7/29/2019 Curs lemn 12

1/30

CURS 12

STRUCTURI PLANE DIN LEMN

CADRE DIN LEMN

Cadrele sunt elemente plane care pot fi realizate:- n funcie de tipul rezemrii:

dublu articulate (fig. 12.1, cj); triplu articulate (fig. 12.1, a, b, ki l).

- n funcie de forma n elevaie: cu rigla dreapt (fig. 12.1, e); cu rigla nclinat (fig. 12.1, g); cu dou pante i cu stlpi drepi (fig. 12.1, a, ci d); cu dou pante i stlpi nclinai (fig. 12.1, h); poligonal regulat sau neregulat (fig. 12.1, ki l); cu racordare curb ntre stlp i rigl (fig. 12.1, b); cu luminator central (fig. 12.1, f).

Cadrele cu zbrele pot fi concepute cu diferite forme geometrice ischeme statice (fig. 12.2); dispunerea zbrelelor se face n funcie demrimea deschiderii i a traveii, precum i innd cont de intensitateancrcrilor care acioneaz asupra elementului portant.Cadrele din lemn lamelat ncleiat se realizeaz dublu sau triplu

articulate, cu nodul rigid curb (fig. 12.3, a) sau cu nodul rigid drept (fig.12.3, b). Pentru asigurarea unui transport mai comod cadrele se potrealiza cu elemente independente (stlpi i grinzi) care se solidarizeaz lanodul rigid (fig. 12.3, ci d).

7/29/2019 Curs lemn 12

2/30

pentru alctuirea din fig. 12.3, a, bi d:

deschiderea optim L= 10,0050,00 m; traveea t= 5,0010,00 m; nlimile seciunii transversale

h1 = L/20L/40; h2 = L/30L/60;

Fig. 12.1 Tipuri de cadredin lemn

- la cadrele din lemn masiv:

pentru schema din fig. 12.1, d: deschiderea optim L= 8,0013,00 m; nlimea seciunii transversale h= L/30L/35;

7/29/2019 Curs lemn 12

3/30

Fig. 12.2 Cadre cuzbrele din lemn

7/29/2019 Curs lemn 12

4/30

- la cadrele dublu articulate, realizate cu zbrele: deschiderea optim L= 10,0050,00 m; traveea t= 4,0010,00 m; nlimea seciunii transversale h= L/10L/15.

- la cadrele triplu articulate, realizate cu zbrele: deschiderea optim L= 15,0050,00 m; traveea t= 7,0010,00 m; nlimea seciunii transversale h= L/8L/18.

Sisteme constructivede tip cadre

Cadrele pot avea dou sau trei articulaii (la nateri i la cheie), i pot fi

realizate n elevaie ntr-o varietate constructiv foarte larg.n figura 12.4se prezint diferite posibiliti de realizare a nodului rigid lacadrele din lemn lamelat ncleiat. n detaliul din figura 12.4, d, guseulmetalic nglobat n grosimea pieselor de lemn i solidarizat de acestea cubuloane, asigur preluarea efortului de ntindere care apare la extradosulnodului.

n cazul n care grinzile i stlpii sunt realizai ca elemente independente stlpul i grinda din cte dou elemente (fig. 12.5, a), stlpul din douelemente i grinda dintr-un element (fig. 12.5, b) sau stlpul dintr-unelement i grinda din dou elemente (fig. 12.5, c) preluarea eforturilorla nodul rigid (moment, fora axial i fora tietoare) se face prinmbinarea pieselor cu plci metalice i buloane (fig. 12.5, a) sau cu

buloane dispuse pe cercuri concentrice (fig. 12.5, bi c).Articulaia la cheie pentru cadrele din lemn lamelat ncleiat cu seciuneatransversal dreptunghiular sau cu inim plin (fig. 12.6) se realizeazcu ajutorul unor dispozitive metalice fixate n piesele de lemn adiacentei prinse articulat cu bulon. n cazul cadrelor cu zbrele articulaia la

