Structuri Din Lemn (Horia a. Andreica, Adrian D. Berindean, Ruxandra M. Darmon)

s I

d

I I

I I

I

RU

IX

ffi

n

c T UR I s

I

,ii:

e m

ANDREICA Adria n D BERINDEAN Ruxandra M. DAnMON Horia-A

t"'

: , ,,

,

.',,

,ir{l'

/' ,:'

UTPress

Horia-Aurel ANDREICA Adrian-Dan BERINDEAN Ruxandra Mihaela DARMON

'

(r\-r

x_uv*

-

.

\"-.1:+; *Ar ''

sP-

\:: '4 rq,

t-{A

STRUCTURI DIN LEMN

U.T.PRESS CLUJ.NAPOCA, 2AA7

-7 I

Editura U.T.PRESS Str. Observatorului nr. 34 C.P. 42, O.P. 2, 40077 5 Cluj-Napoca Tel.:lFax: 0264 - 430408

pe pfan mondial utilizdrii lor ca structuri

Director:

industrial.

re alizare a construcf

Prof.dr.ing. Traian One! Consiliergtiintific: Prof.dr.ing.Virgil Maier Consilier editorial: lng. Cilin D. Cdmpean

iib

Reafizarea la noi pretenfioase, unele din determinat pe muf{i utilt atternativei beton_c6rdm

Investitori, arhitec meterialufui lemnos gi in

Frumusefea elenn

9r structurald, siguranfa optnta multor utilizatori.

De asemenea, n

clddirilor publice gi privatr extstente, pun probleme r

in acest

conterc

nofiunile fundamentale

Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a Rominiei ANDREICA, HORIA-AUREL Structuri din lemn I Horia-Aurel Andreica, Adrian-Dan Berindean, Ruxandra Mihaela Ddrmon. - Cluj-Napoca : Editura U.T. Press, 2007 tsBN 978-973-662-341 -7 L Berindean, Adrian-Dan

elementelor de consFudi cu exemple de calculcori

.

Lucrarea se adreg

Inglnerilor interesaf i in prcj Autorii

Copyright @ 2007 Editura U.T.PRESS

Toate drepturile apa(in Editurii U.T.PRESS. Reproducerea integrali sau parliald a textului sau ilustra{iilor din aceastd carte este posibili numai cu acordul prealabil scris al editurii U.T.PRESS. Tiparul executat la Casa de edituri U.T.PRESS.

tsBN 978-973-662-34't -7 Bun de tipar: 06.12.2007 Tiraj: 500 exemplare.

Au fost omise deft

interes timitat.

ll. Ddrmon, Ruxandra Mihaela 624.411.1

p

din lemn cu utilizare in

Prefatd Pe plan mondial lemnul gi produsele superioare din lemn au depdgit perioada utilizdrii lor ca structuri de acoperiguri gi clddiri auxiliare, fiind tot mai mult prezente in realizarea construcliilor importante, publice sau private, inclusiv cele cu caracter industrial. Realizarea la noiin lari a unor case de vacanfi din ce ln ce mai numeroase 9i pretenfioase, unele din acestea depdgind cu mult calitd{ile reclamate de enun!, au determinat pe mulfi utilizatori sd prefere lemnul- din motive estetice gi economice alternativei beton-cirimidi.

-

lnvestitori, arhitecli, constructori, sunt din ce ln ce mai mult atragi de calitd{ile meterialului lemnos qiin ultima perioadd de lemnulincleiat. Frumusefea elementelor de construclie din lemn aparent, reugita arhitecturald gi structurald, siguranla in exploatare 9i nu in ultimul rdnd prelul de cost, au cucerit opinia multor utilizatori.

De asemenea, necesitatea reparaliilor garpantelor acoperigurilor vechi ale clddirilor publice gi private, dorintd transformirii in mansarde ale podurilor unor clddiri existente, pun probleme deosebite specialigtilor din proiectare gi execulie.

in acest context, lucrarea i9i propune sd puni la dispozifia celor interesafi noliunile fundamentale privind calitdlile materialului lemnos gi produselor superioare

din lemn cu utilizare in construcfii, precum gi modul de alcdtuire gi de calcul

al

elementelor de construclii din lemn gi derivatele sale sub influen{a diferitelor acliuni, cu exemple de calculconcrete pentru cazurile uzuale. Au fost omise deliberat informafiile supuse dezactualizdrii, precum 9i cele de interes limitat.

Lucrarea se adreseaza studenlilor de la facultdlile de construclii precum gi inginerilor interesali in proiectarea construcliilor din lemn. Autorii

1.

Lemnul- material de construcfie

1.1. Introducere Lemnul a jucat un rol semnificativ 9i continuu

in

istoria construcfiilor, fiind

utilizat din Comuna Primitivd pdnd in zilele noastre.

inzestrat cu multiple calitSfi, lemnul este un material oviu", cu aspect cald, plicut, fiind adesea utilizat pentru placarea interioarelor, la fabricarea mobilierului sau ia pardoseli. lnsd, pr"oprietifile sale fizico-mecanice exceplionale 9i dur"abilitatea lui, fac din lemn un materialstructuraldeosebit. Constru4iile din lemn au o comportare 9i o siguranld foarte bund in timp, dacd lemnul este tratat corespunzdtor Tmpotriva agen{ilor biologici (insecte, ciuperci) 9i a focului. Avantajele utilizirii lemnului, ca material de construc[ie sunt multiple: Lemnul este un material ecologic gi regenerabil, obfinerea lui fiind un proces natural, fdrd efecte negative asupra mediului inconjurdtor si a atmosferei. Totugi, exploatarea fondului forestier trebuie ficutd in mod ralional, avind in vedere durata iungd de regenerare; Recoltarea gi prelucrarea materialului lemnos se face cu un consum redus de energie, comparativ cu alte materiale de construclie (o[el' beton, cdrdmidi);

o

o . Lemnul are rezisten{a relativd (raportul greutate/rezisten!5) superioari celorlalte materiale de construcfie; o lnerfia termic6, corelati cu rezistenfa la transmisia termicd, este buni; o Tehnica de asamblare a elementelor de construclie din lemn este foarte diversd gisigurS; o Existi o gami variati de produse superioare din lemn, cu multiple posibilitdli de utilizare avdnd calitdliexcepfionale ca materiale de construcfie; r Lemnul are o comportare bund la agresivitatea microrganismelor, a insegtelor gi a focului, dacd este tratat corespunzitor; r La construcliile moderne din lemn, se folosesc din ce in ce mai mult elemente

mixte lemn-metal (la elementele solicitate la intindere), lemn-beton (la plangee) sau temn armat sau pretensionat (grinzi lamelare din lemn incleiat armate sau pretensionate). Pentru a obline performanle in domeniul construcliilor din lemn, este necesard exploatarea judicioasi a caracteristicilor structurale ale lemnului, rezolvarea eficienti a detaliilor gi un calcul cdt mai corect, adoptAnd solufii optime. La ora actuald, pe plan mondial 9i european, se incearci unificarea si elaborarea unor norme gi coduri de proiectare ce urmiresc sintetizarea experienlei in domeniu 9i trasarea unor exigenle de conceolie gi alcdtuire a structurilor si elementelor de construclie, precum gi elaborarea unor principiifundamentale de caicul. La nivelul Comunitdlii Europene existd elaborate o serie de standarde privind

'

construcliile din lemn: EN 33$-structural Timber. Strenght classes; EN 385; EUROCODE 5, normele franceze NF B 52-001, normele elveliene SIA 164, normele

germane DIN 4074. in Rom6nia, sunt in vigoare normele europene, in paralel cu cele iom6negti: normativul NP 005-03, NP 019-2003, STAS 856-71-Construcfii de lemn. Prescriplii de proiectare (SR EN 1995-1-1:2004) etc.60

