Lemnul Incleiat Alternativa Performanta
Lemnul ncleiat Alternativa performant
Rezumat
Lucrarea i propune s realizeze o scurt incursiune n problematica
lemnului ncleiat abordnd chestiuni generale precum: criterii de
selecie a aditivilor utilizai, criterii de realizare a mbinrilor
ncleiate, particulariti constructive. Se prezent un studiu al
comportrii unei grinzi de lemn ncleiat cu deschiderea de 15 m,
realizat in colaborare cu facultatea noastr .
Prin modalitile de realizare, prin comportarea sa performant si
nu n ultimul rnd prin aspectul estetic deosebit, lemnul ncleiat se
impune ca o variant fiabil pentru realizarea unor elemente de
construcie care acoper deschideri mari , ndeplinind exigenele de
rezisten i arhitecturale ale unei game largi de construcii. n
viitorul apropiat se estimeaz o explozie a utilizrii i pe piaa
romneasc, n domeniul construciilor civile, industriale sau
agrozootehnice .
1. Introducere
Lemnul a constituit din cele mai vechi timpuri un material de
baz n orice construcie, ncepnd cu cele de mic amploare care se
realizau integral din lemn i continund cu cele care atingeau
dimensiuni impresionante i prezentau o concepie arhitectonic
deosebit n cadrul crora lemnul juca numai un rol secundar .
Odat cu apariia unor noi materiale de construcii precum oelul
sau betonul, lemnul a fost aruncat ntr-un nemeritat con de umbr.
Evident, exigenele de rezisten ale acestor materiale nu vor putea
fii egalate de lemn , care prin nsi natura sa organic prezint o
serie de dezavantaje. Dar, tehnologia actual permite ca pentru o
larg varietate de construcii lemnul s se dovedeasc sub toate
criteriile de analiz, fie ele economice sau estetice, alegerea cea
mai potrivit .
2. Caracteristici ale mbinrilor ncleiate
2.1 Generaliti
mbinrile ncleiate lucreaz, n general, la forfecare n lungul
rosturilor ncleiate , fr mpingeri transversale. Se asigur astfel o
comportare monolit a pieselor i se nltur posibilitatea deformaiilor
independente ale pieselor componente .
Elementele din lemn ncleiat executate raional au proprieti
elastice i mecanice superioare elementelor realizate din lemn
obinuit. Sporul de rezisten se realizeaz pe seama unei dispuneri
corecte a materialului lemnos de diferite clase de calitate ( I ;
II ; III ) n alctuirea seciunii transversale permind folosirea
pieselor cu seciuni mici pentru alctuirea elementelor cu seciuni
mari.Elementele de construcie lemn ncleiat se realizeaz numai din
lemn ecarisat. Tipurile de elemente de construcie ncleiate pot fi
foarte variate : grinzi drepte sau curbe, arce ,cadre , ferme
etc.
2.2 Date constructive
mbinrile ncleiate de prelungire se realizeaz in urmtoarele
moduri :
- cap la cap
- pe suprafee teite
- n form de dini sau dini pan
mbinrile ncleiate n noduri se pot realiza prin intermediul unor
aibe metalice .
mbinrile cap la cap se folosesc la elementele comprimate i n
zona comprimat a acestora , precum i n zona central , slab
solicitat .
mbinrile pe suprafee teite sau n dini pan se folosesc n zonele
ntinse i pentru
elementele ntinse .
ntr-o singur seciune transversal a unui element de construcie
realizat prin ncleiere, numrul scndurilor sau dulapilor ntrerupi va
fi de 1 / 4din seciune .Lungimea minim a scndurilor sau dulapilor
din pachetul care alctuiete elementul de construcie realizat prin
ncleiere se recomand de 2,50 m , iar grosimea acestora de cel mult
50 mm la elementele liniare i cel mult 1 / 300 din raza de curbur
la elementele curbe .
mbinarea pe suprafee teite se face pe 0,10 - 0,15 din nlimea
seciunii ( h ) , n zona ntins a elementelor liniare , panta
teiturii fiind de 1 / 10 , iar la elementele curbe
( arce ) mbinarea pe suprafee teite se face att n zona ntins ct
i n zona comprimat a acestora , panta teiturii fiind de 1/6. La
elementele curbe ( arce ) avnd R / a >300 , mbinarea se va face
n dini pan pe o adncime de 0,10 h att n zona ntins ct i n zona
comprimat ( R este raza de curbur iar a grosimea scndurii sau
dulapului ).