7/29/2019 Curs lemn 12

5/30

Fig. 12.4 Nod rigid pentru cadre dinlemn lamelat ncleiat

Fig. 12.5 Tipuri de mbinri ntre stlpi grinda de cadru la noduri

Fig. 12.6 Articulaie la cheie pentru cadredi l l l t l i t

7/29/2019 Curs lemn 12

6/30

Fig. 12.8 Detalii de noduri la cadre dinlemn cu zbrele

STABILIREA STRII DE EFORTURI I A SOLICITRILOR N

ELEMENTELE STRUCTURALE DIN LEMN

Cadrele se pot realiza sub form de: cadre cu rigle i stlpi cu seciunea n dublu T, cu inima dinscnduri ncruciate, sau cu inima din placaj i tlpile din dulapi,mbinai cu pene inelare;

cadre cu zbrele, din bile mbinate prin chertri i buloane,sau din dulapi mbinai cu pene inelare; cadre din lamele de lemn ncleiate.

Cadrele cu mbinri n cuie, ca i cele cu mbinri n buloane, reclam unconsum mare de manoperi de oel.

7/29/2019 Curs lemn 12

7/30

Fig. 12.9 Cadre cu inim plindublu i triplu articulate

La cadrele cu dou articulaii, mbinate n cuie, datorit deformabilitiicuielor i a deformaiilor remanente din aciunea ncrcrilor de durat,

n timp se produce o redistribuire ntre momentele ncovoietoare la nod idin cmpul riglei, pierzndu-se astfel avantajul structurilor staticnedeterminate. Din acest motiv, se prefer cadrele triplu articulate, caredin punct de vedere al comportrii statice sunt mai clare.Seciunea montanilor i riglelor este similar cu cea a grinzilor cuseciunea n dublu T i lucreaz n acelai mod n ceea ce privetepreluarea eforturilor din seciune. Eforturile de ntindere din momentulncovoietor de la nodul talp exterioar montant, la cadrele cu inimadin scnduri ncruciate, se preia cu eclise din oel lat i cuie.mbinarea la cheie se soluioneaz prin simpla rezemare a elementelorriglei, iar articulaia propriu-zis se poate obine din corniere i buloane,acoperite cu eclise metalice sau din lemn, care preiau forele tietoaredin ncrcarea nesimetric a cadrului.

Calculul static al cadrelor cu inim plin, se efectueaz n ipotezancrcrilor temporare aplicate pe ntreaga deschidere i pe jumtate dedeschidere. Eforturile N, M i T din tlpile riglelor i montanilor cadrelor,se determin n raport cu axul tlpilor exterioare ale seciunilor dublu Tale cadrului, dup ce n prealabil, se cunosc reaciunile de reazem.

Relaiile de calcul sunt similare cu cele aplicate la calculul static alarcelor.

b) Cadre cu zbreleCadrele din bile (fig. 12.11) pot acoperi deschideri de pn la 18,00 m.

7/29/2019 Curs lemn 12

8/30

Fig. 12.11 Cadre cu zbrele din lemn

n unele cazuri, se adopt structuri cu stlpi rezemai articulai n fundaiii grinzi cu zbrele, iar pentru asigurarea stabilitii se prevd contrafie,formnd astfel cadre cu dou articulaii (fig. 12.12). Asemeneaconstrucii pot acoperi deschideri de peste 15,00 m. Contrafiele, deregul, se mbin la jumtatea nlimii stlpilor. Sistemul astfel realizat

este odat static nedeterminat. Deformabilitatea legturilor desolidarizare influeneaz cu maxim 6-8%, n plus sau n minus, mrimeampingerii cadrului.Grinda cu zbrele poate fi calculat ca o grind simplu rezemat fr alua n considerare descrcarea prin contrafi, deoarece momentul de

7/29/2019 Curs lemn 12

9/30

Fig. 12.12 Cadre cu dou articulaii

c) Cadre din lemn lamelat ncleiatAcest tip de cadre are riglele i stlpii cu seciune dreptunghiular sau, ndublu T, cu moment de inerie variabil.Ele pot fi realizate din dou tronsoane mbinate articulat la cheie (fig.12.13) sau sub form de cadre cu contrafie (fig. 12.14).