Coefi cientii deformatii

I

Cunoagtereaproprietd[i|orfizicegimecanicededuratialelemnu|uiprezintao girealizarea construcliilor din lemn importanti practicd oJ"t"Oiiii-p"ntru $roiectarea permanent' a cdroi pondeie este in continud creqtere' cu caracter

utilizat in construc$i 1.2. Caracteristici fizice 9i chimice ale lemnului dintr-un lesut. poros, eterogen 9l Structura bio|ogici a lemnu|ui este.alcdtuitd Rdgin6asele au structura mai celulare. cavitali anizotrop, format oin s,s[in arborele' La s6vei

|il"-"Iilil$

ti"ntpottul 9i simpl6, cu vase fongitulinale care asigurti dind culoarea 9i acestei din ;;;b' specializite foioase, cetulete .rni-r"ispecificitatea fi ecirei sPecii' anuale de cregtere, au o influenld Direclia nuretoinii'oirpun"r"" ,inetetor ale lemnului' importantd asupra propri'etalilor fizice

pril;uiii

comportarea

care caracterizeazl niice 91 chimice principalete -u*iO'tat"a termic6' _-cond^uctivitatea temnutui sunt: masa"i,;ffiil lO"niit"tu"i, agenlilor actiunea la comportarea pt"oir ,si acusticd gi electrici, dilatarea termicS, la temperaturi ( insecte biologici Ei Jup"t"ii 9i comportarea chimici, a agenlilor ridicate gi la foc. 1

.2.

1

. Masa

vduajqA.ldelsig!€)

Masavolumicd(densitatea)indicdrapgrtuldintremasa.-gi.v-olumu|unuiegantion. votumics'diferi de la o esenla la

Unitatea de mdsurd ;"ril?il5';;;W^t;iliasa aceleiaqi esente' fiind influenlatd int"'iorur arta (intre o,t glcm'..i]ii'."tiiil i' a arborelu dearoltare oe -piopii"tillP.jn""nice imatic6 pJoo-cr illiliji'iiil-rj ale lemnului' Masa volumici influenle azA mai "r"! ce scade masa volumlca' rezisientefe OiminuAndu-se pe misuri

iJli"li'"

1.2.2. Umiditatea

in

9i variazd dati de proprietdlile lui higroscopice cu propo(ionald tirect fiind tunctie de umiditat;;;t'"e- a mediului-5tni"ht, umiditatea lemnului este

aceasia'Punctuldesaiuraliea|emnu|ui.estein;urutva|ori|or25...30%.atinsintr-o date relativa f Ob"Z"t' Toate.valorile de calcul atnosferd saturatii cu apd'(umiditate umiditaleade 12o/o' penFu rezistenlele d;rffi i'au in consioerare durabilitatea 9i stabilitatea ii!ioit"t"", umiditatea afecteazd rezistenla,. ti"ii"i''ioit*nsionale: contragerea 9i umflarea' dimensionala a temnujJi, ffi ;i"a"o in ca'zut solicitdrilor la Tntindere 9i incovolere lnfluenla umidit6lii ;;i;"*i;;mnatd in cazul ioii"itatitot la compresiune 9i incovoiere dinamici, dar este f;il#il variind dupi ","0o o",*,a anizotropiei, contragerea.gi umflarea nu sunt -un_iforme, 3...6% ; radiari % 0,'1 ; ffi JGrere riin'G' secliu nea axiari d

irectiite

caraaeristi;"ilil

tanoen$ffolzrl;

prin va-prire coeficienlilor de 9i umfrarea. sunt caracterizate (s.t)' calcutali procentual

umiditaba [t

Fig.1.1 : Contragerea sa.r rdginoase europene (R), s

Fenomenele de cripdturi etc. Prin uscare de inaltd frecven{d etc. u exploatare, elimindnduse

r

1.2.3. Conductivitatea ten

Conductivitatea

Conductivitatea ten

Pentru densitdli cuprinse coeficientul de conductivi determind cu relalia:

7= [237 + C.02 pol

1j;r,*j',"?l(d;fuil'iilfiii"ryffl"l

deformage in sens p"nfu o varia$e de 1% a umiditilii'

funtragereacea_maimi6aoprezintinucul;rdginoaseleauocontragere mai mare coniragere' mijiocie, iailaiui giirasinui au cea iar rezistenlele lemnului se duce la rezultate inu"rse-"ontiaf,erii, urnflarea

micEoreazi

61n 62r

'z3

umiditi$i sporite'

ts

variind direct propo(ional caracterizati de coeficienl de doud ori mai mare in I conductivitate termicd A, r5ginoase si intre 0, 1 3...0,

unde:

A

- coeficient de c

ps - densitatea ler o - umiditatea [%t

Coefi cientii deformatiilor de Densitatea po Specia de lemn

umflare

.1. tabelul f'1.1

Coefi cientii deformatiilor

fs/cm3l

Or

Or

Or

0.40

0,24 0,40

0,12 0,20

0,01 0,01

Rdsinoase Foioase

0.65

F$ t%] 7,2 - 7,8o/o

s

tangentialt

t! I

672 5so 6 o q,

636 q g

(J

03

Fig.1 . 1 : Contragerea sau umflarea, rdginoase europene (R), stejar gifag

pentru (F)

Fig. 1 .2: Conlragerea si umflarea maximd la molid, ?n cele trei direclii principale.

Fenomenele de contragere gi umflare conduc la crestarea scandurilor, cripituri etc. Prin uscarea artificiald a lemnului cu aer cald gi vapori de api, curenti de inalti frecvenld etc. umiditatea poate fi adusd in limitele cerute de condiliile de exploatare, elimindndu-se efectele nedorite ale contragerii gi umflirii. 1

.2.3. Conductivitatea termicd

Conductivitatea termici a lemnului este in general scizuti, nivelul acesteia variind direct propor[ional cu densitatea gi cu umiditatea. Aceasti proprietate este caractenzatl de coeficientul de conductivitate termici tr. Conductivitatea termicd este de doud ori mai mare in lungul fibrelor decdt perpendicular pe fibre. Coeficientul de conductivitate termicd A, perpendicular pe fibre variazd ?ntre 0,09...0,14 WmK la giintre 0,13...0,20 WmK la foioase. rdginoase ' Conductivitatea termici depinde de densitatea lemnului 9i de umiditatea lui. Pentru densitili cuprinse intre 300...800 kg/mr gi umiditate mai micd decdt 40%, coeficientul de conductivitate termicd l, pentru un flux perpendicular pe fibre, se determini cu relalia: S=1237 + 0.02 po(1+2$I 104

unde:

A - coeficient de conductivitate lermici po - densitatea lemnului [kg/cm3l;

o - umiditatea

[%].

[WmKl;

l-

-

:fg-=-- :+ E

- r".Jftq:f-ieA:,iffi Cce'-=,e-:-- :€ :l

pentru diferite materiale in tabelul 1'2' sunt date conductivitSlile termice utilizate in construclii:

Cllatarea

farer€rEa;i :

a --J_€2. C Z'_A-Z7 r:f'l:J:.rE

3ceic,+---

200

Alumiu

60 1,8

Otel

Beton armat

jr

|

,'erlT"tr,t-t

fll..,l sdJ,t"ilii

-:ia

te a a[

!,n "na rnc degA:

n|*}esa.l

0,44

Cirimidi Plini

Coeficien.ti de cfiNffine b !dtrB

0,21

Stejar

0,17 0,24 0,15

Faq

Brid. molid ll cu fibrele Brad, molid I Pe fibre

ler"jlnjrisnce*escng -

Sef:S

-

--.S ':r':-.Ji-;;

Errri6-ili3

t,2.4. Conductivitatea acustici acustic. Rdginoasele au o conductivitate Lemnul este un material bun izolator necesard de. cel- a oleruhji'. de ?:"-"" este acustice in tungut nor"ioi-"pioJiati o acusticd bund a

'

o""b se doreqte

otacarea perelilor

""'0ffiff't-#o"o"oro"n6 incdperilor 9i un confort acustic supenor' 1

Conductiviiateae|ectriciArrePrezintdenergiatermicsEl-gareestetransmisd la o oe r*t"riu[ pentry o suprafald s expusi in unitatea de timp t ;ti"i; ;;ri*"'u prin relalia:

^

^r

=

Etb

stE

-Tl)

Ea se exprimd

ffi,ltrra i'ien'nrei s mLm 3sffe-€: =--FE rE {

[wlmK]

ffifl']'ll-llJr-'

SE-;lie

--:

uscai';i;ifi"ta

uscarea$iprotejarea;;';";;i$vopsele'int"tuiutilizdriimaterialuluilemnosin cadrul instataliitor electrice'

c

Dilatarealemnuluidatoriticildurii'cafenomenfizic'sesuprapune fiind mai mare' oitoiiti-urcarii lemnului, contragerea fenomenuluioe relalia: cu "ontr"fri" piJ"" oin lemn' se determini Al;;;;;;;;i a unei Al = crr

ai

o,

.