Distana minim dintre dou mbinri cap la cap nvecinate ( pe rnduri
succesive n pachet ) este de 20 a ; distana similar dintre dou
mbinri pe suprafee teite este de
min 10a .
Aezarea scndurilor sau dulapilor n seciunea elementelor ncleiate
se va face astfel nct inelele anuale s fie n acelai sens , spre a
se evita solicitarea cleiului la ntindere datorit contragerii i
umflrii lemnului .
Limea maxim a seciunii elementelor din lemn ncleiat realizate
dintr-o singur pies ( scndur sau dulap ) se recomand 14 cm; peste
aceast lime, seciunea este bine s se realizeze din dou sau mai
multe piese suprapuse n rnduri succesive, prin esere.
2.3 Figuri explicative
Fig. 1 : mbinarea pieselor din cherestea n elemente i structuri
ncleiate :a. mbinare cap la cap;
b. mbinare pe suprafee teite;
c. mbinare n form de dini;
d. mbinare n form de dini pan
Fig. 2 : Modul de esere n lime i pe nlime a pieselor n cazul
elementelor ncleiate cu limea seciunii transversale > 14 cm
Fig. 3 : Modul de realizare a pachetelor de scnduri ncleiate cu
aezarea alternant
( incorect ) a inelelor anuale i aezarea convergent ( corect ) a
inelelor anuale
Fig. 4 : Modul de dispunere a cherestelei de caliti diferite pe
nlimea seciunii transversale n cazul elementelor solicitate la
ncovoiere
Fig. 5 : Recomandri privind mbinarea scndurilor pe nlimea
seciunii transversale i n lungul elementelor ncovoiate ( sus la
grinzi ; jos la arce )
Fig. 6 : Alctuirea constructiv a elementelor ncleiate i
dispunerea cherestelei de diferite categorii de calitate , n funcie
de natura solicitrii
Fig. 7 : mbinri cu aibe metalice ncleiate :a. mbinare de
prelungire
b. mbinare de nod
1 eclise
2 uruburi de lemn
3 aibe ( plcue )
3. Realizarea i testarea unei grinzi de lemn ncleiat cu
deschiderea de 15 m3.1 Generaliti
Grinda are rezultate din calcul urmtoarele dimensiuni :
- seciune : 30 m x 100 cm- lungime : 15 m
- mbinrile de prelungire s-au fcut prin dini pan .
ncercrile s-au realizat pe dou tipuri de epruvete :
- epruvete realizate din materialul folosit ( scnduri )
- epruvete realizate din piese ncleiate
Rezultatele ncercrilor efectuate au scos n eviden
urmtoarele:
- rezistena la ncovoiere a lemnului brut este superioar
rezistenei de calcul la ncovoiere pentru piese din categoria I de
calitate de 24,0 N/mm2 conform Normativului NP 005 - 96 ;
- rezistena la compresiune n lungul fibrelor a lemnului brut
este superioar rezistenei de calcul la compresiune n lungul
fibrelor pentru piesele de categoria I de calitate de 15,0 N/mm2
conform Normativului NP 005 - 96 ;
- rezistena la ncovoiere a lemnului ncleiat este superioara
rezistenei de calcul la ncovoiere pentru piese din categoria I de
calitate de 24,0 N/mm2 conform Normativului
NP 005 - 96 ;
- rezistena la compresiune n lungul fibrelor a lemnului ncleiat
este superioar rezistenei de calcul la compresiune n lungul
fibrelor pentru piesele din categoria I de calitate
de 15,0 N/mm2 conform Normativului NP 005 - 96 ;
- rezistena la forfecare a zonelor ncleiate este superioar
rezistenei lemnului la forfecare n lungul fibrelor pentru piesele
din categoria I de calitate de 3,0 N/mm2 conform Normativului NP
005 96 .3.2 Determinarea sgeii efectiveDup realizarea grinzii
ncleiate s-a testat sgeata efectiv . Grinda a fost ncrcat cu fore
concentrate dispuse la distane egale cu 100 cm. ncrcarea s-a
efectuat in cinci trepte:
treapta 1: ncrcare totala de 2448 daN ( fef= 4,00 mm
dup 5 minute
( fef= 4,00 mm
treapta 2:ncrcare totala de 4896 daN( fef=10,10 mm
treapta 3:ncrcare totala de 6480 daN( fef=13,80 mm
dup 5 minute
( fef=18,00 mm
treapta 4:ncrcare totala de 8424 daN( fef=20,00 mm
treapta 5:ncrcare total de 9720 daN( fef=23,80 mm
dup 30 de minute
( fef=24,50 mmDatele obinute au fost sistematizate sub forma
