuții Măgherăuș ;

categoria de teren I, zona urbană;

clasa de importanță, expunerea la acțiunea vântului III, (construcții de tip curent);

Material

lemn de brad;

clasa de calitate a lemnului: I;

modul de tratare a lemnului: ecarisat, ignifugat;

învelitoare: tablă cutată;

pane din lemn de brad;

Evaluarea încărcărilor permanente

a. Învelitoare: tablă cutată 8 mm

G Kn/m2= 0,0768 Kn/m2

Suprafața învelitorii

BIBLIOGRAFIE

Crișan, R., Gogulescu S., (2001). Construcții din lemn, Editura Universitară Ion Mincu, București.

Crișan R., (2006). Construcții din lemn. Publicație pentru uz didactic, Editura universitară Ion Mincu, București.

Loss C., Tannert T., Tesfamariam S. (2018), State-of-the-art review of displacement-based seismic design of timber buildings, Construction and Building Materials, 191.

Furdui C., Fechete-Nagy L., (2009). Structuri din lemn. Curs pentru studenții CCIA.

Pașca E.R.‚ (2001). Tehnologia reabilitării construcțiilor. Editura U.T.PRESS, Cluj-Napoca.

Pătraș S., (2015). Instrucțiuni tehnice pentru realizarea caselor cu structura din lemn și pereți stratificați (framing), Romwoodhouse – Asociația Constructorilor de Case pe Structură din Lemn, București.

Isopescu D., Stănilă O. (2014). Lemnul în construcții. Îndrumar pentru lucrări de laborator, Editura Societății Academice ,,Matei-Teiu Botez”, Iași.

Ionescu G., (1992) .Monomente istorice studii și lucrări de restaurare, Direcția monumentelor istorice.Editura Academiei, Cinec.ro

*http://www.revistaconstrucțiilor.eu/index.php/2014/08. Revista constucțiilor nr 106, august 2014

Ghid pentru calculul la stări limită a elementelor structurale din lemn, NP 019-1997

Normativ privind proiectarea construcțiilor din lemn, NP 005-2003