AT.l = o.'

- aiungirca [mmi;

(t-to)'t

(tabelul 1'3'); - coeficient de dilatare termici 1'C-11

I

l:rc.:r]a.=e=:u

aB:a: I 6t ir rffi6 ffinm,6 s:ceruicr gF ts

il

1.2.6. Dilatarea termicd

=n:sr=rnrle

el*r-rJr-r -"a, a€s E stricjE

Conductivitateaelectricda|emnu|uivariazdcuumiditatea,fiindredusain pentru r"rn^nufum"d. De aceea, se recomande

cazul materiatutui

O:n"rc,ortar:e a aniru

r'lr 3of'rglc :&Sftfrr"fi ]rry:ctl3&e$e rrc€s{-€ | yemmlrramha ir ;srnccdii &;;ai r 1ng14ii a:rel s-tft :rya-r|} aU g a:tUne nng S S-:w-cere ar:aire

.2.5. Conductivitatea electricd

;if;;;;H" t"tpbt"iuJirrir)'

i-

-.*'.-lr$J e€irF

lil]lltumH|rl,

m rE6E:r:oLcg rrt'E- I "tmr"l y:tre=irr "lm rffi u'mx{rliE a lE f,:"-a:% il r I::- I e_c.E=llJ-=:ffrri l"u,rei:it -€ I ern= ]:?ee =E :€ =se ilirm[Qni.w{-s . knr:crrg= ]* rs€r-.rFrE :ai" ir:mu

AT- diferenla de temperaturd [C"];

| - lungimea Pieseide

lemn [mm].

Coeficientul de dilatare termicd variazd dupd orientarea fibrelor. Astfel, e aproape de 1O ori mai importanti dilatarea transversal5 (3.10-6...6.f decdt dilatarea longitudinale (35' 1 0-6"'60'10-€ [K-1])' Coeficientul de dilatare liniard longitudinald al lemnului este aproximativ de 2-3

0*[f'])

ori mai mic decdt cel al aluminiului gi bet-onului armat. Din acest motiv, la construcliile din lemn nu sunt necesare rosturi de dilatalie gi nu se line seama de efectul dilatirii termice.

tabelul 1.3.

de dilatare termici Material Lemn : rdginoase gifoioase - sens tangenlial - sens radial - sens longitudina Olei Aluminiu

or

['c-']

25-60.rc-4 l5

-

45.10-{

3-6.10-6

iz-t0'4 24.10-4

1.2.7. Conurortarea la actiunea agenlilor chimici

condilii obignuite lemnul rezisti bine la agenfii . chimici, ceea ce indreptdlegte tbtosirei lui in medii corozive (depozite de sare). Celuloza' preOominahtd in compozilia lemnului este insolubild in apd, eter, acetoni, alcool etc' Acizii minerali (acidui sufuric, azolic, clorhidric) carbonizeazd insi celuloza' Acizii organici au o acfiune mai slabi. Bazele concentrate umfld celuloza. Substan!6le alcaline dizolvi lignina. Cromul, bromul, alli oxidan{i aclioneazd asupra ligninei gi celulozei, reducAnd rezistenlele pgcanjge..ale lemnului. De asemenei temperaturile gi presiunile ridicate intensificd acliunile chimice asupra

in

lemnului.

Sirurile antiseptice sau ignifuge introduse prin impregndri reduc rezistenlele lemnului, mai ales la solicitdri dinamice. 1.2.8. Comportarea la actiunea aqenlilor bioloqici

Lemnuleste atacat de doui tipuri de agenli biologiciin mediul terestru: insecte ciuoerci, iar ln mediul marin de moluqte gi crus.tacee' Acliunea defavorabild

gi iatorati

ciupercilor este condilionatd de pre2enla umiditdlii, pe c6nd atacul insectelor produce oric0nd, la toate tipurile de lemn' se poate ' Atacul ciupercilor Tncepe la o umiditate de 2O-22a/o gi este puternic degradanl de 35-40%. Majoritatea ciupercilor sunt active la temperaturi intre 0"C umiditatea la gi 35"C, temperatura optimd de deyvoltare fiind de 30'C. ' Ciupercile cele mai periculoase provoaci distrugerea cornpletd a materialului lemnos: buretele de casi (Merulius Lacrymans), buretele alb de casd (Polyporus Coniophora Cerebella etc. Vaporarius), ' lnsectele care produc cele mai multe pagube sunt termitele'

Este necesar si se evalueze riscul de contaminare a lemnului, in func{ie de esenld de durabilitate 9i de mediul de exploatare 9i si se ia mdsuri de preveriire gi

in lipsa aerului, are lor Sub ac{iunea ftdcdrii lrg9rea este un proces de o.

prote{ie din faza de proiectare. Normele EN 350-1 9i EN 350-2 clasifici materialul lemnos in func{ie de riscul-

In bioxid de carbon gi apd:

producerii atacului insectelor sau ciupercilor (tabel 1.4 gi 1.5) la atacul insectelor Clasa D M S

Clasa I

ll ltl IV

V

la ataculc Durabilitate foarte durabile durabile mijlociu durabile pulin durabile nedurabile

CoHroOs + 6 Oz

tabelul'l-d Durabilitate durabil durabilitate medie sensibil

in jurul temperaturii de toq mici expfozii ate gaze 31 femnufui. La 260...2g0.C se fc Autoaprinderea lemnuft Inffamabilitatea gi vitez mairnari cu cdt este mdimice Lemnul poate fiticut gr

.

tabelul'l-5 Specii cireg, stejar frasin, salcdm

pin, larice, cel molid, brad, carpen, paltin, ulm PloP, salcie

.

1.3.

Proprietifi mecanice proprietdlile

.

mecanice

rmportanfi fiind: caracterul si solicitare, direcfia soticitarii iat: tut, ese^nta, anizotropia, starea c tn cazul determindrilor I me-canice. gi deformafiilor ler

,

1.2.9. Putrezirea lemnului Putrezirea lemnuluieste provocati de o serie de ciupercigi insecte xilofage. Ciupercile inferioare (inima rogie a fagului, alhrdstreala ti rdginoase gi irnele foioase) provoacd, de reguld, numai modific-dri de culoare neafectdnd reziitenfele

'

lemnului.

Ciupercile superioare gi agenJii de putrezire produc distrugerea completd a structurii moleculare. Aspectul exterior al lemnului descompus diierd in func{ie de substan{ele care intervin in procesul de putrezire. Se deosebesc doud feluri de ciuperci:

-

ciuperci care atacd llgnina (putregaiul alb), lemnul atacat cripand dupd conturul inelelor anuale, al razelor medulare gi al fibrelor, desfdcdndu-se in

lamele; aceste ciuperci sunt ciuperci parazite, de pddure; ciuperci care atacd celuloza,lSsdnd intacti lignina (putregaiul rogu); acestea sunt ciuperci saprofite, ataci arboriidobordtigi se numesCciuperii de depozit sau ciuperci de casi. Pentru a evita efectele diundtoare ale ciupercilor, este necesar ca materialul lemnos sd nu aibi o umiditate mai mare de 18%. Peste aceastd valoare, cregte riscul infestirii cu diferite organisme a cdror dezvoltare este conditionati de mediul'umed.

