Proiect Lemn 2013

Facultatea de constructii, UPT, 2013

Universitatea “Politehnica” Timisoara Facultatea de Construcții Departamentul C.C.I.A.

Proiect la disciplina Construcții din Lemn

COORDONATOR PROIECT: FEKETE-NAGY LUMINIȚA

STUDENT: MIREA ADELINA Grupa 132B

Timișoara 2013

1

Facultatea de constructii, UPT, 2013

BORDEROU

A.PIESE SCRISE: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

FOAIE DE CAPĂT BORDEROU DE PIESE SCRISE ȘI DESENATE TEMA DE PROIECTARE MEMORIU TEHNIC BREVIER DE CALCUL (căpriori, pane, popi) EXTRAS DE MATERIAL LEMNOS

B. PIESE DESENATE: 1. 2. 3. 4.

PLAN ȘARPANTĂ SECȚIUNE TRANSVERSALĂ SECȚIUNE LONGITUDINALĂ DETALII DE NODURI

SC.1:100 SC. 1:50; SC. 1:50; SC. 1:25;

2

Facultatea de constructii, UPT, 2013

Tema de proiectare la disciplina “CONSTRUCTII DIN LEMN”

Să se proiecteze elementele structurale ale unei șarpante din lemn peste o clădire de locuit situată în localitatea DR.TR.SEVERIN, jud. Mehedinti, avînd următoarele date:

- Regim de înălțime : P+1 E. - Structura de rezistența alcatuită pereti de zidărie portantă (dimensiuni: 30cm în exterior și 25cm în interior) dispuși pe direcție transversală. - Învelitoare: țiglă cu jgheab trase (argila arsa). - Dimensiunile în plan ale clădirii:  Deschidere transversală: 7,00 m;  Lungimea totală a construcției: 16,00 m.

Student: Mirea Adelina

Coordonator proiect: Fekete-Nagy Luminița

3

Facultatea de constructii, UPT, 2013

Memoriu tehnic justificativ

Proiectul conține elaborarea unui acoperiș rezemat pe pereți portanți transversali realizați din cărămidă cu grosime de 30 cm. Se adopta un sistem de șarpantă cu scaune rezemate pe ziduri transversal. Acoperișul este în două ape și are ca elemente structural: tălpi, pane, popi, căpriori și învelitoare. Elementele șarpantei se considera a fi din lemn de brad (în afara tălpilor), lemn de rășinoase de clasa a II-a de calitate. Învelitoarea e formata din țigle de argilă arsă, cu panta învelitorii de 35˚. Elementele șarpantei s-au calculat la starea limita de rezistența în gruparea fundamental. Șarpanta de lemn urmează a fi amplasată in localitatea Dr.Tr.Severin, într-o zona climatic “B”, privind greutatea de referința a stratului de zăpadă și al intensității vântului. În urma dimensionării, elementele au următoarele dimensiuni:  Căpriori:10x15  Pane: 17x19  Tălpi: 15x15x60  Popi:14x14 Verificările se vor face la starea limită de rezistență și de rigiditate, de deformabilitate a elementelor.

Întocmit Mirea Adelina

4

Facultatea de constructii, UPT, 2013

Caracteristicile lemnului folosit la verificarea căpriorilor, pane și popilor:  Clasa de rezistență: C30;  Clasa de exploatare: II;  Clasa de calitate: C2; Rezistențele caracteristice ale lemnului pentru clasa de calitate C30: -

rezistența la încovoiere: rezistența la întindere paralel cu fibrele: rezistența la întindere perpendicular cu fibrele: rezistența la compresiune paralel cu fibrele: rezistența la compresiune perpendicular cu fibrele rezistența la forfecare: Module de elasticitate la rășinoase – C30:

-

E0,med=12000 [N/mm2]; E0,05=8000 [N/mm2]; E90,med=400 [N/mm2]; Gmed=750 [N/mm2]; Deschideri de calcul:

- Distanța în plan dintre căpriori: - Distanța în plan longitudinal dintre popi

5

dc=1.00 [m] T=4.00 [m]

fm,k=30 [N/mm2]; ft,0,k=18 [N/mm2]; ft,90,k=0.4 [N/mm2]; fc,0,k=23 [N/mm2]; fc,90,k=5.7[N/mm2]; fv,k=3 [N/mm2];

Facultatea de constructii, UPT, 2013

Breviar de calcul I.

