ELEMENTE DE REZISTENTA MATERIALELOR …elaborate de el. Mecanica clasică este subdivizată în statică, care studiază obiectele în echilibru, dinamică, care studiază forţele

Mircea Alexe 2016-2017

ELEMENTE DE REZISTENTA MATERIALELOR

Mecanica clasică, cunoscută şi ca mecanica newtoniană, este fizica forţelor ce acţionează asupra corpurilor. Este adesea numită şi mecanica newtoniană după Isaac Newton şi legile mişcării elaborate de el. Mecanica clasică este subdivizată în statică, care studiază obiectele în echilibru, dinamică, care studiază forţele ce acţionează asupra obiectelor în mişcare şi cinematică, care studiază mişcarea corpurilor, dar fără a pune accent pe cauzele care produc aceste mişcări.

Rezistenţa materialelor este una din disciplinele de bază în pregătirea inginerului pentru ca ea răspunde unor probleme concrete, de mare importanţă practică, privind siguranţa în exploatare a elementelor componente ale maşinilor şi instalaţiilor. Problemele rezistenţei materialelor pot fi grupate în 2 mari categorii:

- probleme de dimensionare (constau în stabilirea dimensiunilor minime şi materialelor din care urmează a fi realizate diferite piese astfel încât sub acţiunea forţelor să se asigure rezistenţa, rigiditatea şi stabilirea construcţiei din care fac parte.)

- probleme de verificare (constau în a determina dacă o piesă dintr-un anumit material cu dimensiunile cunoscute respectă sau nu, sub acţiunea forţelor, condiţiile de rezistenţă, stabilitate şi rigiditate.)

A NOTIUNI RECPITULATIVE

I. ACŢIUNI ŞI ÎNCĂRCĂRI Acţiunile oamenilor şi naturii se manifestă asupra construcţiilor prin încărcări. Încărcările se concretizează pentru elementele construcţiei în solicitări care produc eforturi, care la rândul lor se pot descompune în eforturi unitare. Condiţia pentru ca o construcţie să rămână „întreagă“ este ca eforturile unitare, rezultate ca urmare a acţiunilor, să fie mai mici decât eforturile unitare capabile. Această abordare este simplistă, dar poate fi considerată sugestivă şi aproape adevărată. I.1. Acţiuni Se numeşte acţiune orice cauză capabilă de a genera într-o construcţie stări de solicitare mecanică (eforturi şi / sau deplasări). Acţiunile sunt reprezentate în calcule prin încărcări în cadrul cărora sunt definite sisteme de forte, deplasări impuse şi deformaţii împiedicate.

Acţiunile sunt reprezentate în calcule prin încărcări. I.1.1. Durata de manifestare a încărcării / acţiunii; - încărcări permanente; - încărcări temporare: de lungă durată (cvasi-permanente);

de scurtă durată (variabile); zăpada, vântul, variaţiile de temperatură climatică - încărcări excepţionale; acţiunea seismică cu intensitatea de proiectare (cutremurul "de calcul"); I.1.2. Distribuţia în spaţiu a încărcării / acţiunii; - încărcări concentrate; - încărcări distribuite.


I.1.3. După modul de variaţie pe intervale scurte de timp: - încărcări / acţiuni statice: care nu produc acceleraţii semnificative ale construcţiei sau ale părţilor componente; eforturile şi deformaţiile corespunzătoare au variaţii neglijabile, pe intervale scurte de timp; - încărcări / acţiuni dinamice: care produc acceleraţii semnificative ale construcţiei sau ale parţilor componente şi dau naştere la forţe de inerţie care nu pot fi neglijate în raport cu intensităţile altor tipuri de încărcări. I.1.4. Modul de aplicare pe construcţie; - acţiunile directe - se aplică direct asupra construcţiei - acţiunile indirecte - se aplică indirect asupra construcţiei - variaţii climatice de temperatură, diurne sau sezoniere; - tasări diferenţiate ale terenului de fundare; - mişcări seismice ale terenului, etc ; - proprietăţile specifice ale materialelor din care este realizată construcţia (proprietăţi reologice, cum sunt contracţia şi curgerea lentă, pentru structurile din beton armat sau din beton precomprimat).

I.2. Încărcări

Acţiunile luate în considerare în calculul construcţiilor, în conformitate cu STAS 10101/0-75, se

clasifică după criteriul frecvenţei cu care intervin la anumite intensităţi, în: acţiuni permanente; acţiuni cvasi-permanente;

acţiuni temporare; acţiuni excepţionale. Acţiuni permanente (P). Acţiunile permanente se aplică practic cu aceeaşi intensitate pe toată

durata exploatării construcţiei. In cadrul acţiunilor permanente intervin: greutatea proprie a elementului care se dimensionează; greutatea tuturor elementelor susţinute de elementul în cauză. STAS 10101/1-75 Acţiuni temporare (T). Acţiunile temporare variază ca intensitate în timp şi în anumite intervale

pot chiar să lipsească. După durata de solicitare, acţiunile temporare se împart în: 1)Acţiuni temporare de lungă durată, numite şi cvasipermanente (C), ca de exemplu: - greutatea utilajului specific exploatării (maşini-unelte, rezervoare, maşini de ridicat fixe etc.) ; - greutatea conţinutului în rezervoare, silozuri, conducte şi presiunile pe pereţii acestor

construcţii ; - încărcările pe planşee în încăperile de depozitare, arhive etc.; - greutatea depunerilor de praf industrial; - variaţiile de temperatură tehnologică; - tasările neuniforme şi deplasările fundaţiilor. 2)Acţiuni temporare de scurtă durată (V), ca de exemplu: - încărcări distribuite sau concentrate din încărcare cu oameni pe acoperiş, planşee, scări etc.; - încărcări din convoaie de forţe (poduri de cale ferată, poduri de şosea) ; - încărcări datorită mijloacelor de ridicare şi transport cum sunt podurile rulante, grinzile rulante

etc; - încărcările normate aduse de poduri; - încărcări din zăpadă şi eventual chiciură;


- încărcări din vânt; - încărcări din variaţii de temperatură; - încărcări care pot să apară în timpul montajului şi transportului. Acţiuni excepţionale (E). Acţiunile excepţionale pot apărea în timpul execuţiei sau exploatării

construcţiei în cazuri foarte rare la valorile normate. În această categorie sunt cuprinse: - încărcarea seismică; - încărcări cu caracter de şoc; - încărcări datorită ruperii unor elemente ale construcţiei; - încărcări datorită unor inundaţii catastrofale. Valoarea normată a acestor acţiuni este precizată prin normative speciale.

I.3. Gruparea acţiunilor Elementele şi structurile construcţiilor sunt de regulă solicitate în acelaşi timp de mai multe

categorii de acţiuni. Calculele în stadiile limită trebuie să ia în considerare atât probabilitatea variabilităţii valorilor normate ale diferitelor acţiuni cât şi combinaţiile defavorabile şi practic posibile ale diferitelor acţiuni.

De variabilitatea valorilor normate ale încărcărilor se ţine seama prin coeficienţii acţiunilor. Starea de eforturi si de deformaţii a unei construcţii este rezultatul suprapunerii mai multor tipuri

de acţiuni, aceste acţiuni se grupează in funcţie de posibilitatea lor de apariţie simultan în două tipuri de grupări de încărcări. In cadrul unei grupări fiecare acţiune suferă corecţii. - Gruparea fundamentală. Aceasta grupare este formată din încărcări permanente, cvasi - permanente si variabile. - Gruparea specială. Aceasta grupare este formată din încărcări permanente, cvasi-permanente, variabile si excepţionale. II. Definiţii

Pentru a defini o secţiune, complet, cunoaşterea ariei şi a centrului de greutate nu sunt suficiente. Determinarea eforturilor, tensiunilor şi deformaţiilor impune cunoaşterea exactă a poziţiei fiecărui element de suprafaţă faţă de axele pe care se manifestă eforturile secţionale.

II.1. Aria suprafeţei.


A= A

dA (m2)

II.2. Poziţia centrului de greutate

YG=A

Sz (m) YG=

i

ii

A

yA

ZG=A

Sy (m) ZG=

i

ii

A

zA

II.3. Moment static II.1.3.1. Moment static faţă de o dreaptă Δ

SΔ=

dA (m3)

II.1.3.2. Moment static faţă axele OY şi Oz

Sz= A

ydA (m3)

Sy= A

zdA (m3)

II.4. Moment de inerţie II.4.1. Moment inerţie axial

IΔ=

dA2 (m4)

Iz=

dAy2 (m4)

Iy=

dAz 2 (m4)

II.4.2. Moment inerţie polar

I0= Ip=

dAr 2 =

dA)zy( 22 = Iy + Iz (m4)

II.4.3. Moment inerţie centrifugal

Iyz=

yzdA (m4)

II.5. Rază de giraţie

iz=A

Iz (m)

iy=A

I y (m)

II.6. Modul de rezistenţă axial


Wz=max

z

y

I (m3)

WY=max

y

z

I (m3)

II.7. Modul de rezistenţă polar

Wp=max

p

r

I (m3)

II.8. Variaţia momentelor de inerţie în raport cu translaţia axelor Dacă avem o secţiune "S" şi un sistem de axe YOX faţă de care cunoaştem momentele de inerţie, atunci putem afla momentele de inerţie ale secţiunii "S" şi faţă de un alt sistem dacă se cunoaşte distanţa pe "x" şi pe "y" între cele două sisteme.

Z1= Z - a

Y1= Y - b

IZ1= A

21 dAy =

A

2 dA)by( = A

2dAy - 2b A

dAy +b2 A

dA

IZ1=IZ – 2bSZ + b2A

Analog IY1=IY – 2aSY + a2A

Iz1Y1=IYZ –aSz - bSY + abA

Dacă primul sistem de axe trece prin centrul de greutate al secţiunii, momentul static în raport cu centrul de greutate este nul şi relaţiile devin:

IZ1=IZ + b2A

IY1=IY + a2A

Iz1Y1=IYZ + abA

Cazuri particulare Secţiune dreptunghiulară


Iz=

dAy2 = 2/h

2/h

2bdyy = 2 2/h

0

2bdyy = 12

bh 3

Iz= 12

bh 3

Secţiune circulară

Iz= Iz= 64

d 4

Secţiune inelară

Iz= Iz= 64

)dD( 44

II.9 Variaţia momentelor de inerţie în raport rotirea axelor Dacă avem o secţiune "S" şi un sistem de axe YOX faţă de care cunoaştem momentele de inerţie, atunci putem afla momentele de inerţie ale secţiunii "S" şi faţă de un alt sistem dacă se cunoaşte unghiul de rotire între cele două sisteme.