unui grafic , prezentat n figura urmtoare :
3.3 Concluzii
n urma acestui studiul s-au desprins urmtoarele concluzii :
1) mbinrile ncleiate ale pieselor din lemn sunt superioare
tuturor tipurilor de mbinri deoarece rosturile ncleiate sunt
practic absolut rigide, n acest fel fiind mpiedecate complet
deformaiile independente ale pieselor mbinate ( scnduri, dulapi,
rigle, etc. ) astfel nct elementele structurale realizate prin
ncleiere se comport ca elemente monolite din lemn, dar avnd
caracteristici fizico-mecanice superioare comparativ cu elemente
structurale analoge realizate din lemn masiv. Sporul de rezistent
al elementelor structurale realizate din lemn ncleiat se realizeaz
prin dispunerea judicioas pe nlimea seciunii transversale a
materialului lemnos avnd diferite categorii de calitate n zonele
puternic solicitate material de calitate superioar , iar n zonele
mai slab solicitate , material de calitate inferioar.
2) Elementele de construcii structurale se realizeaz numai din
lemn ecarisat , n special de rinoase. Realizarea ncleierii lemnului
de foioase este mai dificil si nu se justific
tehnico-economic dect n situaii speciale (reabilitarea unor
structuri realizate din lemn ncleiat de foioase, cereri exprese ale
proiectantului sau beneficiarului, etc. ). Lemnul folosit trebuie s
fie cu umiditatea ntre 8 - 15% ; pentru lemnul tratat cu produse de
protecie n mas se admite o umiditate de 11( 18%; (se admite o
abatere a umiditii lamelelor din acelai element structural de 3%).
Lemnul de foioase se admite numai dac se iau msuri de protecie
mpotriva biodegradrii si se creeaz un regim special de
ncleiere.
3) Elementele structurale din lemn lamelar ncleiat se pot
realiza cu lamelele aezate orizontal si cu lamelele aezate
vertical. Seciunile avnd limea mai mare de 14 cm, cu lamelele
aezate orizontal, se realizeaz prin eserea pieselor din lemn
ecarisat n asize. Piesele din lemn se amplaseaz n ansamblul
elementului structural cu inelele anuale convergente, astfel nct n
rostul ncleiat s apar numai eforturi de lunecare .4) Avantajul
esenial al utilizrii mbinrilor ncleiate n construciile din lemn
const n posibilitatea realizrii unor seciuni si lungimi (
deschideri ) mari ale elementelor structurale utiliznd piese de
lemn ecarisat cu seciuni si lungimi mici . Forma si dimensiunile
transversale ale seciunii transversale, teoretic nelimitate, pot fi
realizate n aa fel nct s corespund ct mai bine naturii si
distribuiei tensiunilor rezultate n urma solicitrilor specifice.
Elementele structurale masive din lemn ncleiat au i o rezistent mai
bun la foc. Prin extrapolare, se poate afirma c realizarea lemnului
ncleiat reprezint pentru construciile din lemn ceea ce reprezint
mbinrile prin sudur pentru construciile metalice.
5) Adezivul trebuie ales n funcie de specia de lemn utilizat, de
condiiile climatice, eventual de produsele de protecie
insectofungicide si ignifuge utilizate, precum si de procesul de
fabricaie.
6) Depozitarea elementelor structurale ncleiate trebuie s se fac
n anumite condiii de temperatur si umiditate . n timpul perioadei
de depozitare se realizeaz maturarea, adic desvrirea n timp a
prizei cleiului . n perioada de depozitare se va asigura
climatizarea elementelor structurale ncleiate n condiii de
umiditate si temperatur ct mai apropiate de cele din exploatare, n
vederea echilibrrii complete a tensiunilor interioare.
Prin urmare recomandm utilizarea mbinrilor din lemn ncleiat
pentru o gam larg de construcii n domeniul construciilor civile,
industriale sau agrozootehnice. Varianta propus se impune prin
economicitate, ndeplinirea exigenele de rezisten i de arhitectur i
nu n ultimul rnd prin varietatea formelor de realizare concret.