Incarcari luate in calcul la proiectarea sarpantelor din lemn:

1. Incarcari din zapada: Sk=µi*Ce*Ct*S0k [kN/m2] S0k=2 – pentru Dr.Tr.Severin Ce=1 – pentru expunere partiala Ct=1 – pentru pod izolat. µ1=0.8*(60-α)/30=0.8*(60-35)/30=0.667 µ2=1.6 α=35˚ Cazuri: sk1=0.667*1*1*2=1.334 kN/m2 sk2a=0.5*0.667*1*1*2=0.667 kN/m2 sk2b=1.60*1*1*2=3.2 kN/m2=sk sk3a=1.60*1*1*2=3.2 kN/m2 sk3b=0.5*0.667*1*1*2=0.667 kN/m2

6

Facultatea de constructii, UPT, 2013

2. Incarcari din vant: wk(z)=qref*Ce(z)*Cp [kPa] qref=0.70 kPa – pentru Dr.Tr.Severin Ce=1.60 – zona urbana cu densitate redusa de constructii e=b=16,00 m Cp=

F 0.7

G 0.7

H 0.467

wk(z)F=0.70*1.60*0.70=0.882 kPa wk(z)G=0.70*1.60*0.70=0.882 kPa=0.882 kN=wk wk(z)H=0.70*1.60*0.467=0.523 kPa wk(z)I=0.70*1.60*(-0.334)=-0.374 kPa wk(z)J=0.70*1.60*(-0.434)=-0.486 kPa

7

I -0.334

J -0.434

Facultatea de constructii, UPT, 2013

3. Incarcarea utila: Puk=100 daN

4. Greutatea proprie a sarpantei:      

Invelitoare (tigla din argila arsa trase): 42.55 daN/m2 Astereala (2x2,4)cm: 28.8 daN/m2 Termoizolatie (vata minerala 6cm): 6 daN/m2 Hidroizolatie: 4 daN/m2 Sipci (38x38)cm: 3.5 daN/m2 Capriori (12x15)cm: 9 daN/m2 gk= 93.85 daN/m2=0.94 kN/m2

8

Facultatea de constructii, UPT, 2013

II.

Calculul elementelor din lemn

1. Calculul capriorilor: a. Dimensiuni caprior: b=10 cm; h=15 cm;

b. Deschideri de calcul: lc=

d2 2.50 = = 3.05 m cos cos 35

dc=1.00 m

.

c. Caracteristici sectionale: A=b*h=12*15=150*10-4 m2 0.10 * 0.152 bh 2 Wx= = =375*10-6 m3 6 6

Ix=

0.10 * 0.153 bh 3 = =2812.5*10-8 m4 12 12

9

Facultatea de constructii, UPT, 2013

d. Determinarea incarcarilor:

i.

Permanenta: gk,c┴=gk*dc*cosα=0.94*1.00*cos35˚=0.77 kN/m2 1 *3.052*0.77=0.895 kNm 8

Mgk=

1 2

Vgk= *3.05*0.77=1.17 kN ii.

Zapada sk,c┴=sk*dc*cos2α=3.2*1.00*cos235˚=2.15 kN/m2 1 *3.052*2.15=2.50 kNm 8

Msk=

1 2

Vsk= *3.05*2.15=3.279 kN iii.

Utila: uk,c┴=uk*cosα=1*cos35˚=0.819 kN/m2 1 *3.05*0.410=0.625 kNm 2

Muk= 1 2

Vuk= *0.819=0.410 kN iv.

Vant: wk,c┴=wk*dc=0.882*1.00=0.882 kN/m2 Mwk=

1 *3.052*0.882=1.03 kNm 8

10

Facultatea de constructii, UPT, 2013

1 2

Vwk= *3.05*0.882=1.345 kN

e. Calculul eforturilor sectionale:

Md=1.35* Mgk+1.50* Msk+1.05* Mwk= =1.35*0.895+1.50*2.50+1.05*1.03= 6.039 kNm Vd=1.35* Vgk+1.50* Vsk+1.05* Vwk= =1.35*1.17+1.50*3.279+1.05*1.345= 7.910 kN f. Verificarea la moment incovoietor:

σm,d≤fm,d σm,d=

6.039 Md = =16104 kN/m2 Wx 0.000375

kmod=

1.35kmod, g * gk, c + 1.5kmod, s * sk, c  1.35 * 0.6 * 0.77  1.5 * 0.8 * 2.15 = =0.7512 1.35 * 0.77  1.5 * 2.15 1.35gk, c   1.5sk, c 

b2 0.10 2 6 σm,crt= 0.75*E0.05* = 0.75*8*10 * =131147.54 kN/m2 h * lc 0.15 * 3.05

fm, k   30000  λrel,m=  * m =   * 0.88 =0.449 < 0.75 → kcrit=1  m, crt 

 131147.54

m=0.88 k1.5=1 kr=1.085 γM=1.30 fm,d=

km od

M

*kcrit*k1.5*kr*fm,k=

0.7512 *1*1*1.085*30000=18808.9 kN/m2 1.3

11

Facultatea de constructii, UPT, 2013

σm,d=16104 kN/m2 < fm,d= 18808.9 kN/m2

g. Verificarea la forta taietoare:

τd max≤ fv,d τd max=

1.5Vd 1.5 * 7.910 = =791 kN/m2 0.0150 A

fv,d=kmod*

fv.k 3000 =0.7512* =1733.54 kN/m2 γM 1.3

τd max =791 kN/m2 < fv,d= 1733.4 kN/m2

h. Verificarea sagetii (a deformatiilor):

i.

in faza initiala: us,inst=

2.15 * 3.05 4 5 5 * = * =0.010067 m 384 cc 384 8000000 * 0.000028125

us,inst=0.010067 m <

ii.

lc 3.05 = =0.01016 m 300 300

in faza finala:

ufinal≤

lc 200

us,fin= us,inst(1+kdef,s)= 0.010067*(1+0.25)=0.01258 m

12

Facultatea de constructii, UPT, 2013

kdef,g=0.80; kdef,s=0.25; ug,inst=

lc 4 * gk, c  0.77 * 3.05 4 5 5 * = * =0.003856 m 384 E0.05 * Ix 384 8000000 * 0.000028125

ug,fin= ug,inst(1+ kdef,g)=0.003856*(1+0.25)=0.004820 m ufinal= us,fin+ ug,fin=0.01258+0.004820=0.01440 m ufinal= 0.01440 m <

lc =0.01525 m. 200

13

Facultatea de constructii, UPT, 2013

2. Calculul panelor: a. Dimensiuni pane: b=17 cm; h=19 cm;

b. Deschideri de calcul: lc= T-a=4.00-0.2*4.00=3.20 m a= 0.2*T=0.2*4.00=0.80 m d2=

d2'd2" 2.50 1.00 = =1.75 m 2 2

.

c. Caracteristici sectionale: A=b*h=17*19=323*10-4 m2 Wx= Ix=

0.17 * 0.19 2 bh 2 = =1022.83*10-6 m3 6 6

0.17 * 0.19 3 bh 3 = =9716.9*10-8 m4 12 12

14

Facultatea de constructii, UPT, 2013

d. Determinarea incarcarilor: i.

Permanenta: 0.94 gk d2+ρbh= *1.75+5*0.17*0.19= 2.17 kN/m cos 35 cos

gk,p┴=

ρ=500 kg/m3=5 kN/m3 1 *3.202*2.17 =2.77 kNm 8

Mgk=

1 2

Vgk= *3.20*2.17=3.47 kN ii.

Zapada sk,p┴=sk*d2 =3.2*1.75=5.60 kN/m2 1 *3.202*5.60 =7.168 kNm 8

Msk=

1 2

Vsk= *3.20*5.60=8.96 kN iii.

Utila: uk,p┴=uk =1 kN/m2 1 *3.20*1=0.80 kNm 2*2

Muk= 1 2

Vuk= *1=0.50 kN iv.

Vant: wk,p┴=wk*d2=0.882*1.75=1.544 kN/m2 Mwk=

1 *3.202*1.544=1.976 kNm 8 1 2

Vwk= *3.20*1.976=3.162 kN

15

Facultatea de constructii, UPT, 2013

e. Calculul eforturilor sectionale:

Md=1.35* Mgk+1.50* Msk+1.05* Mwk= =1.35*2.77+1.50*7.168+1.05*1.976= 16.566 kNm Vd=1.35* Vgk+1.50* Vsk+1.05* Vwk= =1.35*3.47+1.50*8.96+1.05*3.162= 21.445 kNm f. Verificarea la moment incovoietor: σm,d≤fm,d σm,d=