-

lmpotriva putrezirii lemnul se poate trata cu cu diverse solufii apoase ca:

urmatoarelor standarde:

-:I19 26a2a3 privind luares p -:I19 6300{1 privind atmosfi

- STAS.83-89 privind OeterminJ

. rn EUROCODE 5 sunt prrncipalelor esenle de lemn. r corecteazd in funcfie de umiditai

Caracteristicife mecanice 9i de umiditatea cle li Specia

de lemn

Brad ll

l-

I Zadd Il J-

Modulutde- Re* efasticitate

-[N/rnm2l

6000-1 1000-21 000

_$g-300_500 7000-12000h000-

cofnl

ru 3e

) (Ll

0300-13800_20000

LL 3$

sdrurile arseninoase de zinc, clorura de zinc, arseniat de zinc gi crom.

Fag lf

10000-1600d8b00

414

1.2.10. Cqmpo{area lemnului la temperaturi ridicate si la fQc

Stejar il

e200-13000:fuE00

m

Efectele temperaturii asupra rezistenlei lemnului pot fi ignorate pentru temperaturi mai mici de 60 'c. ln jurul valorii de 100 "c se produce colorarea in nuan{e brun maronii a lemnului, dar nu este afectati rezistenta. Daci se depigesc 105 'c incepe descompunerea piogresivd a lemnului, de .

caracteristcik . ... umiditatea de 12% se

la exterior spre interior.

I

J-

-9

Recalcularea

face;;;#

in lipsa aerului, are loc distilarea uscatd a lemnului' Sub acliunea fldcdrii directe, in prezen[a aerului, lemnul incepe sd ardS'

Arderea este un proces de oxidare foarte rapidd a lemnului, acesta transformdndu-se Tn bioxid de carbon giaPS: CoHroOs + 6 Oz

--

6 CO2+ 5 HzO

in jurul temperaturii de 225...250"C se atinge punctul de inflamabilitate, cdnd au loc mici explozii ale gazelor de ardere formate prin descompunerea termicd a

u i. ta zdO...zgO'C ie formea zd o flacdr A continud' Autoaprinderea lemnului, tn absen[a fldcirii directe se produce la 330'..470"G. lnflamabilitatea gi viteza de ardere diferd de la o specie la alta, fiind cu atdt mai mari cu cdt este mai mici densitatea. Lemnul poate fi ficut greu combustibil daci este ignifugat'

lem nu

I

1.3. Proprietali mecanice ale lemnului

utilizatin construclii

Proprietilile mecanice ale lemnului depind de o serie de factori, cei mai importanli fiind:'caracterul gi natura solicitirii, viteza de incircare sau durata de ioii"it r", direclia solicitdrii iafn de fibre, structura lemnului, densitatea 9i defectele lui. esenta, anizotropia, starea de umiditate gitemperatura'

in' cazul determindrilor practice, prin lncercdri in laborator, a caracteristicilor mecanice gi deformaliilor lemnului, trebuie sa se aibd ln vedere prevederile urmdtoarelor standarde: - STAS 269289 privind luarea probelor 9i debitarea epruvetelor - STAS 6300-81 privind atmosfera de condilionare ; - STAS 83-89 privind determinarea umiditd{ii.

gU{OCODE

ln

5

;

sunt date caracteristicile mecanice 9i de defonnare a

principalelor esenfe de lemn, pentru umiditatea relativd de '12%- Aceste valori se torecieaze in funclie de umiditatea la care se executi incercdrile.

Caracteristicile mecanice gi de deformare a principalelor esenle de len1n, tabelull.6. umiditatea relativi de 12o/o' Modululde

Specia lemn

elasticitate

Ce

Rezistenla la compresiune

Rezistenla intindere IN/mm2l

fN/mm'l

Brad ll

IN/mm2l 6000-1 {000-21 000

ll

150-300-500 7000-12000-20000

30-40-79 2.0-5.8-9,5 30-47-94 3.7-7,7-14

6300-13800-20000

35-55-81

-107-

-7.5-

-2.3 -

0000-16000-z20so

41-62-95

57-135-180

I

I

7:deil

J.

Fas

1

:l_

Stejar ll

9200-13000-1 3500

21-90-245

lncovoiere

Rezistenla la forfecare

tN/mm21

tN/mm2l

49-66-136

4,0-6,7-12

35-87-206

6,0-10-15

5Z-99 -132

4,5-9,0-10

63-105-180

6,5-1G19

46-91 -154

6,0-11.13

1.A4,04,4

-7,0 -

42-5*87

50-90-180 2.0-4.0-9.6

Recalcularea caracteristicilor de umiditatea de 12% se face cu rela{iile:

Rezistenla la

1.5-2.74.0 35-104-196

-9.0-

8.0-1{-19

le

la

11

umiditatea din momentul ineereirii la

c,t2= o [1+C(u -12)] r12= 'r [1+C(u -12)] Ep=E [1+C(u -12)]

' : i Rcz qic.-: :_- 150mm 150 > 1> 15mm 1Smm >

1,0

1,0

1,0 1,0

..150-l t+-

a(150-1)

", '--1760

174 1,8

1,0

1

a < 100mm

a 2100mm

1+

-

a

125

c) Compresiune oblici Relafia de verificare la compresiune oblice este: oc,dd

=T___14d__ -"'o'd sin2o + cos2o 'c.90.d

unde: o",o,o- este efortul normal de calcul la compresiune oblici;

rezistenlele de calcul ale lemnului respecti\,, perpendiculari pe fibre. fco,o,fc,go,o-

61

la

compresiune paralele,

3.5.3. Elemente solicitate la incovoiere 3.5.3.1. Galculul elementelor solicitate la incovoiere conform NP 005-03 a) incovoiere

simpli

1. Calculul la starea limiti

de rezistenld

Verificarea elementelor la st6ri limitd de rezistenld constd in compararea momentului incovoietor maxim rezultat din combinalia de incdrcdri cea mai defavorabild (M), cu valoarea capacititii portante a elementelor (M'): Rigle gistalpTta

l/|, = Ri .Wo. .ffir.i

p6@

unde: Ri- este rezisten[a

de calcul a lemnului la lncovoiere; Wo,"- modul de rezistenld axialln secliunea in care se face calculul;

Woi" =

W*,-

grinzi cu inimd plind:

cdnd elementul nu prezintd slibiri in secfiune;

W*r" = Wn* - c6nd elementul are sldbiri' m, - coeficient ce line seama de modul de tratare al lemnului (tabel 3.10.). Observatje:

Formula precedentd nu ia

in

considerare posibilitatea apari{iei flambajului

lateral.

Sdgeata maximd finald se determind

Pentru asigurarea impotriva acestui fenomen trebuie respectate condiliile prezentate in tabelul 3.16. de asiqurare la flambai lateral Condilii de asigurare la flambaj lateral

Cind nu existd reazeme intermediare pe latura comprimatd Cdnd se asigurd rigidizarea laturiicomprimate cu pene sau tiranli Cdnd se asigurd rlgidizarea laturiicomprimate prin platelajul elementuluide planseu Cind se asigurd rigidizarea elementuluiin planulflambajului at6t in zona comorimati cdt siin zona lntinsd

2.