IZ1=2

II yz +

2

II yz cos2α - Iyzsin2 α

Iy1=2

II yz -

2

II yz cos2 α + Iyzsin2 α

Iyz = 2

II yz sin2 α + Iyzcos2 α


II.10. Momente de inerţie principale

tg2α = -IyIz

I2 zy

I1,2 = 2

II yz ±

2

1 2xy

2yz I4)II(

Iz1y1 = 2

II 21

II.11. Caracteristicile geometrice ale secţiunilor plane compuse

În cazul secţiunilor plane compuse, pentru determinarea caracteristicilor geometrice, se procedează astfel: 1) Se descompune figura (secţiunea) dată în figuri simple. 2) Se alege un sistem de axe convenabil. 3) În raport cu acest sistem se determină coordonatele zGI, yGI, ale centrelor de greutate G, ale figurilor simple componente. 4) Se calculează coordonatele zG şi yG ale centrului de greutate G al figurii cu formulele:

YG=

i

ii

A

yA

ZG=

i

ii

A

zA

5) Se figurează sistemul central de axe yG ;zG 6) Se calculează momentele de inerţie ale secţiunii compuse ca fiind sume algebrice ale momentului de inerţie ale figurilor componente. 7) Se calculează modulurile de rezistenţă ale figurii compuse folosind relaţiile de definiţie:

Wz=max

z

y

I WY=

max

y

z

I

8) Se calculează razele de inerţie cu relaţiile din definiţie.

iz=A

Iz (m) iy=A

I y (m)


9) Caracteristicile geometrice ale secţiunii compuse date în raport cu orice alt sistem de axe translatat faţă de sistemul central de axe se calculează aplicând formulele lui Steiner relativ la întreaga figură. LEGEA LUI HOOKE σ = ε • E

Figura V.1 Curba caracteristică

Tensiunea sau efortul unitar este egal cu modulul de elasticitate longitudinal înmulţit cu alungirea relativă. Legea lui Hooke funcţionează numai în zona de proporţionalitate, zona îngroşată a curbei caracteristice

0l

lE

S

F

τ = θ • G σ - eforturile unitare normale (N/mm2, N/m2; daN/cm2) τ - eforturile unitare tangenţiale ε - deformaţia specifică longitudinală θ - deformaţia specifică unghiulară (tangenţială) E - modulul de elasticitate longitudinal (modulul lui Young) şi reprezintă tangenta unghiului curbei caracteristice cu abscisa. E este constantă de material. E = tg α

Material

E (daN/cm2)

G (daN/cm2) μ α

(grad-1) Oţel tenace (2,00-2,15)106 (7,8-8,5)105 0,24-0,28 12 •10-6 Oţel casant (2,00-2,2)106 8,5 • 105 0,25-0,29 11,72 •10-6 duraluminiu (0,70-0,23)106 4,5 • 106 0,23-0,29 23,5 •10-6 Beton simplu (0,15-0,49)105 0,16-0,18 (8,8-10) •10-6 Beton armat (0,18-0,43)105 10 •10-6

Lemn ┴ (9-14)104 (4,5-6,5)103 (4-6) •10-6 Lemn ║ (0,4-1,0)104 (4,5-6,5)103 12 •10-6

Sticlă (50-60)104 (21-23)103 0,24-0,27 (1-8) •10-6 Cauciuc 0,008104 (7-21)103 0,47 Gheaţă 0,1•106 0,28•105

Pentru a demonstra legea lui Hooke se compară alungirea unor bare cu aceeaşi secţiune, lungimi diferite şi supuse aceleiaşi forţe de întindere. Se observă că bara mai lungă va prezenta o alungire mai mare, deci alungirea variază direct proporţional cu lungimea iniţială.


FORMULA LUI NAVIER Vom studia o grindă deformată la încovoiere. În tot acest studiu vom admite următoarele ipoteze:

- Secţiunile plane înainte de încovoiere rămân plane şi după încovoiere - Fibrele longitudinale sunt numai întinse sau numai comprimate şi nu apasă una asupra

alteia în sens lateral - La încovoiere relaţiile dintre tensiuni şi deformaţii sunt aceleaşi ca la solicitările de

întindere sau de compresiune simplă. Considerăm, din piesa încovoiată, două secţiuni situate la distanţa l.

σ = yI

M

z

z

Formula lui Juravski

τxy =

zbI

SzT

unde: T z forţa tăietoare pe OZ S momentul static al suprafeţei care tinde să alunece, calculat în raport cu axa OZ.

III. EFORTURI SECŢIONALE ŞI TENSIUNI Deoarece eforturile dintr-o secţiune echilibrează forţele exterioare din stânga sau din dreapta secţiunii ele pot fi calculate utilizând această condiţie de echilibru şi anume: Forţa axială N este egală cu suma proiecţiilor pe normala la secţiune a tuturor forţelor situate la stânga sau la dreapta secţiunii; Forţa tăietoare T este egală cu suma proiecţiilor pe planul secţiunii a tuturor forţelor situate la stânga sau la dreapta secţiunii; Momentul încovoietor Mî, este egal cu suma momentelor proiectate pe planul secţiunii a tuturor forţelor situate la stânga sau la dreapta secţiunii; Momentul de torsiune Mt, este egal cu suma momentelor în raport cu normala la secţiune a tuturor forţelor situate la stânga sau la dreapta secţiunii. O bară este supusă unei solicitări simple, atunci când în secţiunile sale transversale apare numai un singur tip de efort secţional. Dacă în secţiunea barei apar două sau mai multe eforturi se spune că bara este supusă la solicitări complexe. Efortul secţional Forţa axială N Forţa tăietoare T Momentul încovoietor Mî Momentul de torsiune Mt Solicitarea Întindere (+N) sau compresiune (-N) Forfecare Încovoiere


Torsiune (răsucire)

Figura III.1 Descompunerea efortului secţional total

Prin tensiune (sau efort unitar) se înţelege intensitatea forţelor interioare pe unitatea de suprafaţă. Tensiunile au semnificaţie de forţe uniform distribuite pe unitatea de suprafaţă, motiv pentru care au ca unitate de măsură N/m2 cu multiplii şi submultiplii săi. Vectorul tensiune t se poate descompune în două componente: - o tensiune normală σ, vector normal pe planul secţiunii; - o tensiune tangenţială τ, vector situat în planul secţiunii. Tensiunea se află in planul secţiunii adică in planul yOz. Acest efort unitar tangenţial se poate descompune după paralele la axele Oz si Oy. Astfel rezultă xy si xz. xy efort unitar tangenţial x ne arată normala la planul în care se află efortul; y ne arată că efortul este paralel cu axa Oy.

Figura III.2 Descompunerea efortului unitar total

Dacă avem o secţiune oarecare A, solicitată de o forţă oarecare R, se pot scrie următoarele

relaţii între eforturile secţionale şi eforturile unitare. Nx= ∫ σx dA forţă axială Ty= ∫ τxy dA forţă tăietoare Tz= ∫ τxz dA forţă tăietoare Mx= ∫(τxy z -τxz y)dA moment de torsiune


My= ∫σx z dA moment de încovoiere Mz= ∫ σx y dA moment de încovoiere

Figura III.3 Relaţia efortului secţional - efort unitar

Unde: A este aria secţiunii transversale. Regăsim astfel semnificaţia eforturilor secţionale ca rezultante ale tensiunilor interne apărute în corp ca urmare a solicitărilor exterioare. Legea dualităţii tensiunilor tangenţiale ne arată că pe două planuri perpendiculare tensiunile tangenţiale sunt egale între ele xy = yx şi sunt fie convergente fie divergente pe linia de separare a planurilor respective.


B) CONSTRUCŢII METALICE

1) FORMA ÎN PLAN ŞI ÎN ELEVAŢIE Forma în plan a construcţiilor metalice poate fi: dreptunghi, pătrat, poligon regulat, cerc, diverse forme. 1) Forma în plan şi în elevaţie a) suprafeţe utile - dimensiuni impuse - forma impusă - forma optimă b) înălţime utilă - înălţime impusă - înălţime optimă c) relaţii între funcţiuni d) accese în construcţie e) circuaţii pe v şi o 2) Constrângeri impuse de teren a) forma şi dimensiunea terenului b) vecinătăţi c) accese la amplasament 3) Exigenţe constructive

a) direcţia principală a vântului b) evacuarea apelor pluviale

- interioară sau exterioară - transversală sau longitudinală

c) iluminatul natural - lateral - zenital

2) POZIŢIA PUNCTELOR DE REZEMARE Deschidere – distanţa între axele a doua şiruri de reazeme Traverse – distanţa între axele a doua reazeme dintr-un şir

1) Mărimea deschiderilor - < 50m structuri obişnuite - > 50m structuri speciale

De obicei se modelează ca multiplu de 1,50m.


2) tipuri de elemente srtructurale verticale

- stâlpi - pile - diafragme - tuburi

3) SCHEMA STATICĂ A STRUCTURILOR

1) Elemente liniare - rezemări pe două laturi elemente principale transversale elemente principale longitudinale elemente principale transversale şi longitudinale - rezemări pe patru laturi Reţele de elemente transversale şi longitudinale 2) Subansambluri spaţiale 3) Ansambluri spaţiale

4) MATERIALE FOLOSITE

a. Beton armat b. Beton precompimat c. Metal d. Lemn e. Alte materiale

Pot fi realizate unitar dint-un singur matrial sau mixt, din două sau mai multe materiale

5) ACŢIUNI 1) Greutate proprie 2) Sarcini utile 3) Climatice - vânt - zăpadă 4) Seism 6) ROSTURI Distanţa între rosturi de dilatare - la constr. metalice 100-120m

- la constr. b.a. 40-60m La construcţiile realizate ca ansamblu structural nu se fac rosturi

7) FUNCŢIUNI Industriale – HALĂ Comercială – SALĂ sau DEPOZIT Sport – SALĂ


Cultural – SALĂ

Cap C. ELEMENTE METALICE SUPUSE LA SOLICITĂRI SIMPLE I.1. Întinderea

Întindere este solicitarea mecanica rezultata din acţiunea simultana asupra unui corp a doua forţe egale, divergente pe aceeaşi direcţie.