16.566 Md = =16196.24 kN/m2 Wx 0.00102283

kmod=

1.35kmod, g * gk, c + 1.5kmod, s * sk, c  1.35 * 0.6 * 2.17  1.5 * 0.8 * 5.6 = =0.748 1.35 * 2.17  1.5 * 5.6 1.35gk, c   1.5sk, c 

b2 0.17 2 6 σm,crt= 0.75*E0.05* = 0.75*8*10 * =285197.37kN/m2 h * lc 0.19 * 3.20

fm, k   30000  λrel,m=  * m =   * 0.88 =0.304 < 0.75 → kcrit=1  m, crt 

 285197.37

m=0.88 k1.5=1 kr=1.085 γM=1.30 fm,d=

km od

M

*kcrit*k1.5*kr*fm,k=

0.748 *1*1*1.085*30000=18728.77 kN/m2 1.3

σm,d=16196.24 kN/m2< fm,d= 18728.77 kN/m2

16

Facultatea de constructii, UPT, 2013

g. Verificarea la forta taietoare:

τd max≤ fv,d τd max=

1.5Vd 1.5 * 21.445 = =995.9 kN/m2 0.0323 A

fv,d=kmod*

fv.k 3000 =0.748* =1726.15 kN/m2 γM 1.3

τd max =995.9 kN/m2 < fv,d= 1726.15 kN/m2

h. Verificarea sagetii (a deformatiilor):

i.

in faza initiala: us,inst=

lc 4 * sk, c  5.60 * 3.20 4 5 5 * = * =0.009836 m 384 E0.05 * Ix 384 8000000 * 0.000097169

us,inst=0.009836 m <

ii.

lc 3.20 = =0.0106 m 300 300

in faza finala: ufinal≤

lc 200

us,fin= us,inst(1+kdef,s)= 0.009836*(1+0.25)=0.012295 m kdef,g=0.80; kdef,s=0.25; ug,inst=

lc 4 * gk, c  2.17 * 3.20 4 5 5 * = * =0.00381 m 384 E0.05 * Ix 384 8000000 * 0.000097169

17

Facultatea de constructii, UPT, 2013

ug,fin= ug,inst(1+ kdef,g)= 0.00381 *(1+0.25)=0.00476 m ufinal= us,fin+ ug,fin=0.012295+0.00476=0.01506 m ufinal= 0.01506 m <

lc =0.016 m. 200

18

Facultatea de constructii, UPT, 2013

3. Calculul popilor: a. Dimensiunea sectiunii popilor: b=h=14 cm; b. Inaltime de calcul: hpop=1.46 m

c. Caracteristici sectionale: A=b*h=14*14=196*10-4 m2 0.14 * 0.14 2 bh 2 Wx= = =457.33*10-6 m3 6 6

Ix= ix=

0.14 * 0.14 3 bh 3 = =3201.33*10-8 m4 12 12

0.00003201 I = = 0.040414 m A 0.01960

d. Determinarea incarcarilor: i. Permanenta: gkd2T +gk,p*T+ρbhhpop= cos 0.94 * 1.75* 4.0 = +2.17*4.0+500*0.14*0.14*1.46= 31.02 kN cos 35

gk,pop=

ii.

Zapada sk,pop= sk*d2*T= 3.20*1.75*4.0=22.4 kN

iii.

Vant wk,pop=wk*d2*T*cos30=0.882*1.75*4.0=6.174 kN 19

Facultatea de constructii, UPT, 2013

e. Verificarea la compresiune paralela cu fibrele:

- fara flambaj: λrel≤0.50 → σc,0,d≤fc,0,d - cu flambaj: λrel>0.50 → σc,0,d≤kc*fc,0,d

kmod=

1.35k m od, g * gk, pop + 1.5k m od, s * sk, pop 1.35 * 0.6 * 31.02  1.5 * 0.8 * 22.4 = =0.689 1.35g k, pop  1.5sk, pop 1.35 * 31.02  1.5 * 22.4

γM=1.30 λ= σc,crt= fc,o,d=

hpop 1.46 = =36.14 0.0404 i

π 2 E0.05 π 2 * 8000000 = =60452.39 kN/m2+ 2 2 λ 36.14

km od

M

*fc,0,k=

0.689 *23000=12190 kN/m2 1.3

fc,0, d   12190  λrel=  =   =0.449