Calculul la starea limitd de deformatie

Condilia de verificare

a

elementelor simplu incovoiate,la

tabelul3.16. Raportul maxim h/b

fma,qfinat

= f ', +f , +f , -f

c

"

unde: fr - sigeata din incdrcdrile pem

fz- sdgeata din incircdrife iemn

.fi

-

sdgeata provenitd din I

oererminate ?n func{ie de tipulimbindri r"- contrasdgeata inifiald a griru

4t1 5t1

Sigeti maxime ate imbinirilor fi

6t1

-Ti-puttnbineri----

9t1

stiri limiti

de

deformalie este:

-

d diametrut tijei; L - efortul care revine tijei;

f*,,,nnat S fadt

Lcap

-

capacitatea portant5 q tijei.

unde: f,"*,0*, - este deformalia maximi finalS la incovoiere; f"o, - sdgeata maximd admisibild.

pTpls?

Valorile sEgefilcr maxirne admisibile (tabelul 3.17.) se determind ?n functie de tipul elementului, de deschiderile de calcul Qi de caracterul construcliilor {definitive sau provizorii).

gnnzllor. cu zibrele fdri'tavan deschiderea de calcuf a grinzii.

62

Contrasdgefile iniliale

se iau in sau ta grinzi cu zdbrete Qiau v

mcarcanb permanente 9i jumdtate

d

;""p".

tabelul3.l7

maxrme admisibile la solicitarea de incovoiele

Valorile deformaliilor maxime f" pentru elemente de constructii cu caracter:

Elementul de constructie rzile plangeelor dintre etaje: de garpantd:

Rigle gi stdlPi la Pereli:

cu finisai din lemn cu finisaj din tencuialS asterealS Ei giPci

Definitiv

Provizoriu

l"l25o

l.l20o l. /150

pane gicipriori

l.l2oo

L

/150

pane la dolii

lc

/400

l"

/300

cu finisaj din lemn

l"l25o

l"l2oo

cu finisaj din tencuialS

lc

1300

1.1250

l"l2oo

Sprosurile Ferme din lemn,cu grinzi cu inimi plind:

cu imbindri cu tije

lcl4oa

cu alte tipuri de imbindri

l"

/500 l"

Grinziincleiate

l"

/350

lc

/400

/5oo

Sdgeata maximi finali se determind cu relalia: fmax.finar

= f, +f , +f,

-f o

unde: f1- sigeata din incdrcdrile permanente; f2 - sigeata din incircdrile temporare; f1 - sigeata provenitd din curgerea lentd

a imbinirilor (tabelul

3.18.)

in

funclie de tipulimbindrilor; f"- contrasdgeata iniliald a grinzii nelncircate'

determinatd

maxime ale

tabelul3.18.

imbinirilor

Deformalia maximd [mm]

Tipul?mbindrii

1.5

lmbindriorin chertare Tmbindri cu tije cilindrice

cule

buloane guruburi

mbiniricu

0.5 d (uL."") >_2.0 0.1 d+1>2.0 0.1 d >2,0 3,0

- diametrul tijei; - efortul care revine tijei; Lcap - capacitatea portantd q tijei.

d L

Contrasdgefile iniliale se iau in calcul, de regul6, la grinzile cu secliune compusi sau la grinzi cu zdbrele giau valoarea egald cu sdgelile care ar provenidin inceicerite permanente 9i jumdiate din incdrcdrile cvasi-permanente. Tn cazul grinzilor cu zibrele fir"5'tavan suspendat, eontrasdgeata va fi minim 1/200 din deschiderea de calcul a grinzii.

luAnd in considerare sdgeata eiasticd'instantanee f,n", gi sdgeata dezvoltati in timp datoritd bnomenului de fluaj gia moduluide exploatare (umiditatea de echilibru) cu relalia: Sbge1ile f.,

$i fa,,se determind considerAnd incircdrile normate 9i

a) incovoiere simpli 1. Catqulutta starel limiti de rezister

Valorile coeficientului ko" sunt date in tabelul 3'19'

tabelul3.19.

ko"t

Clasa de durati a incdrcirii

Valorile coeficientului pentru clasa de exploatare 1

qi2

0,50 o,25 0,00

Permanente

Lungi durati Scurtd duratd

- s6ge{ile ma sdgeata maximi admis

f*,-

friax,nnara

3.5.3.2. Calcutul elementelor sotici

f = [no(1+ ko* )

Coeficientul

unde: fjo,o*ra ,

or,o S fr,a

3 1,00 0,50 0,00

b) lncovoiere oblici 1. Calculul la starea limiti de rezistentd Relatia de verificare a elementelor solicitate la incovoiere oblici este:

oML - '-M: 75; q* -

unde:

19 L,,

- pentru

?,",

- pentru

l" . 75 , g.* = 1- 0,8f+)' '\100/

oc,o,d

- este efortul normal de

c

+ loFo oc,od=*ff ^voFo

Capacitatea portantd in raport cu axa y-y ( Co ):

f".oo - este rezistenla de calcr FG,F0

Co

=Ri,.Ao.g*.m1,"

Coeficientul de flambaj (g"r) se stabilegte pe baza unui coeficient de zveltele

echivalent {1,"r). Coeficientul de zveltefe echivalent se determina funclie de coeficientul de zveltefe transformat (1"'i) gifunclie de coeficientul de zveltele al unui element izolat principal(i,r

I",

=Il.u hp'

relalia

:

- forlele axiale din incfu

Tc,yo - coeficienfi de siguran An - aria netd a secfiuniieler k" - coeficient ce fine seama

Coeficientul ce line seama echivalenti care diferd in functie de

r

- elemente formate prin imbindrima - elemente cu fururi (gusee) cu dois - elemente cu antretoaze (traverse) - elemente sub formd de grinzi cu zi Capacitatea portanti a stdlpi cu suma capaciti{ilor portante a elet Tmbinirile se realizeazd cu ai

r

x: F "" X'rl +nV

='/F

Tncleiere.

unde: p - coeficient de majorare a aelte{ei barei. F = 1,0 Tn cazul barelor cu legituri rigide; F.> 1,0 in cazul barelor cu alte tipuri de legdturi. n

- numdrul de elemente principale; ,,

** b.t.r.106

a) StAlpi din elemente cu imbin

Calculul elementelor formate axiald se face lindnd seama de efec For[a critici de flambaj este: No' = ?I2

^t, ' -!

- coeficientul de zveltete a unui element izolat;

1. =

I

r,

trA

t?

unde: El., -rigiditatea echivalentd:

et* =l(e,1, +E,A,af

l,- distanla dintre fururi.

3.6.2.2. Calculul elementelor compuse solicitate la compresiune axiali conform EUROCODE 5 EUROCODE 5 cuprinde doar recomandiri informative cu privire la calculul elementelor compuse solicitate la compresiune axiald. Verificarea capacitdlii portante se face cu relalia:

)

a- distan{a de la centrul de g transversale; l- momentul de ine(ie a se$ l, - lungimea de flambaj a elel Rigiditatea axiald a elementul eforturi normale, este:

El" = )E,A,

Oc,o,d 7 ,1 6

:------;-=tv Kc '

lEh

Zveltelea stdlpului compus este ca

Tc.o.o

78

;

unde:

oc,od

- este efortul normal de calcul la compresiune paralelS cu fibrele: voFo + loFo 6c.o.d=*ff

f",0, - este rezistenla de calcula lemnului la compresiune paraleld cu fibrele; F6,Fq- forlele axiale din incdrcdri permanente (G), respectiv variabile (V);

yc,yo - coeficien{i de siguranld aiincdrcirilor; An - aria netd a secliuniielementului; k" - coeficient ce line seama de flambaj.