II.1.1. Tipuri de secţiune a elementelor metalice supuse la întindere Secţiuni Secţiuni unitare (fig II.1.a..g) Secţiuni compuse alipite (fig II.1.g,h) puţin depărtate (fig II.1.i..l) mult depărtate (fig II.1.m,n,o)

figura II.1. II.1.2. Solidarizarea elementelor metalice supuse la întindere

Tabelul II.1. Tip secţiune Tip de solidarizare

Secţiuni compuse alipite

Cu sudură Cu nituri sau şuruburi


Secţiuni compuse puţin depărtate Cu plăcuţe sudate Cu fururi nituite

Secţiuni compuse mult depărtate

Cu plăcuţe sudate nituite

Cu zăbreluţe sudate nituite

figura II.2.

II.1.3. Dimensionarea elementelor metalice supuse la întindere Etapele dimensionării unui element metalic supus la întindere sunt: a) alegerea tipului de secţiune Se face în funcţie de mărimea solicitării, destinaţia elementului, modul de

executarea. b) determinarea ariei brute necesare

Anec = R

N

Unde: N efortul axial maxim de calcul, obţinui prin însumarea efectelor încăercărilor normate multiplicate fiecare cu coeficienţi încărcărilor respective şi cu coeficienţi de simultaneitate

R rezistenţa de calcul a oţelului din care este realizat elementul α coeficient de slăbire a secţiunii α = 1 pentru construcţii sudate α = 0,88---0,9 pentru construcţii nituite sau bulonate


c) propunerea unei secţiuni

Aef ≈ Anec

d) verificarea capacităţii portante de exploatare

σ = nA

N ≤ R

e) verificarea svelteţii barei

λmax = i

lf ≤ λa

Tabelul II.2. Elemente de construcţii

întinse

λmax Valoarea admisibilă la construcţii

Sol

icit

ate

dire

ct d

e

încă

rcăr

i di

nam

ice

cu

regi

m d

e lu

cru

uşor

şi

m

ediu

Sol

icit

ate

de î

ncăr

cări

st

atic

e cu

reg

im d

e lu

cru

uşor

şi

med

iu

Sol

icit

ate

dire

ct d

e în

cărcăr

i cu

regi

m d

e lu

cru

greu

şi

foar

te g

reu

Talpa si diagonalele de reazem ale grinzilor cu zăbrele

250 400 250

Celelalte elemente ale grinzilor cu 350 400 300 Talpa inferioară a grinzilor căilor

de rulare cu secţiune plină sau cu zăbrele

150 _ 150

Elementele contravântuirilor verticale între stâlpi si sub, căile de rulare

300 300 200

Alte elemente de construcţii 400 400 300

f) verificarea condiţiilor constructive g) stabilirea modului de solidarizare a elementelor secţiunii (dacă este cazul)


II.2. Compresiunea

Compresiunea este solicitarea mecanica rezultata din acţiunea simultana asupra unui corp a doua forţe egale, convergente pe aceeaşi direcţie.

II.2.1. Tipuri de secţiune a elementelor metalice supuse la compresiune Secţiuni Secţiuni unitare (fig II.3.a..f) Secţiuni compuse alipite (fig II.3.g,h,i,o,p) puţin depărtate (fig II.3.k..n) mult depărtate (fig II.3.r..v)

figura II.3. II.2.2. Elemente de calcul a elementelor metalice supuse la compresiune Etapele dimensionării unui element metalic supus la compresiune sunt: a) alegerea tipului de secţiune Se face în funcţie de mărimea solicitării, destinaţia şi importanţa elementului,

lungimea de flambaj şi modul de executarea.


b) aprecierea svelteţii barei λx ≤ λa

λx ≤ λa

Unde: λa zvelteţea admisibilă, conform tabelului II.3. λx ,λy zvelteţea pe axele x-x respectiv y-y

λx = x

xf

i

l; λx =

x

xf

i

l

Tabelul II.3. Elemente de construcţii comprimate

λmax

Valoare maximă admisibi

1

La grinzi cu zăbrele:tălpi, diagonale de reazem şi montanţi de reazem care transmit reacţiuni pe reazeme

120

celelalte elemente 150

2

stâlpi principali 120

stâlpi secundari (stâlpii pereţilor metalici, ai luminatoarelor etc), zăbreluţele stâlpilor, legături şi contravântuirile între stâlpi (sub grinzile căilor de rulare)

150

3 contravântuiri (exclusiv cele arătate Ia nr. crt. 2) 250

4 bare care servesc la micşorarea lungimii de flamba] a barelor comprimate şi alte elemente care nu fac parte din elementele solicitate direct

250

5 talpa superioară a fermei acoperişului care rămâne nelegată în timpul montajului (coeficientul de zvelteţe limită, după efectuarea montajului trebuie să fie cel indicat la nr. crt. 1)

250

6 diagonalele construcţiilor spaţiale dintr-o singură cornieră: diagonală solicitată sub 50% din capacitatea portantă

180

diagonală solicitată 100% din capacitatea portantă 150

între 50 şi 100% se interpolează liniar _

lfx ,lfy lungimea de flambaj după axele x-x respectiv y-y

Lungimea de flambaj depinde de lungimea reala a barei şi de felul de rezemare al acesteia şi are pentru cele patru cazuri studiate. următoarele valori:


cazul 1 lf = l: cazul 2 lf = 2l: cazul 3 lf = 0,7l; cazu 4 lf = 0,5l: 1 este lungimea reala a barei. ix ,iy raza de giraţie faţă de axele x-x respectiv y-y

ix = A

Ix ; iy = A

Iy ;

Ix ,Iy momentul de inerţie după axele x-x respectiv y-y

figura II.4. c) determinarea coeficientului de flambaj În funcţie de coeficientului de svelteţe, de tipul secţiuni şi de materialul din care

este realizată secţiunea se obţine φ coeficientului de flambaj. λx φx

λy φy

φ = min(φx;φy) Pentru elementele care îşi pot pierde stabilitatea prim răsucire-torsiune se

determină şi coeficientul de zvelteţe la torsiune λtr x ,λtr y

λtr x φtr x

λtr y φtr y

d) verificarea capacităţii portante de exploatare

σ = nA

N

≤ R

II.2.3. Verificarea elementelor metalice supuse la compresiune


II.2.3.1. Verificarea prin calcul a elementelor metalice, cu secţiune unitară, cu secţiune compusă prin alipire, cu secţiune compusă din elemente puţin depărtate supuse la compresiune

- Elemente cunoscute: N , lfx , lfx, A, ix , iy

- Verificarea condiţiilor de zvelteţe

λx = x

xf

i

l ≤ λa; λy =

x

yf

i

l ≤ λa

- Verificarea condiţiei de rezistenţă

σ = nA

N ≤ R

- determinarea coeficientului de flambaj φ = min(φx;φy) - Verificarea condiţiei de stabilitate

σ = A

N

≤ R

II.2.3.2. Verificarea prin calcul a elementelor metalice, cu secţiune compusă din

elemente mult depărtate, supuse la compresiune a) în raport cu axa x-x care întâlneşte materialul (fig. II.4.a)

a

c1

122

1

1

xx

y

y

xx

y

y

b

figura II.5. - Elemente cunoscute: N , lfx , lfx, A, ix , iy , modul de solidarizare. - Verificarea condiţiilor de zvelteţe

λx = x

xf

i

l ≤ λa

- Verificarea condiţiei de rezistenţă

σ = nA

N ≤ R


- determinarea coeficientului de flambaj φ = φx - Verificarea condiţiei de stabilitate

σ = A

N

x ≤ R

b) în raport cu axa y-y care nu întâlneşte materialul (fig. II.4.a şi b) - Elemente cunoscute: N , lfx , lfx, A, ix , iy , modul de solidarizare. - Verificarea condiţiilor de zvelteţe

λy = y

yf

i

l ≤ λa

- calculăm zvelteţe λ1 solidarizare cu plăcuţe solidarizare cu zabreluţe

λ1 = 1

1

i

l ≤ 50 λ1 =

Az

Ab ≤ 50

l1- distanţa între axele plăcuţelor Ab- aria secţiunii întregi bare i1- raza de giraţie a unui element faţă de Az- aria secţiunii zăbrelelor aşezate de o axa proprie paralelă cu axa ce nu taie parte şi alta a barei materialul β coeficient funcţie de unghiul zăbreluţei

β =

2

2

cossin

- calculăm zvelteţe λtr

secţiune cu o singură axa care nu secţiune cu două axe care nu taie materialul taie materialu

λytr = 21

2y ≤ λa λxtr = 2

122

2x ≤ λa

λytr = 21

22

2y ≤ λa

λ2 = 2

1

i

l ≤ 50

- determinarea coeficientului de flambaj φtr funcţie de λytr - Verificarea condiţiei de stabilitate

σ = A

N

tr ≤ R


23

II.2.4. Solidarizarea elementelor metalice supuse la compresiune II.2.4.1. Tipuri de solidarizarea a elementelor metalice supuse la compresiune

figura II.6.

figura II.7. II.2.4.2. Solidarizare cu plăcuţe Elemente cunoscute: A aria secţiunii întregii bare c distanţa între elementele de solidarizare marca oţelului - dimensiuni constructive

tp ≥ 6mm ; tp ≥ ph50

1 ; hp (0,5 – 0,8)c

- calculul forţei tăietoare convenţionale preluată de plăcuţe

24

Tc = kA k=20 OL37 k=25 OL44 k=30 OL52 - calculul solicitărilor din planul plăcuţelor

M = 4

lT 1c ; Q = c2

lT 1c

- verificarea condiţiilor de rezistenţă

σ = pW

M ≤ σa ; τ =

pA

Q15,1 ≤ τa

- verificarea condiţiilor de stabilitate

c

l

I

I1

1

p ≥ c

Ip moment de inerţie al secţiuni plăcuţelor I1 moment de inerţie al unui element al secţiuni faţă de axa 1-1 l1- distanţa între axele plăcuţelor - se calculează prinderea plăcuţelor

II.2.4.3. Solidarizare cu zăbreluţe Elemente cunoscute: A aria secţiunii întregii bare c distanţa între elementele de solidarizare marca oţelului

- dimensiuni constructive α (40 – 60)0

- - calcului forţei tăietoare convenţionale preluată de zăbreluţe

Tc = kA k=20 OL37 k=25 OL44 k=30 OL52 - calcului solicitărilor axiale din zăbreluţă

D = cos2

Tc

- verificarea svelteţii zăbreluţelor

λ = min

f

i

l ≤ λa

- verificarea condiţiilor de stabilitate

25

zA

D

≤ σa

Ip moment de inerţie al secţiuni plăcuţelor I1 moment de inerţie al unui element al secţiuni faţă de axa 1-1 l1- distanţa între axele plăcuţelor

- se calculează prinderea zăbrelelor

II.3. Încovoierea

Încovoierea este solicitarea mecanica rezultata din acţiunea asupra unui corp, a unei forţe perpendicular pe axa unei bare sprijinita la ambele capete sau încastrată la un capăt.

