Susandorian20@gmail.com 794 Curs Slc Ispas Text

Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 1 II Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 2 Cuprins Scurt istoric …………………………………………………………………………………………………………………… 3 Materialul lemnos utilizat în construcii ………………………………………………………………………….. 17 Structuri portante verticale (perei) …………………………………………………………………………………. 49 Structuri orizontale (planee) ……………………………………………………………………………………….. 111 arpante …………………………………………………………………………………………………………………….. 130 Bibliografie ……………………………………………………………………………………………………………….. 165 Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 3 1. SCURT ISTORIC Preistoria Lemnul este incontestabil cel mai vechi material de construcie. S-au descoperit dovezi arheologice ale existenei construciilor, cu destinaia de locuin , înc din paleolitic (app. 35000 de ani î.e.n.). Acestea se prezentau ca ad posturi semicirculare construite din crengi sprijinite de un stâlp central (un trunchi de copac). Toat aceast structur se acoperea cu frunze, trestie, piei pentru a oferi protecie împotriva intemperiilor i animalelor s lbatice. Fig. 1.1. Ad posturi din lemn i paie în Mali Astfel de tehnici de construcie au existat peste tot în lume : Africa, Asia, America, Europa. Aceasta se explic prin disponibilitatea resursei lemnoase, propriet ile lemnului i prin uurina prelucr rii i punerii în oper . Fig. 1.2. Locuin e nomade în Africa Fig. 1.3. Locuin e lacustre Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 4 Fig. 1.4. Locuin e lacustre. Reconstituire a unui sat din epoca de piatr (Unteruhldingen, 2200 î.e.n.) Odat cu sedentarizarea populaiilor în neolitic (9000 5000 î.e.n.) i schimbarea statutului omului de la cel de vân tor-culeg tor nomad la cel de agricultor sedentar s-a înregistrat i o evoluie a construciilor. Intr-o prim faz , locuinele se prezentau ca edificii semi-îngropate (bordeie), acoperite cu stuf, trecându- se apoi la construcii pe piloi (stâlpi), pe ap (lacustre) sau pe uscat. Se poate spune c acestea din urm reprezint precursorii construciilor cu structur din lemn de azi. In jurul anului 8000 î.e.n., când Europa era acoper it în cvasi-totalitate de p duri, aici au ap rut sate cuprinzând mai multe zeci de locuin e (bordeie) având form rotund . Aceast form va fi înlocuit înspre anul 3000 î.e.n. de cea rectangular , importat din zona Orientului apropiat împreun cu sistemul de construcie pe piloi. Forma circular se va p stra îns în aez rile mai mici în timp ce planul rectangular se va dezvolta în special în a ez rile importante. Un exemplu concludent de a ezare uman important din perioada 7000 5000 î.e.n. este cea de la ˙at al Hüyük (Anatolia, pe teritoriul actual al Turciei). Aici locuinele se prezentau sub form de construcii în terase. Casele erau dispuse strâns legate unele de altele, cu pereii din c r mizi ne-arse, care susineau grinzi de lemn cu deschidere de aproximativ 4m, acoperite cu crengi. Invelitoarea era constituit din trestie acoperit cu argil . Un lucru interesant: accesul se f cea prin partea superioar (de pe acoperi). Mai aproape de zilele noastre (primele secole ale erei noastre), aa-numitele « pueblos » din sudul SUA au fost construite pe acelai model. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 5 Fig. 1.5. Reconstituire a unei locuin e de la ˙atal Hüyük (Anatolia) Antichitatea ˛n perioada ultimelor secole î.e.n. lemnul devine, al turi de piatr , un material de baz în arhitectura greac i roman . Astfel, istoricul roman Plinius cel B trân (23 79 î.e.n.) ne d în a sa Naturalis Historiæ (Istoria natural ) o descriere precis a speciilor forestiere utilizate în construcie, a uneltelor folosite la prelucrare (bard , fer str u, rindea), precum i a prepar rii i utiliz rii adezivilor cunoscui în epoc . ˛ntre 160 i 180 e.n., geograful grec Pausanias scrie o Descriere a Greciei (Hellados Periegesis) în care arat c primul templu de la Delphi a fost construit din lemn de laur i c templele lui Apollo din Thermos, al Herei din Lycenes i al lui Poseidon din Mantineia din lemn de stejar. De asemenea coloanele templului Herei din Metaponte (Italia) erau realizate din lemn de vi de vie (!). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 6 Fig. 1.6. Sarpanta templului lui Apollo de la Thermos (Grecia). Studiu i reconstituire de J.P.Adam Fig. 1.7. Principiul realiz rii arpantei de c tre grecii antici (Studiu i reconstituire de J.P.Adam) ˛nspre secolul VI î.e.n. se constat o trecere treptat de la arhitectura sacr din lemn la cea din piatr (marmur ). In tratatul s u de arhitectur «De architectura», inginerul-arhitect roman Vitruvius explic cum au ap rut structurile antablamentelor dorice i ionice din aceast transformare a arhitecturii lemn piatr (Fig. 1.8). In ceea ce privete arhitectura laic , tot Vitruvius este cel care a l sat posterit ii date despre gradul avansat al tehnicii dulgherilor romani. Sistemul de construcie format dintr-un caroiaj de montani i traverse (stâlpi i grinzi), cu zid rie de umplutur , denumit de c tre Vitruvius « opus craticium », era o modalitate curent de construcie a locuinelor i altor cl diri laice cu importan sc zut , dup cum s-a descoperit prin excavaiile arheologice de la Pompei, Herculanum i Stabia (vezi Casa a graticco de la Herculanum, Fig. 1.9). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 7 Fig. 1.8. Reconstituire a unui antablament (dup descrierea lui Vitruvius) Din punct de vedere al prelucr rii lemnului se tie c debitarea butenilor se f cea deja cu fer straie (joag re) acionate cu ajutorul morilor de ap , iar suprafeele se puteau rindelui manual pentru a obine o calitate superioar . Fig. 1.9. « Casa a graticco » de la Herculanum ˛n antichitatea extrem oriental , un element caracteristic al construciilor din lemn a fost pagoda. Primele exemple sunt reprezentate nu numai de turnurile epocii Han (206 î.e.n. 220 e.n.), dar i de turnurile descoperite în India, în particular turnul din lemn al regelui Kanishka (secolul al II-lea e.n.). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 8 Fig. 1.10. Templul Pusokusa (Japonia) Fig. 1.11. Templul Kyomizu de la Kyoto (Japonia) Detaliu al acoperi ului în consol Aceste pagode aveau un plan al bazei rectangular. Acoperiurile se a ezau pe coloane din lemn cu ajutorul consolelor. Aceast structur , cu consolele acoperiului care se ridic înspre extremit i a generat o estetic remarcabil i s-a r spândit în întreg extremul orient (Japonia, Thailan da etc.). Evul mediu Primele secole ale erei noastre au fost relativ puin studiate în ceea ce privete modalit ile de construcie. Se tie totui c bisericile i castelele erau construite în general din lemn. Regii merovingieni tr iau în palate din lemn iar majoritatea bisericilor ridicate de c tre Charlemagne erau tot din lemn. Chiar dac se spunea c Biserica, fiind casa lui D-zeu pe p mânt, trebuie construit din piatr , se construiesc înc biserici din lemn (inclusiv cele maramure ene). Stavkirke Un sistem remarcabil de construcie a bisericilor din lemn a fost cel ap rut în Norvegia i denumit «din lemn în picioare» (denumite «Øglises en bois debout» în limba francez , respectiv «stave churches» în limba englez ). Celebrii vikingi, trecând la religia cre tin i împrumutând de-a lungul raidurilor lor în vestul i sudul Europei diferite tehnici de construcie, au dezvoltat în cursul secolelor XI i XII una dintre cele mai remarcabile expresii arhitecturale: stavkirke. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 9 Fig. 1.12. « Stavkirke » din Borgund (Norvegia) Fig. 1.13. « Stavkirke » din Borgund (seciune vertical ) Aceste biserici sunt constituite dintr-o parte central înalt nava propriu-zis ridicat pe o structur din stâlpi (lemnul „în picioare”), înconjurat de structuri laterale care se sprijin în principal pe nava central . Fiecare perete al navei centrale este format din mai multe cadre în timp ce pereii exteriori sunt formai din câte un singur cadru. Stabilitatea structural a acestor edificii este asigurat prin contravântuire cu ajutorul leg turilor diagonale de tip « crucea Sf. Andrei » i a fermelor din arpant . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 10 Fig. 1.14. « Stavkirke » din Borgund (vedere în plan) Fig. 1.15. Travee a unei « Stavkirke » Pereii din lemn masiv suprapus Construciile din buteni suprapui au fost practicate pe scar larg pân în zilele noastre în toate rile Europei nordice (Suedia, Finlanda, Norvegia, Rusia, Polonia …), regiuni puternic împ durite în special cu r inoase. Se reg sesc astfel de structuri i în zonele muntoase (deci mai împ durite) din sudul continentului, ca de exemplu în zona Balcanic . Propriet ile izolatoare ale lemnului l-au f cut foarte potrivit ca material de construcie pentru climatul acelor zone. Fig. 1.16. Cl diri norvegiene din bu teni suprapu i (sec. XIII e.n.) Fig. 1.17. Bu teni ecarisa i, asambla i în coad de rândunic Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 11 Exist dovezi arheologice clare c aceast tehnic de construcie (din buteni suprapui) era cunoscut înc înaintea erei noastre, odat cu epoca fierului, dar dezvoltarea pe scar larg s-a produs mai ales pe perioada evului mediu. Principiul acestui sistem de construcie const în suprapunerea în plan vertical, unul peste altul, a mai multor buteni a c ror lungime putea atinge pân la 8 9 metri. La punctele de intersec ie butenii se încastreaz unul în altul cu ajutorul unor îmbin ri, variate ca form i tehnici de execuie. Pentru prevenirea cr p rii butenilor ca urmare a usc rii, se provocau cr p turi pe partea superioar a acestora cu ajutorul unor pene. Acest sistem constructiv este folosit i în zilele noastre în special pentru case de vacan , pensiuni, moteluri etc. amplasate în zone muntoase i/sau împ durite, datorit nu numai avantajelor cum ar fi: lemnul este un material natural, regenerabil, uor prelucrabil, cu propriet i de izolare termic bun , cât i faptului c se preteaz foarte bine prefabric rii. Tocmai de aceea, în cadrul cercet rilor sale asupra industrializ rii construciilor, arhitectul german Walter Gropius (1883 196 9) a utilizat sistemul butenilor suprapui pentru realizarea casei Sommerfeld (Berlin 1921). Fig. 1.18. Casa Sommerfeld (Berlin) Epoca modern i cea contemporan Pereii de tip cadru cu structur din lemn masiv Acest sistem constructiv, oarecum asem n tor cu cel antic roman denumit « opus craticium » s-a dezvoltat începând cu Evul mediu, primele variante fiind cele cu montanii înfipi în sol. Incetul cu încetul s-a trecut, mai ales în cazul unor soluri instabile, la realizarea unor socluri din piatr sau folosirea unor t lpi (grinzi la sol) din lemn masiv. De-a lungul timpului s-au dezvoltat sisteme regionale de asamblare care au devenit caracteristice. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 12 Fig. 1.19. Biseric protestant din Kuhlendorf (Alsacia) Fig. 1.20. Construc ii la Troyes Din punct de vedere mecanic, structura de tip cadru pe grinzi i stâlpi din lemn masiv formeaz un schelet articulat. Dimensionarea elementelor structurale i a îmbin rilor se f cea în conformitate doar cu experiena maestrului dulgher. Bineîneles c pentru a evita evenimentele nepl cute supradimension rile erau generoase. Preg tirea i ajustarea elementelor din lemn (grinzi, stâlpi et c.) se f cea pe antier, la orizontal . Structura de rezisten era ridicat în timpul prim verii, iar acoperiul se punea vara. Tot vara se f ceau umpluturile pereilor, aa încât toamna construc ia s fie acoperit i s se poat lucra la interior pe perioada anotimpurilor mai reci i mai ploioase. Ca regul general , se folosea lemnul din zona construciei. S-a descoperit îns destul de repede c anumite specii, cum ar fi stejarul, au rezistene mecanice superioare, dar i fa de d un tori (ciuperci, insecte). Tocmai de aceea s-au construit edificii din stejar în zone în care predominau masiv r inoasele (vezi cazul Rusiei). De asemenea, în Frana s-au construit cl diri cu structur din stejar începând din secolul XIV i pân în secolul XVI (secolul XVIII în Alsacia), cl diri care sunt i la ora actual în stare foarte bun . arpantele compuse Datorit consumului tot mai important de lemn i a puternicei dezvolt ri a construciilor navale, Europa a început s se confrunte cu penuria de material lemnos de dimensiuni mari. Astfel, a fost necesar g sirea de soluii inovatoare pentru realizarea structurilor mari utilizând lemn de dimensiuni mici. In acest sens, înc în secolul XVI, arhitectul francez Philibert Delorme (1510 1570) a inventat ceea ce se nume te Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 13 « arpanta recompus ». Pus în faa constrângerilor specifice lemnului de dimensiuni mici, a renunat la folosirea fermei latine i a pus la punct o arpant care a avut ca model atât arcele din piatr cât i asambl rile navale. Se poate afirma c acest demers este prima tentativ modern de regândire a utiliz rii lemnului într-o form structural nou . Fig. 1.21. Detalii privind principiul arpantei recompuse arpanta castelului Muette (app. 1550) este primul exemplu de realizare a unui arc compus din piese de lemn scurte. Acest principiu constructiv va fi preluat i ameliorat în secolul XIX de c tre colonelul francez Amand Rose Émy pentru a realiza arpanta manejului colii militare de la Libourne (1821), lâng Bordeaux sau cea a caz rmii Rochambeau (1823) în Savoia (Fig. 1.22). a. b. Fig. 1.22. arpanta cazarmei Rochambeau Mont-Dauphin, Hautes Al pes (1823): a. vedere general ; b. detaliu. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 14 Construc iile din lemn cu structur uoar R spândirea fer straielor mecanice, apariia fer straielor circulare multiple i a mainilor de fabricat cuie odat cu sfâr itul secolului XVIII, au transformat practicile construciilor în SUA. Astfel, scândura b tut în cuie a marcat o veritabil revoluie, f când ridicarea unei construc ii din lemn mult mai abordabil , atât din punctul de vedere al tehnicii propriu-zi se cât i din cel al preului. Era, dintr- o dat , mult mai u or s construieti o cl dire, cu mijloace i resurse mai ieftine. Sistemul ap rut consta într-un schelet u or din lemn, cu perei ce se ridicau pe în limea a dou etaje, placai cu scânduri. Primele case de acest fel ( balloon frame house) au fost construite la Chicago între 1830 i 1840, de unde acest sistem s-a r spândit de o manier general pe tot teritoriul SUA. Fig. 1.23. Pere i cu structur uoar din lemn (SUA) Fig. 1.24. Imobil cu structur uoar din lemn (SUA) Construc iile din lemn cu pere i uori pe platforme Un sistem care a ap rut rapid, derivând din cel anterior a fost cel num it « plateform frame ». Diferena fa de tipul « ballon » este dat de în limea pereilor. Astfel, la cel de-al doilea tip, pereii se înal pe un singur etaj, plan eul peste primul etaj constituind platforma pe care se ridic pereii etajului urm tor. Ambele sisteme se utilizeaz în prezent dar cel mai folosit i care s-a generalizat în toat lumea este cel de-al doilea: structura cu perei u ori pe platforme. Panourile de placaj i mai apoi de OSB (Oriented Strand Boards) au completat metoda începând cu debu tul secolului XX. In paralel, aceeai tehnic constructiv a dezvoltat i diferite forme de prefabricare. Este tehnica cel mai des folosit la ora actual la construciile din lemn. Structurile lamelare Ideea asambl rii unor lamele din lemn prin încleiere pentru a obine piese mai mari exista înc de la începutul secolului XIX, dar prima aplicaie nu s-a produs în domeniul construciilor ci în cel al Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 15 mobilierului. Astfel, înspre 1830, fabricantul de scaune Michael Thonet (1796 1871)realizeaz primele experimente de obinere a elementelor mulate pentru scaune, din lamele de lemn încleiate. Thonet prezint primele sale scaune din lemn lamelat-încleiat în 1836 i le comercializeaz rapid. Totui, slaba rezisten la mediul umed a adezivului folosit, îl face s abandoneze tehnica i s se îndrepte înspre cea a lemnului curbat, cu care va avea un binecunoscut succes. Aplicarea tehnicii lemnului lamelat-încleiat în domeniul construciilor a venit odat cu secolul XX. Astfel, în 1900, maestrul dulgher german Otto Hetzer depune un brevet de fabricare a grinzilor compuse din lamele de pin silvestru încleiate cu adeziv pe baz de cazein i destinate s fie folosite ca grinzi de susinere a plan eelor. Tot el depune în 1906 un brevet pentru realizarea grinzilor lamelare curbe. Tehnica grinzilor lamelare s-a extins mai apoi în toat Europa i în lume, cu prec dere în Germania, Austria, Benelux, rile nordice, SUA, Canada. Aplicaiile au fost i sunt în special în domeniul construciilor de mari dimensiuni: hangare, s li de spectacole, s li expoziionale, patinoare, piscine etc. într-o multitudine de expresii arhitecturale. Fig. 1.25. Garaj construit la Paris (1937) Fig. 1.26. Patinoar de vitez la Erfurt Fig. 1.27. Centru primire clien i la Grieskirchen Fig. 1.28. Sal de sport la Jicin (Rep. Ceh ) Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 16 Fig. 1.29. Structur de tip dom Fig. 1.30. Cl dire agricol în Lozere (Fran a) Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 17 2. MATERIALUL LEMNOS UTILIZAT ˛N CONSTRUC II Materialul lemnos se utilizeaz în construcii în dou forme principale: – lemn masiv sub form de piese obinute integral din lemn în starea sa natural ; – produse pe baz de lemn, obinute din lemnul masiv dar care îns a suferit o serie de prelucr ri i transform ri fizico-mecanice i chimice i care se prezint sub diferite forme de reconstituire. Lemnul masiv Lemnul rotund Lemnul masiv se poate prezenta ca lemn rotund , care se obine din trunchiurile de arbori prin secionare, îndep rtarea ramurilor i cojire. Acesta este utilizat ca atare pentru realizarea eafodajelor de toate felurile i în construciile rurale de locuine sau de poduri provizorii. Se mai pot obine i jum t i de lemn rotund, utilizate ca elemente de contravântuire i de distanare în diferite eafodaje. Se folosesc aproape exclusiv speciile de r inoase (brad, molid). Pe lâng buteni (diametrul minim la cap tul gros, 20 cm) exist i alte sortimente de lemn rotund (vezi tabelul 2.1): – bilele, care sunt vârfuri sau trunchiuri de arbori; sunt folosite la schele, eafodaje etc.; – manelele, sunt folosite la sprijiniri, schele etc.; – prajinile, se folosesc la fel ca manelele; – piloii, se folosesc la fundaii, diguri, poduri. Tabelul 2.1 Dimensiunile diferitelor sortimente de lemn rotund folosit în construc ii Nr. crt. Sortimentul de lemn rotund Diametrul la cap tul sub ire (f r coaj ), cm Lungimea, m Obs. 1. Bile 12 15 6 – 9 Diametrul la cap tul gros (f r coaj ) < 20cm 2. Manele 8 11 3 6 - 3. Pr jini 4 7 2,6 4 - 4. Piloi 3 15 Diametrul la jum tatea lungimii, între 20 i 40 cm Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 18 Fig. 2.1. Lemn rotund utilizat în construc ii Lemnul ecarisat (cherestea) Lemnul masiv se poate prezenta i sub form de lemn ecarisat (cherestea). Acesta este obinut din trunchiurile cojite de arbori prin debitare pe utilaje specifice (gater, fer str u panglic , fer str u circular) dup modele de debitare elaborate în funcie de necesit i, urm rindu-se obinerea unui maxim de material lemnos ecarisat. La debitare se au în vedere supradimensiuni pentru contragere în a a fel încât în stare uscat piesele obinute s aib dimensiunile prev zute prin standarde. Pentru elementele de construcie se utilizeaz cu prec dere cherestea din specii de r inoase. Foioasele nu se utilizeaz decât pentru realizarea unor elemente speciale cum ar fi t lpi de contact, dornuri sau pene, de asemenea elemente pentru decoraiuni interioare, la sc ri, lambrisaje etc. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 19 R inoasele se caracterizeaz prin rezistene mecanice suficiente, prin coeficieni de contragere i umflare redui, iar prelucrabilitatea lor este foarte bun . Fig. 2.2. Diverse sortimente de cherestea pentru co nstruc ii Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 20 Bradul, molidul i pinul sunt principalele specii de r inoase utilizate atât în ara noastr cât i în str in tate (Europa, America de Nord). Se utilizeaz atât la exterior cât i la interior pentru: elemente de structur , ferestre, ui, acoperiri, pardoseli, pavaje din lemn, lemn pentru împrejmuiri etc. Datorit slabei durabilit i naturale fa de condiiile de mediu, la utilizarea acestor specii trebuie luate o seam de m suri privind protecia lemnului, chimice sau constructive. O specie de r inoase utilizat într-o proporie mai mic este laricele. Acesta are avantajul unei durabilit i naturale mai bune (cea mai bun dintre r inoase), dar are i dezavantaje: se g sete greu la noi (crete dispersat în masivele de molid, în num r mic) i crap u or la baterea cuielor (necesit preg urire). Se preteaz în special pentru lucr ri de exterior (plac ri exterioare, ui de exterior, ferestre etc.) tocmai durabilit ii naturale mari. Foioasele se împart în dou categorii: moi i tari. Foioasele moi (plop, mesteac n, tei, anin etc.) nu sunt folosite (în construcii) sub form de cherestea datorit durabilit ii lor sc zute. Sunt utilizate îns la fabricarea diverselor materiale pe baz de lemn care mai apoi sunt utilizate în construcii. Foioasele tari sunt mult mai dense decât r inoasele, cu rezistene mecanice superioare i mai greu prelucrabile. De asemenea, umflarea i contragerea sunt apreciabile, mai importante decâ t la r inoase. Se utilizeaz în construcii mai ales fagul i stejarul. Fagul este o specie foarte r spândit în ara noastr . Se preteaza bine la tratamente superficiale i la impregnare, ceea ce îi confer o mai mare durabilitate. De aceea se utilizeaz în special la confecionarea t lpilor, dornurilor din lemn, penelor din lemn, trepte de sc ri, parchete, praguri, lemn pentru furnire. Stejarul este o specie cu r spândire mai mic decât a fagului. Duramenul de stejar, este foarte rezistent i durabil. Contragerea i umflarea sunt mai mici ca la fag. Lemnul de stejar este u or de impregnat. Ca urmare a durabilit ii sale naturale mari este utilizat la elemente de construcie expuse timp îndelungat la intemperii (de exemplu constructii hidraulice i poduri), iar datorit rezistenelor sale mecanice i aspectului, la construcii cu elemente aparente: structur , lambris ri etc. Condiiile tehnice, condiiile de admisibilitate a defectelor i anomaliilor lemnului, precum i regulile pentru verificarea calit ii, depozitare i transport, sunt cuprinse în STAS 857-83. Piese i elemente din lemn pentru construcii. Clasificare i condiii tehnice de calitate. Astfel, în conformitate cu STAS 857- 83, piesele i elementele de construcii din lemn se grupeaz în funcie de destinaie, în raport cu natura i m rimea solicit rii la care sunt supuse, dup cum urmeaz : - categoria I-a: elemente supuse la întindere sau întindere din încovoiere la care efortul unitar dep ete 70% din valoarea rezistenei admisibile; Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 21 - categoria a II-a: elemente i piese supuse la solicit rile de compresiune i compresiune din încovoiere, sau piese supuse la întindere sau întindere din încovoiere ale c ror eforturi unitare nu dep esc 70% din rezistena admisibil ; - categoria a III-a este alc tuit din elemente supuse numai la înc rc ri accidentale cum ar fi: astereal , lucr ri auxiliare, în general piese a c ror deteriorare nu pericliteaz rezistena i stabilitatea construciei. Aa cum ar tam anterior, speciile frecvent utilizate la fabricarea cherestelei de r inoase în ara nostr sunt molidul i bradul, mai rar pinul i laricele. Cheresteaua de r inoase este produs în ara noastr conform prevederilor STAS 942-86. Cheresteaua de r inoase. Dimensiuni nominale i STAS 1949-86. Cherestea de r inoase. Clase de calitate. Cheresteaua cuprinde urm toarele sortimente de piese: scânduri, dulapi, ipci, frize, grinzi, margini i l tunoaie (vezi tabel) conform STAS 942-86. Trebuie menionat c , la cererea beneficiarului, în anumite condiii constructive pentru acoperirea anumitor necesit i, cu acordul produc torului, se pot fabrica i piese cu alte dimensiuni decât cele standardizate. Abaterile limit stabilite la dimensiunile nominale ale cherestelei de r inoase sunt standardizate. Calitatea pieselor de cherestea de r inoase se apreciaz în funcie de defectele pe care o pies le are în ansamblu sau pe o anumit unitate de lungime (de obicei 1m), în clase de calitate (A, B, C, D). Defectele luate în considerare sunt: noduri, cr p turi, teituri, defecte de form , pungi de r in etc. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 22 Tabelul 2.2 Dimensiunile cherestelei de r inoase conf. STAS 942-86 Dup cum am ar tat anterior, foioasele moi, precum aninul, plopul, salcia, mesteac nul nu sunt acceptate în construcii ca urmare a durabilit ii lor sc zute. Nici cheresteaua de fag nu este admis în structurile de rezisten a construciilor. Este folosit în general cheresteaua de fag aburit la realizarea amenaj rilor interioare, cum ar fi plac rile pereilor sub form de lambriuri sau pentru structurile parchetate, în condiiile unui climat interior cu umiditatea relativ a aerului sub 65%. Cheresteaua de foioase tari ca stejarul, paltinul, ulmul, frasinul, salcâmul pot fi utilizate în stru cturi de rezisten sau ca elemente de acoperire (lambriuri i parchete), elemente de închidere i la fabricarea uilor i ferestrelor. Calitatea pieselor de cherestea de foioase se apreciaz , la fel ca la r inoase, în funcie de defectele pe care o pies le are în ansamblu sau pe o anumit unitate de lungime (de obicei 1m), în clase de calitate (A, B, C). Defectele luate în considerare sunt similare cu cele de la r inoase. De asemenea, condiiile de calitate pe care trebuie s le îndeplineasc elementele de construcii din foioase tari sunt aceleai ca la r inoase. Pentru elementele din categoria I-a se utilizeaz clasa de calitate A, iar pentru cele din categoria a II-a i a III-a, se utilizeaz clasele A i B. Sortimentele i dimensiunile nominale ale cherestelei de foioase sunt cuprinse în STAS 8689-86 (vezi tabel). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 23 Tabelul 2.3 Dimensiunile cherestelei de foioase conf. STAS 8689 -86 Frizele rezultate în procesele de fabricaie a cherestelei de r inoase i foioase sunt utilizate în principal la producia de parchete. Caracteristicile mecanice ale lemnului utilizat la fabricarea elementelor portante în construcii, sunt prezentate în tabelul urm tor, ca limite inferioare i superioare, valorile îngro ate fiind cele curent utilizate. Valorile prezentate sunt valabile la umiditatea de 12%, specific unui climat normal, fiind determinate pe epruvete f r defecte. Pentru a putea utiliza în construcii lemn ecarisat cu anumite rezistene mecanice, anumii produc tori sorteaz cheresteaua produs cu ajutorul unor maini de sortat Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 24 mecanic. La sortare cheresteaua este împ rit pe clase de rezisten , în conformitate cu standardul SR EN 338:2010. Tabelul 2.4 Rezistenele mecanice cerute elementelor portante din lemn p entru construc ii Tabelul 2.5 Clase de rezisten a cherestelei utilizate în construc ii (conf. SR EN 338:2010) Tehnologia general de obinere a cherestelei de r inoase, inclusiv pentru elemente utilizate în construcii, este expus schematic în figura 2.3. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 25 Fig. 2.3. Schema general a tehnologiei de ob inere a cherestelei de r inoase. Produse pe baz de lemn Lemnul lamelat încleiat Lemnul lamelat încleiat (grinzile lamelare, sau Glulam dup denumirea comercial în limba englez ) se compune din mai multe lamele (scânduri) încleiat e pe orizontal unele peste altele (vezi fig.). Grosimea acestor scânduri nu trebuie s dep easc 30 mm, în mod excepional poate atinge 40 mm, atunci când lemnul este bine ales (calitate superio ar ) iar elementele de construcie nu sunt expuse la variaii climatice extreme. Scândurile sunt rindeluite i spintecate la maximum 225 mm l ime. Pentru obinerea unor grinzi de lungimi mari, piesele (lamelele) sunt îmbinate cap la cap, în dini (vezi fig.). Astfel de grinzi lamelare pot avea form rectilinie sau pot fi curbe, în funcie de necesit ile proiectului. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 26 Fig. 2.4. Grind lamelar Glulam: principiu constructiv Fig. 2.5. Glulam: sec iune transversal Fig. 2.6. ˛mbinare în din i folosit la construc ia grinzilor lamelare Seciunile maxime uzuale ale grinzilor lamelare sunt de 215 x 2000 mm i sunt limitate de capacitatea echipamentului folosit pentru prelucrare (rindeluire). Se produc i grinzi cu seciuni mai mari prin îmbinarea mai multora cu dimensiuni mai mici decât cele ar tate. Lungimea grinzilor lamelare poate s ajung la 60 m sau chiar mai mult, dar limita este dat doar de posibilit ile de manipulare i transport a acestora. Pe lâng dimensiunile mari la care pot fi realizate, folosirea grinzilor lamelare în construcii prezint i alte avantaje fa de cele din oel i beton armat, cum ar fi: - raport rezisten /greutate foarte ridicat, ceea ce permite realizarea de deschideri (distane între reazeme) foarte mari; - stabilitate ridicat în condiii variabile de temperatur i umiditate a aerului; - rezisten bun în caz de incendii (dac proiectarea s-a f cut cu supradimension rile necesare); Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 27 - caracteristici termice care reduc efectul punilor termice i riscul de condens (lemnul este un izolator termic mult mai bun decât o elul sau betonul); - greutate redus fa de oel sau beton, ceea ce implic costuri mai reduse pentru fundaii dar i pentru transport i punere în oper ; - rezisten foarte bun în medii agresive chimic; - tehnologie flexibil , putându-se trece foarte u or la forme i dimensiuni diferite; - consum sc zut de energie în procesul de fabricaie; - tehnologia simpl i ecologic ; - uurina i rapiditatea de punere în oper ; - aspectul pl cut. Un studiu comparativ realizat în anul 2002 în Norvegia a ar tat c utilizarea grinzilor din oel pentru structura acoperiului noului aeroport (Gardermoen, fig. 2.6) din capitala rii, Oslo, ar fi consumat de 2 3 ori mai mult energie i de 6 12 ori mai mult combustibil fosil decât da c s-ar fi folosit grinzi lamelare (Glulam) din lemn de molid. ˛n urma studiului, construcia s-a realizat din grinzi lamelare (vezi fig.). Grinzile lamelare sunt mai u oare cu peste 30% decât cele din o el i cu peste 80% decât cele din beton cu capacitate portant similar (deschidere i înc rcare). Acest lucru înseamn c grinzile lamelare sunt mai puternice decât cele din o el i beton armat cu mas (greutate) egal . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 28 Fig. 2.6. Grinzi lamelare în structura cl dirilor aeroportului Gardermoen din Oslo, Norvegia. Fabricarea grinzilor lamelare se face conform unui proces tehnologic, prezentat schematic în figura 2.7. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 29 Fig. 2.7. Schema general a tehnologiei de ob inere a grinzilor lamelare. Materia prim folosit pentru fabricarea grinzilor lamelare este constituit în special din cherestea de r inoase sortat mecanic dup rezistenele mecanice. Se utilizeaz de obicei molid i brad, în anumite situaii i pin tratat cu substane de protecie. Umiditatea lamelelor trebuie s se înscrie în intervalul 8 15%. Diferena de umiditate între dou lamele al turate nu trebuie s dep easc 5%, pentru a nu se genera tensiuni în corpul grinzii odat cu egalizarea umidit ii. Grinzile lamelare pot fi realizate cu lamele din aceeai clas de rezisten (aa numitele grinzi omogene) sau cu lamele din dou (sau mai multe) clase de rezisten diferite (grinzi combinate). ˛n cea de-a doua situaie lamelele mai slabe sunt introduse la mijloc, unde tensiunile generate de eforturile de încovoiere sunt mai mici, iar lamelele cu rezistene superioare sunt poziionate la exterior, acolo unde tensiunile generate de eforturile de încovoiere sunt mai mari (vezi fig. 2.8). La suprapunerea lamelelor acestea se pun astfel încât partea dinspre inim s fie orientat în aceeai direcie (în sus, dac lu m în considerare poziia final a grinzii dup punerea în oper ) cu excepia lamelei inferioare (cea mai de jos conform cu poziia final a grinzii) care se a eaz întotdeauna cu partea dinspre inim la exterior (adic în jos). Motivul pentru care se adopt aceast structur este de a reduce la minim contragerile de traciune transversal la care sunt expuse piesele i peliculele de adeziv pe timpul variaiilor climatice. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 30 Fig. 2.8. Seciunea unei grinzi lamelare cu structur combinat . Adezivii folosii la fabricarea Glulam sunt împ rii în dou tipuri I i II, în conformitate cu standardul european EN 301. Adezivii de tip I pot fi utilizai pentru orice mediu climatic, în timp ce, cei de tipul II sunt limitai la utilizarea în medii uscate. Astfel, din prima categorie (tip I, utilizare în orice mediu) fac parte adezivii bi-component phenol-rezorcinol-formaldehidici (PRF). Culoarea acestor adezivi este maronie închis. O alt categorie de adezivi de tip I, mai puin durabili decât adezivii PRF, este cea a adezivil or melamin- ureo-formaldehidici (MUF). Acetia, chiar dac au o durabilitate ceva mai sc zut decât adezivii PRF, se utilizeaz în prezent din ce în ce mai mult. Culoarea acestora este deschis în stare lichid dar se închide la înt rire. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 31 Fig. 2.9. Grinzi lamelare Glulam: punere în oper . Pentru îmbin rile în dini ale lamelelor se folosesc aceeai adezivi ca pentru încleierea lamelelor. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 32 Pentru utilizare în condiii de interior uscat se folosesc adezivi mono-component poliuretanici (adezivi de tip II). La fel ca piesele de cherestea, grinzile lamelare sunt clasificate în clase de rezisten . ˛ncadrarea într-o anumit clas este determinat de clasele de rezisten ale lamelelor componente i de aranjarea acestora pe seciune. Placajul Placajul este o structur format din minim trei straturi de furnire tehnice suprapuse încruciat i încleiate. Straturile de furnire sunt preg tite separat prin mai multe operaii de debitare (derulare), formatizare, înn dire, dup care sunt suprapuse în pachet i încleiate prin presare la cald. ˛n acest fel se obin pl ci de diferite formate standardizate care sunt utilizate la formarea diferitelor structuri pentru construcii. Lungimea panoului de placaj se consider în direcia fibrelor foilor de furnir exterioare. Este binecunoscut faptul c lemnul masiv este un material puternic anizotrop (propriet ile sale sunt diferite pe cele trei direcii anatomice principale: longitudinal , radial , tangenial ). Datorit structurii sale (furnire încleiate, dispuse succesiv cu direciile fibrelor perpendiculare), placajul este un produs care prezint o anizotropie mult mai redus decât lemnul masiv, ceea ce este un avantaj import ant pentru diverse aplicaii. Ca urmare, placajul nu are tendina de a se despica la baterea cuielor aproape de margine (cuiele se pot bate la 7 12 mm de margine), are o rezisten foarte bun la solicit ri cu impact i este foarte stabil dimensional la variaii ale umidit ii relative ale atmosferei înconjur toare. Alte avantaje ale placajului, ca material pentru construcii sunt: - poate fi deformat relativ uor (la grosimi mici) pentru a realiza suprafee curbe; astfel, se pot obine raze de curbur de 0,6 m pentru grosimea placajului de 4,5 mm; pentru grosimi mai mari ale placajului i razele de curbur posibile vor fi mai mari; - reflect foarte bine sunetele (tocmai datorit acestei caracteristici a fost folosit la placarea interioar a pereilor Operei din Sydnei); - este un bun izolator termic, similar cu lemnul masiv; - este uor prelucrabil i uor de pus în oper ; - nu este un produs energo-intensiv. Placajul se produce sub form de pl ci cu dimensiuni standardizate. Cele mai comune formate sunt: 2400 mm x 1200 mm respectiv 2700 mm x 1200 mm (lungime x l ime). Alte lungimi întâlnite sunt 1800, 2100, 2250, 2440, 2500 i 2745 mm. Alte l imi întâlnite sunt 900, 1220 i 1250 mm. De asemenea, exist produc tori care realizeaz panouri de placaj cu dimensiuni diferite de cele standard, în funcie de cerinele diverilor beneficiari. Grosimile uzuale ale placajului sunt: 3; 4; 4,5; 6; 7; 9; 12; 15; 16; 17; 19; 20; 21; 25 i 28 mm. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 33 Fig. 2.10. Placaj structural (pentru construc ii) cu 9 straturi Fig. 2.11. Placaj Okume Fig. 2.12. Placaj de exterior cu fe e acoperite cu film fenolic Speciile lemnoase utilizate pentru fabricarea placajului difer de la produc tor la produc tor în funcie de masa lemnoas disponbil i de cererea pieei. Astfel, în anumite zone geografice se folosesc mai mult r inoasele iar în altele foioasele sau combinaii ale acestora. ˛n funcie de condiiile de utilizare, placajul este împ rit în trei clase (conf. EN 636:2012): 1. placaj pentru utilizare în medii interioare uscate, sau placaj de interior uscat (umiditatea relativ a aerului, corespunz toare temperaturii de 20°C, s nu dep easc 65% mai mult de câteva s pt mâni pe an); 2. placaj pentru utilizare în medii interioare umede (umiditatea relativ a aerului, corespunz toare temperaturii de 20°C, s nu dep easc 85% mai mult de câteva s pt mâni pe an); acest placaj poate fi utilizat i la exterior (protejat) i poate chiar rezista intemperiilor pentru perioade scurte; 3. placaj de exterior, inclusiv neprotejat (sub aciunea precipitaiilor); acest placaj poate fi utilizat i la interior, la umidit i mai mari decât cea de 85%. Corespunz tor scopului utiliz rii, placajul se împarte în placaj de uz general (de interior respectiv de exterior) sau placaj ne-structural (nu se utilizeaz în structuri de rezisten ale construciilor) i placaj pentru construcii sau placaj structural (care îndeplinete condiii de rezisten necesare structurilor de rezisten din construcii). Acelai standard, menionat anterior (EN 636) stabilete un sistem de clasificare a placajului în funcie de propriet ile mecanice ale acestuia: rezistena la încovoiere i modulul de elasticitate la încovoiere (vezi tabelele 2.6 i 2.7). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 34 Tabelul 2.6 Clasificarea placajului dup rezistena la încovoiere Rezisten a la încovoiere Clasa Valoarea minim (N/mm2) F3 5 F5 8 F10 15 F15 23 F20 30 F25 38 F30 45 F35 50 F40 60 F50 75 F60 90 F70 105 Rezistena la încovoiere (fm 0.5) F80 120 Tabelul 2.7 Clasificarea placajului dup modulul de elasticitate la încovoiere Modulul de elasticitate la încovoiere Clasa Valoarea minim (N/mm2) E5 500 E10 1000 E15 1500 E20 2000 E25 2500 E30 3000 E35 3500 E40 4000 E50 5000 E60 6000 E70 7000 E80 8000 E90 9000 E100 10000 E120 12000 Modulul de elasticitate la încovoiere (Em 0.5) E140 14000 Adezivii folosii pentru fabricarea placajului depind de condiiile de utilizare ulterioar i de destinaia acestuia. Astfel, pentru placajul de exterior (ne-structural) i cel structural (interior i exterior) se folosesc adezivi phenol-formaldehidici (PF) sau phenol-rezorcinol-formaldehidici (PRF). Acetia sunt foarte rezisteni la umiditate i variaii de temperatur i au culoare închis . Adezivii melamin-ureo- formaldehidici (MUF), mai puin durabili la umiditate i temperatur decât cei phenol-formaldehidici, se utilizeaz pentru placajul de exterior (ne-structural) cum ar fi cel folosit la cofrajele pentru turnarea betonului. Pentru placajul de interior (ne-structural), se folosesc adezivi ureo-formaldehidici (UF). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 35 Fabricarea placajului se face conform unui proces tehnologic, ce cuprinde urm toarele operaii principale: 1. recepia i sortarea butenilor pe specii, calit i i diametre; 2. cojirea butenilor; 3. plastifierea butenilor; 4. secionare buteni; 5. derularea furnirului; 6. formatizarea foilor de furnir; 7. uscarea furnirelor; 8. repararea i îmbinarea foilor de furnir; 9. aplicarea adezivului; 10. formarea pachetelor; 11. pre-presarea (presarea la rece); 12. presarea propriu-zis (la cald); 13. condiionarea foilor de placaj; 14. formatizarea foilor de placaj; 15. repararea feelor i (eventual) lefuirea feelor foilor de placaj; 16. control de calitate; 17. ambalare i expediere la beneficiar. Grinzile din furnire stratificate Grinzile din furnire stratificate , cunoscute mai ales sub denumirea de LVL dup prescurtarea denumirii în limba englez Laminated Veneer Lumber, sunt produse din foi de furnir tehnic încleiate cu adezivi sintetici i presate la temperatur înalt . Se obin astfel piese cu grosimi uzuale de pân la 100mm i lungimi uzuale de pân la 20m, lungimea maxim a acestor grinzi fiind limitat în fapt doar de modalit ile de manipulare i transport. Spre deosebire de placaj, foile de furnir sunt orientate toate (sau aproape toate) în lungul piesei. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 36 Fig. 2.13. Grinzi din furnire stratificate LVL: s tructur i punere în oper . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 37 Datorit structurii sale, LVL are aceleai avantaje generale ca placajul: rezistene mecanice foarte bune, mai ridicate decât ale lemnului masiv (se ajunge în mod frecvent la rezistene la traciune triple fa de grinzile din lemn masiv); stabilitate dimensional mult îmbun t it fa de a lemnului masiv; este u or prelucrabil i uor de pus în oper ; nu este un produs energo-intensiv. Tehnologia LVL este similar cu cea a placajului, cu diferene minore, legate în principal de realizarea pachetului de furnire (toate/aproape toate foile orientate cu fibrele în aceeai direcie) i presarea acestuia (prese în flux continuu). Datorit modului de fabricare prin presare în flux continuu se pot obine în mod curent grinzi cu lungimi mari (20m) i seciuni transversale de pân la 100 x 1200 mm, ceea ce este un alt avantaj important fa de grinzile din lemn masiv. Fig. 2.14. Schema general a tehnologiei de ob inere a grinzilor din furnire stratificate LVL Având în vedere c LVL se fabric doar pentru aplicaii structurale (elemente de rezisten ) adezivii utilizai sunt doar phenol-formaldehidici, cu rezisten i durabilitate foarte mari fa de celelalte tipuri de adezivi, folosii de exemplu la fabricarea placajului. Grinzile din fâ ii de furnire Grinzile din fâ ii de furnire , cunoscute mai ales sub denumirea de PSL dup prescurtarea denumirii în limba englez Parallel Strand Lumber, sunt fabricate din fâ ii înguste de furnir tehnic, a ezate longitudinal, încleiate cu adezivi sintetici i presate la temperatur ridicat . Fâ iile de furnir au dimensiuni cuprinse uzual între 6 i 20 mm l ime i 0,6 i 2,4 m. Se fabric în mod normal PSL cu seciuni mai mari decât ale LVL, o sec iune fabricat în mod obinuit fiind de 280 x 480 mm. La fel ca în cazul LVL, lungimea maxim a acestor grinzi este limitat în fapt doar de modalit ile de manipulare i transport i nu de posibilit ile liniei tehnologice. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 38 Tehnologia PSL a fost dezvoltat pentru a utiliza de euri lemnoase de la fabricarea placajului i/sau LVL. Aceste de euri se prezint ca fâ ii de furnire rezultate din operaia de cilindrare a butucilor sau rezultate în urma formatiz rilor i îndep rt rii defectelor furnirelor de pe fluxul de fabricaie al placajului i/sau LVL, fâ ii care, datorit dimensiunilor mici, nu se pot folosi la fabricarea celor dou produse principale amintite. Speciile lemnoase utilizate la fabricarea PSL sunt, aadar, aceleai ca cele folosite pentru placaj i LVL: brad, molid, pin, plop, precum i alte specii, neexistând restric ii speciale. Adezivii folosii sunt de tip phenol-resorcinol-formaldehidici (PRF), foarte rezisteni la ap , pentru aplicaii structurale. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 39 Fig. 2.15. PSL: structur i punere în oper Fabricarea PSL se face conform unui proces tehnologic, prezentat schematic în figura 2.16. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 40 Fig. 2.16. Schema general a tehnologiei de ob inere a grinzilor din fâ ii de furnire PSL Pl cile din achii mari orientate Pl cile din a chii mari orientate (prescurtarea denumirii în limba englez Oriented Strand Boards - OSB - este folosit la scar global ) sunt semifabricate pe baz de lemn cu rezistene mecanice ridicate, ceea ce le face potrivite pentru aplicaii structurale în construcii. Cea mai întâlnit utilizare este la placarea cu rol structural, nu decorativ a pere ilor, plan eelor i acoperiurilor. Pl cile OSB sunt fabricate din a chii de lemn de dimensiuni relativ mari (app. 100 mm lungime i 5 50 mm l ime). A chiile sunt orientate în direcie longitudinal respectiv transversal a pl cii. ˛n mod normal, straturile de a chii de la suprafeele pl cii sunt orientate longitudinal, iar stratul de miez este orientat transversal. A chiile sunt încleiate cu adezivi sintetici i presate la temperatur înalt pentru a obine un covor continuu din care se debiteaz pl cile individuale cu dimensiuni standardizate. Speciile lemnoase utilizate la fabricarea OSB cuprind atât r inoase (brad, molid, pin) cât i foioase (mesteac n, plop, tei). Adezivii folosii sunt de tip phenol-formaldehidici (PF), melamin-ureo- formaldehidici (MUF) sau de tip izocianat (PMDI, polimeric-metilen-difenil-di-isocianat), toi fiind adezivi rezisteni la umezeal . ˛n Europa este o practic destul de uzual de a folosi o combinaie de adezivi. De exemplu pentru stratul de miez se pot folosi adezivi PMDI, iar pentru fee, adezivi MUF. Acest lucru aduce avantajul unei durate mai mici de presare i a culorii deschise a feelor pl cilor. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 41 Fig. 2.17. OSB: aspect general Densitatea panourilor OSB variaz de la produc tor la produc tor, funcie de reeta de specii lemnoase folosite i de parametrii procesului tehnologic. Densit ile tipice se încadreaz în intervalul 600- 680kg/m3. Dimensiunile obinuite ale panourilor sunt: 2440mm x 1200mm, 2440mm x 1220mm i 2500mm x 1250mm, cu grosimi între 6 i 40mm. Alte dimensiuni se pot produce în funcie de cerinele diverilor beneficiari. Se produc i pl ci OSB cu canturile prelucrate în fal sau lamb i uluc. Pl cile OSB se produc în patru clase de calitate (categorii), definite conform standardului EN300:2006 în func ie de condiiile de utilizare a acestora (rezisten mecanic i la umezeal ): - OSB/1 pl ci de uz general i pl ci pentru utiliz ri în condiii de interior uscat (inclusiv fabricare mobilier); - OSB/2 pl ci pentru utiliz ri structurale (rol de rezisten în construcii) în medii uscate (interior, clasa de serviciu SC1); - OSB/3 pl ci pentru utiliz ri structurale (rol de rezisten în construcii) în medii umede (interior i exterior, clasele de serviciu SC1 i SC2); - OSB/4 pl ci pentru solicit ri structurale grele (rol de rezisten pentru solicit ri mari) în medii umede (interior i exterior, clasele de serviciu SC1 i SC2). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 42 Fig. 2.18. OSB: punere în oper Fabricarea OSB se face conform unui proces tehnologic, prezentat schematic în figura 2.19. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 43 Fig. 2.19. Schema general a tehnologiei de ob inere a pl cilor de tip OSB Grinzile din a chii lungi Grinzile din a chii lungi, cunoscute mai ales dup denumirile în limba englez Laminated Strand Lumber ( LSL) i Oriented Strand Lumber ( OSL), sunt fabricate din a chii de lemn similare cu cele utilizate la obinerea OSB. Combinate cu un adeziv sintetic, a chiile sunt orientate i formeaz un covor care este presat la temperatur înalt . ˛n funcie de grosimea covorului de a chii se pot obine piese de diferite grosimi. Dup presare covorul de achii presate este debitat pentru a obine piesele finite. LSL se obine din a chii cu un raport mare între lungimea i l imea a chiilor, lungimea acestora înscriindu-se de obicei în intervalul 75 300 mm. A chiile folosite la fabricarea OSL sunt de obicei mai scurte decât cele folosite pentru fabricarea LSL. Pe lâng aceast difereniere, în structura LSL a chiile sunt orientate longitudinal, în timp ce la OSL acestea sunt orientate ca în cazul OSB, longitudinal în straturile exterioare i transversal în stratul de miez. Atât LSL cât i OSL se folosesc în aplicaii structurale ca stâlpi i grinzi de rezisten , dar i în construcia diferitelor produse f r rol structural: ui, ferestre etc. Fig. 2.20. LSL Fig. 2.21. OSL Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 44 Fig. 2.22. Schema general a tehnologiei de ob inere a grinzilor din a chii lungi LSL i OSL Panourile stratificate din cherestea Panourile stratificate din cherestea , cunoscute în special dup denumirea în limba englez Cross- Laminated Timber ( CLT ), sunt panouri de dimensiuni mari, realizate din piese de cherestea de r inoase aranjate în straturi i încleiate pe fee i (uneori) pe canturi. Fiecare strat de piese de cherestea este dispus uzual cu fibrele în direcie transversal fa de straturile adiacente (vezi figura de mai jos). Num rul de straturi este de obicei impar, cel mai adesea 3, 5 sau 7 straturi. Grosimea pieselor de cherestea utilizate variaz între 16 i 51 mm, iar l imea între 60 i 240 mm. Cheresteaua este uscat (la 12–3%) i sortat vizual i/sau mecanic. Dimensiunile panourilor CLT variaz de la produc tor la produc tor. L imile uzuale sunt: 0,6; 1,2; 2,4 i 3 m, lungimile pot ajunge la 18 m, iar grosimea poate ajunge pân la 0,5 m, câteodat chiar mai mult. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 45 Fig. 2.23. CLT: principiu constructiv Fig. 2.24. CLT: diferite configura ii ale seciunii transversale Dispunerea încruciat a pieselor de cherestea creeaz o structur oarecum asem n toare cu a placajului, cu toate avantajele acestuia: rezistene mecanice relativ egale pe direcii transversale, stabilitate dimensional . Panourile CLT sunt folosite pentru realizarea de perei, plan ee, acoperiuri, la dimensiuni mari, dintr-o singur bucat . Rezistenele mecanice foarte bune fac acest produs foarte adecvat pentru aplicaii structurale dificile (plan ee cu deschideri mari, perei de rezisten în cl diri foarte înalte, în zone seismice sau cu solicit ri laterale puternice). Datorit fabric rii panourilor CLT în sistem industrial, acestea aduc avantajul prefabric rii: timpi redui de punere în oper , finisare îngrijit , precizie de execuie i montaj. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 46 Fig. 2.25. CLT: structur i punere în oper Tehnologia CLT este reprezentat schematic în figura 2.26. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 47 Fig. 2.26. Schema general a tehnologiei CLT Pe lâng aceste operaii de baz , anumite firme, în scopul obinerii de panouri de foarte bun calitate, cu rezistene mecanice mari, trec piesele de cherestea (dup rindeluirea pe patru fee) printr-o operaie suplimentar de eliminare a nodurilor i altor defecte, prin retezare-secionare, urmat de îmbinare în dini. Adezivii folosii la fabricarea CLT pot fi de tip poliuretanic (PUR), melamin-ureo-formaldehidic (MUF), emulsion-polimer-izocianat (EPI) sau fenol-rezorcinol-formaldehidic (PRF). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 48 Fig. 2.27. CLT: cas de locuit uni-familial (Klagenfurt, Austria) Fig. 2.28. CLT: blocuri de locuin e (Judenburg, Austria) Fig. 2.29. CLT: bloc de locuin e (Berlin, Germania) Fig. 2.30. CLT: Sediu de firm (Honefoss, Norvegia) Fig. 2.31. CLT: hal industrial (Katsch, Austria) Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 49 3. STRUCTURI PORTANTE VERTICALE (PERE I) Considera ii generale Realizarea unei construcii din lemn implic anumite cunotine i practici specifice. Natura i caracteristicile materialului lemnos, procedeele de prelucrare i de punere în oper impun utilizarea unor soluii tehnice i a unor proceduri de construcie particulare. Astfel, sistemele constructive uzuale pentru construcii din lemn sunt: Cu structur uoar - sistemul cel mai r spândit; - adaptabil la orice mediu; - are o mare flexibilitate constructiv ; - fabricarea elementelor de structur poate fi f cut atât pe antier cât i industrializat (prefabricat); - performane bune în ce privete izolarea termic ; - permite expresii arhitecturale variate; - pre competitiv. Pe stâlpi i grinzi - sistem « de lux » ; - importan mare a detaliilor constructive (acestea fiind aparente); - proiectarea i producerea elementelor de structur implic un nivel de calificare avansat; - posibilit i de realizare a unor spaii largi i luminoase; - expresie arhitectural tip « raionalism structural »; - pre ridicat. Din grinzi suprapuse (bu teni sprapu i) - sistem limitat la habitatul non-urban (case de vacan în mediu montan, cabane etc.); - prefabricare i montaj pe antier; - performane bune atât termice (izolare, iner ie) cât i acustice i fonice; - expresii arhitecturale limitate (montane) - pre ridicat. Cu structur din perei masivi portani - permite realizarea de cladiri cu în limi mari; Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 50 - rezisten ridicat la solicit ri mecanice; - flexibilitate constructiv ; - prefabricare în sistem industrial; - precizie ridicat a elementelor constructive; - performane bune atât termice (izolare, iner ie) cât i acustice i fonice; - permite expresii arhitecturale variate; - pre ridicat. Factorii de care trebuie s se in seama la alegerea unuia sau altuia dintre sistemele constructive enumerate mai sus sunt: Competenele profesionale ale actorilor implica i - arhitectul (biroul de arhitectur ); - inginerii proiectani pentru structur i instalaii; - personalul firmei care produce elementele prefabricate; - personalul firmei care execut construcia (constructorul); - organele de verificare i control. Costurile - partea structurii în costul global al construciei; - incidena sistemului constructiv asupra altor elemente ale construciei (fundaii, plac ri, finisaje, acoperiri, instalaii ...); - mentenana (implic foarte puin structura i mai mult alte elemente, cum sunt : plac rile, finisajele). Performan ele spaiale - încadrarea în sit; - volumetria general exterioar ; - raportul golurilor din perei (ui, ferestre); - fluiditatea spaiului interior; - utilizarea podului; - expresivitatea structurii; - evolutivitatea. Performan e funcionale - confort acustic: izolare fa de zgomotele mediului înconjur tor; izolare fa de zgomotele de impact; Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 51 ambian acustic (absorbie i reflexie a sunetelor); - confort termic: izolare; inerie. Comportamentul în si uaii de risc - în caz de incendiu; - în caz de cutremur. Amplasamentul construc iei (situl) - natura solului; - topografia; - accesibilitatea antierului; - distana fa de locul prefabric rii. Cronologia antierului - durata total ; - ealonarea etapelor. Valorizarea la scoaterea din folosin - demolare selectiv ; - demontare i reutilizare; - distrugere. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 52 PERE I CU STRUCTUR U OAR Principii generale Pereii cu structur u oar sunt aceia la care funciile portante (de rezisten ) sunt îndeplinite de c tre piese din lemn (sau pe baz de lemn) cu seciuni mici. Structura de rezisten este constituit în principal din montani (elementele verticale) a ezai între traversa inferioar i cea superioar (elementele orizontale). Montanii i traversele sunt executai în majoritatea covâr itoare a cazurilor din lemn masiv. Asamblarea acestora se face de obicei cu cuie. Contravântuirea structurii este asigurat prin placarea cadrelor formate din montani i traverse cu panouri pe baz de lemn. Acest fapt ajut i la etanarea construciei. Pe aceast structur se fixeaz la exterior o membran de hidroizolaie i o structur suplimentar care s asigure aa-numitul finisaj exterior, cum ar fi un lambriu exterior. La interior, între montanii structurii, este încorporat izolaia termic i acustic . Tot spre interior, dup fixarea izolaiei, se ata eaz o barier (folie) de vapori i apoi un strat suplimentar, executat de exemplu din panouri de ghips-carton, care s asigure realizarea finisajului interior. Exist dou tipuri constructive principale de perei cu structur uoar din lemn, unul la care montanii se întind pe în limea a cel puin dou etaje i al doilea la care montanii au în limea unui singur etaj. Cel de-al doilea sistem, numit i structur « pe platforme » (planeul peste etajul inferior constituind platforma pe care se ridic etajul urm tor), este cel care se folosete pe scar larg în prezent. Exist patru modalit i de realizare i punere în oper : • construcia direct pe antier, • construcia din panouri mici prefabricate, • construcia din panouri mari prefabricate, • construcia din module tridimensionale prefabricate. Alegerea uneia sau alteia dintre aceste modalit i ine de experiena i capacit ile întreprinderii constructoare, de contextul arhitectural i de infrastructural i nu în ultimul rând de tradi ie. In ceea ce privete prefabricarea pereilor, se disting dou tipuri de panouri: Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 53 • panourile deschise, livrate i puse în oper iniial f r izolaie, doar cu structura de rezisten placat la exterior ; sunt cele mai folosite datorit u urinei cu care se monteaz (îmbin între ele i cu structurile învecinate) • panourile închise, livrate pe antier cu tot cu izolaie i placarea interioar (mai dificil de montat). Fig. 3.1. Construc ie cu structur uoar pe platforme Materiale Din motive de rezisten , greutate redus i economie, cele mai utilizate specii pentru structurile uoare sunt r inoasele, în special molid i brad. In alte ri (foarte rar în România) se folosesc i alte specii de r inoase cum sunt diverse variet i de pin, duglas etc.). Deoarece pentru structuri uoare se folosesc piese cu seciuni reduse, cheresteaua utilizat trebuie s fie de bun calitate (clasa de rezisten C22 sau mai mare) cu puine defecte (doar clasele A i B). Umiditatea cherestelei trebuie s fie cât mai aproape de 15%, în niciun caz s nu dep easc 20%. Elemente privind dimensionarea Elementele care trebuie avute în vedere în ceea ce privete dimensiunile sunt: • seciunile montanilor i traverselor i a panourilor, • distanele între montani, • modurile de asamblare. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 54 Montan i i traverse Seciuni curente: 46 x 97 mm, 48 x 100 mm, 50 x 100 mm 46 x 122 mm, 45 x 120 mm, 48 x 120 mm, 50 x 125 mm 46 x 147 mm, 48 x 150 mm, 50 x 150 mm Distana între montan i La cl dirile cu un singur nivel (parter) sau la cele cu dou nivele (parter + etaj/mansard ) montanii pot fi dispui la o distan de 0,60 m din ax în ax . Pentru cl dirile cu mai mult de dou nivele se adopt o distan de 0,40 m din ax în ax între montanii de la parter. Aceste distane permit prinderea corect pe structur a panourilor de contravântuire (placaj, OSB) sau pentru placarea interioar (ghips-carton), care au de obicei l imea de 1,20 m. La colurile cl dirii montanii trebuie dublai tot în scopul prinderii corecte a panourilor de contravântuire/placare, dar i pentru a asigura o rigiditate corespunz toare structurii. Fig. 3.2. Distan ele între montan i Fixare Asamblarea elementelor scheletului de rezisten (traverse + montani) se face de obicei cu cuie torsadate, galvanizate sau zincate. Lungimea acestora este de 2,5 ori grosimea elementelor din lemn îmbinate. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 55 Traversele inferioare i superioare Traversele inferioare Traversele inferioare asigur leg tura structurii din lemn cu fundaia. Au l imea identic cu cea a montanilor. In majoritatea cazurilor, traversele inferioare se fixeaz pe plan eul din beton, turnat peste fundaie. Modul de fixare, protecia împotriva umidit ii i asigurarea etan eit ii construciei sunt cele mai importante elemente în ceea ce privete ansamblul travers inferioar plan eu. Modul de fixare Traversele inferioare trebuie ancorate pe fundaie (planeu) cu organe de asamblare din oel cu diametrul minim de 8 mm i distanate la maxim 1 m. In plus, se monteaz organe de fixare în apropierea colurilor pereilor i a deschiderilor pentru ui. Organele de ancorare, protejate împotriva coroziunii, trebuie s fie fixate în beton pe o adâncime de cel puin 10 cm. Se pot folosi diferite tipuri de organe de asamblare: uruburi ancor pentru fundaie (Fig. 3.3), uruburi cu ancor chimic , pl ci de ancorare (Fig. 3.4) etc. Fig. 3.3. Ansamblul travers inferioar planeu (din beton) Fig. 3.4. Fixarea la funda ie a traversei inferioare a structurii cu ajutorul unei pl ci de fixare Asambl ri ranforsate In zonele în care cl dirile sunt supuse unor solicit ri laterale importante (zonele tropicale sau cele cu vânturi puternice), simpla ancorare a structurii la fundaie prin intermediul traverselor inferioare, nu este Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 56 suficient . In astfel de zone, pentru a asigura rezistena structurii la solicit rile importante la care va fi supus , pe lâng fixarea traverselor inferioare trebuie executat i legarea direct a montanilor la fundaie sau plan eu (Fig. 3.5). In zonele seismice, pentru a diminua pericolul de forfecare a structurii la baz se folosesc asambl ri ranforsate cu ajutorul c rora se precomprim partea de jos a montanilor. Metoda const în fixarea unor colare metalice la aprox. 20 cm de la baza montanilor i ancorarea acestora direct la fundaie prin uruburi de ancorare (Fig. 3.6). Fig. 3.5. Colare metalice de ranforsare pentru zone cu vânturi puternice Fig. 3.6. Ranforsarea leg turii la funda ie pentru zone seismice Pentru nivelurile superioare ale cl dirii (et. 1, 2 etc.) traversele inferioare se leag de cele superioare ale nivelului de dedesubt cu ajutorul tiranilor metalici sau al unor pl ci de fixare. (Fig. 3.7). Fig. 3.7. Fixarea traverselor inferioare cu cele superioare ale nivelului de dedesubt Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 57 Protecia împotriva umidit ii i asigurarea etan eit ii Pentru protejarea împotriva umidit ii i asigurarea etaneit ii cl dirii (Fig. 3.8) trebuie ca: - traversele inferioare ale structurii s se situeze la cel puin 20 cm deasupra nivelului solului, - placarea exterioar a pereilor s coboare sub nivelul traverselor inferioare cu aprox. 3 cm, - s se dispun o folie impermeabil (de ex. carton bitumat) pentru ruperea capilarit ii între fundaie i traversele inferioare; aceast folie trebuie s aib o l ime mai mare cu cel puin 5 cm decât traversele i s fie ridicat la vertical pe partea dinspre interiorul cl dirii pentru a proteja traversele de umiditatea apelor sau de apa infiltrat accidental (inundaii datorit unor defeciuni ale instalaiei de ap sau apa pentru sp larea podelelor), - s se dispun unul sau dou cordoane elastice de etanare (de ex. din burete) între traversele inferioare i bariera de capilaritate, pentru a asigura etanarea la aer a cl dirii. Fig. 3.8. Protec ia împotriva umidit ii i asigurarea etan eit ii la baza pere ilor Traverse inferioare suplimentare In anumite cazuri este necesar montarea unor traverse inferioare suplimentare, înainte de executarea (montarea) structurii peretelui propiu-zis (Fig. 3.9). Acest lucru este justificat pentru: - cazul în care suprafaa superioar a fundaiei (plan eului) este foarte neregulat ; în aceast situaie este mult mai uor s se realizeze o suprafa plan care s constituie baza pentru a ezarea pereilor, prin fixarea cu ajutorul uruburilor de ancorare i a unor cale de diferite grosimi a unui rând de traverse inferioare (t lpi); - ridicarea pereilor, astfel încât s se poat realiza o eventual ap f r a mic ora în limea înc perilor. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 58 Traversele inferioare suplimentare (t lpi) se fixeaz pe fundaie printr-un sistem oarecare (de ex. uruburi de ancorare), iar apoi structura peretelui (panourile) este fixat cu ajutorul cuielor sau uruburilor pe aceste t lpi. Distana dintre cuie (uruburi) va fi de maxim 20 cm. Fig. 3.9. Perete cu travers inferioar suplimentar Traverse superioare Se recurge la montarea unor traverse superioare suplimentare pentru a asigura leg tura între panourile structurii, pentru repartizarea mai bun a eforturilor între montani i pentru obinerea unui suport m rit pentru sarcinile impuse (Fig. 3.10 i 3.11). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 59 Fig. 3.10. Traverse superioare în L Fig. 3.11. Traverse superioare în T In dreptul interseciilor de perei sau la colurile cl dirii, traversele superioare suplimentare se monteaz conform fig. 3.10 i 3.11. In lungul pereilor, îmbin rile acestora trebuie s fie decalate cu cel puin distana dintre doi montani. Aceast metod de montaj asigur rigiditatea osaturii i permite dispunerea grinzilor plan eului de deasupra sau a elementelor de arpant f r s se in seama de poziia montanilor. Leg turi între pere i La modul general, toate leg turile între perei trebuie s asigure o continuitate a transmiterii eforturilor, dar i a funciilor de protecie i izolare. Leg turi la col uri La coluri, structura trebuie s cuprind cel puin trei montani pentru a se asigura atât asamblarea corespunz toare a pereilor adiaceni cât i a ezarea corect a pl cilor cu care se va face placarea exterioar i (mai ales) interioar . Câteva variante sunt prezentate în figurile 3.12 ... 3.15. Varianta aleas într-un caz sau altul depinde nu numai de sortimentele de cherestea disponbile cât i de modalitatea de realizare: construcia direct pe antier, construcia din panouri mici prefabricate, construcia din panouri mari prefabricate, construcia din module tridimensionale prefabricate. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 60 Asamblarea se face cu ajutorul cuielor, uruburilor sau tiranilor, f r a uita etanarea cu ajutorul cordoanelor de etan are. Fig. 3.12. Dispunerea montan ilor la colurile cl dirii (varianta curent ) Fig. 3.13. Variant de dispunere a montan ilor la colurile cl dirii Fig. 3.14. Variant de dispunere a montan ilor la colurile cl dirii Fig. 3.15. Variant de dispunere a montan ilor la colurile cl dirii Leg turi cu pere i de compartimentare La fel ca pentru coluri, i la intersecia dintre perei trebuie s se asigure atât asamblarea corespunz toare a pereilor adiaceni cât i a ezarea corect a pl cilor cu care se va face placarea exterioar i (mai ales) interioar . Câteva variante sunt prezentate în figurile 3.16 ... 3.18. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 61 Fig. 3.16. Dispunerea montan ilor la o intersecie de perei (varianta curent ) Fig. 3.17. Variant de dispunere a montan ilor la o intersec ie de perei Fig. 3.18. Variant de dispunere a montan ilor la o intersec ie de perei Asamblarea panourilor ˛n cazul pereilor din panouri prefabricate trebuie prev zute sisteme de asamblare a acestora în planul peretelui. La sistemele deschise (panouri livrate f r izolaie) legarea panourilor între ele se face prin cuie, uruburi sau tirani. Legarea se face în cel puin trei puncte pe în limea unui etaj (Fig. 3.19). Pentru sistemele închise (panouri livrate cu izolaia introdus i placate pe ambele fee), asamblarea panourilor poate fi f cut prin orificii practicate în pl cile de placare (Fig. 3.20), prin lambe aplicate fixate în uluc cu ajutorul cuielor sau uruburilor sau prin sisteme mai complexe pe baz de elemente metalice. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 62 Fig. 19. Asamblarea panourilor în planul peretelui, sistemul deschis Fig. 20. Asamblarea panourilor în planul peretelui, sistemul închis cu orificii de acces în placarea interioar Deschideri în pere i Structur La deschiderile în perei pentru ui i ferestre trebuie luate m surile necesare pentru susinerea înc rc rilor de deasupra. Pentru aceasta, la partea superioar a golului din perete se monteaz un buiandrug (lintou) a c rei seciune trebuie calculat în funcie de deschidere i de m rimea înc rc rii. In general buiandrugii sunt realizai din dou piese de lemn având sec iunea identic cu cea a montanilor structurii sau cu cea a grinzilor plan eului. Extremit ile buiandrugului vor fi susinute de c tre montani dubli (Fig. 3.21). Dac deschiderea este practicat într-un perete neportant sau într-un perete portant dar care are la partea superioar un buiandrug continuu pe toat lungimea, nu este necesar dublarea montanilor de o parte i de cealalt a deschiderii (Fig. 3.22). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 63 Pentru montajul ferestrelor, la partea inferioar a golului se fixeaz o travers suplimentar , între montanii care delimiteaz golul. La extremit ile traversei suplimentare montanii se dubleaz . Pentru ui, la partea inferioar a golului traversa inferioar este întrerupt . Fig. 3.21. Structur a unui perete cu deschideri (goluri) de u i ferestre, cu buiandrugi Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 64 Fig. 3.22. Structur a unui perete cu deschidere de fereastr , f r buiandrug Pentru realizarea golurilor pentru ferestre, o soluie utilizat frecvent, în cazul pereilor prefabricai, este cea prin care se folosete o ram la dimensiunile dorite ale golului, iar structura peretelui se construiete « în jurul acesteia ». La final, în ram se fixeaz fereastra corespunz toare (Fig. 3.23). Aceast soluie pentru realizarea deschiderilor în perei are avantajul preciziei execuiei i astfel, al montajului facil i precis al ferestrei i al asigur rii etan eit ii structurii. Pentru execuia ramei se folosesc de obicei esene lemnoase cu durabilitate ridicat sau lemn tratat în scopul creterii durabilit ii. Grosimea elementelor din care se fabric rama se încadreaz în intervalul 36 50 mm. Elementele orizontale ale ramei trebuie s aib prev zut o pant de 10% la partea superioar pentru scurgerea u oar a apei pluviale. Asamblarea elementelor ramei se face cu uruburi asigurându-se i etanarea îmbin rii (de ex. cu un chit siliconic sau acrilic). La partea superioar a ramei se poate monta o lamel din aluminiu sau material plastic care va împiedica infiltrarea apei pluviale printre ram i buiandrug. Montanii ramei i traversa inferioar sunt prev zui la exterior (stânga, dreapta i dedesupt) cu un uluc care permite montarea corespunz toare a elementelor de placare exterioar . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 65 Fig. 3.23. Ram pentru montarea ferestrei i structura peretelui construit « în jurul » acesteia Contravântuirea Neavând o mas (greutate) suficient pentru a fi stabili la aciunea vântului, pere ii din lemn cu structur u oar trebuie stabilizai fa de aciunea forelor laterale date de acesta. Aceast stabilizare poart denumirea de « contravântuire » i se face utilizând diferite solu ii constructive. Structura pereilor poate fi contravântuit în planul s u prin: - pl ci pe baz de lemn (OSB, placaj etc.) cu care se placheaz structura de rezisten format din montani i traverse, - piese diagonale din cherestea sau metalice inserate în structur . Pereii pot fi contravântui i într-un plan perpendicular prin: - ali perei sau plan ee stabili sau stabilizai fa de sarcinile laterale, - prin alte soluii speciale (supori suplimentari, contrafori etc.). Limite dimensionale Lungimea peretelui Cu cât lungimea peretelui este mai mare, cu atât so licit rile laterale datorate vântului vor fi mai mari, ia r eforturile ce trebuie preluate de c tre elementele de contravântuire vor de asemenea ma i mari. In funciie Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 66 de zona în care se va ridica cl direa se calculeaz i eforturile pe care contravântuirile trebuie s le preia. In general, se consider c la o lungime de 15 m este necesar cel puin un element de contravântuire perpendicular pe planul peretelui. Suprafa a deschiderilor (golurilor) din perete Este evident c un panou de contravântuire nu va avea efect dac nu va avea o suprafa suficient de mare raportat la suprafaa total a peretelui din care face parte. Altfel spus, dac proporia de deschideri din perete este prea mare. Se estimeaz c dac proporia de deschideri (goluri) dep ete o treime din suprafaa total a peretelui, trebuie g site soluii constructive adaptate situaiei pentru asigurarea unei contravântuiri suplimentare, eficiente, în planul a cestuia. ˛n limea peretelui Problema care se pune este cea a continuit ii structurii de rezisten verticale. Dac aceast continuitate nu exist sau dac nu sunt prev zute plan ee intermediare, o deformaie la leg tura dintre panourile de perete este inevitabil . ˛n acest caz este absolut necesar utilizarea unor elemente de rezisten verticale înglobate în structura peretelui (de ex. stâlpi de rezisten cu seciune mare, pe toat în limea peretelui). Contravântuirea în planul peretelui Contravântuirea cu ajutorul pl cilor Cea mai practic metod const în folosirea pl cilor pe baz de lemn (OSB, placaj etc.) pentru a asigura stabilitatea structurii în planul peretelui. Aceste pl ci trebuie s îndeplineasc criterii minime de calitate, grosime i de montaj (tip i densitate a elementelor de prindere). Din punct de vedere al stabilit ii, pl cile pentru contravântuire pot fi dispuse atât la i nteriorul cât i la exteriorul structurii, dar din raiuni legate de u urina realiz rii construciei i de modalit ilor de montare a sistemelor de finisare exterioar , ele se dispun la exterior. Grosimile minime ale pl cilor utilizate pentru construcia pereilor uori din lemn sunt date în tabelul de mai jos: Tabelul 3.1 Tip de plac Grosime minim Placaj pentru construcii (structural) 8 mm OSB (structural) 8 mm Pl ci din a chii (PAL pentru construcii) 12 mm Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 67 De asemenea, pl cile lemn-ciment (tip Betonyp, Viroc etc.) sau cele ghips-celuloz (Fermacell etc.) sunt permise i acestea pentru realizarea contravântuirilor. ˛n R omânia dar i în alte t ri (ex. Frana) pl cile ghips-carton nu sunt permise pentru realizarea contravântuirilor. Fixarea pl cilor pe structura de rezisten (placarea structurii) se face de obicei cu: • cuie torsadate, galvanizate sau zincate, cu lungimea de 50 mm, • agrafe galvanizate sau zincate cu lungimea de 50 mm. Spaiul între dou cuie sau agrafe al turate este de cel mult 150 mm, formându-se o « cus tur » pe toate cele patru margini ale panoului. Grosimea minim a elementelor de structur (traverse i montani) pe care se fixeaz pl cile pentru contravântuire este de 40 mm. Contravântuirea prin placare cu piese de cherestea O metod mai « tradiionalist » de realizare a contravântuirii este cea cu scând uri fixate oblic la 45° pe structura de rezisten (Fig. 3.24). Este o metod folosit foarte puin din cauza consumului mare de cherestea, manoperei scumpe, duratei mari de realizare. Fig. 3.24. Contravântuire cu ajutorul panourilor pe baz de lemn, respectiv cu ajutorul scândurilor fixate oblic Contravântuirea cu elemente diagonale (prin triangu lare) Contravântuirea poate fi asigurat printr-un element din lemn masiv fixat oblic în planul peretelui. Soluia cea mai utilizat const în încastrarea unei scânduri cu dimensiunile de 24 x100mm (sau apropiate) în structura peretelui (Fig. 3.25). Piesa de lemn va fi înclinat la un unghi de aproximativ 45°. O variant Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 68 folosit atunci când lungimea peretelui ce trebuie contravâ ntuit este relativ scurt este de a folosi dou piese cu lungimea redus , înclinate în sensuri opuse (Fig. 3.25, peretele din stânga). Pentru acelai scop, diagonalele din lemn pot fi înlocuite cu benzi metalice perforate (oel galvanizat) cu grosimea de 1,5 ... 