Coeficientul ce line seama de flambaj (k") se determind pentru o zveltele echivalenti care diferd in functie de tipul elementelor comprimate. Acestea pot fi: - elemente formate prin ?mbindri mecanice; - elemente cu fururi (gusee) cu doi sau trei montanli (figura 3'6.a); - elemente cu antretoaze (traverse) cu doisau treimontanli(figura 3.6.b); - elemente sub formi de grinzi cu zfibrele ?n N (figura 3.6.c) sau in V (figura 3.6.d ). Capacitatea portantd a stAlpilor dupd axa y-y, paraleli cu rosturile este egald cu suma capacitd{ilor portante a elementelor principale. Tmbindrile se realizeazi cu ajutorul cuielor, dornurilor, buloanelor etc. sau prin Tncleiere.

imbiniri mecanice Calculul elementelor formate prin imbindri mecanice supuse la compresiune

a) St&lpi din elemente cu

axiald se face findnd seama de efectele flambajului gi de efectele de ordinul doi. Forla criticd de flambaj este: No ='tr2

15k t?

unde: El", -rigiditatea echivalentd:

El* =l(e,I,+E,A,af

)

a- distan{a de la centrul de greutate al tdlpii la centrul de greutate al sec{iunii transversale; l- momentul de iner{ie a sectiunii; l, - lungimea de flambaj a elementului. Rigiditatea axiald a elementului compus, in cazulln care imbinirile nu transmit eforturi normale, este:

El*

=

lE,A,

Zveltelea stdlpului compus este ca giin cazulstdlpilor masivi:

La

H

IL

IL

I* =l' unoe:

tl tl tl ti

IGi);

ref

=

|

_ (Et)*

{@-r

l-tr tl

E

Zveltetea relativa pentru calculul coeficientului de flambaj este:

lr

1

'vret f",o.*,

il il

.,

_1 I 'c,o,K,l - "dl1l nZg | .' -0.05,i

il_

H---

- rezistenla caracteristici la compresiune a elementului 'i";

il--

tl

Daci elementul este solicitat gi la incovoiere, relalia generale de verificare va 6c,o,o,i kc,i

tl

l! +

*Om,i a1

'f",o,o,l

fm,o,i

v oc,o.oj, om,i- efortul axial din compresiune, respectiv incovoiere f".s.6,

rY

, f,,6,;- rezistenta de calcul la compresiune, respectiv la incovoiere a

elementului "i" k",,- coeficientul de flambaj a elementului "i" Eo.*,,- modululde elasticitate minim a elementului"i". Efortul de compresiune in elementul "i" va fi egal cu: F.,oE, 6c,o,d,i

=

"fr

@

in elementul "i"

"E @

Fig. 3.6: Tipuri de dernente (ba flambaj: a - bare ol fururi(gus formd de grinzi ol zibrde in

(enL,

Capacitatea.portant5 a st determind considerdnd coeficisrh b) Stdlpi cu fururigicu antretoaze Verificarea capacitd{ii portante se face cu rela[ia: O",o,o k" 'f"'o,o

-A

f*=

19

unde: l,= Capacitatea portante a stdlpilor dupd axa y-y, paralele cu rosturile este egali cu suma capacitetilor portante a elementelor BrineiPale.

IA l..l+lot

coeficientulde

Y

q- coeficient ce ia in co imbinare (tabelut3.22.)

n - numirul elementelor pr

80

"-m-"m^ x

'Tlo@ ;*_-l

Fig. 3.6: Tipuri de elenrente (bare) cu secliune compusd solicitate la.compresiune cu flambaj: a - bare cu fururi(gusee); b - bare cu traverse(antretoaze); c - bare sub lormd oe grinzi cu zdbrele ln N; d - bare sub form6 de grinzi cu zabrele in v'

Capacitatea portantd a stdlpilor dupd axa x-x, perpendiculard pe rosturi se

determind consider6nd coeficientul k" pentru o zveltele egali cu:

f,t

+'n.n{

IA

unde: l, = 1."/+ - coeficientul de zveltele a montanlilor cu valoarea'minim 30;

ll

l,ot

11- coeficient

tmbinare

ce ia ln considerare tipul tncircirii 9i tipul elementelor

(tabelul3.22.)

n - numirul elementelor principale (montan!i);

B1

de

)", =

tt

-zveltefea elementului principal

^112.] vn

l- lungimea totali

;

- pentru stdlpi cu elemente de I

a elementului;

A,o,

- aria totald a elementelor principale;

l,o,-

momentulde ine(ie a pachetului;

ajutorulcuielor:

^ e..A,l; $=--.Vi! 't.

/r'\2

- distanfa dintre fururi, respectiv antretoaze; h - grosimea elementelor principale. 1.,

Goeficientul

tabelul3.22.

t1

Stdlpi cu antretoaze imbinali orin: Buloane Cuie lncleiere

Durata ?ncdrcdrii Permanent sau lungd

Stdlpi cu gusee imbinafi orin: Cuie Incleiere

1

4

3,5

3

6

1

3

2,5

2

4.5

K - rigiditatea la forfecan

sa;

Scurtd sau lunqi durati

0 - unghiul de lnclinare i

de ine(ie total pentru stdlpi cu doui, respectiv trei

elemente 3.5.3. Bare compuse soticitate

principale, se determind cu rela{iile:

, --- ufizn+a)'-"'l 'rcr

,

Itot

c)

E - modulul de elasticitatr A, -aria tdlpii grinzii cu zi

n - numdrulde cuie de 5 lr- momentulde ine(ie e

durati

Momentul

I

3.6.3.1. Galculul elementelor conform NP 005{}3

12

nkerr +

=:

za)' - (rr + zaf p

+ nt

cr

Barele compuse incovoi alcdtuite din elemente suprapus( Caoacitatea portanti a gr cu refafia:

l

Stilpi sub formi de grinzi cu zibrele

Capacitatea portantd a stAlpilor dupd axa y-y, (paraleld cu rosturile) este egale cu suma capacite$lor portante ale elementelor principale. Capacitatea portante a stalpilor dupd axa x-x, se determind considerdnd

zveltelea

l,*:

l*

= maxkl.,",

ffi1;(t,os.

tr,",

M,

=Rl.Wl".m'

unde: Rf - este rezistenla de cak Wl," - modulul de reziste solicitatd a grinzii:

il

Wiu,"'=

unde:

I

),,o, =

2+

n indllime h;

- zveltefea unui stdlp cu secliune simpld de aceeaqi lungime

9i

k, - coeficient de reducere

p - coeficient care ia in considerare

tipul diagonalelor gi modul de prindere a

lor 9i se determini cu relaliile:

- pentru stAlpi cu elemente de legiturd in V incleiate, cuielor A-a2

tl-

k' 'Wo

.

(!)'

o ^'[

rJ

*-

'tt--

'

25'h.E .A. 12.n.K.sin20

respectiv prinse cu ajutorul

urmdtoarele valori:

- k* = 0,8 pentru grinzi formate di - k* = 0,9 pentru grinzi formate di - k* = 0,6 pentru grinzi formate di Wn* - modulul de relster

secliune simpli, imbin5rib mn - coeficieni ce iine sear

m.- coeficient de stabilita condifiile din tabelul 3.16.

- pentru stilpi cu elemente de legiturd in N cu elemente incleiate, respectiv prinse cu ajutorul cuielor:

p- "'

o,[.+l'

--t'-;tt=

unde:

50.h.E.A. F . 11.l(. srn 20

E - modulul de elasticitate mediu al lemnului; A, -aria tdlpii grinzii cu zdbrele; n - numdrulde cuie de prindere a unei diagonale; l, - momentul de inerlie al elementului tdlpii grinzii cu zibrele in raport

cu

axa

sa; K - rigiditatea la forfecare a unui cui;

0 - unghiul de inclinare a diagonalelor. 3.5.3. Bare compuse solicitate la incovoiere

3.6.3.{. Galculul elementelor compuse solicitate la incovoiere

conform NP 005-03 Barele compuse incovoiate se pot realiza sub forma unor grinzi-pachet alcdiuite din elemente suprapuse, cu sau fdrd interspaliiintre ele' Canacitatea portantd a grinzilor compuse solicitate la incovoiere se determind cu relalia: M.