II.3.1. Tipuri de secţiune a elementelor metalice supuse la încovoiere Secţiuni Secţiuni unitare (fig II.8.a,b) Secţiuni compuse profile laminate (fig II.8.c,d) din tablă (fig II.8.e.f.g) din tablă şi profile laminate (fig II.8.h.k.l)

figura II.8. II.3.2. Dimensionarea grinzilor din table sudate

- elemente cunoscute: M momentul încovoietor marca oţelului - calcului modulului de rezistenţă necesară

Wx nec = a

xM

26

- propun grosimea inimii ti = 6,8,10,12,…,20 mm. - calculul înălţimii optime a grinzii

h = i

nec

t

W15,1

figura II.9. - stabilirea valoarea h grindă, rotunjită cu:

- pentru h < 1000 mm. la 50 mm. - pentru h ≥ 1000 mm. la 100 mm. - verificarea îndepliniri condiţiei de secţiune optimă

it

h = 70…150

- determinarea ariei necesare tălpilor

At = b t = h

Wnec - 0,160 h ti

- propun grosimea tălpii t = (1,5..2,5)ti

12 mm ≤ t ≤ 30mm - determinarea lăţimii tălpilor

b = t

At valoare care se rotunjeşte superior cu 5 mm

- verificarea condiţiei

b = )5

1...

3

1( h

b ≤ 30 t II.3.3. Verificarea de rezistenţă

σ = pW

M ≤ R ; τ = pxi It

ST ≈ ii ht

T ≤ Rf ;

σl = itz

P

≤ R ; z = 2hs+50mm

σechi = 2*2 3 ≤ 1,1R

σechi = 2*2*2 3 ll ≤ 1,25R figura II.10.

- pentru încovoiere pe 2 direcţii se face şi verificarea σ

= x

x

W

M+

p

y

W

M ≤ 1,1R

- pentru grinzile cu tălpi egale τ ≈ ti hi ≤ Rf Unde: Mx, My, T eforturile secţionale din încărcări de calcul

27

Ix, Iy, momente de inerţie S moment static al secţiunii care lunecă în raport cu axa neutră figura II.11. P forţa concentrată care produce tensiunea locală σl

σ*,σ,τ eforturi unutare Z lăţimea zonei pe care se distribuie încărcarea P II.3.4. Verificarea de stabilitate generală

figura II.12. Nu se verifică dacă - l1 ≤ 40iyt Ol37 - l1 ≤ 35iyt Ol 44, Ol 52 l1 distanţa într legăturile transversale iyt raza de giraţie a tălpii comprimate în raport co axa y-y grinzile care nu satisfac relaţia anterioară se verifică cu:

p

x

W

M

≤ R pentru încovoiere pe o direcţie

p

x

W

M

+

y

y

W

M ≤ 1,1 R pentru încovoiere pe două direcţie

Mx, My eforturile secţionale din încărcări de calcul Wx, Wy modul de rezistenţă φρ coeficient de flambaj stabilit funcţie de coeficientul de svelteţe transformat λtr

II.3.5. Verificarea de stabilitate locală

- verificarea tălpii comprimate t

b '

≤ k1 coeficient funcţie de marca de oţel

28

- verificarea inimii i

i

t

h ≤

R

210110 dacă această relaţie nu se verifică, atunci

22 )()(crcr

≤ 1

II.4. Forfecarea

Tăietoarea este solicitarea mecanica rezultata din acţiunea simultana asupra unui corp a doua forţe care se apropie una faţă de alta si care au ca drepte suport doua drept paralele foarte apropiate.

II.5. Torsiunea

Torsiunea este solicitarea mecanica rezultata din acţiunea asupra unui corp, a unui sistem de forţe exterioare ce se reduce la un moment al cărui vector este dirijat pe axul longitudinal al corpului. Efectul torsiunii este răsucirea elementului. Dacă se consideră două secţiuni transversale ale unui corp supus la torsiune, acestea au tendinţa de a se roti una faţă de alta, rămânând paralele între ele şi perpendiculare pe axa neutră (axa neutră se nu se deformează şi rămâne cu lungime constantă).

Figura IV.16 Torsiunea

Figura IV.17 Distribuţia eforturilor unitare tangenţiale rezultare din torsiune

29

Torsiunea barelor circulare

Dacă considerăm o porţiune "dx" dintr-o bară, cu raza "r", solicitată la torsiune putem scrie:

tg γ γ = dx

nn,

tg (dφ) dφ = r

nn,

γ·dx = r· dφ

γ = rdx

d = r · θ

unde: θ este răsucirea specifică (unghiul cu care se rotesc două secţiuni situate la o distanţă egală cu unitatea).

γ este lunecarea specifică legea lui Hooke τ = G·γ = G·θ·r [N/m2]

30

Din considerente de echilibru, momentul de torsiune Mt trebuie să fie egal cu suma

momentelor tensiunilor tangenţiale τ în raport cu centrul secţiunii O : Mt =

A

rdA

Mt = A

2dArG = Gθ A

2dAr = GθIp

A

2dAr = Ip momentul polar al secţiunii

G · θ = p

t

I

M

τ = G·γ = G·θ·r τ = p

t

I

rM

valoarea maximă τmax = p

t

I

RM =

p

t

W

M

Wp = R

Ip momentul de rezistenţă polar

Pentru secţiunile circulare

Ip = 4

32

4m

Wp = 3

16

3m

- Verificarea:

max= p

t

W

M ≤ adm [N/m2]

- Dimensionarea :

W nec= adm

tM

3m

- Determinarea momentului de torsiune capabil : Mt cap = Wp · τadm [Nm] - Determinarea răsucirii specifice :

31

θ = p

t

IG

M

[rad/m]

Produsul G·Ip poartă numele de rigiditate la torsiune.

ÎMBINĂRI DEMONTABIL Prindere – îmbinare prin care se realiyează fixarea unor piese se altele Înnădiri - îmbinări prin care se obţin piese cu lungime mai mare din piese cu lungime mai mică (înnădirea panelor continue, înnădirea grinzilor căilor de rulare etc.). Îmbinări de asamblare - îmbinări prin care se realizează o piesă din mai multe profile laminate Îmbinările, în funcţie de locul lor de execuţie, se clasifică în îmbinări de şantier şi îmbinări de uzină; asemenea îmbinări sunt impuse de lungimile maxime de transport, respectiv lungimile de livrare ale laminatelor.

A)Alegerea diametrului tijei

2,0t5d d diametrul şurub t grosimea minimă a pachetului B)Verificarea la forfecare

af

2

fef 4

dnN

nf numărul secţiunilor de forfecare C)Verificarea la presiune pe gaură

agcg )t(dN

D)Verificarea la întindere

32

ai

2

ci 4

dN

Eclise- trebuie să îndeplinească următoarele condiţii iee Aht2A

iee W

6

ht2W

Determinarea efortului în surubul cel mai solicitat

n

HNH

n

TNT

n numărul de şuruburi

)yx(

yMN

2i

2i

maxmaxM

2MH

2T

maxrez )NN()N(N

Verificarea de rezistenţă

)N,Nmin(N cgefmaxrez

33

Cosiderăm că şurubul aflat la distanţa unitară se încarcă cu efortul N1. rezultă că efortul ăntr-un şurub aflat la distanţa ri ae încarcă cu Nni = Ni·ri

Codiţia de echilibru

n

i

2iiii

n

irNrNM

n

i

2i

1

r

MN

n

i

2i

ini

r

rMN


n

HNH

2i

maxmaxM y

yMN

maxMH

maxrez NNN


34

cirez NN


n

HNH

n

TNT

2i

maxmaxM y

yMN


)NNN cimaxrezH

)N,Nmin(N cgefT

Verificarea efort unitar în şurub

ai2

M,H2

H,Mechi 1,1)(3)(

br

MH)H,M( A

NN

35

brA

T

Mr=k·d·Ni

Mr moment de strângere k =0,2 Ni=forţa axială din tijă Nt=0,75·An·σc

c

NfN t

f coeficient de frecare c coeficient de siguranţă N = ns·Ns

verificare capmax NN

agcgmax )t(dNN

36

Distanţe între şuruburi e e1 e2 e3

Minime 3d 3d 2d 1,5d

Max

ime Construcţii civile

şi industriale Bare

întinse 8d 12t

8d 12t

4d 8t

4d 8t

Bare comprimate

8d 12t

8d 12t

4d 8t

4d 8t

ÎMBINĂRI NEDEMONTABIL

• Relaţiile din STAS 10108/0-78 prevăd o verificare a sudurilor, pe baza unor formule simplificate, considerând că în toate cazurile ruperea se produce în planul de grosime minimă ״a״ şi că în acest plan, se dezvoltă tensiuni de forfecare. Rezistenţa de calcul se ia:

sfR = γ R (C.1.14)

în care: R reprezintă rezistenţa de calcul a metalului de bază, iar γ = 0,7 (tab.C.1.1) Calculul la solicitări statice a îmbinărilor cu sudură cap la cap Calculele prezentate în continuare se aplică îmbinărilor din figura C.1.3.