3 mm i l imea de 40 ... 60 mm, numite conform scopului (benzi de contravântuire). O alt soluie tehnic de realizare a contravântuirii este cea în care el ementul diagonal este discontinuu (Fig. 3.26). Piesele folosite au seciunea identic cu cea a montanilor, trebuie s uneasc traversele inferioar i superioar i s prind cel puin trei montani. Fig. 3.25. Contravântuire cu elemente diagonale Fig. 3.26. Contravântuire cu diagonal întrerupt Contravântuirea în plan perpendicular pe perete Pereii exteriori sau interiori plasai perpendicular pe un alt perete sunt admii ca elemente de contravântuire a peretelui respectiv dac ei înii sunt contravântui i în planul propriu. Planeele pe structur din lemn pot fi considerate ca elemente de contravântuire dac pl cile utilizate respect grosimile minime date în tabelul de mai jos. Tip plac Grosime minim Pl ci din a chii (PAL pentru construcii) 22 mm Placaj pentru construcii (structural) 15 mm OSB (structural) 15 mm De asemenea, i structurile de arpant de tip ferm sau altele care sunt stabile în planul propriu, pot participa la contravântuirea pere ilor construciei. Modalit ile de realizare a contravântuirii în plan perpendicular pe perete este rezumat în figura 3.27. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 69 Fig. 3.27. Contravântuirea pere ilor în plan perpendicular Elemente de ranforsare Traverse intermediare Montanii cu în limea mai mare decât a unui etaj (aprox. 2,5 m) sau cei care sunt supui la înc rc ri mari pot s ajung în situaia de a-i pierde stabilitatea datorit solicit rii de compresiune i s flambeze. Pentru a evita acest fenomen (flambarea) exist dou c i: creterea seciunii montanilor sau sc derea lungimii libere a acestora prin montarea unor traverse intermediare în structura peretelui (Fig. 3.28). Dac în limea peretelui dep ete 2,5m este convenabil s se monteze traverse suplimentare care s ajute i la fixarea pl cilor de contravântuire (Fig. 3.29). Montan i suplimentari ˛n locurile în care pereii sunt solicitai la sarcini concentrate (puncte de sprijin ale grinzilor de plan eu, panelor, fermelor etc.) se suplimenteaz montanii din dreptul sarcinii respective (Fig. 3.30). ˛n tabelul de mai jos sunt date sarcinile de compresiune admisibile pentru un montant (stâlp) de 2,5m în lime. Seciune stâlp Sarcin admisibil aproximativ (compresiune) 46 X 97 mm 1500 daN 46 X 122 mm 2000 daN 46 X 147 mm 2500 daN Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 70 Fig. 3.28. Traverse intermediare de ranforsare pentru diminuarea lungimii libere a montan ilor Fig. 3.29. Traverse intermediare de ranforsare care au i rol de suport pentru fixarea pl cilor de contravântuire Fig. 3.30. Montan i suplimentari sub punctul de aplicare a unei sarcini concentrate Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 71 Ranfors ri pentru suspendarea obiectelor grele Pentru a fi posibil suspendarea pe perete a diferitelor obiecte grele, de mobilier sau sanitare, în structura peretelui se introduc piese din lemn în care s se poat introduce cuie sau uruburi (sau alte organe de asamblare) f r pericolul ca acestea s fie smulse (Fig. 3.31). Fig. 3.31. Ranfors ri pentru suspendarea obiectelor grele Orificii de trecere La cl dirile cu structur uoar din lemn, spaiile libere din interiorul pereilor sunt disponibile pentru trecerea instalaiilor (ap , înc lzire, electricitate ...). Pentru a nu sl bi prea mult elementele portante ale structurii, g urile i decupajele necesare trecerii instalaiilor nu trebuie s fie prea de mari, decât dac se iau m suri de ranforsare a pieselor sl bite. Astfel, montanii portani nu trebuie g urii sau decupai pe mai mult de o treime din l ime (Fig. 3.32). ˛n cazul în care, din diferite motive, nu se poate respecta regula menionat , trebuie prev zute elemente de ranforsare metalice. Atenie: Conductele de gaz NU se încastreaz niciodat în perei ! Conductele de ap NU se încastreaz în pereii exteriori dac exist riscul de înghe ! Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 72 Fig. 3.32. G urirea i decuparea montan ilor pentru trecerea unor conducte (L= l imea montan ilor) Elementele constitutive ale peretelui Pentru realizarea cl dirilor din lemn cu structur u oar , la elementele cu rol structural propriu-zis (scheletul de rezisten i panourile de contravântuire) se adaug i alte componente care asigur în final totalitatea funciilor pereilor. Aceste elemente sunt prezentate în figura 3.33 i detaliate în cele ce urmeaz . Izolaia Izolaia asigur realizarea funciilor de protecie termic i fonic a peretelui. Se folosesc mai multe tipuri de produse izolatoare, în funcie de performanele urm rite, de costuri i de constrângerile legate de punerea în oper . Mai utilizate sunt: vata mineral (de sticl sau bazaltic ), împâsliturile din fibre vegetale (in, cânep ), pl cile fibro-lemnoase, fulgii de celuloz , pl cile din polistiren (expandat sau extrudat), spuma poliuretanic . Izolaia se dispune între montanii pereilor exteriori. Se folosesc frecvent panouri semi-rigide din vat mineral cu grosimea de 100 150 mm. Dac grosimea izolaiei este mai mic decât distan a dintre plac rile exterioar i interioar a peretelui, este indicat ca stratul izolator s fie montat spre interiorul cl dirii, în contact cu placarea interioar (spre partea cald ). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 73 Fig. 3.33. Principalele elemente constitutive ale u nui perete din lemn cu structur uoar (caz general) Montarea izolaiei trebuie realizat cu atenie, pe toat suprafaa peretelui, f r a l sa locuri libere, deoarece performanele acesteia odat pus în oper vor sc dea puternic dac exist deficiene de montaj. Pentru a crete performanele termice ale unui perete f r s m rim grosimea izolaiei, se pot folosi sortimente de vat mineral cu densitate mai mare, a c ror conductivitate termic [W/mK] este mai mic ( indic cantitatea de energie termic ce trece într-o secund printr-o suprafa de 1m2 de material cu o grosime de 1m, atunci când diferen a de temperatur între cele dou fee ale materialului este de 1°K). Materialele izolatoare sub form de pl ci rigide (polistiren expandat, polistiren extrudat, panourile din fibre de lemn etc.) nu se dispun de obicei în interiorul peretelui (între montani) deoarece sunt dificil de montat i este greu de acoperit în mod corespunz tor toat suprafaa ce trebuie izolat . In schimb, aceste sortimente de izolatori se utilizeaz pentru realizarea unor izolaii sub form de anvelope exterioare, putând juca i rolul de hidroizolaie. Bariera de vapori Bariera de vapori const într-o folie etan , impermeabil pentru vapori, dispus la partea cald (spre interior) a pereilor exteriori, pentru a împiedica migrarea vaporilor de ap dinspre interior spre structura de rezisten i spre stratul izolator din perete. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 74 Se folosesc ca bariere de vapori: folii de polietilen (grosime 200 microni), folii de aluminiu lipite pe pl cile de ghips-carton care constituie placarea interioar a pereilor exteriori, folii de polietilen aluminizate. Bariera de vapori trebuie s fie perfect continu pe toat suprafaa pereilor exteriori. Nu se admit întreruperi, g uri, sau orice orificiu care s permit vaporilor de ap s treac . Hidroizolaia Hidroizolaia este un strat etan la ap dar permeabil la vapori. Este dispus la exteriorul pereilor, sub stratul exterior de protecie (de ex. un lambriu). Hidroizolaia are dou funcii importante. Prima este aceea de a pune cl direa la ad post cât mai repede (înc din faza de antier) fa de intemperii, iar mai apoi, dup darea în folosin , s constituie o linie secundar de ap rare împotriva penetr rii apei de ploaie i a umidit ii exterioare împinse de vânt. A doua func ie este de a permite ieirea spre exterior a vaporilor de ap din interiorul cl dirii care au reuit s treac de bariera de vapori, pentru ca acetia s nu se acumuleze în interiorul peretelui. Ca hidroizolaie se folosesc: folii de hârtie sau pâsl bitumate, de grosime redus , folii de fibre împâslite, panouri din fibre de lemn bitumate. Foliile de hidroizolaie trebuie s fie montate pe toat suprafaa exterioar a pereilor în a a fel încât s nu permit infiltraii ale apei. De cele mai multe ori infiltraiile apar în dreptul golurilor de ui i ferestre unde hidroizolaia trebuie t iat i nu este a ezat corect. Hidroizolaia se fixeaz pe perete cu ajutorul capselor sau al unor ipci verticale fixate cu cuie în dreptul montanilor. Aceste ipci pot s constituie suportul pentru protecia exterioar a peretelui. Placarea interioar Materialele folosite mai frecvent pentru placarea interioar a pereilor sunt: pl cile de ghips - carton, pl cile de ghips - fibre celulozice, placajul, pl cile OSB, panourile din a chii de lemn (PAL), lambriurile din lemn. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 75 Datorit avantajelor multiple (neinflamabile, încetinesc viteza de propagare a focului, uor de montat, cost redus), pl cile de ghips carton (clasic sau armat cu fibre c elulozice) constituie materialul cel mai folosit la placarea interioar a structurilor u oare din lemn. Grosimile uzuale ale acestora sunt 9 mm i 12,5 mm. Se pot monta într-un singur strat sau în mai multe, în funcie de rezistena la foc dorit . Placarea se face în general direct pe structura din lemn, dac seciunea elementelor constitutive (traverse, montani) respect toleranele admise (+/- 0,5 mm) i dac au umiditatea corespunz toare. Placarea se poate face i pe o structur suplimentar din lemn sau metalic (f r rol structural) ataat la structura de rezisten . Aceast tehnic permite crearea unui spaiu liber între panouri i structura de rezisten i izolaie, spaiu care se folosete pentru dispunerea instalaiilor. Astfel, nu mai este necesar s se g ureasc montanii i nici bariera de vapori. ˛n anumite situaii, spaiul creat poate fi umplut cu un strat suplimentar de izolaie, ceea ce sporete performanele termice ale cl dirii. Atenie: în înc perile umede (b i, buc t rii), placarea interioar trebuie f cut cu panouri hidrofugate (de ex. ghips carton verde). Protecia exterioar Pereii exteriori ai unei cl diri pe structur din lemn pot fi îmbr cai cu o gam larg de materiale de acoperire. Criteriile de alegere a unuia sau altuia in (printre altele) de aspectul estetic, preul de achiziie, costurile de întreinere. Stratul de protecie, în funcie de natura sa, poate fi ventilat sau nu. Ventilaia const în montarea dep rtat a stratului de protecie fa de peretele suport cu 2 ... 4 cm i are rolul de a îndep rta continuu umiditatea care se infiltreaz între cele dou , dar i a celei care difuzeaz din interiorul cl dirii prin perete i hidroizolaie. Printre materialele utilizate în mod curent amintim: acoperiri din lemn masiv (lambriu etc.), materiale de tip plac (fibrociment, materiale plastice ...), igl i ardezie, c r mid aparent , tencuial din mortare pe baz de ciment (pe arm tur de ancorare). Izolaia termic i acustic Lemnul este un bun izolator termic. El permite realizarea u oar i economic a unor izolaii termice performante cu puni termice neglijabile. Pentru aceasta, pe lâng atenia acordat alegerii materialelor izolatoare, trebuie asigurat etan eitatea la aer a cl dirii i difuzia vaporilor c tre exteriorul acesteia (pentru a evita condensarea lor în interiorul materialului izolator, cu toate problemele care decurg de aici: sc derea performanelor izolatoare i degradarea structurii datorit umidit ii acumulate). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 76 O soluie tehnic pentru realizarea unei izolaii foarte performante este cea cu dou straturi de material izolator. In cele ce urmeaz sunt prezentate performanele izolatoare termice i acustice pentru dou tipuri de perei, unul simplu (clasic), cu un singur strat izolator (Fig. 3.34), i unul cu dou straturi izolatoare (Fig. 3.35). Perete simplu, cu un singur strat izolator Fig. 3.34. Perete simplu, cu un singur strat izolat or Pentru o grosime a stratului izolator de 120 mm, coeficientul de transfer termic este: 0,274 < U < 0,289 W/m 2 K, în funcie de natura materialului izolator. Pentru o grosime a stratului izolator de 150 mm, coeficientul de transfer termic este: 0,218 < U < 0,230 W/m† K, în funcie de natura materialului izolator. Pentru o grosime a stratului izolator de 120 mm, indicele de atenuare acustic este: R rutier = 38 dB (A) ; R aerian = 42 dB (A) . Perete cu dou straturi izolatoare Pentru o grosime total a izolaniei de 100mm (stratul exterior) + 45mm (stratul interior), coeficientul de transfer termic este: 0,187 < U < 0,208 W/m† K, în funcie de natura materialelor izolatoare. Pentru aceeai structur de perete ca mai sus, indicele de atenuare acustic este: R rutier = 40 dB (A) ; R aerian = 43 dB (A) . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 77 Fig. 35. Perete cu dou straturi izolatoare Pentru îmbun t irea performanelor cl dirilor pe structur din lemn în ceea ce privete atenuarea zgomotelor de impact ale (efectul de tob ), se utilizeaz frecvent metoda creterii maselor elementelor structurii, în special a plan eelor. Acest lucru se face de exemplu prin turnarea unei ape de beton (armat u or) peste plan eul din lemn. Tipuri de panouri (sec iuni) ˛n ceea ce urmeaz sunt prezentate câteva tipuri de panouri utilizate la realizarea pereilor construciilor din lemn cu structur uoar . Acestea sunt cele mai des întâlnite, dar bineîn eles c nu sunt singurele. Perete cu cavitate închis cu contravântuire exterioar Prin perete cu cavitate închis (Fig. 3.36) numim un perete care cuprinde izola ia între dou pl ci (panouri). Aceast soluie constructiv asigur o etan eitate bun la aer i o bun rezisten la foc. Grosimea elementelor structurale este de 46, 48 sau 50 mm, iar l imea uzual a acestora este de 100 sau 120 mm. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 78 Structura peretelui de la interior spre exterior: • plac ghips-carton 12,5 mm, • barier de vapori, • schelet de rezisten 48/120 mm, • vat mineral 120 mm, • plac OSB 10 mm (contravântuire), • hidroizolaie, • ipci 24/48 mm, • lambriu exterior. Fig. 3.36. Perete cu cavitate închis , cu contravântuire exterioar Perete cu cavitate deschis cu contravântuire interioar Aceast soluie (Fig. 3.37) este foarte economicoas deoarece placa de contravântuire, fiind la interio r, joac i rol decorativ (finisajul interior). Ca dezavantaje: etan eitatea la aer este mult mai slab decât a unui perete cu cavitate închis , rezistena la foc este mai mic , stabilitatea la foc trebuind s fie asigurat prin elemente suplimentare din lemn masiv integrate în structura de rezisten . Din cauza inconvenientelor menionate, aceast soluie constructiv este utilizat doar limitat, acolo unde performanele termice i rezistena la foc nu sunt criterii prioritare. Concret, acest tip de perete este utilizat doar pentru anumite locuine sezoniere sau pentru anumite cl diri industriale sau comerciale. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 79 Structura peretelui de la interior spre exterior: • plac OSB 12 mm (contravântuire), • barier de vapori, • schelet de rezisten 48/120 mm, • vat mineral 120 mm, • hidroizolaie, • ipci 24/48 mm, • lambriu exterior. Fig. 3.37. Perete cu cavitate deschis , cu contravântuire interioar Perete cu cavitate deschis cu contravântuire exterioar Aceast soluie (Fig. 3.38) presupune ca izolaia s fie, pe partea exterioar , în contact direct cu spaiul de ventilaie. Este o soluie relativ economic , dar are inconvenientul c placa exterioar cu rol de contravântuire este supus direct aciunii agenilor atmosferici. Din aceast cauz doar anumite materiale rezistente la umiditate pot fi folosite, cum sunt pl cile lemn-ciment de tipul Betonyp, Viroc etc., sau trebuie utilizate sisteme de protecie adecvate. Structura peretelui de la interior spre exterior: • plac ghips-carton 12,5 mm, • barier de vapori, • schelet de rezisten 48/120 mm, • vat mineral 100 mm (trebuie montat de aa natur încât s nu vin în contact cu placa de contravântuire exterioar ), • spaiu de ventilaie (traversa inferioar trebuie s fie mai îngust decât montan ii sau s aib orificii care s permit circulaia aerului), • plac lemn-ciment, grosime minim 12 mm pentru o distan între montani de 60 cm, • strat finisaj exterior (tencuial decorativ ). Fig. 3.38. Perete cu cavitate deschis , cu contravântuire exterioar Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 80 Spre deosebire de cele dou cazuri precedente (perete cu cavitate închis cu contravântuire exterioar respectiv cu cavitate deschis cu contravântuire interioar ), în cazul peretelui cu cavitate deschis cu contravântuire exterioar , panoul de contravântuire este în contact direct c u mediul exterior, supus aciunii factorilor atmosferici. Tocmai de aceea, protecia peretelui trebuie realizat cu maxim atenie i întreinut periodic (la 7 ... 10 ani sau chiar mai des). ˛n caz contrar, este posibil degradarea lent a panourilor de contravântuire, cu riscul pierderii capacit ii portante i a degrad rii ireversibile a cl dirii. Rezistena la foc Structurile uoare din lemn nu sunt destinate a fi expuse (i a rezista) direct la aciunea focului din cauza seciunilor reduse ale elementelor structurale. ˛n caz de incendiu, dou componente ale peretelui joac rol de protecie a structurii de rezisten : izolaia i placarea interioar . Acestea acioneaz diferit în funcie de tipul peretelui. ˛n caz de incendiu, în pereii cu cavitate închis (situaia cea mai frecvent ), apa coninut în panourile plac rii interioare expuse la foc (de ex. ghips-carton) se evapor datorit c ldurii intense. Vaporii rezultai umezesc izolaia i suprafeele din cavit ile în care aceasta este dispus . Acest lucru are ca efect o încetinire a propag rii focului pentru o anumit durat . Pentru a obine un astfel de efect de încetinire a focului, este important atât materialul izola iei cât i corectitudinea mont rii acesteia. Astfel, panourile de vat mineral trebuie strânse, dar nu comprimate excesiv între c ele dou plac ri (interioar i exterioar ) i trebuie s acopere bine flancurile montanilor i traverselor pentru a le proteja cât mai mult timp . ˛n pereii cu cavitate deschis , vaporii rezultai în urma expunerii la foc a plac rii interioare scap prin spaiul de ventilaie, unde apare un fenomen de tiraj natural. Acest lucru are ca efect accelerarea combustiei. Din aceast cauz , placarea interioar trebuie supradimensionat de aa natur încât s menin o temperatur sc zut a structurii de rezisten cât mai mult timp (conform normelor în vigoare). De asemenea, spaiul de ventilaie trebuie întrerupt la fiecare dou etaje (cel mult) prin bariere din materiale incombustibile. Pentru a realiza ecrane de protecie termic (la foc) se utilizeaz mai multe tipuri de pl ci sau straturi de acoperire: tencuieli pe baz de ciment, pl ci ghips-celuloz , pl ci fibro-ciment, pl ci lemn-ciment, alte panouri derivate din lemn. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 81 ˛n situaiile în care, din diferite cauze, ecranele de protecie a structurii nu au fost dimensionate pentru a asigura încetinirea suficient a focului, trebuie ca structura s fie supradimensionat corespunz tor. Astfel, seciunile m rite ale elementelor de structur pot asigura un timp suficient de meninere a stabilit ii cl dirii în timpul unui incendiu (timpul pân la care cl direa st în picioare). ˛n Fig. 3.39 este prezentat o soluie de realizare a unor ecrane anti-foc într-o cl dire pe structur u oar din lemn. Fig. 3.39. Ecrane anti-foc la o cl dire cu structur uoar din lemn Modalit i de punere în oper Construc ia direct pe antier Aceast metod (Fig. 3.40) este utilizat cel mai mult în America de Nord unde este net majoritar (între 70 i 80% din total construcii cu structur u oar din lemn). ˛nainte de demararea antierului este elaborat un dosar de execuie pe baza c ruia sunt organizate lucr rile. Pasul urm tor implic aprovizionarea pe antier cu materialele necesare: elemente de structur din lemn masiv (la umiditatea corespunz toare, prelucrate pe patru fee, eventual retezate la lungimile cele mai frecvente), grinzi lamelare sau alte sortimente, organe de asamblare (cuie, uruburi, buloane etc.). Urmeaz fabricarea la sol (orizontal) a structurilor pentru pereii exteriori. Se realizeaz structuri pentru perei întregi, dimensiunile acestora fiind mari, frecvent 5 pân la 10 m, sau chiar mai mult. Aceste structuri sunt ridicate la vertical , manual sau cu ajutorul unor dispozitive ajut toare sau al unor macarale i fixate în poziie. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 82 Prin aceleai tehnici se realizeaz i structurile pentru pereii interiori, mai mici. Acestea sunt ridicate la vertical i fixate. Pasul urm tor const în montarea pl cilor de contravântuire (placarea cl dirii). Urmeaz montarea izolaiei, a instalaiilor i a plac rilor exterioare i interioare. Fig. 3.40. Construire direct pe antier a unei cl diri cu structur uoar din lemn Aceast metod este mai puin folosit în Europa i prezint câteva particularit i: pentru a fi competitiv economic, necesit mân de lucru înalt calificat , adaptat metodei, în scopul asigur rii unei calit i i productivit i ridicate, se lucreaz în exterior, sub aciunea factorilor atmosferici, ceea ce poate duce la un cost orar cu fora de munc i a unui num r de ore de munc mai mari decât dac se lucreaz într-un atelier de producie, controlul de calitate mai dificil de efectuat decât într-un atelier de produc ie. Exist totui situaii în care metoda este folosit cu prec dere: cl diri cu complexitate arhitectural mare, antiere greu accesibile etc. Construc ia din panouri mici prefabricate Aceast metod (Fig. 3.41) const în fabricarea în ateliere de producie a unor panouri de mici dimensiuni (2440 x 1220 mm, 2500 x 1250 mm etc.), prin asamblarea elementelor de structur (traverse i montani) i a pl cilor de contravântuire. Astfel, se creeaz subansamblurile pentru construcia propriu-zis . Aceste subansambluri (panouri) vor fi transportate pe antier unde vor fi puse în oper (montate), formând Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 83 cl direa. Panourile pot fi simple (doar rama placat ) sau pot fi prev zute cu goluri pentru ui, ferestre etc. sau chiar pot avea uile i ferestrele montate. Metoda este foarte r spândit în anumite ri (ex. Frana) i permite realizarea în ateliere de producie a mai multor sarcini de fabricaie, cu anumite avantaje. ˛n plus, metoda se poate adapta la orice tip de arhitectur i nu este limitat doar la producia repetitiv (elemente standard). Fig. 3.41. Construire a unei cl diri cu structur uoar din lemn prin metoda panourilor mici Dimensiunile panourilor sunt strâns legate de cele ale pl cilor pe baz de lemn folosite ca elemente de contravântuire. Panourile au dimensiunile maxime de aprox. 