=Rl'W$,"'mrl 'm.

unde: Ri- este rezisten{a de calcul a lemnului la incovoiere; W|," - modulul de rezistenli corectat, determinat pentru secliunea cea mai solicitatd a grinzii:

Wl,"

- k* - k, - k*

=

k*

'Wn",

k* - coeficient de reducere ce line seama de defcrrnabilitatea imbinirii ce are urmdtoarele valori: = 0,8 pentru grinzi formate din doui elemente dispuse cu sau fdri interspalii; ele; = 0,9 pentru grinzi formlrte din trei elemente dispuse fdrd interspaliiintre = 0,6 pentru gr-inzi formate elin trei elemente dispuse cu interspaliiintre ele;

wn* - modulul de rezisten[i ai secliunii nete a barei, considerdnd-o ca o sec{iune simplS, irnbinirile fiind considerate nedeformabile; m'- coeficient ce line seama cie mocjui cie traiai-e a iemnuiui; mr- coeficient de stabilitate laterald cu valoarea 1,0, dac6 se indeplinesc conditiile din tabelul 3.16. 83

Verificarea sdqetii grinzilor compuse solicitate la incovoiere se face ca Si in cazul grinzilor cu secfiune simpld, cu relafia:

3.6.4.1. Galculul elementelor conform NP 005-03

fr-.nnut 3 frot

unde:

f** 9i folosind

-

- sdgeata maximd admisibili. Tn

:

l" = k, .10.,

reducere a momentului de ine(ie, lindnd cont de (ki = 0,7 )' imbindrilor deformabilitatea lo., - momentul de inererlie al sec{iunii brute, considerdnd grinda cu secfiune simpli gi legiturile nedeformabile.

unde:

k,

-

calcule un moment de ine(ie corectat

coeficient

in considerare lunecdrile la care trebuie

sd

reziste fiecare element. Rela[ia de calculeste:

unde: L,- este fo(a de lunecare totali pentru jumdtate din lungimea grinzii:

,

pentru incovoiere in rapo

_

C, * M1,,, .19

c,y

Mi.,

S'A,

Co =Ri* .Ao'go. Co = Rlu 'Ao '9o -i R!,, -rezisten[a de calcul

--

Ao-aria de calcula elem

in raport cu axa neutri,

mr," - coeficient ce tine s

perpendiculard pe planul de ac{iune alTncircirilor; Ar- suprafa{a diagramei de for{i tiietoare de la extremitatea barei gi pAnd la mijlocul acesteia; | - momentul de ine(ie brut al secliuniiin raport cu axa neutri, perpendiculari po planul de ac{iune aiincdrcdrilor, L,,,- capacitatea portantd la lunecare a elementelor de imbinare, distribuite pe jumdtate din lungimea grinzii:

9"" - coeficient de fianbe

S-

,

't

-

unde: C*- incircarea axiald de Co,Co - capacitili portar

Lr < L,;

L.

pentru Tncovoiere in rapo

C* a ML* .19 - Co-Mr".* -'-

de

Verificarea la fortd tiietoare ia

<

Verificarea rezistentei ?n elementele compuse solicitate l

- este deformafia maximd finald la incovoiere;

fm*nnar

solicitat

3.6.4. Bare compuse

momentul static al jumdtdlii de sec{iune

^1.=Fil A* /u"p

ML,,,ML,'- momente in x-x, respectiv y-y (perpr

Lr,, = f,

{

'n'L"

- factorul de distribulie a forfei de lunecare pe elemente de Tmbinare;

I '1.5'

f, =

Ml, =

pentru distribulie uniformi pe lungime a eFmentelor de imbinare;

1,0 dacd pentru distribulia elementelor se imparte suprafala diagramei de forli tdietoare Tn pdrli egale gi se dispune cdte un element de imbinare la extremitaiea dinspre reazem a fiecdreifracliuni de suprafald; n - numdrul de elemente de imbinare dispuse pe jumdtate din lungimea f, =

e!ementului; L" - capacitatea portantd la lunecarera unui element de imbinare.

Md

"Co cE

M"- momentulincovoid C.- forfa critici de flamt Ce =

rcz

'Ee*

'ffi*

Eo,* - modul de elasticit

3.6.4. Bare compuse solicitate la Compresiune giincovoiere

incovoiere 3.6.4.1. Calculul elementelor compuse solicitate la compresiune 9i la conform NP 005'03 pentru

elementele compuse soifliilte ta compresiune cu Tncovoiere se face: pentru Tncovoiere in raport cu zona x-x' cu rela[ia:

-

de

-

-

C*

tlf'" .

,

co

r,o

M:,-

pentru Tncovoiere in raport cu zona y-y, cu rela[ia: _

C*

Ml,,

1

c,v

.1,9

Mi'v

unde: C.r- ?ncircarea axiald de calcul; Co, Co - capacitili portante la compresiune; Co = Rl, 'Ao '9"* 'frlr," Co = Riu 'Ao 'rP* 'mt," R!,,-rezistenla de calcul a lemnului la compresiune axiala, paralel cu fibrele; Ao-aria de calcul a elementelor principale; a,

mr,"-coeficientcelineseamademoduldeiratarealemnului; g"* - coeficient de flambaj, calculat in funclie de zveltelea l'":

la

nl, A*

=F_i__ L'1P

ML,.,M!,r- mornente incovoietoare maxime finale stabilite in raport cu axele x.x,respectivy-y(perpendicu|arepedirecliadeacliuneafo(elor): M:t

M"t

=-j-Fvef

'-q

a

e a

unde: M" - momentul incovoietor

din

incircirile externe;

Cr- forfa criticd de flambaj pe direclia de aplicare a momentuluilncovoietor: C= = n2 'Eo,ou 'm",,

Eo,ou

'mr',

'*

rf

- modulde elasticitate minim, conform tabelului3'12'; 85

mu,E,mr,E-coeficienli

ai modului de lucru, respectiv ai modului de tratare a

lemnului (tab.3.4, respectiv 3.1 0); l- momentul de inerlie al secliunii; l, - lungimea de flambaj a elementului;

4.1. Considerafii generale

O imbinare reprezinti asan

Mi"- capacitatea portanti a barei la incovoiere in raport cu axa x-x:

sistem constructiv, astfel inc6t si Materialul lemnos se liweaz

Mi' =Ri'w1,"'ffir,,

aceea,

Mlr- capacitatea portanti corectata a barei la incovoiere in raport cu axa y-y: Ml,,

4. Calculul 9i execulia ?mb

k*- coeficient de reducere a modulului de rezistenld; k* = 0,9 pentru bare cu un rost de lunecare; k* = 0,8 pentru bare cu doud sau mai multe rosturi de lunecare; wj," - modulul de rezisten{i Tn raport cu axa y-y, determinat pentru secliunea

cea

rnaisolicitatd a grinzii. Conditia de stabilitate in afara pianului de actiune a momentului incovoietor dupd axa x-x, respectiv y-y se verificd la: - siabilitate in raport cu axa x-x gi la incovoiere dupd axa y-y,cu relafiile:

Posibilitd{ile de realizare i comportirii lor qi dimensionars

detaliilor de imbinare. princr'pafii fi conceperea unei imbindri, sunt

r

r . o

Co = Rl,, 'A*. '9* 'ffir." Co = Rlu 'A** .goy 'ffir,"

.