37

Figura.C.1.3.Îmbinări sudate

În condiţiile metalului depus, care are caracteristicile mecanice (σc, σr) cel puţin egale cu ale metalului de bază, verificarea sudurilor în adâncime (cu neglijarea îngroşării şi a concentratorilor de tensiune aferenţi) este aceeaşi ca şi în secţiunea imediat vecină din metalul de bază. Relaţiile de verificare a sudurilor sunt următoarele: — sudurile perpendiculare pe direcţia solicitării de întindere sau compresiune, când rezultanta solicitărilor exterioare trece prin centrul de greutate al prinderii:

s

ss

Rla

N

A

N

(C.1.1.)

— sudurile supuse la forfecare:

f

s

Rla

T

(C.1.2.)

— sudurile supuse la încovoiere:

s

s

RyI

M

(C.1.3.) — sudurile supuse la încovoiere şi întindere sau compresiune:

s

ss

RyI

M

la

N

(C.1.4.)

— sudurile supuse la tensiuni σ şi τ:

R 22 3 (C.1.5.)

38

unde: R este rezistenţa de calcul a materialului de bază; a - grosimea piesei celei mai subţiri dintre piesele care se sudează cap la cap; ls - lungimea de calcul a cordonului de sudură care se verifică, definită cu relaţia (ls

= l - 2a ) şi l = b As = a·ls – Aria de calcul a cordonului de sudură;

Isx - momentul de inerţie al secţiunii de calcul a cordonului de sudură;

y - distanţa din centrul de greutate al prinderii până la punctul care se verifică.

Figura.C.1.4. Sudură cap la cap

Calculul la solicitări statice a îmbinărilor cu sudură de colt

Îmbinările realizate cu sudură în relief, supuse la diferite solicitări conform standardului menţionat, se verifică cu relaţiile: — sudurile supuse la compresiune, întindere sau la o forţă tăietoare acţionând în centrul de greutate al secţiunii de calcul îmbinării (fig.C.1.22):

sla

N

(C.1.15)

Figura.C.1.22. Sudură în relief supusă la compresiune, întindere sau forţă tăietoare

acţionând în centrul de calcul al planului îmbinării.

— sudurile supuse la încovoiere în planul de calcul al cordoanelor de sudură (fig.C.1.23):

sf

s

RyI

M (C.1.16)

39

Figura.C.1.23. Sudură în relief supusă la moment încovoietor în planul

de calcul al prinderii — sudurile supuse la încovoiere perpendicular pe planul de calcul al cordoanelor de sudură (fig. C.1.24):

sfmax

yx

RdII

M

(C.1.17)

Figura C.1.24. Sudură în relief supusă la moment încovoietor

perpendicular pe planului de calcul al prinderii

— sudurile supuse la forfecare pe mai multe direcţii se verifică la rezultanta tensiunilor din punctul în care se face verificarea (fig.C.1.25):

sfR (C.1.18)

40

Figura C.1.25. Suduri în relief supuse la forţe pe mai multe direcţii

În cazul unei prinderi sudate supuse la un moment încovoietor şi la forţă tăietoare, aceasta din urmă se

consideră practic preluată numai de cordoanele paralele cu forţa (fig.C.1.26); Verificările se efectuează în punctele 1 şi 2 (de pe talpă şi inimă) cu relaţiile:

sF

s

s1M R

I2

Mh (C.1.19)

sF

iiT R

ah2

T (C.1.20)

sf

2T

22M r (C.1.21)

s

i2M I2

Mh (C.1.22)

Figura C.1.26. Suduri în relief supuse la forţă tăietoare şi moment încovoietor

în planul prinderii În relaţiile 17÷20 s-au folosit notaţiile:

a este grosimea de calcul a cordoanelor de sudură; ls - lungimea de calcul a sudurii (ls = l - 2a); Σals - aria secţiunii cordoanelor de sudură solicitate; Is - momentul de inerţie al secţiunii de calcul al cordoanelor în raport cu axa neutră a îmbinării; Ix, Iy - momentele de inerţie ale secţiunii de calcul ale cordoanelor în raport cu axa x-x, respectiv

axa y-y (fig.C.1.26).

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

DEPOZIT

55

56

57

DEPOZIT 2

58

59

60

61

ATELIER 1

62

63

64

65

66

67

68

69

ATELIER AUR

70

71

72

73

74

75

76

77

HALA P+3

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

Cap III. Elemente metalice supuse la solicitări complexe Cap IV. Îmbinările demontabile ale elementelor metalice Cap V. Îmbinările nedemontabile ale elementelor metalice Cap VI. Dimensionarea şi calculul elementelor structurale orizontale. Cap VII. Dimensionarea şi calculul elementelor structurale verticale Cap VIII. Dimensionarea şi calculul elementelor de contravântuire Cap IX. Materiale folosite în construcţii din lemn. Elemente generale de calcul şi

alcătuire a elementelor componente ale structurilor din lemn Cap X. Şarpante şi grinzi cu zabrele din lemn Cap XI. Îmbinări ale elementelor din lemn Cap XII. Materiale folosite în construcţii din zidărie. Tipuri de zidării portante

114

Cap XIII. Elemente generale de calcul şi alcătuire a structurilor din zidărie portantă Cap XIV. Conformare structurală pentru construcţiile cu structură din zidărie

portantă

CLASIFICAREA CONSTRUCTIILOR DIN LEMN

Dupa durata de exploatare: - permanente (durata de exploatare mai mare de 4 ani, sub forma de constructii civile,

industriale, agricole, poduri, baraje etc); - provizorii (durata de exploatare mai mica de 4 ani, sub forma de baracamente, tribune,

poduri pentru restabilirea circulatiei etc); - auxiliare (schele, esafodaje etc);

Dupa conditiile de exploatare:

- adapostite, ferite de intemperii (acoperisuri, plansee etc); - neadapostite, sunt supuse umezirii alternative (suprastructuri de poduri, pereti exteriori,

turle pentru foraj etc); - sub apa, stau permanent sau timp indelungat sub apa (piloti sub etiaj, deversoare);

Dupa destinatie:

- constructii civile, industriale, agricole, cuprinzand cladiri, baraci, hale, ateliere; - poduri si podete de serviciu, pasarele etc; - hidrotehnice, cuprinzand baraje, deversoare etc; - speciale, cuprinzand silozuri, buncare, turnuri de racire, turle de foraj, stalpi si piloni

pentru liniile electrice si de telecomunicatii etc;

Dupa sistemul constructiv:

115

- grinzi cu sectiune simpla sau compusa, armate sau de tip macaz, cu contrafisa, cu inima plina din scanduri sau placaj, cu zabrele si din lemn incleiat;

- cadre cu inima plina, cu zabrele si din lemn incleiat; - arce cu inima plina, cu zabrele si din lemn incleiat; - bolti lamelare sau membrane; - cupole lamelare, membrane sau din arce incleiate;

Dupa modul de imbinare:

- imbinari dulgheresti (prag, scoabe etc); - imbinari cu pene; - imbinari cu cuie; - imbinari incleiate; - imbinari mixte; - imbinari cu piese metalice;

Dupa modul de executie:

- constructii executate in atelier sau in fabrica; - constructii executate pe santier;

116

AAVVAANNTTAAJJEELLEE SSII DDEEZZAAVVAANNTTAAJJEELLEE CCOONNSSTTRRUUCCTTIIIILLOORR DDIINN LLEEMMNN

AVANTAJE:

- rezistenta relativ mare (raportul dintre rezistenta admisibila sau de calcul si densitatea materialului, comportare buna si la compresiune si la intindere);

- prelucrare usoara;

- asamblare, demontare, mutare, refacere si consolidare facila;

- coeficientul de dilatare termica liniara in lungul fibrelor este redus

(4x10-66/◦C), de 2-3 ori mai mic decat al betonului si al otelului, la constructiile din lemn nu este necesara prevederea rosturilor de dilatatie;

- coeficientul de conductibilitate termica al lemnului (λ=0.2) este redus fata de otel, beton sau zidaria de caramida → material termoizolant;

DEZAVANTAJE:

- anizotropia si neomogenitatea structurii lemnului (rezistentele mecanice variaza cu unghiul

pe care il formeaza directia fortei cu directia fibrelor; rezistenta materialului din apropierea radacinii este cu 15-20% mai mare decat cea a materialului din apropierea coroanei);

- influenta negativa a umiditatii asupra proprietatilor fizico-mecanice;

- sortiment limitat de material lemnos;

- prezenta defectelor (naturale-noduri, contractie-umflare, putrezire);

- durabilitate limitata;

PROIECTAREA SI CALCULUL ELEMENTELOR DE CONSTRUCTII DIN LEMN

CCEERRIINNTTEELLEE UUTTIILLIIZZAATTOORRIILLOORR –– IISSOO 66224411//11998844 SSII SSTTAASS 1122440000//8855

SSTTAABBIILLIITTAATTEE SSII RREEZZIISSTTEENNTTAA ((FFIIAABBIILLIITTAATTEE SSTTRRUUCCTTUURRAALLAA;; SSIIGGUURRAANNTTAA LLAA FFOOCC;;

Denumirea materialelor

Densitatea aparenta (daN/cm3)

Rezistenta admisibila Rezistenta relativa

Compresiune σac

(daN/cm2)

Intindere σat

(daN/cm2) ac

at

Lemn 500-600 100 70 200x103 140x103

Otel 7850 1400 1400 179x103 179x103

Beton simplu

2400 45 11 18.8x103 4.5x103

Zidarie caramida

1800 10 0.5 5.6x103 0.3x103

117

EETTAANNSSEEIITTAATTEE;; EEXXIIGGEENNTTEE HHIIGGOOTTEERRMMIICCEE;; AAMMBBIIAANNTTAA AATTMMOOSSFFEERRIICCEE;; EEXXIIGGEENNTTEE AACCUUSSTTIICCEE;; EEXXIIGGEENNTTEE VVIIZZUUAALLEE;; EEXXIIGGEENNTTEE DDEE IIGGIIEENNAA;; AADDAAPPTTAARREEAA LLAA UUTTIILLIIZZAARREEAA SSPPAATTIIIILLOORR;; DDUURRAABBIILLIITTAATTEE;; EECCOONNOOMMIIEE;;

CCEERRIINNTTAA DDEE FFIIAABBIILLIITTAATTEE SSTTRRUUCCTTUURRAALLAA IIMMPPLLIICCAA::

SSIIGGUURRAANNTTAA SSTTRRUUCCTTUURRAALLAA;; AAPPTTIITTUUDDIINNEE PPEENNTTRRUU EEXXPPLLOOAATTAARREE;; DDUURRAABBIILLIITTAATTEE;;

PROPRIETATILE MECANICE ALE LEMNULUI

REGULI GENERALE

La proiectarea constructiilor din lemn trebuie respectate toate cerintele de rezistenta, stabilitate si durabilitate, adoptandu-se solutiile constructive eficiente si masurile de protectie contra putrezirii care sa asigure o buna conservare in timp a materialului folosit. Totodata, trebuie luate masurile necesare astfel incat aceste constructii sa fie ferite de temperaturi ridicate. Temperatura maxima a mediului inconjurator in care pot fi exploatate eficient constructiile din lemn se limiteaza la +55˚C, avandu-se in vedere si normele in vigoare cu privire la preintampinarea pericolului de incendii.