Fig. 12.13 Cadre dinlemn lamelat ncleiat

7/29/2019 Curs lemn 12

10/30

La cadrele cu contrafie, efortul de ntindere de la nod este preluat prinzbanuri metalice (fig. 12.14, nodul A).

Stlpii se verific la compresiune cu flambaj n seciunea cu momentncovoietor maxim i cu efort axial maxim. n momentul ncovoietor decalcul trebuie cuprins i momentul ncovoietor suplimentar dinexcentricitatea efortului N, M = N e.

Eclisele de coami cele de mbinare ale riglei cu stlpul se calculeaz laforele tietoare din ncrcri nesimetrice.

7/29/2019 Curs lemn 12

11/30

- ARCE CU DOU I TREI ARTICULAII -

Arcele fac parte din categoria sistemelor constructive planecu mpingeri i se pot realiza cu tirant sau fr tirant.Se utilizeaz la construcii civile, industriale, poduri, etc.

Clasificare:

- dup schema static (cu dou sau trei articulaii, cu tirant saufr tirant);

Fig. 12.15 Schema static i date constructive la arce cu dou articulaii

7/29/2019 Curs lemn 12

12/30

Fig. 12.16 Schema static i date constructive la arce cu trei articulaii.

- dup modul de execuie (sisteme tradiionale sau sistememoderne)

7/29/2019 Curs lemn 12

13/30

Fig. 12.17 Schemele constructive pentru arce cu trei articulaii:a. din grinzi drepte; b. din grinzi consolidate (macaz).

Sisteme tradiionale - caracteristiciArce cu trei ariculatii din grinzi drepte

- se realizeaz din dou grinzi cu seciune simpl sau compus aezateoblic;

-se folosesc pentru deschideri de 6-30 m;- particularitile speciale sunt legate de mbinri, tiranti etc.

7/29/2019 Curs lemn 12

14/30

Fig. 12.18 Schema constructivi detalii caracteristice pentru un arc cu trei articulaii din grinzi drepte

7/29/2019 Curs lemn 12

15/30

Arce cintre

- se realizeaz din elemente de tip lamele (in 2, 3 sau 4 rnduri);- au deschideri mici;- distana dintre arce este de 0,75 1,50 m.

Fig. 12.19 Arce cu trei articulaii din ferme segment cu inima plin din scndurincruciate sau din placaj exterior, cu tirant sau fr tirant.

Arce cu trei articulaii din grinzi segment de cerc

- au talpa superioar curb;- se realizeaz cu deschideri mari;- se realizeaz din grinzi cu inima din scnduri ncruciate btute n cuiesau grinzi cu inima subire din placaj (h/L=1/30).

7/29/2019 Curs lemn 12

16/30

Fig. 12.20 Construcia arcelor cu trei articulaii din grinzi segment cu inima din scnduri ncruciate btute ncuie

7/29/2019 Curs lemn 12

17/30

- se face ca pentru o bar comprimat-ncovoiat;

- n cazul mbinrilor de solidarizare cu tije lamelare (plcue) se calculeazi numrul acestora;

- se ine seama de avantajele rezemrii pariale a seciunii la nateri i lacheie (sub axa grinzii);

- pentru calculul coeficienilor , , lungimea de flambaj a arcului lfse ia:

- 0,5 S pentru arce cu dou i trei articulaii ncrcate asimetric;

- 0,6 S pentru arce cu dou articulaii ncrcate simetric;

- 0,7 S pentru arce cu trei articulaii ncrcate simetric.