2,40 x 2,50 m pentru a putea fi transportate i manipulate uor. Pe antier, panourile sunt asamblate cu ajutorul cuielor i uruburilor (i altor organe de asamblare). Izolaia, instalaiile, plac rile interioare i exterioare sunt fixate ulterior, tot pe antier. Construc ia din panouri mari prefabricate Aceast metod (Fig. 3.42) presupune fabricarea panourilor care vor constitui pereii întregi ai cl dirii în ateliere specializate, aceste fiind ulterior transportate pe antier unde sunt puse în oper . Metoda este frecvent în rile scandinave. Panourile au o lungime de 5 ... 12 m, constituind de cele mai multe ori un perete întreg. Dimensiunile panourilor sunt limitate de fapt de gabaritul permis la transport, greutatea fiind mic (500 kg pân la o ton ). Manipularea este dificil necesitând o macara cu în limea de 13 ... 18 m. Avantajul acestei tehnici este c reduce timpul de lucru pe antier. Spre exemplu, montarea pereilor unei case de locuit individuale se face în maxim o zi. ˛n plus, este posibil montarea din atelier a elementelor de tâmpl rie (ui, ferestre) i a plac rii exterioare (lambriu etc.), scurtând i mai mult timpul de intervenie pe antier. Si, în sfâr it, controlul de calitate este mai facil în atelier decât pe antier. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 84 Fig. 3.42. Construire a unei cl diri cu structur uoar din lemn prin metoda panourilor mari Construc ia din module tridimensionale prefabricate Aceast metod (Fig. 3.43) este puin utilizat din cauza dificult ilor de transport. Ea const în fabricarea unor module tridimensionale (p ri din cladire) cu toate instalaiile i finisajele executate în atelier. Modulele tridimensionale au în limea de aprox. 3 m, iar l imea i lungimea variaz , putând ajunge la 8, 12 m, chiar 15 m. Datorit acestor dimensiuni, transportul la antier poate pune probleme. Având greutate mare, este necesar o macara de capacitate mare pentru a le pune în oper . Metoda este adaptat arhitecturii simple, standardizate i relativ repetitiv . Fig. 3.43. Fabricarea modulelor tridimensionale pen tru case din lemn Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 85 SISTEMUL CONSTRUCTIV CU ST´LPI I GRINZI Principii ˛n cazul acestui sistem constructiv (Fig. 3.44), planeele i acoperiul cl dirii sunt susinute de grinzi, acestea fiind la rândul lor sus inute de stâlpi. Stâlpii sunt cei care, în final, t ransfer la fundaie toate solicitarile. Ansamblul format de stâlpi i grinzi este un sistem modular tridimensional, care se poate dezvolta atât pe orizontal cât i pe vertical . Fig. 3.44. Cl dire din lemn pe structur din stâlpi i grinzi Scheletul format din stâlpi i grinzi poate fi l sat aparent, formând o structur vizibil în care se pot insera ulterior pereii, uile i ferestrele. Atunci când structura este l sat aparent , trebuie acordat o atenie sporit calit ii lemnului utilizat, punerii în oper i detaliilor constructive (asambl rilor, leg turilor dintre elementele de structur i perei, ui, ferestre etc.). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 86 Panourile cu rol de perete care se insereaz în structur nu sunt perei portani, dar pot participa la stabilizarea lateral a cl dirii. Aceste panouri au îns rolul esenial de a proteja interiorul de factorii atmosferici. Contravântuirea structurilor din stâlpi i grinzi trebuie studiat i executat prin soluii tehnice adaptate de la caz la caz. Materiale Pentru acest sistem constructiv se utilizeaz majoritatea speciilor de r inoase i anumite specii de foioase, cum sunt stejarul i castanul. ˛n practic cele mai folosite specii sunt: molidul, bradul, diversi pini i duglasul. Aceste esene lemnoase sunt utilizabile atât sub form de lemn ecarisat (cherestea) cât i sub form de lemn rotund pentru stâlpi. Diversele produse din le mn reconstituit (grinzile lamelare GLULAM, grinzile din furnire stratificate LVL, grinzile d in fâ ii de furnire PSL, grinzile din a chii lungi LSL i OSL) reprezint , de asemenea, soluii pentru realizarea stâlpilor i grinzilor. Structurile pe stâlpi i grinzi fiind destinate frecvent s r mân aparente, cheresteaua utilizat trebuie s fie de bun calitate (clasa de rezisten C22 sau mai mare) cu puine defecte (doar clasa A, rar B). Pentru a diminua riscul de cr pare, care este foarte puternic la elemente din lemn masiv cu seciuni mari, se pot aplica urm toarele metode: folosirea pieselor de cherestea f r inim , folosirea pieselor cu inima eliminat prin g urire axial , practicarea unor fante (canale) pentru eliminarea tensiunilor de contragere, utilizarea mai multor piese al turate cu grosime mic în loc de una cu grosime mare, folosirea elementelor structurale din lemn reconstituit (Glulam, LVL etc.). Pentru limitarea fenomenului de contragere, lemnul folosit la exterior protejat va fi pus în oper la umidit i care nu dep esc 18 %. Structurile destinate localurilor înc lzite nu trebuie s dep easc umiditatea de 15 % la punerea în oper . Structurile pe stâlpi i grinzi pot prezenta riscul degrad rii biologice în anumite condiii de expunere la umiditate/ap . Astfel, structurile protejate de intemperii printr-un înveli exterior prezint riscuri mici de degradare. Pentru aceasta, este foarte important s fie prev zute sisteme constructive care s înlesnesc scurgerea apei de ploaie, precum i uscarea rapid a lemnului în cazul în care acesta a fost totui udat. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 87 Cele mai expuse riscului de degradare sunt p rile inferioare ale stâlpilor fixa i direct pe fundaie i grinzile orizontale neprotejate. Pentru aceste elemente trebuie aplicate soluii tehnice de protecie cum sunt: pentru stâlpi, izolarea de funda ie prin organe de asamblare metalice, iar pentru grinzile orizontale acoperirea cu foi metalice sau protejarea cu diverse materiale peliculogene. ˛n situaia în care aceste soluii tehnice nu pot fi aplicate, este absolut necesar folosirea materialului lemnos din specii durabile natural (salcâm, stejar) sau tratarea în profunzime cu substane de prezervare a lemnului. Elemente privind dimensionarea Distana între stâlpi Distana optim între stâlpi la structurile pe stâlpi i grinzi se consider a fi cuprins între 3,00 m i 4,80 m. Un modul de 3,60 m este, în general, optimul economic. De la distane care dep esc 5,00 m, este necesar folosirea grinzilor din lemn reconstituit (Glulam, LVL etc.). Alegerea distanei între stâlpi trebuie s in seama de: m rimea traveelor, care se stabilete la rândul ei în func ie de destinaia spaiilor cl dirii, raportului între seciunile pieselor din lemn i înc rc rile suportate, dimensiunile modulare ale panourilor de perete care se vor insera în structur , deschiderile plan eelor i arpantelor. Seciuni curente ale elementelor structurale Pe baza unor determin ri teoretice i experimentale, în practica realiz rii construciilor din lemn pe structur de stâlpi i grinzi se utilizeaz urm toarele seciuni uzuale ale elementelor structurale: Grinzi H = 1/15 L l = 1/2 H unde: H = în limea seciunii grinzii, L = lungimea grinzii (distana între reazeme), l = l imea seciunii grinzii (grosimea grinzii). Dac grinda este expus la foc, seciunea sa minim va fi 75 X 140 mm. Stâlpi Cl diri cu un singur nivel (parter): 100 x 100 mm; Cl diri cu dou niveluri (P+1): 120 x 120 mm, sau (2x) 75 x 120 mm; Cl diri cu trei niveluri (P+2): 140 x 140 mm, sau (2x) 75 x 140 mm; Cl diri cu patru niveluri (P+3): 160 x 160 mm, sau (2x) 100 x 140 mm. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 88 Imbin ri în structurile cu stâlpi i grinzi Exist o mare varietate de tipuri de îmbin ri utilizate la execuia structurilor din lemn cu stâlpi i grinzi. Dintre acestea vor fi prezentate în continuare cele mai utilizate în construciile de lemn moderne. ˛mbin ri cep-scobitur ˛mbin rile tradiionale prin cep i scobitur sunt folosite în construciile moderne din lemn, dar datorit unor inconveniente aplicabilitatea lor este tot mai redus . Aceste inconveniente sunt: sl besc rezistena elementelor din lemn îmbinate, ceea ce duce la necesitatea creterii seciunii acestora, deci a consumului de material lemnos (Fig. 3.45), necesit un volum mare de munc manual calificat , prezint sensibilitate mare la ap (cele expuse condiiilor atmosferice). Fig. 3.45. ˛mbin ri cep-scobitur (se observ diminuarea sec iunii stâlpului în dreptul scobiturii i a grinzilor în dreptul cepului) ˛mbin ri prin buloane ˛mbin rile prin buloane se utilizeaz pe scar larg . Buloanele sunt tije cilindrice cu cap hexagonal i filet în partea opus sau filetate la ambele capete, cu diametre de 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 i 25 mm. Diametrul bulonului se alege în funcie de grosimea pachetului de strâns în raport de 1/ 40-1/30. Buloanele pot fi precise, caz în care g urile de trecere prin piesele îmbinate pot avea acelai diametru cu al bulonului sau chiar mai mic cu 0,2 0,5 mm pentru o montare strâns . Buloanele pot fi i normale caz în care se monteaz în g uri cu 1mm mai mare. Utilizarea buloanelor precise conduce la obinerea unor îmbin ri mai rigide decât în cazul buloanelor normale, ma i ales atunci când acestea sunt supuse la forfecare. De aceea buloanele normale se utilizeaz numai pentru realizarea îmbin rilor din structuri puin sensibile la deformare. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 89 De obicei, buloanele traverseaz perpendicular piesele îmbinate (Fig. 3.46). ˛mbinarea este rigidizat prin strângere cu piuli e. ˛ntre piulie i piesele de lemn trebuie introduse aibe pentru a repartiza forele de strângere pe o suprafa mai mare, astfel încât s se reduc sau chiar elimine strivirea lemnului. aibele pentru lemn au în general un diametru de 3,5 - 4,0 ori mai mare decât diametrul tijei. Se poate îmbun t i rigiditatea îmbin rii dac între piesele îmbinate se introduc conectori metalici de tip crampon (Fig. 3.47). ˛n funcie de tipul îmbin rii, buloanele pot fi solicitate la traciune, forfecare sau încovoiere, în timp ce lemnul pieselor îmbinate în special la strivire pe pereii interiori ai g urilor de trecere sau sub aibele de repartizare a forei de strângere. Pentru îmbin ri obinuite, dou buloane sunt în general suficiente. Fig. 3.46. ˛mbinare cu buloane: principiu construct iv i realizare practic Fig. 3.47. Crampon Bulldog ˛mbin ri cu conectori metalici Avantajul îmbin rilor cu conectori metalici const în principal în execuia mult mai rapid decât în cazul îmbin rilor tradiionale. Un al doilea avantaj, la fel de important este c elementele din lemn îmbinate nu sufer mic or ri ale seciunilor portante în zona îmbin rii. Conectorii metalici sunt fixai de suport prin cuie, uruburi sau buloane. La rândul lor, elementele suportate sunt fixate de conectori prin acelai gen de organe de asamblare. Acestea din urm pot fi vizibile sau ascunse. Necesit ile de protecie la foc pot duce la acoperirea conectorilor cu vopsele Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 90 ignifuge sau g sirea de soluii prin care lemnul s acopere în totalitate conectorii (conectori ascuni). ˛n Fig. 3.48 sunt prezentate câteva exemple de îmbin ri stâlp grinzi cu conectori metalici. Fig. 3.48. ˛mbin ri stâlp grinzi cu conectori metalici Contravântuirea Sisteme de contravântuire Sunt posibile dou sisteme de contravântuire ale structurilor pe stâl pi i grinzi: contravântuire cu suprafe e verticale; contravântuire cu suprafe e verticale i orizontale. Contravântuirea cu suprafe e verticale Structura cl dirii trebuie s prezinte suprafee de contravântuire verticale pe direc ii perpendiculare (Fig. 3.49) asupra c rora s se exercite eforturile orizontale datorate vânturi lor. Nu se folosesc suprafee de contravântuire orizontale la nivelul plan eelor. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 91 Fig. 3.49. Contravântuire cu suprafe e verticale Contravântuire cu suprafe e verticale i orizontale Utilizarea contravântuirilor orizontale permite red ucerea la trei num rul suprafeelor de contravântuire verticale necesare, cu condiia ca acestea s se afle în planuri diferite, dintre care unul s fie perpendicular pe celelalte dou (Fig. 3.50). Acest sistem impune o construcie special a planeelor i/sau acoperiirilor. Fig. 3.50. Contravântuire cu suprafe e verticale i orizontale Modalit i de contravântuire Se folosesc trei metode de contravântuire a structu rilor pe stâlpi i grinzi: Cu pere i din zid rie Acest caz se întâlne te atunci când se realizeaz perei zidii încadrai în structur (Fig. 3.51a). Se pot Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 92 executa perei simpli sau dubli din c r mid sau perei din beton armat. Diferenele dintre variaiile dimensionale ale materialelor structurii respectiv zid riei impun atenie sporit i aplicarea unor soluii tehnice corespunz toare pentru realizarea jonciunilor lemn-zid rie. Cu panouri din lemn cu structur uoar Se realizeaz prin încadrarea în structura pe stâlpi i grinzi a unor panouri din lemn cu schelet u or (Fig. 3.51b). Cu elemente diagonale (prin triangula ie) Se pot folosi elemente diagonale din lemn care vor asigura realizarea unui plan de contravântuire (Fig . 3.51c). Se pot utiliza i tije metalice filetate la capete pozate în diagonal , pe modelul crucii Sfântului Andrei. Pentru o contravântuire eficient sunt necesare cel puin dou astfel de cruci într-un plan. Fig. 3.51. Modalit i de contravântuire a structurilor din lemn pe stâl pi i grinzi Contravântuirea cu diagonale nu este eficient decât dac acestea sunt tensionate la punerea în oper . Deoarece o oarecare sl bire a tension rii în timp, datorat de exemplu variaiilor de temperatur , nu poate fi evitat , punctele de ancorare a diagonalelor la structur trebuie stabilite astfel încât acestea s nu se deplaseze la variaiile dimensionale ale lemnului. Pentru limitarea eforturilor suplimentare în stâlpi i a momentelor de r sucire datorit tension rii diagonalelor, fixarea acestora trebuie f cut cât mai aproape de extremit ile stâlpilor i dac este posibil în planul median al acestora din urm (Fig. 3.52). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 93 Fig. 3.52. Fixarea diagonalelor metalice de contrav ântuire Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 94 Montarea structurii pe funda ie Se folosesc patru tipuri de leg turi ale structurii din lemn cu fundaia cl dirii (Fig. 3.53). Ancorarea stâlpilor la funda ie este sistemul cel mai uzual. Oricare ar fi îns sistemul folosit, dispozitivul de ancorare trebuie s fie suficient de rezistent pentru a prelua i transmite la fundaie toate eforturile din structur . Fig. 3.53. Moduri de legare ale structurii din lemn la funda ia cl dirii ˛mbin ri ale stâlpilor cu funda ia ˛n cazul fundaiilor din beton sau beton i zid rie, ancorarea stâlpilor se face prin intermediul u nor conectori metalici încastrai în fundaie (Fig. 3.54). Se va evita contactul între beton i lemn. Pe partea exerioar a cl dirii se va prevedea o distan de minim 10 cm între extremitatea inferioar a stâlpilor i sol. La interior se accept i distane mai mici. Este de asemenea foarte important s se elimine orice posibilitate de retenie a apei la suprafaa de contact dintre stâlp i conectorul metalic de ancorare. ˛n situaiile în care exist perei exteriori din zid rie încadrai în structura din lemn, este necesar s se utilizeze soluii tehnice adecvate pentru a asigura etan eitatea cl dirii la planul de contact dintre zid rie i elementele de structur . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 95 Fig. 3.54. Ancorarea stâlpilor la funda ie prin conectori metalici Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 96 Structura i pereii de umplutur Leg turile dintre structur i umplutur Principalii factori de luat în considerare la concepia i construcia unei cl diri cu structur portant din stâlpi i grinzi i perei de umplutur sunt: eficacitatea structural a leg turii dintre panourile de umplutur i scheletul de rezisten , pentru asigurarea stabilit ii laterale a pereilor (contravântuirea); eficacitatea sistemelor prin care se asigur etan eitatea la aer i ap a cl dirii la nivelul leg turii structur -umplutur ; caracteristicile de dilataie, contragere, deformare a diferitelor materiale; aspecte estetice ale jonciunii structur -umplutur ; dac structura de rezisten este aparent la exteriorul cl dirii, trebuie luate în calcul i calitatea materialului lemnos (specii, seciuni, modele de debitare, noduri etc.) precum i tratamentele de protecie aplicabile lemnului i accesoriilor metalice folosite. Elemente de umplutur Golurile din structura stâlpi-grinzi pot fi umplute prin trei metode principale: Prin zid rie Pentru a nu înc rca excesiv structura de rezisten se va urm ri reducerea la minim a greut ii peretelui de zid rie. Se vor folosi c r mizi cu goluri (c r mid celular ), blocuri din beton celular autoclavizat (BCA), blocuri din beton cu goluri etc. Leg tura dintre zid rie i stâlpi se va face cu ajutorul elementelor metalic e galvanizate (Fig. 3.55). Se va acorda o atenie sporit etan rii jonciunii lemn-zid rie cu ajutorul benzilor elastice de etanare, profilelor metalice pentru etanarea rosturilor, materialelor siliconice, poliuretanice, acrilice pentru etanare etc. Este indicat realizarea unui fal în elementele structurii de rezisten , prin folosirea stâlpilor i grinzilor cu seciune adecvat , sau prin aplicarea unor piese din lemn suplimentare. De asemenea, între lemn i zid rie se va dispune o folie pentru ruperea capilarit ii. Este absolut necesar ca la o eventual contragere a lemnului datorit usc rii, etan eitatea cl dirii i soliditatea contravântuirii s se menin la parametri corespunz tori. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 97 Fig. 3.55. Realizarea leg turii dintre structura de rezisten din lemn i peretele de umplutur din zid rie Prin panouri din lemn cu structur uoar Nefiind portant , structura panourilor uoare pentru umplutur poate fi dispus atât vertical cât i orizontal, în aa fel încât s se utilizeze cât mai eficient pl cile de acoperire (placaj, OSB etc.) de dimensiuni standard. Aceste panouri de umplutur pot fi finisate prin aceleai mijloace prezentate anterior la seciunea arondat pereilor pe structur u oar (Fig. 3.56). Fig. 3.56. Pere i de umplutur din lemn, cu structur uoar Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 98 Prin panouri vitrate Suprafeele vitrate au o importan arhitectural deosebit la cl dirile pe structur din stâlpi i grinzi. Problema principal care se nate odat cu folosirea suprafeelor vitrate (perei de sticl ) este g sirea echilibrului între aspectul estetic i p strarea confortului termic atât iarna cât i vara. Panourile de sticl pot fi montate în structur (Fig. 3.57) cu sau f r tâmpl rie intermediar i nu trebuie sub nicio form s fie solicitate de c tre eforturile care solicit structura. Pentru aceasta, adâncimea falului în care se va monta panoul de sticl trebuie s in seama de deformaiile posibile ale elementelor structurale. Acestea din urm trebuie dimensionate în aa fel încât s nu se deformeze mai mult de 1/500 din deschidere (lungimea între reazeme). a. b. Fig. 3.57. Montarea panourilor vitrate în structura din lemn a. cu tâmpl rie intermediar ; b. f r tâmpl rie intermediar . Panourile vitrate se monteaz în structur printr-un fal, pe un pat de mastic sau silicon. Trebuie luate toate m surile de împiedicare a infiltraiilor de ap . Utilizarea profilelor metalice fixate pe structura de rezisten permite realizarea faadelor cu efect de perete continuu din sticl . Toate tipurile de perei de umplutur care au fost prezentate pot fi prev zute cu deschideri pentru ui i ferestre. Rezistena la foc Printr-o dimensionare corect a structurii este posibil s se ating o rezisten la foc de o or . La interior, structura de rezisten poate fi protejat prin tratarea cu substane ignifuge. Pentru o rezisten la foc mai mare de o or , stâlpii i grinzile trebuie protejai prin ecrane anti-foc (placare cu materiale ignifuge). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 99 Principalele tipuri de materiale admise ca ecrane anti-foc sunt: pl cile din mortare pe baz de ciment, pl cile de ghips-celuloz , pl cile de fibro-ciment, panourile lemn-ciment. Elementele metalice pentru asamblare trebuie protejate prin vopsire cu substane ignifuge sau cu elemente de placare din lemn, eventual folosind feronerie ascuns . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 100 PERE I DIN GRINZI SUPRAPUSE (BU TENI SUPRAPU I) Principii La construciile cu perei realizai prin suprapunerea unor elemente din lemn masiv (grinzi sau buteni), acestea asigur atât func iile structurale cât i delimitarea spaiilor, dar particip i la obinerea confortului termic i acustic al cl dirii. Definirea spaiilor, atât ca form cât i ca dimensiuni, este puternic influenat de lungimea elementelor din lemn i de modalit ile de asamblare a acestora. Rigiditatea cl dirilor din elemente masive suprapuse este asigurat prin greutatea elementelor i îmbin rile acestora. Masivitatea elementelor din lemn, al turi de caracteristicile termice i higrometrice ale lemnului, permit obinerea unui confort termic foarte bun în timpul perioadelor de var . Pentru ameliorarea confortului termic i pe durata perioadelor reci sau în regiunile reci, pereii din lemn masiv sunt dublai la interior cu un strat izolant. Tasarea pereilor în timp, ca urmare a contragerii datorate usc rii elementelor masive, este o problem important a acestui sistem constructiv. Pentru a o rezolva, anumite soluii constructive trebuie puse în oper mai ales la nivelul deschiderilor pentru ui i ferestre. Fig. 3.58. Cl dire din bu teni suprapu i (Honka, Fran a) Fig. 3.59. Cl dire din grinzi (lemn masiv ecarisat) suprapuse (Honka, Fran a) Materiale Se folosesc în special r inoasele (diveri pini, molid, brad, duglas), dar exist i astfel de construcii realizate din lemn mai scump, cum este stejarul. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 101 R inoasele cu cretere rapid au avantajele greut ii sc zute, tensiunilor interne relativ reduse, aspectului pl cut, preului sc zut, dar rezist mai puin la intemperii. R inoasele cu cretere lent au lemnul mai dens (sunt mai grele), cu tensiuni interne mai importante, pot prezenta cr p turi i deformaii, dar rezistena lor la variaiile climaterice este remarcabil . Chiar dac elementele din lemn masiv sunt slab solicitate mecanic, fiind puse în oper în poziie culcat , calitatea acestora trebuie s fie foarte bun din considerente de aspect (r mân vizibile) i rezisten la factorii atmosferici. Astfel, piesele utilizate trebuie s corespund clasei de rezisten C22 sau mai mare, cu puine defecte (doar clasa A, rar B). Pentru a limita pe cât posibil fenomenele de contra gere-umflare, lemnul utilizat va fi pus în oper cu o umiditate care s nu dep easc 18 %. Grinzile i butenii sunt expui pericolului degrad rii biologice, în funcie de gradul de expunere la umiditate/ap . Astfel, elementele aparente la exterior sunt mai dispuse degrad rii. Pentru a reduce riscul degrad rii structurile expuse trebuie realizate din specii durabile natural sau tratate/protejate prin diferite tehnici: constructive sau chimice. Tipuri de profile Pentru realizarea construciilor din elemente suprapuse se folosesc dou categorii de profile/seciuni: lemn rotund, lemn ecarisat. Lemn rotund Elementele din lemn rotund (buteni, bârne) pot fi prelucrate în dou plane paralele longitudinale sau neparalele, iar la punerea în oper (suprapunere) se leag între ele prin organe de asamblare metalice sau prin lambe aplicate (Fig. 3.60a). Lemn ecarisat (grinzi) Elementele ecarisate sunt prelucrate pe 4 fee iar la punerea în oper (suprapunere) se îmbin în lamb i uluc (Fig. 3.60 b, c, d). Datorit acestui tip de îmbinare, acest sistem constructiv prezint o eficien sporit a etan rii la aer i ap . ˛n scopul creterii performanelor, variantele moderne ale sistemului folosesc elemente lamelare din 3/5 lamele încleiate, care prezint o stabilitate dimensional sporit la variaii ale umidit ii i risc sc zut de cr p turi. De asemenea, exist pe pia variante de grinzi compozite, la care între lamelele exterioare din lemn masiv se adaug un material izolator (polistiren, fibre de lemn etc.). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 102 a. b. c. d. Fig. 3.60. Tipuri de profile pentru pere i din elemente suprapuse din lemn masiv Elemente privind dimensionarea Dimensiunile elementelor masive depind de mai muli factori: lemnul utilizat (specie, lemn masiv sau lamelar/reconstituit etc.), oferta fabricanilor, dimensiunile spaiilor (lungimile pereilor), nivelul izol rii termice i acustice (grosimi). Exigenele privind rezistenele mecanice sunt determinante doar în cazuri foarte rare (doar pentru perei cu lungimi foarte mari). Dimensiunile curente sunt: pentru lemn rotund, diametre între 150 i 250 mm; pentru lemn ecarisat: - grosime: 60 200 mm; - în lime: 150 225 mm; - lungime: pân la 10 m, lemn masiv; pân la 13 m, lemn lamelar (reconstituit). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 103 Tasarea pere ilor Tasarea pereilor, datorat usc rii naturale a lemnului (contragere) i comprim rii lemnului (datorit sarcinilor verticale), este principala problem (i dezavantaj) al acestui sistem constructiv. ˛n funcie de tipul elementelor suprapuse (lemn rotund, ecarisat masiv sau lamelar), tasarea unui perete poate varia între 2 i 5 cm pentru o în lime de 2,50 m. Aceast tasare trebuie contrabalansat prin diferite soluii tehnice pentru a nu produce efecte nedorite (deformaii ale pereilor, planeelor, bloc ri de ui i ferestre etc.). O atenie sporit trebuie acordat la: leg tura dintre pereii din zid rie sau alte tipuri de perei care nu se taseaz (sau se taseaz foarte puin) i cei din elemente suprapuse din lemn (Fig. 3.61), pereii desp ritori (interiori) netasabili nu trebuie blocai sub plafon; leg tura dintre cele dou elemente trebuie realizat prin soluii tehnice care s permit tasarea construciei f r afectarea acestora (Fig. 3.62), tocurile de ui i ferestre trebuie astfel construite i puse în oper încât s permit atât func ionarea corect a uilor i ferestrelor cât i tasarea pereilor (Fig. 3.63), diferenele de nivel între diferite p ri ale fundaiei; este indicat ca aceste diferene s nu fie mai mari de 50 cm, structurile care cuprind elemente verticale din lemn masiv (stâlpi, montan i) trebuie s fie prev zute cu asambl ri ajustabile pe în lime, sc rile, mai ales cele interioare trebuie s aib vangurile fixate la partea superioar (plan eul superior) i l sate libere la partea inferioar , pentru a putea glisa i compensa sc derea în în lime între plan ee datorat tas rii pereilor, c priorii acoperiului vor fi fixai la cap tul superior (la grinda de coam ), iar la punctele de sprijin intermediare i inferioare (pe pane respectiv cosoroab ) vor fi prev zui cu îmbin ri care s permit alunecarea, traversarea plan eelor de c tre courile de fum sau alte structuri verticale trebuie realizat în aa fel înc t s se permit tasarea construciei f r afectarea acestora. Goluri pentru u i i ferestre ˛n scopul mont rii corecte a uilor i ferestrelor în golurile din perei se pot folosi rame duble (Fig. 3.63 a i b) care s permit tasarea pereilor. Aceste rame sunt constituite dintr-o parte exterioar , legat la structura peretelui i o parte interioar în care se va monta tocul ferestrei. Cele dou rame, exterioar i interioar , permit deplas ri relative datorit îmbin rii lor cu lamb i uluc multiple. Astfel, mic orarea golului din perete ca urmare a tas rii, va avea efect asupra ramei exterioare dar nu asupra celei interioare. Un alt sistem constructiv permite montarea direct a ferestrei în golul din perete. Pentru a permite tasarea celui din urm , golul din perete va fi mai înalt decât tocul fere strei. Astfel, la partea superioar , deasupra Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 104 tocului, se va l sa un spaiu liber care va fi umplut cu material izolator, u or tasabil (vat mineral ). Elemente de mascare vor asigura finisajul de jur-împrejurul ferestrei precum i protecia necesar . Fig. 3.61. Leg tura dintre un perete din elemente suprapuse din lemn masiv (tasabil) i un perete din zid rie (netasabil) Fig. 3.62. Leg tura dintre plafon i un perete desp ritor netasabil a. b. c. Fig. 3.63. Goluri pentru ferestre: a, b. cu ram , tocul ferestrei (nu apare în figur ) se monteaz într-o ram montat în golul peretelui; c. f r ram , tocul ferestrei se monteaz direct în golul peretelui. ˛mbin ri ˛n mod obinuit, suprapunerea grinzilor sau butenilor pentru a forma pereii se face prin îmbinare cu cepuri rotunde sau prin lamb i uluc. La colurile cl dirii, asamblarea grinzilor pereilor adiaceni se face prin diferite tipuri de îmbin ri de col: cu t ietur la sfert, în coad de rândunic etc. (Fig. 3.64). ˛n plus, Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 105 pentru a asigura o rigiditate i o etan eitate superioare peretelui, se folosesc tije filetate care leag grinzile pe toat în limea acestuia (Fig. 3.65). a. b. c. Fig.3. 64. ˛mbin ri de col: a. cu t ietur la sfert ; b. în coad de rândunic ; c. în coad de rândunic retezat . Legare la funda ie i rigidizare Solidarizarea pereilor cu fundaia se face prin intermediul uruburilor de fundaie (Fig. 3.65). ˛ncastrate cu partea inferioar în fundaia cl dirii, uruburile de fundaie traverseaz unul sau dou elemente ale peretelui i sunt prev zute cu piulie de fixare la cap tul superior. Fig. 3.65. Legarea la funda ie i rigidizarea ansamblului de grinzi suprapuse care formeaz peretele Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 106 Rigidizarea peretelui din grinzi suprapuse se face de obicei cu ajutorul unor tije filetate la capete (Fig. 3.65). Aceste tije traverseaz i leag împreun elementele componente ale peretelui, pornind de la primul sau al doilea rând de jos pân la ultimul de sus. Este indicat ca extremit ile superioare ale tijelor s r mân accesibile pentru a se permite strângerea periodic , compensând astfel tasarea natural i meninând rigiditatea i etan eitatea peretelui. Izolare Izolare termic Performane corespunz toare privind izolarea termic a acestui tip de construcie pot fi asigurate prin: folosirea grinzilor sau butenilor cu grosimi mari, placarea pereilor la interior cu materiale izolante, realizarea unei izolaii exterioare, folosirea grinzilor cu strat izolator încorporat (trei straturi, cel de la mijloc fiind izolator). Soluia cea mai r spândit este cea a izol rii interioare (Fig. 3.66). Aceasta se realizeaz prin dublarea interioar a pereilor cu pl ci de ghips-carton, panouri pe baz de lemn (placaj, PAL, OSB etc.) sau lambriu. Dublarea se face pe o structur din lemn sau metal, fixat pe peretele din elemente masive cu ajutorul unor dispozitive culisante care s permit tasarea. Materialul de izolare se introduce în spaiul dintre peretele masiv i dublur . La partea superioar a dublurii, sub plafon, se las un spaiu liber care s permit tasarea pereilor masivi. Fig. 3.66. Izolare prin dublarea interioar a pereilor Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 107 Izolare acustic Nivelul de izolare acustic a unui perete din lemn masiv depinde de: grosimea elementelor masive componente, eventualele structuri suplimentare (de ex.: dublarea peretelui), calitatea execuiei. Astfel, un perete din elemente din lemn masiv suprapuse, cu grosimea de 70 mm, realizeaz un indicele de atenuare acustic : R rutier = 32 dB (A), în timp ce acelai perete, dublat îns cu un strat izolator, realizeaz un indicele de atenuare acustic : R rutier = 47 dB(A). Trasee pentru instala ii Instala ii electrice Traseele pentru instalaiile electrice se execut pe cât posibil prin încastrare în plafoane i plan ee. Prin perei, traseele electrice vor trece prin dreapta uilor i ferestrelor, în spatele pl cilor de izolaie. Instala ii de ap , canalizare, înc lzire ˛n vederea evit rii incidentelor cauzate de tasarea pereilor, fixarea conductelor verticale se va face doar cu coliere culisante. ˛n acelai scop, conductele verticale nepresurizate (instalaii de canalizare) vor fi prev zute cu manoane elastice pentru compensarea sc derii în lungime, iar conductele presurizate (instalaii de ap menajer i pentru înc lzire, instalaii gaz) cu racorduri flexibile de presiune sau cu bucle de dilataie (Fig. 3.67). Toate echipamentele sanitare vor fi racordate la reea prin racorduri elastice. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 108 a. b. c. Fig. 3.67. Montarea conductelor pe pere ii din grinzi suprapuse: a. cu man on elastic; b. cu racord flexibil; c. cu bucl de dilataie. Fixarea obiectelor suspendate Pentru a evita problemele date de tasarea pereilor obiectele suspendate (mobilier de buc t rie, obiecte sanitare, oglinzi înalte etc.) se vor fixa într-un singur plan paralel cu solul, elementele de prindere fiind dispuse la aceeai în lime (Fig. 3.68). Dac pereii cl dirii sunt placai la interior pentru izolare suplimentar (Fig. 3.69), prinderea obiectelor suspendate se poate face pe structura plac rii cu elemente de ranforsare identice cu cele folosite la pereii pe structur uoar (vezi Fig. 3.31). Fig. 3.68. Suspendarea unui corp de mobilier Fig. 3.69. Suspendarea obiectelor de mobilier pe structura plac rii interioare Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 109 Rezistena la foc Masivitatea pereilor din elemente suprapuse confer f r dificultate construciilor de acest gen o stabilitate la foc de peste 1/2 ore. Dac se dorete o stabilitate mai îndelungat , se poate recurge la soluiile cunoscute: m rirea seciunilor elementelor constructive (grinzi, buteni), montarea de ecrane anti-foc. ˛ntre inere ˛n timpul construciei (i dup ) trebuie asigurat o ventilare foarte bun a structurii. Umiditatea excesiv în timpul construciei poate provoca alb strirea lemnului, chiar dac acesta a fost livrat uscat pe antier. ˛ntreinerea este identic cu întreinerea oric rei cl diri pe structur din lemn. ˛n plus, datorit fenomenului de tasare a pereilor, trebuie controlate anual (i strânse la nevoie) dispozitivele de strângere a elementelor componente ale zidurilor precum i deschiderile pentru ui i ferestre. Punere în oper ˛n Fig. 3.70 este prezentat construirea unei case de locuit uni-familiale, din buteni suprapui: firma Honkarakenne, Frana. Verificarea nivelului dalei de funda ie Ancorarea primilor bu teni Fig. 3.70. Etape în construirea unei case din bu teni suprapu i (vezi continuarea pe pag urm toare) Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 110 Ridicarea pere ilor Montarea arpantei Realizarea acoperi ului Detaliu din mansard Fig. 3.70. (continuare) Etape în construirea unei c ase din bu teni suprapu i Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 111 4. STRUCTURI ORIZONTALE (PLAN EE) Considera ii generale Sistemele constructive uzuale pentru planee din lemn sunt: Plan ee pe grinzi - Sistem u or, - Sistem flexibil din punct de vedere al formei i prelucr rilor, - Montarea facil a instalaiilor, - Grosime mare pentru deschideri de peste 4m, - Straturile de acoperire (du umea, parchet etc.) nu prezint portan (nu se consider a fi portante), - Pre competitiv. Plan ee din lemn masiv - Se poate folosi lemn de calitate inferioar , - Permit deschideri mari (sau grosimi mici), - Prezint sensibilitate la variaii ale umidit ii, - Performante din punct de vedere al izol rii acustice, - Performante din punct de vedere al izol rii termice, - Dificile în ceea ce privete montarea instalaiilor, - Rezistente în caz de incendiu, - Pre ridicat. Plan ee de tip cheson - Produse în sistem industrial, - Permit deschideri mari, - Performante din punct de vedere al izol rii acustice, - Performante din punct de vedere al izol rii termice, - Montarea dificil a instalaiilor, - Pre ridicat. Plan ee mixte lemn-beton - Performante din punct de vedere al izol rii acustice i termice, - Adaptabile atât pentru construciile noi cât i pentru reabilit ri, - Pre ridicat. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 112 PLAN EE PE GRINZI Generalit i Plan eele pe grinzi (Fig. 4.1) sunt formate dintr-o structur de rezisten din grinzi deasupra c reia se monteaz o podea (duumea) i o pardoseal (parchet etc.). Aceast structur minimal a unui plan eu pe grinzi poate fi completat la partea inferioar cu o suprafa realizat prin placare cu panouri diverse, pe baz de lemn sau nu, care s constituie plafonul etajului de dedesubt. ˛ntre cele dou suprafee delimitative pe vertical se pot introduce materiale de izolare termic i acustic . Seciunile curente relativ mici ale grinzilor impun deschideri, de asemenea relativ mici ale acestor plan ee (de obicei sub 4m). ˛ncovoierea grinzilor este un dezavantaj al acestui sistem de plan ee. Se iau în considerare aici atât elementele vizuale cât i inconvenientele date de deformaiile i vibraiile planeului asupra confortului i durabilit ii materialelor i finisajelor du umelelor i plafoanelor. Planeele pe grinzi prezint o relativ elasticitate, sunt deformabile, iar deformaia (s geata) maxim este limitat în general la 1/400 din deschidere. Fig. 4.1. Plan ee pe grinzi Sistemul de grinzi din componena unui plan eu este deformabil i în plan orizontal. Pentru rigidizare, se poate aplica o duumea din panouri pe baz de lemn (placaj, PAL, OSB etc.), iar structura astfel creat Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 113 (diafragm ) va participa la contravântuirea pere ilor. Posibilitatea de a insera între grinzi material izolator face ca plan eele pe grinzi s fie o soluie bun pentru realizarea podelelor peste fundaie sau peste subsol, dar i a plafoanelor sub acoperiuri tip teras . Pentru îmbun t irea izol rii fonice, planeele pe grinzi pot fi completate la partea superioar cu straturi suplimentare: panouri pe baz de lemn, pl ci/dale din beton, ape din beton etc. Materiale Chiar dac , pentru realizarea grinzilor s-a folosit mult timp lemnul foioaselor tari (stejar, salcâm, fag, castan etc.), în zilele noastre cele mai utilizate specii lemnoase sunt r inoasele (brad, molid, diveri pini, duglas), datorit raportului calitate-pre avantajos. Lemnul masiv este soluia obinuit pentru grinzile cu lungimea (deschiderea) de pân la 5 m. Pentru lungimi superioare se pot utiliza grinzi lamelare (Glulam) sau alte tipuri de grinzi din lemn reconstituit. Elementele portante cu grosimi mici trebuie s aib rezisten ridicat (clasa de rezisten C22). ˛n schimb lemnul mai slab (C18) poate fi i el folosit, dar cu seciuni mai mari. Se pot folosi i grinzi cu profil « I », care au inima din placaj sau OSB, sau chiar din tabl metalic ondulat , iar t lpile din lemn masiv sau dintr-un compozit pe baz de lemn (de ex. LVL). Aceste grinzi au rezistene ridicate i greutate redus , dar un pre mai ridicat decât lemnul masiv. Umiditatea de punere în oper trebuie s se înscrie în jurul valorii de 15%, f r a dep i 18%. O atenie deosebit trebuie acordat grinzilor care au extremit ile încastrate în perei din zid rie (c r mid , beton) expui la partea exterioar la intemperii. Pentru a evita absorbia de umiditate din zid rie în lemn, trebuie prev zute soluii de protecie, cum ar fi impregnarea capetelor grizilor cu substane hidrofuge sau realizarea de bariere fizice între zid rie i lemn. Elemente privind dimensionarea Dimensiunile grinzilor Seciunile i distanele dintre grinzi se aleg în funcie de: deschidere (distana dintre reazeme) i înc rc rile pe plan eu, dimensiunile elementelor din care se va realiza podeaua, exigenele legate de rezistena la foc, exigenele legate de eventuala montare a unui plafon pentru etajul de dedesubt. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 114 Dimensiunile obi nuite ale grinzilor sunt: Lungimea (deschiderea): L = 3 5 m; ˛n limea seciunii: H L/20; S geata maxim : L/300. Seciunile curente ale grinzilor sunt date în tabelul de mai jos: ˛n limea seciunii, H[mm] L imea seciunii, B[mm] 175 200 225 50 X X 63 X 75 X X X 100 X Distane între grinzi Pentru a u ura realizarea podelelor prin utilizarea panourilor pe baz de lemn (placaj, OSB etc.), grinzile se dispun la distane care in seama de dimensiunile acestor panouri. Astfel, distanele între axele grinzilor sunt submultipli de 1,20 m: 30, 40 i 60 cm. Luînd în considerare cele ar tate, se poate face o predimensionare a plan eelor pe grinzi cu ajutorul tabelului de mai jos. Distana între axele grinzilor, cm Seciune grinzi, mm Plan eu clasa de rezisten C22 Plan eu clasa de rezisten C20 Plan eu clasa de rezisten C18 H B 60 40 30 60 40 30 60 40 30 75 460 520 570 450 510 550 440 500 550 63 430 490 530 420 480 520 410 470 520 225 50 400 450 490 380 440 480 380 430 470 75 400 460 490 390 450 490 390 440 490 63 380 430 470 370 420 460 370 420 460 200 50 350 400 440 340 390 430 340 380 420 75 360 400 440 340 390 430 340 390 420 63 330 380 410 320 370 400 320 360 400 175 50 310 350 380 300 340 370 290 340 370 75 300 340 370 290 330 370 290 330 360 63 280 320 350 280 310 340 270 310 340 150 50 260 300 320 250 290 320 250 290 310 Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 115 Not : Se consider plan eul înc rcat cu o sarcin uniform repartizat de 150 daN/m2. Alte înc rc ri: poduri necirculabile: 100 daN/m2; hambare: 250 daN/m2; locuine, inclusiv poduri circulabile: 150 daN/m2. Puncte de sprijin i îmbin ri Neluînd în considerare solicit rile de strivire (comprimare transversal pe fibre), capetele grinzilor trebuie s se sprijine pe suprafeele de reazem (perei) cu cel puin 50 mm pe lemn i metal i cel puin 75 mm pe zid rie. Sprijin pe pere i de zid rie La sprijinirea grinzilor pe perei de zid rie, trebuie luate mai multe m suri care s elimine/reduc riscurile legate de prezena umidit ii în perete i efectul acesteia asupra lemnului: realizarea unei ruperi de capilaritate între zid rie i lemn, protejarea anti-fungic a capetelor grinzilor (impregnare cu produse de protecie), asigurarea ventil rii capetelor grinzilor. Pentru asigurarea contravântuirii pere ilor, grinzile încastrate trebuie solidarizate cu peretele prin elemente de ancorare metalice (Fig. 4.2). Fig. 4.2. Sprijinirea grinzilor pe perete de zid rie Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 116 Alte modalit i de sprijinire a grinzilor plan eului pe peretele de zid rie sunt prezentate în Fig. 4.3 i 4.4. Astfel, în Fig. 4.3 este reprezentat sprijinirea grinzilor pe perete prin intermediul unei piese de cherestea fixat în zid rie cu ajutorul uruburilor de ancorare. ˛ntre perete i piesa orizontal de sprijin se introduce obligatoriu o membran pentru ruperea capilarit ii. O alt soluie este de a folosi în locul piesei de cherestea un profil metalic. ˛n Fig. 4.4 este prezentat sprijinirea grinzilor pe peretele de zid rie cu ajutorul unor conectori metalici. Fig. 4.3. Sprijinirea grinzilor de plan eu pe o pies de cherestea fixat pe perete Fig. 4.4. Sprijinirea grinzilor de plan eu pe perete prin intermediul conectorilor metalici Sprijin pe pere i cu structur uoar din lemn ˛n Fig. 4.5 i 4.6 sunt prezentate dou situaii de sprijinire a grinzilor pe perei din lemn: exterior respectiv de compartimentare (interior). Pe lâng condiiile de rezisten i rigiditate, îmbinarea dintre plan eu i pereii exteriori trebuie s asigure i etan eitatea la aer i umiditate. De asemenea, pentru a evita riscurile de condens, este bine ca îmbinarea grinzi perete exterior s se realizeze cât mai spre fa a interioar a pereilor. Sprijin pe alte grinzi ˛n Fig. 4.7 ... 4.10 sunt prezentate câteva solu ii de sprijinire a grinzilor de plan eu pe alte grinzi cu capacitate portant superioar . Astfel, sprijinirea în locauri scobite în corpul grinzii suport este rezervat doar situaiilor în care grinda suport are seciune foarte mare, iar scobiturile realizate nu sl besc semnificativ rezistena (Fig. 4.7). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 117 O variant modern de îmbinare în coad de rândunic dintre grinda suport i cea sprijinit este prezentat în fig. 4.8. Aceste tipuri de cep i scobitur se execut cu maini de frezat portabile echipate cu dispozitive speciale sau pe centre de prelucrare cu comand numeric specializate. Fig. 4.5. Sprijinirea grinzilor de plan eu pe traversa superioar a unui perete exterior cu structur uoar Fig. 4.6. Sprijinirea grinzilor de plan eu pe traversa superioar a unui perete de compartimentare (interior) cu structur uoar Fig. 4.7. ˛mbinare a grinzilor plan eului Fig. 4.8. Cep i scobitur în coad de rândunic pentru îmbinarea grinzilor de planeu Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 118 Fig. 4.9. Sprijin pe supor i din cherestea fixai pe grinda principal Fig. 4.10. Sprijin pe supor i metalici Sprijin pe grinzi metalice Sprijinirea grinzilor din lemn pe altele metalice (oel) se poate face pe talpa superioar (Fig. 4.11) sau pe cea inferioar (Fig. 4.12). Fig. 4.11. Sprijinirea grinzilor din lemn pe talpa superioar a grinzii metalice (profil I) Fig. 4.12. Sprijinirea grinzilor din lemn pe talpa inferioar a grinzii metalice (profil I) Stabilizarea grinzilor plan eului Grinzile de plan eu care au în limea seciunii transversale mai mare decât de 4 ori l imea prezint pericolul de deformare i în plan lateral nu doar în plan vertical (Fig. 4.13) datorit lungimii libere mari i a rigidit ii slabe în plan lateral. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 119 Fig. 4.13. Deformarea unei grinzi cu grosime mic i în lime mare a seciunii sub aciunea sarcinilor verticale Astfel, pentru a asigura stabilitatea sistemului de grinzi ce formeaz structura plan eului acestea trebuie s fie împiedicate s se torsioneze. La extremit i, aceast cerin este îndeplinit datorit încastr rii capetelor în zid rie sau fix rii prin alte mijloace (de ex. fixarea cu supori metalici). ˛n schimb, înspre mijloc, pe poriunea liber este necesar contravântuirea acestora prin diverse solu ii constructive (Fig. 4.14 ... 4.17). Distana dintre dispozitivele de contravântuire nu trebuie s dep easc de 40 de ori grosimea grinzii (l imea seciunii transversale). Fig. 4.14. Contravântuirea grinzilor planeului cu elemente diagonale din lemn Fig. 4.15. Contravântuirea grinzilor planeului cu distan iere dreptunghiulare din lemn Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 120 Fig. 4.16. Contravântuirea grinzilor planeului cu benzi metalice (în zig-zag) Fig. 4.17. Contravântuirea grinzilor planeului prin fixarea canturilor inferioare (canturile superioare sunt fixate în podeaua etajului de deasupra) Podeaua Pe grinzile plan eului, la partea superioar , se va fixa podeaua pentru etajul de deasupra, prin prindere cu cuie, agrafe, uruburi sau adeziv. Podeaua asigur repartizarea înc rc rilor pe grinzi i poate s contribuie la contravântuirea pere ilor cl dirii. Alegerea tipului de podea depinde de sarcinile ce trebuie preluate i repartizate, deci de distanele între grinzi, dar i de tipul pardoselei ce urmeaz a se monta i, de ce nu, de pre. Tipurile de podele cele mai întâlnite sunt: din lemn masiv (piese de cherestea, îmbinate sau nu), din panouri de placaj, din PAL, din OSB. Podele din piese de cherestea Piesele de cherestea (scânduri, dulapi) trebuie mon tate în aa fel încât capetele s fie întotdeauna sprijinite pe grinzi. ˛mbin rile dintre piesele de cherestea vor fi repartizate uniform-împr tiat pe toat suprafaa plan eului (Fig. 4.18). Piesele de cherestea montate perpendicular pe grinzi nu exercit niciun rol în contravântuirea pere ilor adiaceni. Pentru asigurarea contravântuirii, piesele de chere stea trebuie montate la un unghi cât mai apropiat d e 45° fa de direcia grinzilor (Fig. 4.19), iar l imea lor trebuie s fie mai mic de 200 mm. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 121 Fixarea pieselor mai înguste de 150 mm se face cu câte 2 cuie pe fiecare grind , sau cu câte 3 cuie pe fiecare grind , dac au l imea mai mare de 150 mm. Fig. 4.18. Podea din piese de cherestea perpendiculare pe grinzi Fig. 4.19. Podea din piese de cherestea înclinate la 45° fa a de direcia grinzilor Podele din panouri Folosirea panourilor pe baz de lemn (placaj, OSB etc.) pentru realizarea podelelor asigur contravântuirea orizontal a cl dirilor. Panourile sunt orientate astfel încât lung imea lor s fie perpendicular pe lungimea grinzilor (Fig. 4.20). Panourile trebuie s se sprijine pe minim 3 grinzi. Jonciunea dintre panouri pe laturile scurte se face numai pe grind . Sprijinirea la capete a panourilor trebuie s se fac pe minim 20 mm, iar jonciunile rândurilor de panouri al turate nu trebuie s se afle pe aceeai grind (Fig. 4.21). Jonciunea pe laturile lungi se poate face prin îmbinare în fal (dac panourile au canturile prelucrate în fal) sau prin simpla al turare cant la cant. ˛n acest din urm caz, sub canturile al turate se introduc piese de cherestea cu seciunea 40 x 40 mm, ajustate între grinzi. Panourile sunt fixate cu cuie sau uruburi, pe canturi din 15 în 15 cm, iar pe grinzile intermediare din 30 în 30 de cm. Se folosesc cuie torsadate cu lungimea de 3,5 ori mai mare decât grosimea panourilor sau uruburi pentru lemn cu lungimea de 2,5 ori mai mare decât grosimea panourilor. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 122 Fig. 4.20. Podea din panouri semifabricate din lemn Fig. 4.21. Schema de montare a panourilor semifabri cate din lemn pe grinzile plan eului Grosimea panourilor semifabricate se alege în funcie de tipul acestora, de înc rc rile pe planeu i de distana dintre grinzi. Câteva exemple sunt date în tabelu l de mai jos. Grosime Distana dintre axele grinzilor Cherestea r inoase OSB PAL 30 cm 16 mm 12 mm 16 mm 40 cm 19 mm 15 mm 19 mm 60 cm 23 mm 19 mm 22 mm Not : sarcin uniform repartizat pe plan eu de 150 daN/m2. Trasee pentru instala ii Plan eele pe grinzi g zduiesc cu uurin traseele pentru instalaii. Pe direcie paralel cu grinzile montarea instalaiilor nu pune probleme. Grinzile pot servi ca suport pentru evile instalaiilor de ap , Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 123 canalizare, înc lzire sau tubulatura instalaiilor electrice i de climatizare. De asemenea, între grinzi pot fi montate aparate de iluminat, aer condiionat etc. La trecerea instalaiilor în direcie perpendicular pe grinzi, în acestea trebuie executate t ieturi sau g uri. T ieturile nu sunt permise pe faa inferioar a grinzilor, datorit efectului de concentrator de tensiune tocmai pe zona solicitat la întindere. Astfel, t ieturile se execut pe faa superioar a grinzilor (Fig. 4.22). T ieturile practicate la cap tul grinzii nu pot dep i suprafaa de sprijin cu mai mult de jum tate din în limea grinzii i pot avea o adâncime de maximum 1/3 din în limea acesteia. Pentru t ieturile practicate altundeva decât la capete, va trebui s se majoreze în limea seciunii grinzii cu adâncimea t ieturii. Fig. 4.22. T ieturi în grinzile planeului pentru trecerea traseelor de instala ii G urile executate în grinzi nu vor avea un diametru mai mare de 1/4 din în limea seciunii i nici se vor apropia la mai puin de 5 cm de feele inferioar sau superioar (Fig. 4.23). Fig. 4.23. G uri în grinzile planeului pentru trecerea traseelor de instala ii Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 124 Perei desp ritori ˛n cazul în care pereii desp ritori ridicai pe plan eu au o mas mai mare de 50 kg/m2, trebuie aplicate diferite soluii constructive care s asigure rezistena i rigiditatea plan eului. Pentru pereii perpendiculari pe grinzi, trebuie verificat dac greutatea acestora nu produce o deformare (încovoiere) excesiv a plan eului. Pentru pereii paraleli cu grinzile, se vor monta traverse de repartizare a înc rc rii între grinzi sau se vor dubla grinzile în dreptul peretelui respectiv (Fig. 4.24). ˛n ambele cazuri, este posibil s fie necesar m rirea seciunii grinzilor sau diminuarea distanelor dintre acestea (grinzi mai dese). Fig. 4.24. ˛nt rirea planeului sub pere i desp ritori grei paraleli cu grinzile Console i deschideri Console Plan eele pe grinzi permit realizarea simpl a consolelor pentru balcoane sau alte spaii. Lungimea în consol poate ajunge în mod normal pân la de patru ori în limea grinzilor. Pentru lungimi mai mari trebuie luate m suri suplimentare de sprijinire a consolei. Dac structura consolei este paralel cu grinzile planeului (Fig. 4.25), realizarea este mai facil , prin utilizarea unor grinzi mai lungi, care vor iei înafara peretelui de incint . Grinzile de pe laturile consolei se vor dubla sau vor avea seciune dubl . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 125 Dac structura consolei este perpendicular pe grinzile plan eului (Fig. 4.26), aceasta se va lega la o grind dublat sau cu seciune dubl , aflat în interior, la o distan de dou ori mai mare decât lungimea consolei, fa de peretele de incint . Fig. 4.25. Consol cu structura paralel cu grinzile plan eului Fig. 4.26. Consol cu structura perpendicular pe grinzile plan eului Deschideri Este preferabil ca deschiderile în plan ee s fie realizate între grinzi. Dac acest lucru nu este posibil, ca de exemplu în cazul deschiderilor mari pentru sc ri interioare, se va acorda o atenie sporit asigur rii rigidit ii planeului. Astfel, se vor dubla grinzile care limiteaz deschiderea i sunt mai lungi de 1,20 m, iar îmbin rile vor fi dimensionate corespunz tor pentru a face fa solicit rilor de forfecare (Fig. 4.27). Trebuie menionat c deschiderile de dimensiuni mari pot sl bi mult i rigiditatea plan eului în plan orizontal, deci i efectul de contravântuire a pere ilor. Deschiderile pentru eminee i couri de fum trebuie s respecte nite condiii de dimensionare rezultate din necesitatea proteciei fa de foc a structurii plan eelor (Fig. 4.28). Plan ee peste funda ie Plan eele pe grinzi din lemn aezate peste fundaie, trebuie s aib în limea de la faa inferioar a grinzilor pân la sol de cel puin 30 cm. Solul va fi cur at de orice materie vegetal , iar grinzile vor fi tratate cu compui chimici împotriva biodegrad rii. ˛n pereii (elevaia) fundaiei se vor l sa orificii de ventilare a golului sanitar (tehnic), uniform repartizate. Suprafaa total a orificiilor de ventilaie trebuie s fie de cel puin 1/500 din suprafaa la sol a golului sanitar. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 126 Fig. 4.27. Deschidere pentru scar interioar Fig. 4.28. Deschideri în plan ee pentru funda ia emineului i pentru co ul de fum Izolarea termic i acustic Izolarea termic Izolarea termic a plan eelor pe grinzi se face de obicei prin amplasarea materialului izolant (panouri din vat mineral etc.) între grinzi. Grosimea stratului izolant depinde de performana c utat . Pentru plan eele peste fundaie (gol sanitar) materialul izolator va fi obligatoriu hidrofug. Dac plan eul separ un spaiu cald de unul rece (plan eu peste fundaie, plan eu sub acoperi teras etc.) este obligatorie montarea unei bariere de vapori pe partea cald a acestuia. Izolarea acustic Amortizarea zgomotelor aeriene de c tre plan eele pe grinzi se face pe principiul mas -resort-mas . Realizarea practic se face prin introducerea unui material izolant fibros (de ex. vat mineral ) sub podea, între grinzi i/sau desf urat pe un plafon suspendat (Fig. 4.29). Astfel, cele dou mase sunt podeaua de peste grinzi i plafonul suspendat sub acestea, iar resortul este materializat de c tre materialul izolator. Poate fi necesar suplimentarea masei prin ad ugarea unor materiale de îngreunare peste podea: pavele sau dale din beton, c r mizi sau dale ceramice, ape din beton. Izolarea la zgomotele de impact este asigurat prin realizarea pardoselilor flotante (Fig. 4.29). Pentru aceasta, între podea i pardoseal se introduce un material amortizor. Materialele cele mai utilizate sunt: Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 127 panourile din fibre de lemn, cânep sau in, panouri de plut , panouri rigide din fibre minerale (sticl , bazalt), panouri de pâsl sau din spume sintetice rigide. Fig. 4.29. Modalitate de izolare acustic a unui plan eu pe grinzi Rezistena la foc Plan ee pe grinzi aparente Plan eele pe grinzi aparente se calculeaz pentru a rezista o durat oarecare în caz de incendiu. Calculul const în determinarea seciunii grinzilor în aa fel încât, la o vitez cunoscut a carboniz rii lemnului dinspre suprafa înspre interior, elementele structurale s reziste la solicit rile existente o anumit perioad de timp. Altfel spus, seciunea necarbonizat a elementelor de rezisten s fie suficient de mare i dup o anumit perioad de timp de la începerea arderii, astfel încât aces tea s reziste solicit rilor (Fig. 4.30). De regul perioada minim cerut unei structuri din lemn s reziste la foc este de 1/2 ore. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 128 Fig. 4.30. Plan eu pe grinzi aparente, dimensionat s reziste la foc o anumit durat de timp (1/2 h) Plan ee cu ecrane rezistente la foc ˛n cazul în care, între structura de rezisten a plan eului i spaiul unde (probabil) va izbucni i se va dezvolta incendiul se interpune un ecran care va aciona ca un scut termic, grinzile nu trebuie supradimensionate pentru a rezista la foc o anumit perioad . ˛n acest caz se consider c scutul termic va rezista perioada dorit i, tocmai de aceea, scutul trebuie realizat corespunz tor. Principalele materiale admise ca ecrane anti-foc sunt: pl cile din beton, pl cile ghips-celuloz , pl cile din fibro-ciment, panourile lemn-ciment. Aceste pl ci sunt asociate frecvent cu vata mineral pentru a crea plan ee rezistente la foc (Fig. 4.31). Fig. 4.31. Plan eu cu ecran rezistent la foc pentru o perioad dat (1/2h), f r supradimensionarea grinzilor Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 129 Plan ee cu ecrane par ial rezistente la foc Dac ecranul anti-foc nu asigur o perioad suficient de mare de rezisten , atunci este necesar ca grinzile plan eului s fie supradimensionate corespunz tor, pentru a asigura stabilitatea pân la durata total dorit (Fig. 4.32). Fig. 4.32. Plan eu rezistent la foc pentru 1/2h, cu ecran anti-foc rezistent 1/4h Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 130 5. ARPANTE Considera ii generale Prin termenul de arpant se denume te scheletul de rezisten al acoperiului unei cl diri, care suport greutatea învelitorii i solicit rile transmise de c tre aceasta (z pad , vânt). Principalele sisteme constructive de arpante din lemn sunt: arpantele tradi ionale - Utilizeaz elemente portante cu seciuni importante; - Sistem bine adaptat la acoperiuri cu forme complexe; - Pot prelua suprasarcini mari; - Permit expresii arhitecturale variate; - Permit utilizarea spaiului dintre acoperi i planeul ultimului nivel (podul). Cu ferme prefabricate ( arpante industriale) - Utilizeaz elemente portante cu seciuni reduse; - Densitate mare a elementelor portante (distane mici între ferme); - Fermele sunt prefabricate în regim industrial; - Faciliteaz trecerea instalaiilor (electricitate, ventilaie); - Slab rezisten la foc; - Pre competitiv. arpantele din c priori - Sistem u or; - Deschideri limitate; - U urin de punere în oper ; - U urin la realizarea leg turii cu: izolaia, planeul ultimului nivel al cl dirii i învelitoarea; - Dificil de realizat trecerea instalaiilor. arpantele chesonate - Sistem prefabricat în regim industrial; - Realizeaz integrarea izolaiei, a plafonului ultimului nivel al cl dirii i a suportului învelitorii; - Dificil de realizat trecerea instalaiilor; - Rapiditate la punerea în oper ; - Slab adaptabil pentru acoperiuri cu form complex ; - Pre ridicat. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 131 ARPANTE TRADI IONALE Exist dou tipuri principale de arpante aa-zis tradi ionale: arpantele pe scaune (Fig. 5.1, 5.2); arpantele cu ferme, pane i c priori (Fig. 5.3). arpante pe scaune Fig. 5.1. arpant pe scaune (sec iune transversal ) arpantele pe scaune au o structur simpl , sunt u or de realizat i pus în oper dar au dezavantajul c necesit un plan eu portant pe care s se sprijine (nu sunt autoportante). De asemenea, nu permit realizarea de poduri utilizabile (mansardabile) dac stâlpii sunt prea de i i cletii poziionai la în lime prea mic . Deschiderea arpantelor pe scaune poate varia între 6 i 18 m, având între 1 i 5 rânduri de stâlpi (Fig. 5.2). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 132 Fig. 5.2. arpante pe scaune, cu diferite deschideri Toate elementele privind: materialele utilizate, dimensionarea, îmbin rile, contravântuirea, realizarea streinilor etc., sunt similare cu cele de la arpantele cu ferme, prezentate în continuare. arpante cu ferme Fermele sunt subansambluri portante, verticale, ale arpantei, a ezate de obicei transversal pe lungimea acoperi ului (Fig. 5.3a). Cele mai simple ferme sunt constituite dintr-o talp , doi arbaletrieri, un stâlp central i dou contrafie (Fig. 5.4). Fermele se poziioneaz distanat pe lungimea acoperiului i susin c priorii prin intermediul panelor (Fig. 5.3a). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 133 a. b. c. Fig. 5.3. arpant tradiional cu ferme, pane i c priori: a. schem de principiu ; b i c. detalii. Asamblarea elementelor constitutive ale fermelor se face prin chertare, buloane i/sau cuie. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 134 Fig. 5.4. Ferm Datorit faptului c pentru construcia lor se utilizeaz elemente din lemn masiv cu seciuni mari, fermele tradiionale au o rezisten bun la foc. Distanele între ferme se stabilesc în funcie de sarcinile pe acoperi i de seciunile panelor. Pentru meninerea vertical a fermelor pe timpul punerii în oper , acestea se contravântuiesc cu elemente de leg tur dispuse în planul pantelor acoperi ului. Materiale Fermele i panele arpantelor tradiionale se fabric în general din lemn de r inoase: brad, molid, duglas, diveri pini. Seciunile mari ale elementelor componente fac posibil folosirea lemnului cu caracteristici mecanice mai slabe, cu excepia cazurilor în care se cer deschideri mari. Nu exist restricii importante asupra materialului folosit la execuia arpantelor tradiionale nici în ceea ce privete defectele vizibile ale lemnului, deoarece în marea majoritate a cazurilor arpantele nu sunt vizibile. Din contr , pentru arpantele vizibile materialul lemnos folosit va fi de calitate (rezisten C18 ... C22, aspect clasele A sau B). Pentru serviciu în mediu neînc lzit, lemnul arpantelor trebuie s aib o umiditate în jurul a 15% f r s dep easc 22%. Pentru serviciu în mediu înc lzit, umiditatea lemnului pentru arpante nu trebuie s dep easc 12%. ˛n mod normal arpantele nu sunt expuse riscurilor de degradare datorate umidit ii excesive. Exist îns i situaii în care aceste degrad ri s apar : dac exist infiltraii de ap pluvial datorate învelitorii necorespunz toare (igle sparte etc.); dac spaiul de sub învelitoare este slab (sau deloc) ventilat; în cazul elementelor din lemn încastrate în zid rie. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 135 Tipuri de ferme Exist mai multe tipuri constructive de ferme, alegerea unuia sau altuia f cându-se pe baza anumitor criterii: utilizarea sau neutilizarea spaiului de sub acoperi (a podului cl dirii), deschiderea între pereii exteriori ai cl dirii, l imea streinii, panta acoperi ului, greutatea învelitorii, greutatea plafonului ultimului nivel al cl dirii. Ferma latin Aa cum arat i numele, ferma latin a fost inventat de c tre romani. Elementele componente formeaz triunghiuri în scopul evit rii momentelor de încovoiere. Sistemul cel mai simplu este constituit dintr-o talp , un stâlp central, doi arbaletrieri i dou contrafi e (Fig. 5.4 i 5.5). ˛n mod normal, fermele latine nu dep esc 8 m în deschidere. Dac se dorete m rirea acestei valori, trebuie inserate în structur elemente suplimentare (montani, diagonale) care s preia o parte a sarcinilor care se exercit asupra t lpii. Fig. 5.5. Ferm latin Ferma cu cle ti Acest tip de ferm se utilizeaz atunci când se urm rete realizarea de poduri practicabile (de ex. pentru mansarde). Cletii se fixeaz la în limea corespunz toare pentru spaiul care urmeaz a fi creat (Fig. 5.6). Deschiderea maxim a acestor ferme se situeaz între 10 i 12 m. ˛n funcie de panta acoperiului i de greutatea acestuia, talpa poate s lipseasc sau nu. Cu cât panta acoperi ului este mai mic i greutatea Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 136 mai mare, crete posibilitatea de apariie a unor fore orizontale de împingere spre exterior, exercitate de c tre capetele inferioare ale arbaletrierilor (datorit deformabilit ii acestora). ˛n astfel de cazuri este necesar montarea t lpii sau a unui tirant care s lege capetele inferioare ale arbaletrierilor. Fig. 5.6. Ferm cu cleti Ferma Palladio (cu cle ti i stâlpi laterali) Denumirea acestui tip de ferm vine de la arhitectul italian AndrØa Di Pietro, sau Palladio (1508-1580). Este un tip de ferm pentru poduri practicabile f r plan eu de sprijin. T lpile acestor ferme joac rolul de structur de rezisten pentru plan eu (Fig. 5.7). Stâlpii laterali servesc pentru sus inerea suplimentar a t lpii i eventual pentru a prelua contrafi e care înt resc arbaletrierii. Deschiderea acestui tip de ferm poate ajunge la 16 ... 18 m. Fig. 5.7. Ferm cu cleti i stâlpi laterali (Palladio) Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 137 Ferma Mansart Acest tip de ferm este atribuit în mod greit arhitectului François Mansart (1598-1666). De fa pt, a fost utilizat pentru prima dat de c tre arhitectul Pierre Lescot (1515-1578) la cl direa palatului Louvre din Paris. Ea ofer un volum foarte mare pentru realizarea unui pod practicabil (locuibil). Deschiderile curente nu dep esc 8 m. Principala dificultate const în asigurarea stabilit ii fermei în planul acesteia, f r reducerea spaiului interior. O soluie pentru aceast problem este folosirea unor contrafi e care leag traversa cu arbaletrierii inferiori (Fig. 5.8). Este o soluie care necesit elemente din lemn cu seciuni importante. Fig. 5.8. Ferm Mansart O alt soluie este contravântuirea structurii în planul traver selor (orizontal). Deschiderea fermelor poate astfel s ajung la 12 m. Elemente privind dimensionarea Pe lâng sarcinile date de greutatea proprie, de înc rc rile climatice precum i de caracteristicile lemnului folosit, dimensionarea unei arpante depinde esenial de tipul fermelor utilizate, de deschiderile acestor ferme i de travee (distana dintre dou ferme al turate). Dimensionarea fermelor Distanele dintre ferme (traveele) variaz între 3,00 i 5,00 m. Deschiderile fermelor (distana dintre punctele de sprijin) au valori între 7 i 12 m, dar pot ajunge pân la 18 m. Pentru o ferm latin , dimensiunile elementelor din lemn masiv de r inoase sunt date în tabelul urm tor: Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 138 Seciuni (mm) Deschidere (m) Travee (m) Arbaletrieri Talp Contrafi Stâlp 6 3 3,5 4 65 x 125 65 x 150 65 x 150 65 x 125 65 x 125 65 x 125 65 x 125 65 x 125 65 x 125 65 x 125 65 x 125 65 x 125 7 3 3,5 4 65 x 150 65 x 175 65 x 175 65 x 150 65 x 175 65 x 175 65 x 125 65 x 150 65 x 150 65 x 150 65 x 150 65 x 150 8 3 3,5 4 75 x 150 75 x 175 75 x 175 75 x 150 75 x 175 75 x 175 75 x 125 75 x 125 75 x 150 75 x 125 75 x 150 75 x 150 9 3 3,5 4 75 x 175 75 x 200 75 x 200 75 x 175 75 x 200 75 x 200 75 x 150 75 x 175 75 x 175 75 x 175 75 x 175 75 x 175 10 3 3,5 4 75 x 200 75 x 200 75 x 200 75 x 200 75 x 200 75 x 200 75 x 175 75 x 175 75 x 175 75 x 175 75 x 175 75 x 200 Dimensionarea panelor Num rul de pane depinde de deschiderea fermei, conform tabelului de mai jos: Deschiderea fermei (m) Num r de pane 5 ... 8 5 8 ... 12 7 12 ... 15 9 15 ... 18 11 Deschiderea panelor dep ete rareori 4,50 m. Distana dintre dou pane al turate variaz între 1,20 i 1,80 m, fiind determinat în funcie de tipul învelitorii i de panta acoperiului. Distanele admisibile între pane: - ˛nvelitoare din igl ceramic : Panta 30° 45° 60° Distana maxim 1,10 m 1,30 m 1,60 m - ˛nvelitoare din indril bituminoas : Panta 14° 30° Distana maxim 1,10 m 1,30 m - ˛nvelitoare din panouri de fibrociment: 1,35 m. - ˛nvelitoare din panouri de tabl metalic : 1,80 m. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 139 Seciunea panelor depinde de: deschidere, distana dintre ele, tipul învelitorii. ˛n tabelul de mai jos sunt date seciunile admisibile ale panelor pentru cazul în care distana dintre acestea este de 1,30 m. Seciuni (mm) Deschidere (m) ˛nc rcare acoperi 80 daN/m2 ˛nc rcare acoperi 150 daN/m2 3,00 50 x 150 mm 50 x 175 mm 4,00 65 x 175 mm 75 x 225 mm 5,00 75 x 225 mm 105 x 225 mm ˛mbin ri ˛mbin ri în cep i scobitur Aceste îmbin ri sunt cele mai utilizate în arpanta tradiional . Permit o poziionare bun a elementelor asamblate, dar au performane mecanice slabe (Fig. 5.9). ˛n general, cepul are o grosime de 3 cm i o lungime de 7 cm, în timp ce scobitura are o adâ ncime de 8 cm. Se folosete acest tip de asamblare pentru leg turi, contrafi e, capetele arbaletrierilor etc. ˛mbinarea se asigur cu un dorn din lemn de esen tare. Fig. 5.9. ˛mbinare în cep i scobitur Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 140 ˛mbin ri prin chertare Sunt îmbin ri care permit preluarea de eforturi mari. Se folosesc la asamblarea unor elemente oblice cu unele orizontale cum sunt cele dintre talpa unei ferme i arbaletrieri. Aceste îmbin ri pot fi simple (Fig. 5.10a) sau dublate de o îmbinare cep-scobitur (Fig. 5.10b). Asigurarea îmbin rii se face în general printr- un bulon (Fig. 5.10a). ˛n limea pragului de chertare hc trebuie s fie de minim 20 mm pentru elemente ecarisate i minim 30 mm pentru elemente din lemn rotund i de maxim 1/3 din grosimea elementului orizontal (talpa), respectiv 1/4 dac grosimea elementului orizontal este sub 80 mm (Fig. 5.10a). Lungimea pragului de forfecare lp trebuie s fie mai mare de 150 mm i s respecte inegalit ile : 10hc £ lp £ 2h. a. b. Fig. 5.10. Asambl ri prin chertare: a. simpl ; b. combinat cu o îmbinare cep-scobitur . ˛mbin ri cu cuie Asambl rile cu cuie sunt rezervate pieselor cu grosime mai mic de 75 mm. Cuiele sunt solicitate sau la smulgere sau la forfecare. Rezistena la smulgere nu dep ete niciodat 50 % din rezistena la forfecare. Dubla forfecare (forfecare în dou planuri) reprezint un caz ideal de solicitare a cuielor. Pentru aceasta este nevoie s fie îmbinate trei elemente (Fig. 5.11). Se utilizeaz de preferin cuie torsadate, galvanizate sau zincate. Num rul i diametrul cuielor depind de sarcinile ce trebuie preluate. Trebuie menionat c , odat cu creterea num rului de cuie din îmbinare, scad sarcinile admisibile per cui (cu 10% de la 10 cuie în sus, cu 20% de la 20 de cuie în sus ...), datorit faptului c nu toate cuiele lucreaz la sarcin complet . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 141 Diametrele curente ale cuielor variaz de la 2 la 6 mm, iar lungimea poate s ajung la 20 mm. Se pot utiliza eclise suplimentare din placaj sau tabl subire din oel. Fig. 5.11. ˛mbin ri cu cuie ˛mbin ri cu buloane ( i tije filetate) Buloanele (i tijele) sunt solicitate în general la încovoiere în timp ce lemnul este solicitat la compresiune sau forfecare. Pentru a diminua solicit rile de strivire a lemnului, se folosesc aibe (Fig. 5.12). Fig. 5.12. ˛mbinare cu buloane La fel ca în cazul asambl rilor cu cuie, buloanele, tijele i celelalte elemente metalice din îmbinare (piulie, aibe) trebuie s fie protejate la coroziune (zincare, inox etc.). Este recomandabil s se folosesc cel puin dou buloane per asamblare, pentru a diminua concentrarea tensiunilor în lemn în imediata apropiere a g urilor de trecere a bulonului. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 142 Diametrul frecvent al buloanelor este de 18 mm. Lungimea merge pân la 40 cm, iar în cazul tijelor filetate i mai mult (1 m). Utilizarea elementelor metalice de tip crampon permite creterea rigidit ii asambl rii. Tot pentru creterea rigidit ii asambl rii, piesele îmbinate pot fi prelucrate în prealabil (Fig. 5.13). Aceste prelucr ri pot fi f cute doar asupra unui element (central, Fig. 5.13a), sau asupra tuturor (Fig. 5.13b). Adâncimea acestor prelucr ri trebuie s fie de minim 1,2 cm, dar nu mai mult de 1/3 din grosimea elementului. a. b. Fig. 5.13. ˛mbin ri cu buloane: a. arbaletrier cepuit; b. arbaletrie r cepuit i t lpi scobite. ˛mbin ri cu pl ci i tije metalice Pl cile metalice sunt încastrate în elementele din lemn i asigurate prin tije metalice cu diametru mai mare de 6 mm (Fig. 5.14). Necesit un grad mare de precizie atât ca execu ie cât i ca punere în oper . De aceea, prelucr rile elementelor îmbinate se fac de obicei pe maini cu comand numeric . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 143 Fig. 5.14. ˛mbinare cu pl ci i tije metalice Fixarea fermelor pe punctele de reazem (rezemarea) Rezemarea fermelor trebuie f cut cu deosebit atenie deoarece punctele de reazem concentreaz eforturi importante. Rezemare pe perete din zid rie Suprafaa de rezemare trebuie s fie suficient de mare pentru a evita strivirea lemnului. ˛n plus, centrul de presiune trebuie s se situeze cât mai aproape de mijlocul grosimii zi dului (în treimea mijlocie), pentru a evita solicitarea excentric a acestuia (Fig. 5.15). ˛ntre zid rie i lemn se va introduce o cal pentru reglarea în limii i asigurarea distribuiei eforturilor pe întreaga suprafa de contact. Este recomandat i o rupere de capilaritate la interfaa lemn-zid rie (carton asfaltat). Din raiuni de poziionare corect , se va l sa spaiu în zid (pe adâncime), pentru eventuale ajust ri laterale ale poziiei fermei. Fig. 5.15. Rezemare a unei ferme pe perete de zid rie Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 144 Rezemare pe perete (centur ) de beton Pentru evitarea riscurilor de ridicare, fermele se fixeaz pe o centur din beton cu ajutorul unor elemente metalice (Fig. 5.16). Se iau aceleai m suri privind protecia fa de umiditatea din zid, ca în cazul pereilor din zid rie (c r mid ). Fig. 5.16. Rezemare a unei ferme pe perete (centur ) de beton Rezemare pe perete din lemn cu structur uoar Fixarea t lpii fermei se face cu ajutorul elementelor metalice în L sau U, fixate cu uruburi de traversa superioar a peretelui (Fig. 5.17). Este obligatorie înt rirea structurii peretelui sub punctul de sprijin, prin fixarea unui montant suplimentar (sau mai multor), dimensionat corespunz tor pentru a prelua eforturile transmise de c tre ferm . Fig. 5.17. Rezemare a unei ferme pe perete din lemn cu structur uoar Rezemare pe stâlp din beton Asamblarea uzual a fermelor pe stâlpi din beton se face cu ajutorul unor elemente metalice încastrate în extremitatea superioar a stâlpului (Fig. 5.18). Elementul metalic este in trodus în beton i reglat în poziia corespunz toare înainte ca betonul s fac priz (cât e moale). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 145 Fig. 5.18. Rezemare a unei ferme pe stâlp de beton Rezemare pe stâlp de lemn Pentru o rezemare sigur , se recurge de obicei la prelucrarea cap tului superior al stâlpului (Fig. 5.19a). Cepul rezultat trebuie s aib grosimea elementului oblic (arbaletrier). Fixarea tuturor elementelor se face cu buloane. Dac ferma are talpa dintr-un singur element (monobloc) îmbinarea dintre stâlp i aceasta se va face cu ajutorul a dou eclise metalice, fixate prin buloane (Fig. 5.19b). a. b. Fig. 5.19. Rezemare a unei ferme pe stâlp din lemn: a. cu stâlp cepuit; b. cu stâlp necepuit. Fixarea panelor Poziionare Panele sunt fixate pe arbaletrieri cu ajutorul suporilor de pan , denumii i c lcâi (Fig. 5.20). Ca supori se pot folosi i profile metalice (oel cornier). La acoperi urile cu pant mai mic de 45” (<100%) Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 146 panele se fixeaz de obicei înclinate în sensul pantei (Fig. 5.20a). Aceast soluie are avantajul unei suprafee plane corespunz toare de a ezare a c priorilor pe pane, dar i a panelor pe arbaletrieri. Pe acoperiurile cu panta mai mare, este preferabil s se monteze panele cu seciunea în poziie vertical (Fig. 5.20b). Acest lucru este necesar deoarece, cu cât înclinarea panei este mai mare, cu atât rigidi tatea sa la încovoiere scade (o pies din lemn cu seciunea de 75 x 225 mm este de nou ori mai rigid pe în limea seciunii decât pe grosimea acesteia). ˛n acest caz, mu chia exterioar a panei se poate rindelui pentru a realiza o suprafa plan de a ezare a c priorilor (Fig. 5.20b). a. b. Fig. 5.20. Montarea panelor pe arbaletrieri: a. înc linate; b. în pozi ie vertical . Panele de cosoroab pot fi fixate în poziie înclinat pe arbaletrieri sau în poziie vertical pe t lpile fermelor. Aceleai pane pot fi montate orizontal (culcate) pe suprafaa superioar a zidului de sprijin, fixate cu uruburi sau alte mijloace corespunz toare. Preluarea eforturilor din panele înclinate ˛n situaia în care panele sunt montate înclinat, trebuie luate m suri constructive de preluare a eforturilor din planul pantei acoperiului, deoarece acest plan este cel de minim rigiditate la încovoiere a panelor (Fig. 5.21). ˛n acest scop, între pane se vor interpune distaniere, iar pentru desc rcarea eforturilor la zidul de sprijin, se vor dispune dou contrafi e între ultima pan de câmp (de la coam în jos) i t lpile fermelor adiacente. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 147 Fig. 5.21. Preluarea eforturilor din panele montate înclinat ˛mbinarea panelor Exist situaii în care panele nu pot fi executate dintr-o singur bucat . Este cazul arpantelor de dimensiuni mari, caz în care panele sunt executate din mai multe buc i care sunt îmbinate în punctele de reazem (Fig. 5.22a). Pentru a realiza o bun îmbinare este necesar ca lungimea acesteia s fie de cel puin 1,5 ori în limea seciunii panelor. ˛n anumite cazuri (deschideri mari) îmbinarea panelor poate fi f cut i înafara punctului de sprijin (în consol , Fig. 5.22b). Este absolut obligatoriu ca fiecare pan s aib minim dou puncte de sprijin. Fixarea se face cu cuie torsadate de 125 ... 160 mm lungime. a. b. Fig. 5.22. îmbinarea panelor: a. în punctul de reaz em (pe arbaletrier); b. în consol . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 148 Contravântuire Contravântuirea în direc ie longitudinal a acoperiului (perpendicular pe planurile fermelor) este asigurat prin contrafi e fixate între pana de coam i stâlpii centrali ai fermelor (Fig. 5.23). Contraf i ele sunt piese cu seciunea curent de 7,5 x 11 cm i sunt fixate prin îmbinare în cep i scobitur sau prin simpla batere în cuie. ˛nclinarea acestora trebuie sa fie de aproximativ 45 °. Fig. 5.23. Contravântuirea în direcie longitudinal a arpantei Streini La perei timpan L rgimea streinii este dictat cel mai adesea de condiii estetice i de protecie. ˛n cazul în care capetele panelor nu dep esc peretele timpan cu mai mult de 40 ... 50 cm, ele sunt doar retezate i eventual decupate cu anumite forme geometrice, în scop ornamental. Dac l rgimea streinii este mare (aprox. 1 m sau mai mult) trebuie aplicate soluii de rigidizare pentru evitarea încovoierii în timp. ˛n astfel de situaii, panele pot fi ranforsate prin contrafi e (Fig. 5.24a), îmbinate la cap tul superior cu panele prin chertare, în cep i scobitur sau cu elemente metalice. ˛mbinarea cu zidul timpan se poate face prin încastrare sau cu elemente metalice. O alt modalitate de ranforsare a capetelor libere ale panelor la peretele timpan este de dublare a acestora (Fig. 5.24b) cu piese din lemn de aceeai seciune. Dublurile se vor prelungi în interiorul acoperi ului pe o distan egal cu cea existent în afara peretelui. Dublura i pana se vor lega împreun cu ajutorul buloanelor sau uruburilor. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 149 a. b. Fig. 5.24. Capetele panelor la peretele timpan: a. ranforsare cu contrafi e; b. ranforsare prin dublare. La perei de sprijin ai fermelor (pere i laterali) ˛n acest caz, streinile sunt realizate prin prelungirea c priorilor. Folosind c priori cu seciunea de 5 x 7,5 cm sau 7,5 x 7,5 cm, se pot realiza f r dificult i streini cu l imea de 60 cm. Pentru streini cu l imea mai mare de 60 cm, trebuie s : se utilizeze c priori cu seciuni mai mari ( de ex. 7,5 x 11 cm), se ranforseze capetele c priorilor cu supori oblici (contrafie, Fig. 5.25a), s se sprijine capetele c priorilor pe o pan suplimentar fixat pe console ancorate pe peretele cl dirii (Fig. 5.25b). a. b. Fig. 5.25. Capetele c priorilor la stre ini cu l ime mare: a. ranforsare cu suport oblic; b. sprijin pe o pan suplimentar fixat pe console. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 150 ARPANTE CU FERME PREFABRICATE ( ARPANTE INDUSTRIALE) Generalit i Fermele prefabricate sunt subansambluri de form triunghiular constituite din piese de cherestea de grosime mic (36 mm pân la o deschidere a fermei de 15 m, respectiv 46 mm pentru fermele cu deschideri mai mari de 15 m). ˛mbin rile sunt executate cu ajutorul ecliselor din placaj sau din tabl de oel, sau a conectorilor de tip plac multicui. Prin utilizarea acestui sistem construc tiv, fermele prefabricate se preteaz foarte bine la execuia în regim industrial. Fermele prefabricate constituie subansambluri de arpante uoare capabile s ating deschideri de pân la 20 m. Datorit acestor calit i, ele permit folosirea pereilor neportani la interiorul cl dirii i ofer o mare flexibilitate în definirea spaiilor interioare. Acest tip de ferm , foarte economic, se poate adapta practic oric rei forme de acoperi, inclusiv formelor curbe. Spre deosebire de arpantele tradiionale, cele cu ferme prefabricate funcioneaz pe baza unei logici a înc rc rilor distribuite. Ca urmare distanele între aceste ferme vor fi mici (de obicei 60 cm, dar pot s ajung la 1,20 m). Fig. 5.26. arpant cu ferme prefabricate ( arpant industrial ) Fermele prefabricate suport direct astereala i învelitoarea, nemaifiind nevoie de pane i c priori. Plafonul etajului de sub acoperi se poate fixa direct pe t lpile acestor ferme, caz în care podul cl dirii nu Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 151 va fi practicabil. Exist i posibilitatea ca plafonul etajului de sub acoperi s fie fixat pe arbaletrieri (plafon înclinat), pentru diferite raiuni de estetic arhitectural sau funcionale. Datorit faptului c acest tip de ferm folosete elemente de cherestea de seciune redus , trebuie acordat o atenie deosebit evit rii flambajului i asigur rii contravântuirii corespunz toare, atât din faza de proiectare a arpantei cât i în cea de punere în oper . Fermele prefabricate se preteaz foarte bine la montarea materialelor izolante, precum i la realizarea traseelor pentru instalaii (electrice, ventilaie etc.). Materiale Fermele prefabricate sunt confecionate în general din lemn de r inoase, cel mai adesea din brad i molid. Grosimea mic a elementelor componente cere cherestea cu caracteristici mecanice bune (clasa de rezisten C22 sau mai mare) cu puine defecte (clasele A i B). La fel ca în cazul arpantelor tradiionale, pentru serviciu în mediu neînc lzit, lemnul arpantelor industriale trebuie s aib o umiditate în jurul a 15% f r s dep easc 22%. Pentru serviciu în mediu înc lzit, umiditatea lemnului nu trebuie s dep easc 12%. ˛n mod normal arpantele nu sunt expuse riscurilor de degradare datorate umidit ii excesive. Situaiile în care aceste degrad ri pot s apar i pentru care trebuie luate m suri de prevenie sunt: apariia infiltraiilor de ap pluvial datorate învelitorii necorespunz toare (igle sparte etc.); spaiul de sub învelitoare este slab (sau deloc) ventilat; în cazul elementelor din lemn încastrate în zid rie. Tipuri de ferme prefabricate Exist diferite modele de ferme prefabricate, difereniate prin modalitatea de dispunere a z brelelor. Pentru folosirea unui model sau al altuia, se pot avea în vedere urm toarele criterii: utilizarea podului cl dirii, m rimea deschiderii, m rimea streinii, panta acoperi ului, greutatea învelitorii, greutatea plafonului. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 152 Ferme pentru poduri neutilizabile Ferma în W reprezint cel mai folosit model (Fig. 5.27). Ferma în dublu W reprezint o bun soluie pentru deschideri i înc rc ri mari (Fig. 5.28). Fermele în M se preteaz pentru plafoane grele i învelitori u oare (Fig. 5.29). Fermele « în evantai » se preteaz plafoanelor u oare i învelitorilor grele (Fig. 5.30). Fig. 5.27. Ferm în W Fig. 5.28. Ferm în dublu W Fig. 5.29. Ferm în M Fig. 5.30. Ferm "în evantai" Ferme pentru poduri amenajabile Fermele cu talp portant (Fig. 5.31) reprezint sistemul cel mai economic pentru realizarea podurilor locuibile. Fermele în A (Fig. 5.32) necesit un plan eu portant (de ex. din beton armat). Datorit deformabilit ii lemnului, este necesar blocarea capetelor inferioare ale arbaletrierilor. Ferma Mansart (Fig. 5.33) este o ferm compus care funcioneaz ca un sistem portant compus din dou subansambluri triunghiulare care susin o ferm în W. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 153 Ferma asimetric compus din Fig. 5.34 permite crearea unui spaiu mansardabil, dar d solicit ri laterale atât în zidul de sprijin cât i asupra plan eului. Pentru ca acesea s fie cât mai mici, arbaletrierul mare trebuie dimensionat corespunz tor. Fig. 5.31. Ferm cu talp portant Fig. 5.32. Ferm în A Fig. 5.33. Ferm Mansart Fig. 5.34. Ferm compus , asimetric Elemente privind dimensionarea fermelor prefabricat e Deschiderea Deschiderea maxim a fermelor u oare prefabricate este de aproximativ 20 m, dar deschiderile standard pentru care fermele în W sunt cel mai des folosite, sunt cuprinse între 10 i 12 m. Deschiderea Tipul fermei 10 - 12 m în W sau în M 12 - 16 m în dublu W 14 - 20 m în N ˛n limea fermei (Fig. 5.35): h = de la L/6 pân la L/2. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 154 Fig. 5.35. Schema de propor ii pentru o ferm prefabricat Seciunile pieselor componente Seciunile elementelor componente ale fermelor prefabricate sunt date în tabelul de mai jos. Ipotezele de lucru sunt : m rimea traveelor (distana dintre dou ferme al turate), 60 cm, înc rcarea pe acoperi, 100 daN/m2. Seciuni (mm) Deschiderea (m) Arbaletrieri Talp Diagonale (z brele) 8 - 10 36 x 100 36 x 100 36 x 80 10 - 12 36 x 125 36 x 100 36 x 100 12 - 14 36 x 150 36 x 125 36 x 100 ˛mbin ri ˛mbin ri cu eclise din placaj sau metalice Pentru îmbinarea de acest tip se folosesc eclise din placaj de 12 mm (Fig. 5.36). Sistemul se utilizeaz în cazul produciei artizanale. Poziia i num rul cuielor sunt determinante pentru rezistena îmbin rii, variind în limite largi (de la 6 la 34 de cuie) în funcie de înc rcarea acoperi ului, deschiderea fermei, panta acoperiului i poziia îmbin rii în ferm (nodului). ˛n locul ecliselor din placaj se pot utiliza pl ci perforate din oel. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 155 Fig. 5.36. ˛mbinare cu eclise din placaj la o ferm prefabricat ˛mbin ri cu pl ci multicui Fabricarea fermelor în regim industrial impune utilizarea conectorilor metalici de tip plac multicui (Fig. 5.37). Acetia sunt executai din tabl de oel cu grosimea de 1 ... 2 mm. Cuiele sunt rezulta te în urma tan rii pl cilor, rezultând densit i de peste 6500 cuie/m2. Asamblarea se face în prese speciale care apas cu for pl cile i introduc cuiele în piesele de lemn. Pe lâng îmbinarea rapid , asambl rile cu pl ci multicui prezint avantajul c au o sarcin admisibil de aproximativ 1,2 N/mm2, mai mare decât îmbin rile clasice cu eclise i cuie. Firmele produc toare fabric pl ci pentru care indic înc rc rile maxime admisibile. a. b. Fig. 5.37. Asambl ri cu pl ci multicui: a. plac multicui; b. detaliu asamblare; c. ferme având elementele componente asamblate cu pl ci multicui. (vezi continuarea pe pag. urm toare) Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 156 c. Fig. 5.37. (continuare) Asambl ri cu pl ci multicui: a. plac multicui; b. detaliu asamblare; c. ferme având elementele componente asamblate cu p l ci multicui. M suri anti-flambare Datorit faptului c fermele prefabricate sunt executate din piese de cherestea de grosime mic (36, 46 mm), exist pericolul ca anumite piese componente solicitate la compresiune (arbaletrieri, anumite diagonale) s flambeze în direcia celei mai mici dimensiuni a seciunii. Este aadar necesar ca la punerea în oper a arpantei s se prevad m suri constructive anti-flambare. Anti-flambarea este realizat în mod obinuit prin piese de lemn (scânduri) care sunt fixate de arbaletrieri la un unghi de aproximativ 45° (Fig. 5.38). Aceste piese anti-flambare sunt prinse în cuie pe faa inferioar a arbaletrierilor (minim dou cuie per arbaletrier), având cap tul superior cât mai aproape posibil de pana de coam i pe cel inferior cât mai aproape de pana de cosoro ab . Pe fiecare versant al acoperi ului fiecare travee trebuie traversat de cel puin o astfel de piese anti-flambare. Seciunile minime ale pieselor anti-flambare sunt date în tabelul urm tor: Distana dintre ferme max. 0,70 m 0,70 - 0,90 m 0,90 - 1,10 m Seciunea pieselor anti-flambare 25 x 100 mm 36 x 96 mm 36 x 122 mm Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 157 Fig. 5.38. Piese antiflambare la o arpant din ferme prefabricate Alte soluii anti-flambare pentru componentele comprimate ale fermelor sunt: folosirea de benzi metalice în locul pieselor de cherestea, introducerea de antretoaze între arbaletrieri, similar cu contravântuirea grinzilor plan eelor cu distaniere dreptunghiulare din lemn (Fig. 4.15). Trebuie menionat aici c ipcile pentru fixarea învelitorii nu pot s asigure singure anti-flambarea, datorit slabei rezistene a îmbin rii cu cuie dintre acestea i arbaletrieri. Contravântuire Pentru meninerea în poziie vertical a fermelor sub aciunea solicit rilor laterale date de vânt, acestea se contravântuiesc (Fig. 5.39). Contravântuirea fermel or se face cu piese de cherestea similare cu cele anti- flambare. Piesele pentru contravântuire se fixeaz prin batere în cuie pe cantul unor diagonale (z brele) ale fermelor (minim dou cuie per ferm ). De asemenea, t lpile fermelor se unesc printr-o pies similar , fixat în apropierea nodurilor. Trebuie menionat c sistemul de contravântuire nu îl poate înlocui pe cel anti-flambare, iar prioritate are cel din urm . Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 158 Fig. 5.39. Contravântuirea fermelor prefabricate Seciunile minime ale pieselor pentru contravântuire su nt date în tabelul urm tor: Distana dintre ferme max. 0,70 m 0,70 - 0,90 m 0,90 - 1,10 m Seciunea piesei de leg tur dintre t lpile fermelor 25 x 60 mm 25 x 72 mm 36 x 72 mm Seciunea pieselor de contravântuire (diagonale) 25 x 72 mm 25 x 72 mm 36 x 96 mm Fixarea fermelor pe punctele de reazem (rezemarea) Rezemarea fermelor trebuie s se fac pe noduri de îmbinare a elementelor componente cu talpa, altfel talpa se va deforma. Dac acest lucru nu este posibil, vor trebui prev zute piese de ranforsare (colare, stâlpi, diagonale etc.) ale fermei în planul de rea zem (Fig. 5.40 ... 5.42). Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 159 Fig. 5.40. Ranforsare cu col ar a unei ferme în planul de reazem Fig. 5.41. Ranforsare cu stâlp a unei ferme în planul de reazem Fig. 5.42. Ranforsare cu diagonal (z brea) suplimentar a unei ferme în planul de reazem Fermele prefabricate sunt subansambluri u oare. Datorit acestui fapt ele necesit ancorare foarte bun la pereii de sprijin (pentru a nu fi luate de vânturi pute rnice). De fapt, cu cât sunt mai u oare, cu atât fermele trebuie s fie ancorate mai solid de pereii portani ai cl dirii. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 160 Pentru ancorarea fermelor se utilizeaz de obicei piese metalice fixate la cosoroaba zidului i la talpa fermei. Câteva exemple sunt date în Fig. 5.43 ... 5 .45. Trebuie menionat c simpla batere în cuie a t lpii fermei pe cosoroab nu este suficient . Fig. 5.43. Fixarea fermei pe cosoroab (centur ) din beton armat, cu pies metalic încastrat în beton Fig. 5.44. Fixarea fermei pe cosoroab din lemn, cu pies metalic de leg tur Fig. 5.45. Fixarea fermei pe cosoroab din lemn, cu echer (cornier) metalic Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 161 Deschideri Deschiderile din acoperi (co uri de fum, lucarne etc.) conduc de obicei la întreruperea uneia sau mai multor ferme. Acest lucru scade rezistena arpantei i modific modul în care forele exercitate pe acoperi sunt transmise pereilor portani. Ca urmare, este necesar ranforsarea pieselor arpantei din vecin tatea deschiderilor din acoperi. Deschideri pentru co uri de fum Montarea co urilor de fum de seciune mare oblig la întreruperea unei ferme prin secionarea t lpii i a unui arbaletrier. O soluie constructiv de realizare a trecerii este prezentat în Fig. 5.46. Pentru a elimina pericolul de incendiu, între perimetrul canalului de fum i cel mai apropiat element din lemn trebuie l sat un spaiu de cel puin 17 cm. Fig. 5.46. Deschideri în arpant pentru un co de fum Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 162 Deschideri pentru ferestre Ranforsarea structurii arpantei în jurul unei deschideri pentru fereastr de acoperi (lucarn etc.) se face în mod obinuit prin dublarea arbaletrierilor care încadreaz deschiderea i prin montarea unei grinzi suplimentare longitudinale, eventual cu contravântu irea suplimentar a fermelor adiacente deschiderii (Fig. 5.47). Fig. 5.47. Deschidere în arpant pentru o fereastr Streini Streini pe zidurile de sprijin ale fermelor Fermele prefabricate standard nu permit realizarea streinilor deoarece sunt proiectate i executate s se reazeme pe pereii de sprijin cu extremit ile. Pentru a permite realizarea streinilor, fermele trebuie s dep easc planul zidurilor de sprijin, îns , aa cum s-a ar tat anterior, rezemarea fermelor trebuie s se fac pe noduri de îmbinare a elementelor componente cu talpa, altfel talpa se va deforma. Dac acest lucru nu este posibil, vor trebui prev zute piese de ranforsare (colare, stâlpi, diagonale etc.) ale fermei în planul de reazem (Fig. 5.40 ... 5.42). Exist dou modalit i de realizare a streinilor la pereii de sprijin ai fermelor: prin folosirea fermelor cu lungime mai mare decât distana dintre pereii exteriori ai cl dirii (de sprijin); prin prelungirea arbaletrierilor. Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 163 Streini prin folosirea fermelor cu lungime mai mare dec ât distan a dintre pere ii de sprijin Rezemarea fermelor pe pereii de sprijin trebuie f cut pe noduri de îmbinare a elementelor componente cu talpa, altfel vor trebui prev zute piese de ranforsare (colare, stâlpi, diagonale etc.) ale fermei în planul de reazem (Fig. 5.48). Este indicat ca l imea streinii s nu dep easc 1/10 din deschiderea fermelor. De asemenea, se vor evalua riscurile de ridicare a acoperiului datorit vântului. Pentru închiderea podului se va placa partea inferioar a fermelor pe l imea streinii. a. b. Fig. 5.48. Ranforsarea fermelor pentru realizarea s treinii Streini prin prelungirea arbaletrierilor Pentru realizarea streinii arbaletrierii se pot prelungi, f r alte m suri constructive, pân la 50 cm (Fig. 5.49a). Peste aceast valoare, sau în zone climatice dificile (vânt, z pad ), trebuie luate m suri de ranforsare a extremt ii arbaletrierilor (Fig. 5.49b). Pentru închiderea podului se poate apela la soluia prelungirii zidului de sprijin în sus sau la cea a plac rii feei inferioare a streinii. a. b. Fig. 5.49. Prelungirea arbaletrierilor pentru reali zarea stre inii : a. prelungire simpl ; b. prelungire i ranforsare a arbaletrierilor Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 164 Streini la zidurile timpan Pentru realizarea streinii la zidul timpan, absena panelor impune folosirea aa-numitei sc ri pentru streain (Fig. 5.50). Acest scar este format din doi arbaletrieri (montanii sc rii) legai prin traverse. Unul dintre montanii sc rii este fixat la arbaletrierul primei ferme iar cel de-al doilea st în consol , înafara zidului timpan, traversele sc rii sprijinindu-se pe acesta. Fig. 5.50. Scar de streain Mihai ISPAS ___________________________________________________________________________________________________________ Structuri din lemn pentru construc ii 165 BIBLIOGRAFIE Bergkvist P. ed. (2015) Design of timber structures. Volume 1 - Structural aspects of timber construction. Swedish Wood, Swedish Forest Industries Federation. Brandner R. (2013) Production and technology of cross laminated timber (CLT): a state-of-the-art report. Institute of timber engineering and wood technology, Graz University of Technology. Cotta N.L., Curtu I., erbu A. (1990) Elemente de construcii i case prefabricate din lemn. Ed. Tehnic , Bucureti. Karacabeyli E., Douglas B. ed. (2013) CLT handbook: cross-laminated timber (US edition). Co-ed. US Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, Binational Softwood Lumber Council. FP Innovations, Pointe-Claire, QC. L z rescu C., L z rescu C.N. (2004) Construcii din lemn. Ed. Universit ii TRANSILVANIA din Braov. L z rescu C. (2006) Structuri din lemn pentru construcii. Volumul I Elemente plane. Ed. Universit ii TRANSILVANIA din Bra ov. L z rescu C. (2007) Structuri din lemn pentru construcii. Volumul II Case, mansarde i sc ri interioare. Ed. Universit ii TRANSILVANIA din Braov. L z rescu C. (2008) Structuri din lemn pentru construcii. Volumul III Anexe, amenaj ri exterioare. Ed. Universit ii TRANSILVANIA din Braov. L z rescu C. (2009) Structuri din lemn pentru construcii. Volumul IV Structuri tradi ionale. Ed. Universit ii TRANSILVANIA din Braov. Marrey B. (1994) Des histoires de bois. Éd. du pavi llon de larsenal, Picard Øditeur, Paris. Richard M. (1997) Construction a structure bois. Cours ENSTIB. UniversitØ Henry PoincarØ (Nancy1), Nancy. Sturm L. (2013) Verbindungstechnik im Holzbau. Projekttage für Zimmerer Meisterschüler. TTS Tooltechnic Systems. www.apawood.org www.egger.com www.frenchtimber.com www.kronospan-express.com www.swedishwood.com https://en.wikipedia.org/

Copyright Notice

© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.

Acest articol: Susandorian20@gmail.com 794 Curs Slc Ispas Text (ID: 700484)

Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.

Susandorian20@gmail.com 794 Curs Slc Ispas Text

Copyright Notice

ASUPRA CREȘTERII ECONOMICE LA NIVELUL UNIUNII [624622]

CAPITOLUL1. FRACTURA DE ANTEBRAȚ Generalități Fracturile reprezintă o întrerupere a continuității osoase, produsă printr-un dezechilibru între… [301604]

SPECIALIZAREA MEDICINĂ GENERALĂ LUCRARE DE LICENȚĂ COORDONATOR ȘTIINȚIFIC ABSOLVENT ȘEF LUCRĂ RI DR. ADRIAN HARALAMBIE CLAUDIA GHEORGHE HAȘEGAN SIBIU… [612686]

AMINTIRI DIN COPILĂRIE, de Ion Creangă [613068]

PRIVERE DE ANSAMBLU ASUPRA LITERATURII DE SPECIALITATE [614432]

University of Medicine And Pharmacy [632177]

Copyright Notice

Similar Posts