Deasemenea, la alegerea sistemului constructiv trebuie sa se tina cont si de calitatea si de umiditatea materialului folosit; in cazul in care materialul lemnos are o umiditate mare, si nu exista posibilitati de uscare in timp util, trebuie adoptate sisteme constructive la care uscarea lemnului nu provoaca deformatii periculoase sau eforturi unitare suplimentare.

In cazul elementelor constructive executate din mai multe piese sau cu sectiune compusa, imbinarea acestora va trebui sa asigure o repartizare rationala a eforturilor in toate piesele componente. In acest sens, legaturile utilizate pentru realizarea imbinarii trebuie sa fie de acelasi tip si cu aceleasi caracteristici geometrice si elastice. Pentru a tine cont de influenta negativa a eventualelor defecte din zona imbinarii, tipul si numarul legaturilor se vor stabili folosind principiul fractionarii. Astfel, o atentie deosebita trebuie acordata elementelor intinse. In vederea evitarii aparitiei unor solicitari suplimentare in imbinare, efortul trebuie transmis centric, conditie obligatorie in cazul elementelor intinse. Dispunerea legaturilor intr-o imbinare trebuie sa fie simetrica in raport cu axa elementului.

In cazul constructiilor de lemn nu se tine cont in calcul de eforturile suplimentare ce iau nastere din cauza variatiei de temperatura, respectiv in urma uscarii si umflarii lemnului. Se neglijeaza deasemenea in calcul efectul favorabil al fortelor de frecare, luandu-se in considerare insa efectul defavorabil al frecarii care poate duce la aparitia unor eforturi suplimentare.

Stabilirea corecta a dimensiunilor elementelor constructiilor de lemn supuse la diferite solicitari implica cunoasterea proprietatilor mecanice, respectiv a rezistentelor materialului lemnos din care sunt realizate.

FFAACCTTOORRII CCAARREE IINNFFLLUUEENNTTEEAAZZAA PPRROOPPRRIIEETTAATTIILLEE MMEECCAANNIICCEE AALLEE LLEEMMNNUULLUUII::

-- CCAARRAACCTTEERRUULL SSII NNAATTUURRAA SSOOLLIICCIITTAARRIIII;; - VVIITTEEZZAA DDEE IINNCCAARRCCAARREE SSII DDUURRAATTAA SSOOLLIICCIITTAARRIIII;; - SSTTRRUUCCTTUURRAA,, DDEEFFEECCTTEELLEE,, SSTTAARREEAA DDEE UUMMIIDDIITTAATTEE;;

118

Curba caracteristica a lemnuluiIntindere in lungul fibrelor

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14

efor

tul u

nita

r (d

aN/c

m^2

)

deformatia specifica (10 -̂3)

Proprietatile mecanice ale lemnului se determina in laborator prin incercari facute pe masini de incercat, in anumite conditii prevazute de norme, pe epruvete mici, cu dimensiuni standardizate si executate dintr-un lemn fara defecte.

Rezistentele astfel determinate nu pot fi considerate ca valori reale ale eforturilor in diferite elemente de constructie deoarece acestea contin diferite defecte care reduc considerabil proprietatile mecanice ale lemnului. Dimensiunile mari ale sortimentului lemnos folosit in mod curent in practica constructiilor din lemn, in comparatie cu dimensiunile epruvetelor standardizate, fac ca neomogenitatea materialului lemnos sa se manifeste mai puternic, fapt care conduce deasemenea la micsorarea rezistentelor. In aceste conditii valorile obtinute in cadrul incercarilor mecanice efectuate in conditii de laborator pe epruvete standardizate trebuie corectate cu factori semnificativi.

CCOOMMPPOORRTTAARREEAA LLEEMMNNUULLUUII LLAA DDIIFFEERRIITTEE SSOOLLIICCIITTAARRII::

-- IINNTTIINNDDEERREE:: ((ppaarraalleellaa ccuu ffiibbrreellee));; -- ccuurrbbaa ccaarraacctteerriissttiiccaa aarree ccaarraacctteerr ccuurrbbiilliinniiuu;;

Pentru lemnul de rasinoase, incercarile mecanice efectuate in conditii de laborator au aratat ca valoarea medie a rezistentei la rupere la intindere in lungul fibrelor se situeaza in jurul a 1000 daN/cm2, iar valoarea modulului de elasticitate variaza intre 110000daN/cm2 si 140000 daN/cm2.

Curba caracteristica de comportare a lemnului la intindere are pe toata lungimea ei un caracter curbiliniu, fapt care demonstreaza lipsa limitei de proportionalitate (intre eforturi unitare si deformatii specifice).

Valoarea rezistentei de rupere la intindere centrica paralela cu fibrele este semnificativ micsorata la barele cu dimensiuni mai mari, fata de valoarea obtinuta pe epruvete standardizate datorita, pe de-o parte unei manifestari mai puternice a neomogenitatii materialului, iar pe de alta parte, datorita defectelor de noduri si devierii fibrelor lemnului in regiunea acestora.

Experientele de laborator au aratat ca in cazul in care suma diametrelor nodurilor dintr-o sectiune ajunge la ¼ din dimensiunea laturii piesei intinse (calitatea I), rezistenta de rupere la intindere a acesteia scade pana la 0.27 din valoarea corespunzatoare obtinuta pe epruvete standardizate.

Ruperea epruvetelor solicitate la intindere se produce brusc, fara dezvoltare de deformatii plastice.

Rezistenta de rupere normala pe directia fibrelor este de 20-25 ori mai mica decat rezistenta de rupere la intindere in lungul fibrelor.

AATTEENNTTIIEE:: ddiimmeennssiioonnaarreeaa ssee rreeaalliizzeeaazzaa ddiinn ccoonnddiittiiaa ddee rreezziisstteennttaa;;

-- CCOOMMPPRREESSIIUUNNEE:: ((ppaarraalleellaa ccuu ffiibbrreellee));; -- iinnfflluueennttaa ddeeffaavvoorraabbiillaa aa ddeeffeecctteelloorr ssii aa ssllaabbiirriilloorr eessttee mmaaii mmiiccaa ddeeccaatt iinn ccaazzuull iinnttiinnddeerriiii ccoommppoorrttaarree ppllaassttiiccaa aa lleemmnnuulluuii llaa ccoommpprreessiiuunnee;;

119

Curba caracteristica de comportare a lemnului la compresiune are o curbura mai pronuntata in comparatie cu cea la intindere.

Experimental s-a constatat ca rezistenta de rupere la compresiune in lungul fibrelor depinde de grosimea peretilor celulari ai lemnului tarziu. Distrugerea lemnului solicitat la compresiune in lungul fibrelor incepe cu flambajul fibrelor mai rezistente si mai rigide ale lemnului tarziu, care deviaza lateral spre fibrele mai moi ale lemnului timpuriu, ajungandu-se la mai multe planuri inclinate ce se formeaza in urma ruperii locale fibrelor.

AATTEENNTTIIEE:: ddiimmeennssiioonnaarreeaa ssee rreeaalliizzeeaazzaa iinn ggeenneerraall llaa ffllaammbbaajj;;

-- IINNCCOOVVOOIIEERREE:: -- iippootteezzee ssiimmpplliiffiiccaattooaarree:: lleeggeeaa HHooookkee ++ iippootteezzaa BBeerrnnoouullllii;; -- sscchheemmaa ssttaattiiccaa ppeennttrruu iinnccoovvooiieerree ffaarraa ffoorrttaa ttaaiieettooaarree;; -- ddiissttrriibbuuttiiaa eeffoorrttuurriilloorr uunniittaarree ppee iinnaallttiimmeeaa sseeccttiiuunniiii ttrraannssvveerrssaallee;;

Rezistenta de rupere la incovoiere se situeaza intre rezistentele la compresiune si intindere, avand pentru lemnul de rasinoase o valoare medie de ≈ 750 daN/cm2.

Influenta defectelor in cazul solicitarii la incovoiere este considerabila, mai ales daca acestea sunt situate in zona intinsa a barei. Experientele de laborator au aratat ca aceasta influenta este mai mare la barele din lemn ecarisate si mai mica la barele din lemn rotund. In cazul in care suma dimensiunilor nodurilor reprezinta 1/3 din latura sectiunii elementului din zona intinsa, rezistenta de rupere la incovoiere reprezinta doar 0.40-0.50 pentru lemn ecarisat si 0.60-0.80 pentru lemn rotund, din valoarea rezistentei de rupere a epruvetelor standardizate.

Calculul elementelor solicitate la incovoiere se bazeaza pe o serie de ipoteze simplificatoare, si anume legea lui Hooke si faptul ca lemnul are acelasi modul de elasticitate E la incovoiere ca si in cazul solicitarii la intindere si compresiune.

Experimental, s-a observat ca pentru primele trepte de incarcare, raportul dintre valoarea absoluta a deformatiilor specifice din zona comprimata εc si respectiv a celor din zona intinsa εt, este foarte apropiat de 1, aceasta insemnand ca pozitia axei neutre coincide cu centrul de greutate al sectiunii. In vecinatatea ruperii insa, valoarea raportului dintre deformatia specifica de compresiune si cea de intindere se reduce pana la ≈ 0.75, axa neutra incepand sa se deplaseze spre zona intinsa.