Calculul

7/29/2019 Curs lemn 12

18/30

Fig. 12.21 ncrcri uniform distribuiteverticale:

a. deformata;b. momentul ncovoietor;c. fora tietoare;d. fora axial

Diagramele de eforturi pentru arcul cu douarticulaii

Fig. 12.22 ncrcri uniform distribuiteverticale i orizontale:a. deformata;b. momentul ncovoietor;c. fora tietoare;

d. fora axial

7/29/2019 Curs lemn 12

19/30

Fig. 12.23 ncrcri uniform distribuiteverticale:

a. deformata;b. momentul ncovoietor;c. fora tietoare;d. fora axial

Diagramele de eforturi pentru arcul cu trei articulaii

Fig. 12.24 ncrcri uniform distribuiteverticale i orizontale:a. deformata;b. momentul ncovoietor;

c. fora tietoare;d. fora axial

7/29/2019 Curs lemn 12

20/30

Sisteme moderne - caracteristici- sunt sisteme realizate din arce ncleiate cu deschideri de 20-100 m ichiar mai mult;- au capacitate portant, rigiditate i durabilitate ridicat;- se realizeaz cu dou sau cu trei articulaii, cu sau fr tirant;- arcele cu tirani reazem pe stlpi sau ziduri: f/L=1/6 au deschidereade 20-30 m;- arcele f r tirant reazem direct pe fundaii: f/L=1/2-1/4 audeschiderea de 30-60 m i chiar mai mult (100-120 m) se realizeaz cutrei articulaii;- pentru deschideri mari se folosesc arce masive aezate la 6-9 m interax,iar pentru deschideri mici arce uoare aezate la distana de 3-4 m interax;

- realizarea arcelor implic rezolvarea detaliilor de realizare a articulaiilor(la cheie, la nateri), mbinrii cu elementele metalice (tirani, piese pentruarticulaii etc.) precum i rezolvarea detaliilor de rezemare (pe stlpi, zidurisau fundaii).

Calculul - se face pentru ipoteza cea mai defavorabil lacompresiune cu ncovoiere n planul curburii, conform prevederilor pentrubarele drepte solicitate la compresiune excentric, pentru momentulncovoietor maxim (Mmax) i forta axial aferent (Naf), innd seama de

coeficientul de corecie kcurb subunitar cu care se afecteaz valoarea ac.Lungimea de flambaj a arcului se consider n funcie de caracteristicileacestuia i de modul de ncrcare, dup cum s-a precizat mai sus. Pentruvalori mici ale momentului ncovoietor, arcul se calculeaz la compresiunecu flambaj pentru valoarea forei axiale N care acioneaz la dindeschidere.

7/29/2019 Curs lemn 12

21/30

Fig. 12.25 Schemeconstructive pentru arce

ncleiate cu dou articulaii icu trei articulaii cu tirant saufr tirant

Fig. 12.26 Construcia arcelorncleiate cu trei articulaii

7/29/2019 Curs lemn 12

22/30

Fig. 12.27 Schema constructivi detalii caracteristice pentru un arc cu trei articulaii din lemn lamelat ncleiat

7/29/2019 Curs lemn 12

23/30

Fig. 12.28 Schema constructivi detalii caracteristice pentru un arc cu trei articulaii din lemn lamelat ncleiat

7/29/2019 Curs lemn 12

24/30

Fig. 12.29 Schema constructivi detalii caractetistice pentru un arc cu trei articulaii cu tirant

7/29/2019 Curs lemn 12

25/30

Fig. 12.30 Varianteconstructive pentru realizarea

mbinrii rigide la arce cu douarticulaii Fig. 12.31 Variante constructive pentru

realizarea articulaiilor la cheie

7/29/2019 Curs lemn 12

26/30

Fig. 12.32 Modul de realizare a nodului de reazem

7/29/2019 Curs lemn 12

27/30

Arce cu zbrele

- se pot realiza din ferme segment cu tlpi drepte sau curbe.

Fig. 12.33 Arce cu trei articulaii din ferme segment cu tirant ifr tirant

7/29/2019 Curs lemn 12

28/30

Fig. 12.34 Schema constructiv a unui arc cu trei articulaii din ferme poligonale de 26 m deschidere

7/29/2019 Curs lemn 12

29/30

Fig. 12.35 Schema constructivi detalii caracteristice pentru un arc cu zbrele cu dou articulaii din lemnlamelat ncleiat

7/29/2019 Curs lemn 12

30/30

Fig. 12.36 Schema constructivi detalii caracteristice pentru un arc cu zbrele cu trei articulaii din lemnlamelat ncleiat