Curba caracteristica a lemnuluicompresiune in lungul fibrelor

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14

efor

tul u

nita

r (d

aN/c

m^2

)deformatia specifica (10 -̂3)

120

In concluzie, in cazul solicitarii la incovoiere, ca urmare a deformatiilor care o insotesc, distributia eforturilor unitare normale pe inaltimea sectiunii transversale a barei poate fi considerata liniara doar in prima faza a incarcarii, cand acestea sunt mici.

Odata cu cresterea incarcarii, cresc si eforturile unitare normale, iar materialul din zona comprimata incepe sa treaca in domeniul elasto-plastic, diagrama eforturilor unitare normale devenind usor curbilinie in zona comprimata, dar ramanand liniara in zona intinsa. Daca incarcarea creste si mai mult, eforturile unitare normale cresc in continuare, astfel ca materialul din zona comprimata trece in domeniul plastic, iar in zona intinsa incepe plastificarea (diagrama eforturilor unitare normale devenind si in aceasta zona curbilinie). In stadiul ultim, intreaga diagrama este curbilinie, cu exceptia unei mici zone in vecinatatea axei neutre care se pastreaza in domeniul elastic, iar eforturile unitare normale la extremitatile sectiunii ating valoarea de rupere.

Ruperea incepe cu fibrele extreme din zona comprimata, unde se formeaza cute (ondulatii) care explica aparitia deformatiilor plastice in aceasta zona, deformatii ce se extind treptat inspre interiorul sectiunii, determinand astfel deplasarea axei neutre spre zona intinsa si se termina prin ruperea fibrelor din zona intinsa.

-- SSTTRRIIVVIIRREE:: ((ccoommpprreessiiuunnee ppeerrppeennddiiccuullaarraa ppee ffiibbrree));; -- ppeennttrruu ss << pp ddeeffoorrmmaattiiiillee ssuunntt eellaassttiiccee ssii aauu vvaalloorrii mmiiccii ((ppeerreettiiii cceelluulleelloorr ssee ccoommppoorrttaa bbiinnee));; -- ppeennttrruu ss >> pp ddeeffoorrmmaattiiiillee ssuunntt ppeerrmmaanneennttee ssii aauu vvaalloorrii mmaarrii ((ddiissttrruuggeerreeaa ppeerreettiilloorr cceelluulleelloorr));; -- ppeennttrruu ss >>>> pp ccrreesscc ddeeffoorrmmaattiiiillee ((iinnddeessaarreeaa ppeerreettiilloorr cceelluulleelloorr));;

Curba caracteristica a lemnului la compresiune si strivire transversal pe fibre arata ca in prima parte de incarcare cand σs este mai mica decat σp (limita de proportionalitate), peretii celulelor se comporta in conditii bune, deformatiile sunt elastice si au valori mici. Daca limita de proportionalitate este depasita, peretii celulelor se distrug, iar celulele se turtesc, provocand astfel deformatii mari, cu caracter permanent. Dupa turtirea completa a peretilor celulari se produce o indesare a acestora, determinand astfel reducerea cresterii deformatiilor, chiar la o marire considerabila a solicitarii.

Valoarea rezistentei la strivire σs variaza in functie de unghiul pe care il face forta de strivire cu directia fibrelor lemnului si creste cu micsorarea acestui unghi.

σt3 σt2 σt1

σc1 σc2 σc3

Comportarea lemnului la incovoiere in diverse stadii de lucru

121

AATTEENNTTIIEE:: iinn zzoonnaa rreeaazzeemmeelloorr nnuu ssuunntt ppeerrmmiissee ssoolliicciittaarrii ccaarree ssaa ddeeppaasseeaassccaa pp

-- FFOORRFFEECCAARREE:: -- rreezziisstteennttaa llaa ffoorrffeeccaarree ttrraannssvveerrssaallaa tt;; -- rreezziisstteennttaa llaa ffoorrffeeccaarree ppaarraalleellaa pp;; -- rreezziisstteennttaa llaa ffoorrffeeccaarree lloonnggiittuuddiinnaallaa ppeerrppeennddiiccuullaarraa ppeerrpp;; CCAALLCCUULLUULL EELLEEMMEENNTTEELLOORR DDEE CCOONNSSTTRRUUCCTTIIII DDIINN LLEEMMNN CCUU SSEECCTTIIUUNNEE SSIIMMPPLLAA

IINNTTIINNDDEERREE AAXXIIAALLAA:: )R(A

Ntat

n

t

NNtt == ffoorrttaa aaxxiiaallaa nnoorrmmaattaa ((ddee ccaallccuull));; AAnn == aarriiaa sseeccttiiuunniiii ttrraannssvveerrssaallee,, ssllaabbiittee;; aatt == rreezziisstteennttaa aaddmmiissiibbiillaa llaa iinnttiinnddeerree iinn lluunngguull ffiibbrreelloorr;; RRtt == rreezziisstteennttaa ddee ccaallccuull llaa iinnttiinnddeerree iinn lluunngguull ffiibbrreelloorr;;

CCOOMMPPRREESSIIUUNNEE AAXXIIAALLAA:: )R(A

Ncac

n

c

crN

N == ccooeeffiicciieenntt ddee ffllaammbbaajj;;

2

2

f

cr l

EIN

== ffoorrttaa ccrriittiiccaa ddee ffllaammbbaajj;;

E == mmoodduull ddee eellaassttiicciittaattee aall mmaatteerriiaalluulluuii;; I == mmoommeenntt ddee iinneerrttiiee aall sseeccttiiuunniiii ((ddiissppeerrssiiaa,, eexx..vvaalloorrii));; fl == lluunnggiimmeeaa ddee ffllaammbbaajj aa bbaarreeii ((iinn ffuunnccttiiee ddee rreezzeemmaarrii));;

Curba caracteristica a lemnului la compre-siune si strivire perpendiculara pe fibre

ε εp

σs

σp

122

A

Ii == rraazzaa ddee ggiirraattiiee;;

ZZvveelltteetteeaa ssee ccuuaannttiiffiiccaa pprriinn i

l f ((ccooeeffiicciieenntt ddee zzvveelltteettee));;

PPeennttrruu 75 ssee oobbttiinnee )(.100

8012 ;;

PPeennttrruu 75 ssee oobbttiinnee 2

3100

NNrr..ccrrtt.. Denumire element

CCooeeffiicciieenntt ddee zzvveelltteettee mmaaxxiimm aaddmmiiss

a

CCoonnssttrruuccttiiii ddeeffiinniittiivvee

CCoonnssttrruuccttiiii pprroovviizzoorriiii

11.. GGrriinnzzii ccuu zzaabbrreellee ssii aarrccee -- ttaallppii,, ddiiaaggoonnaallee ssii mmoonnttaannttii rreeaazzeemm -- cceelleellaallttee eelleemmeennttee

115500 117755

117755 220000

22.. SSttaallppii pprriinncciippaallii SSttaallppii sseeccuunnddaarrii

112200 115500

115500 117755

33.. CCoonnttrraavvaannttuuiirrii 220000 220000

123

IINNCCOOVVOOIIEERREE:: -- SSIIMMPPLLAA

VVEERRIIFFIICCAARREE DDEE RREEZZIISSTTEENNTTAA:: )R(W

Miai

net

M == mmoommeenntt iinnccoovvooiieettoorr nnoorrmmaatt ((ddee ccaallccuull));; netW == mmoodduull ddee rreezziisstteennttaa nneett;;

i == rreezziisstteennttaa aaddmmiissiibbiillaa llaa iinnccoovvooiieerree;;

iR == rreezziisstteennttaa ddee ccaallccuull llaa iinnccoovvooiieerree;;

AATTEENNTTIIEE:: ddaaccaa sseeccttiiuunneeaa cceeaa mmaaii ssllaabbiittaa nnuu ccooiinncciiddee ccuu sseeccttiiuunneeaa iinn ccaarree mmoommeennttuull iinnccoovvooiieettoorr eessttee mmaaxxiimm,, ssee iimmppuunnee vveerriiffiiccaarreeaa ddee rreezziisstteennttaa ssii iinn sseeccttiiuunneeaa ccuu ssllaabbiirrii mmaaxxiimmee!!

VVEERRIIFFIICCAARREE DDEE RRIIGGIIDDIITTAATTEE:: EI

lMf max

2

NNrr..ccrrtt.. Element SSaaggeeaattaa lliimmiittaa

IInnccaarrccaarrii ddee lluunnggaa dduurraattaa

IInnccaarrccaarrii ddee ssccuurrttaa dduurraattaa

11.. Plansee curente

LL//225500 LL//225500

22.. PPllaannsseeee ppoodd LL//220000 LL//220000

33.. AAccooppeerriissuurrii -- ppaannee,, ccaapprriioorrii;; -- aasstteerreeaallaa;;

LL//220000 LL//115500

LL//115500 LL//110000

44.. DDoolliiii LL//440000 LL//330000

IInn ggeenneerraall,, ppee llaannggaa iinnccoovvooiieerree aappaarree ssii ffoorrffeeccaarreeaa:: )R(bI

QSfa

b

b

Q == ffoorrttaa ttaaiieettooaarree nnoorrmmaattaa ((ccaallccuull));;

bS == mmoommeennttuull ssttaattiicc bbrruutt aall sseeccttiiuunniiii;; b == llaattiimmeeaa sseeccttiiuunniiii;;

bI == mmoommeenntt ddee iinneerrttiiee bbrruutt sseeccttiiuunnee;; AATTEENNTTIIEE:: vveerriiffiiccaarreeaa eessttee nneecceessaarraa ppeennttrruu ggrriinnzzii ssccuurrttee ((ll//hh<<55))!! --OOBBLLIICCAA VVEERRIIFFIICCAARREE DDEE RREEZZIISSTTEENNTTAA::

)R(W

M

W

Miai

y

y

x

x

VVEERRIIFFIICCAARREE DDEE RRIIGGIIDDIITTAATTEE::

admyx ffff 22

josdreapta

. grcapMdreapta

asociatQ

susstanga

. grcapM

stanga

asociatQ

normatq

durata lungap

susdreapta

. grcapM

dreapta

asociatQ

josstanga

. grcapMstanga

asociatQ

l1

124

COMPRESIUNE EXCENTRICA (DREAPTA SI OBLICA) - FORTA AXIALA DE COMPRESIUNE (pe pozitie deformata); - MOMENT INCOVOIETOR ( xM ; sau )MsiM yx

eNMMM ldI

calcul unde:

HSM I ;

III MM ; III MMM

cr

ld

N

N

1

1 ,

2

2

f

alconventioncr l

EIN

;

)R(W

M

W

M

A

Niai

y

y

x

x

Ipoteza III

calculxM

calculyM

N

Ipoteza I

calculxM

N

Ipoteza II

calculyM

N

X

Y

H

ry

tyy SSS

rxx SS

ldN

HSM yIy

X

Y

H

ldN

HSM yIy

HSM xIx

rx

rx

txx SSSS 21

ry

ry

tyy SSSS 21

X

Y

rx

txx SSS r

yy SS

HSM xIx

ldN

H

Ipoteza I Ipoteza II Ipoteza III

125

SARPANTE

TIPURI CONSTRUCTIVE SI ELEMENTE COMPONENTE

126

127

128

SARPANTE DIN CAPRIORI: - ALCATUIRE: perechi de capriori cu sau fara tiranti orizontali de rigidizare; - DESCHIDERE: 6.00m fara tiranti; 9.00m cu tiranti; - STABILITATEA GENERALA: contravantuiri long.;

SARPANTE PE SCAUNE: - ALCATUIRE: elemente verticale (popi); elemente orizontale-longitud. (pane); elemente inclinate (capriori); elemente orizontale de rigidizare trans. elemente inclinate de rigidizare transv. - STABILITATEA GENERALA: contrav. long+transv. - TIPURI: functie de deschidere, de pozitia elementelor structurale verticale (pereti sau cadre);

CCAALLCCUULLUULL EELLEEMMEENNTTEELLOORR SSAARRPPAANNTTEEII GRUPAREA INCARCARILOR

- IPOTEZA I: incarcarea permanenta + incarcarea din zapada; - IPOTEZA II: incarcarea permanenta + incarcarea din vant (presiune) +

+ ½incarcarea din zapada; - IPOTEZA III: incarcarea permanenta + forta concentrata (1000N); - IPOTEZA IV: incarcarea permanenta + incarcarea din vant (pres.+suct.);

CALCUL ASTEREALA (sustine invelitoarea din tabla, olane) - se determina incarcarile pentru o scandura de latime “b”; - se calculeaza la incovoiere oblica pe doua directii; - se verifica la deformatia maxima;

CALCUL SIPCI (sustin invelitoarea din tigla) - se determina incarcarile pentru o sipca; - se calculeaza la incovoiere oblica pe doua directii; - se considera simplu rezemate pe capriori;

CCAALLCCUULL CCAAPPRRIIOORRII - se considera simplu rezemati pe pane; - sunt incarcati cu reactiunile din astereala sau sipci;

CALCUL PANE - se considera simplu rezemate sau continue pe popi (ziduri, pt.cosoroaba); - sunt incarcate cu reactiunile din capriori;

CALCUL POPI (elemente verticale sau inclinate, care preiau reactiunile panelor); Lemn Lamelar Incleiat STRUCTURA CONSTRUCTIVA DIN LEMN LAMELAR INCLEIAT Elementul de rezistenta din lemn lamelar incleiat este un element de constructie unde lungimile si sectiunile realizate pot diferi cu mult fata de dimensiunile obisnuite ale lemnului; pot fi liniare sau

129

curbe,uneori cu curburi multiple in plan sau chiar in spatiu. Depasirea lungimilor curente se obtine prin innadirea ca-la-cap a lamelelor componente; in latime se poate innadi la fel, iar inaltimea sectiunii se poate realiza printr-un numar adecvat de lamele componente. Prin lipire cu un adeziv de calitate si prin presare pe timpul intaririi adesivului se obtine forma finala a elementului de constructie.Daca tiparul in care se realizeaza elementul este liniar, si elementul obtinut va fi liniar, iar daca se creeaza un tipar curb bineinteles ca si elementul realizat va prelua forma curba a tiparului. In timpul realizarii acestor elemente nu este permisa nici aburirea, nici tratament termic pentru material, forma impusa de tipar fiind garantata de adezivul utilizat. Materialul lemnos utilizat este Molidul sau Bradul rosu (picea excelsa),dar numai acel lemn care a crescut in conditii vitrege,a carui inelele anuale de crestere sunt foarte apropiate, lemnul fiind uniform si foarte dens. Adezivul (rasina sintetica) este rezistent la apa, la vapori de apa chiar si la fierbere, face fata tuturor conditiilor la care este expusa structura de lemn fara a fi daunatoare sanatatii . Datorita innadirii in lung a lamelelor componente si datorita eliminarii defectelor lemnului cu ocazia imbinarii cap la cap a lamelelor, se obtine un nou material lemnos, mult mai omogen fata de lemnul obisnuit, fara vatamari si fisurari de-a lungul elementului, fenomen atit de frecvent la lemnul obisnuit. Elemntele de lemn lamelar incleiat, inca din faza de proiectare se dimensioneaza tinind cont de prescriptiile PSI (Prevenirea si Stingerea Incendiilor) adica stabilind grosimea materialului care se poate sa arda, pina la venirea pompierilor, fara a periclita rezistenta si stabilitatea constructiei respective. Lemnul se poate trata si cu materiale de intirziere a aprinderii lemnului sau cu solutii antiseptice care nu permite aparitia putrezirii si a daunatorilor lemnului. (microorganisme, insecte, carii, etc.) In caz de incendiu, structurile din lemn lamelar incleiat se comporta in mod controlat si in cazul sectiunilor de lemn mai mari; NU-SI pierd capacitatea lor de rezistenta,permit evacuarea bunurilor aflate in spatiul acoperit, situatie care nu se constata la constructiile metalice, metalul ajuns la cca 600 grade C se deformeaza intr-un mod necontrolabil si Nu permite salvarea bunurilor, fiind pericol real de prabusire a structurii in orice moment. Lemnul se comporta bine fata de factorii corozivi si, in dese cazuri mai bine decit structurile similare din otel sau chiar beton armat. Este recomandata utilzarea structurilor din lemn lamelar la depozite de sare sau ingrasaminte chimice iar in cazul salilor de sport sau a piscinelor unde atmosfera umeda este predominanta aceste structuri se utilizeaza cu succes. Trebuie avuta grija ca sa se asigure o ventilatie naturala adecvata acestor structuri,ca vaporii de apa care ar putea condensa pe structura de lemn sa fie eliminati .Nu se recomanda utilizarea structurilor chesonate unde evacuarea prin ventilatie a condensatului este dificila sau imposibila. Montajul structurilor din lemn lamelar incleiat este simpla ,nu necesita macarale speciale ,si prin utilizarea pieselor metalice de imbinare,se realizeaza articulatii corecte si simplu de realizat. Se pot acoperi deschideri mari, de pana la 70 m iar aportul estetic al unor asemnea structuri depaseste posibilitatile urbanistice ale structurilor de beton armat sau metal. Avand in vedere avantajele mai sus enumerate, aceste structuri din lemn lamelar incleiat se pot utiliza cu succes la realizarea Salilor de sport,Piscine acoperite, Biserici, Centre comerciale, Hale industriale, Depozite de sare sau de chimicale, lucrari cu caracter agrozootehnic, Pasarele si chiar Poduri . Winter Garden Una din cele mai mari cladiri din sticla din Marea Britanie construita in ultima suta de ani, a creat o uimitoare inima verde in centrul metropolei. Alaturi de Peace Gardens si Millennium Galleries,Winter Garden incanta vizitatorii ce au ales un traseu pietonal prin centrul orasului.

130

Winter Garden gazduieste peste 2500 de specii de plante din lumea inteaga creand un peisaj unic. Winter Garden si Millennium Galleries din Sheffield sunt realizari urbanistice ideale concepute de arhitectii moderni Pringle,Richards,Sharratt. Galeriile se incadreaza intr-un stil definit de lumina, iar acuratetea formelor arhitecturale este realizata in maniera unor curente artistice de calitate superioara; prin raportare la stilul Gotic si la design-ul care strapunge cornisa, Winter Garden reprezinta o capodopera. Cladirea are un strat protector termic pentru pragul inferior de 4 grade C si este una din cele mai mari cladiri din lemn lamelar stratificat din Marea Britanie. La constructia ei, s-a folosist lemn de rasinoase ,o esenta durabila care, in timp, capata o culoare argintiu-verzuie. Aceasta esenta se ia direct din padure si nu necesita tratari chimice, iar lemul nu trebuie acoperit. Se reduce folosirea solventilor si deasemenea se evita aplicarea chimicalelor care ar putea omori plantele. Cladirea are un sistem constructiv inteligent care permite controlarea ventilarii si a deschiderii anvelopantei, astfel incat plantele sunt racite vara si incalzite iarna. Sistemul se adapteaza de la un an la altul in functie de clima. Despre cladire:

- a fost conceputa de Pringle, Richards, Sharratt care au proiectat si Millennium Galleries. - are 70 metri in lungime,22 de metri in latime, iar imensele arce din lemn sunt aproape de 21

metri inaltime. - volumul constructiei poate adaposti 5000 de sere - la constructia ei s-au folosit 2100 m ² de sticla, 900 m³ de beton si 80 de tone de otel - 400 de tone de apa umplu zilnic casetele in care stau radacinile plantelor, echivalent cu a umple

4000 de roabe. Galeriile Millenium impreuna cu Winter Garden gazduiesc monumente civice si culturale ce evidentiaza un traseu. La nivel urbanistic, acest traseu se distinge din interiorul vechiului inel stradal ce inconjoara galeriile si gradina, catre oras, printr-o secventa de spatii publice pline de viata ce de intind de-a lungul lui.

131

132

Documents

ELEMENTE DE REZISTENTA MATERIALELOR …elaborate de el. Mecanica clasică este subdivizată în statică, care studiază obiectele în echilibru, dinamică, care studiază forţele