Tn raport cu axa y-y gi la incovoiere dupd axa x-x conform cap. 3.6.2.1. punctul a), pentru bare pachet, princtul b), pentru bare cu fururi lungi 9i bare cu eclise gi punctul c), pentru bare cu fururi scurte. Lunecirea in lungul unui rost se verifici pe po(iunea de la extremitatea barei pAni in sec[iunea de moment maxim conform cap. 3.6'3.1. Verificarea la flambai a unui element izolat se face la incovoiere in raport cu

- stabilitate

axa y-y, cu relalia:

Tn

raport cu axa y-y

-

-

;

h fo

imbiniri

at

ctrertare

(cl

forfecare, laterali, dupa lt ?mbindricu pene (din lenrl imbiniri cu tije cilindrice si I

imbiniriincleiate ; Tmbindri cu piese metatbe

Dupi natura solicitirii, sunt ir

g",- coeficientul de flambaj calculat funclie de zvetelea unui element izolat' invecinate.

de sigura.tli

siguranfd (buloane, scoabe

Mi - capacitatea portantd a barei la incovoiere; M! - momentul incovoietor maxim flnal;

de flambaj dintre doud elemente de

tipul secfiunii elementebr

compusd etc.) tipul 9i intensitatea efo.br tra{iune, incovoiere, forftr schema staticd gi geffnet formeazd un unghi drept st mediul de exploatare 0nm condens etc.) exigenle - de montaj (pr€#d - estetice (inrbffi

Clasificarea Tmbindrilor se m natura solicitirilor gi dupa fipdd'd Dupi rolul pe care il inder*r - imbindri de prelungtoe; - imbindri de soliriarizare: - Tmbiniri in noduri. Dupd tipulimbinirii, a@ !

-

-9.rUL='^, c. M: 'u/

considerAnd lungimea

apare nevt

O Tmbinare este demontabili componente (imbindri cu guruburi pieselor lmbinate nu se poate fao

=k''Rf 'W],"'mt,'

unde: C",- incdrcarea axiali de calcul; C, - capacitatea portantd la compresiune

in practici,

solidarizare a elementelor. De a imbiniri?ntre doud sau mai mulb

imbinare

-

compresiune sau lntindere t incovoiere (imbindri cu tije r intindere (imbindricu piese

fcdccare (imbinirile

?nc!e!a!

strivire giforfecare (imbiniri Dupd modul de execu$ie, se d

4. Calculul gi execufia

imbinirilor

4.1. Gonsideralii generale O imbinare reprezinti asamblarea rigidd a elementelor conrponente ale unui sistem constructiv, astfelinc6t sd se poati transmite eforturi de la un element la altul' Materialul lemnos se livreazd in sortimente limitate ca lungime 9i sec{iune, de aceea, in practici, apare nevoia realizirii unor imbindri, de continuizare sau solidarizare a elementelor. De asemenea, la execu{ia consirucliilor din iemn, apar

imbindri intre doud sau mai multe elemente care se ?ntdlnesc formdnd noduri. O imbinare este demontabild daci se poate desface fdri deteriorarea pieselor componente (imbiniri cu guruburi) gi nedemontabild, Tn caz contrar, cdnd desfacerea pieselor imbinate nu se poate face firi distrugerea pieselor (?mbiniri incleiate). posibilitdlile de realizare a imbinirilor sunt foarte variate. Cunoagterea comportirii 6r gi dimensionarea corectd sunt foarte importante la proiectarea detaiiitor de imbinare. Principalii factori de care trebuie sd se lini cont la alegerea 9i conceperea unei imbiniri, sunt:

.

tipul secfiunii elementelor care se imbind (secliune rectangulard, rotundi,

.

tipul gi intensitatea eforturilor care se transmit (incdrcdri statice, dinamice,

compusd etc.)

.

tracliu ne, incovoiere, forfecare, strivire etc. )

schema statici 9i geometria elementelor imbinate (bare coaxiale, bare care formeazd un unghi drept sau ascufit, ansambluri spaliale etc.) . mediul de exploatare (interior, exterior, agresiv cu produse chimice, apa de condens etc.) . exigente - de montai (prefabricare, acces etc') - estetice (imbindriascunse, vdzute etc.) - de sigura{d la foc (relative ia rezistenfa impotriva incendiilor) Clasificarea ?mbindrilor se poate face dupd rolul lor, dupd tipul imbindrii, dupd natura solicitdrilor gi dupd modul de execufie' Dupi rolul pe care il indeplinesc, se diferenfiazd: - imbindride prelungire ; - imbindride solidarizare ;

- imbindriin noduri. Dupd tipul imbindrii, acestea se impart Tn - imbiniri cu chertare (ortogonald, dupd perpendiculara la suprafala de :

forfecare, laterald, dupd bisectoare etc');

-

imbindricu pene (din lemn, metalice, cu dinli, inelare, cu gheare etc');

= -

compresiune sau tntindere (imbindrile de prelungire); incovoiere (imbindri cu tije cilindrice 9i lamelare); intindere (imbindricu piese metalice);

imbiniricu tije cilindrice 9i lamelare

;

imbiniriTncleiate ; imbini6 cu piese metalice (uguri, tiranfi, plicu{e, articulafii), cu legituri de

siguranti (buloane, gcoabe, cuie). Dupi natura solicitirii, sunt Tmbindri supuse la :

fo#ecare(imbindrileincleiate); strivire giforfecare (imbinirile cu chertare 9i cu pene). Dupd modul de executie, se disting:

-

imbindri executate in fabrici sau ateliere specializate, pe baza unor tehnologii moderne (imbindrile incleiate); - imbiniriexecutate pe gantier (imbindrile cu chertare, cu buloane, cuie etc')

Cedarea lentd, cu defo

legdturile sunt elastice (tije), fiir strivire. Legdturile elastice asigt

accidental, pe o durati scurtd de

Legdturite cu rigiditi[i dif

.ffiffi

H$il

w

,1,

W

rigide supraincdrcdndu-se, existj succesive,,in lan!", se impune ct aceleagi caracteristici. Agezarea legdturilor ?nbo elementului, evitAnd suprasol incovoietoare, determinate de ba

Calculul imbindrilor se fat

Efortul efectiv din imbinare sau ? portantd a pieselor imbinate. Calculul pornegte de la ipro, proporfional cu numdrul capacit, 9i Deformafiile imbinirilor ?n c

in tabelul4.1. Valorile

rmDtnafl cu pragurisau innidiri c lmbindricu tije de toate tipurile

lmbindri cu p'ene Oe ioate tipurile lmbindricu cloluri

ffiffi

Acfiqnea favorabitd a for{ei r . la care echilibrul este asigurat pnln a elementelor imbindrii giin caa.rrit Coeficientul de frecare se ia

Fig. 1: Moduri de imbinare: a - de Prelungire;

3-,X""="lllflo*"' in EUROCODE 5 sunt definite trei tipuri de imbindri:

o .

-

tipul A - Tmbiniri prin contact lemn pe lemn, numite imbindri traditionale: tipul B - imbindri cu elemente de legituri sub formi,de tije cilindrice (cuie, (pene inelare, guruburi, buloane, dornuri), elemente de, -

.

de calcul

-dsamblare crampoane) gi conectori cu dinli, denumite imbinari mecanice ; tipul G - imbiniri incleiate.

fgRtul cd sub acfiunea in proiectarea construcliilor din lemn se va line cont suplimenta.re deformatii prin unor apari{ia solicitdrilor, imbindrile cedeazd in timp celor inifiale. datorate remanente gi deformalii dar elastici, relativ mari, de naturi incircirii. de valoarea de tipuiimbindrii depinde deformaliilor Mirimea 9i Modul de cbdare a Tmbindrilor este determinat de felul legiturilor. Cedarea bi.usc6, fdrd deforma{ii plastice, caracterizeazd imbindrile cu legituri rigide. Ea este specifici imbinirilor s6ficitate la forfecare sau Tn cazul acelor imbindri

f = 0,3ln cazulfrecirii pe s f = 0,2'ln cazul fre€rii pe fe

CAnd fo(ele de frecare con

efofturi suplimentare in elementefe

frecirii consider6nd coeficientul de

1

de-

cfre conduc la despicarea sau ruperea lemnului in secfiuni cu sldbiri. Cedarea brusci duce la suprasolicitarea celorlalte imbindri, periclitind capacitatea portantd sau stabilitatea construcliei in ansamblu'

88

4.2.

imbiniri de tip A (tradigo

4.2.1.Glasificare 9i principii genen

Cele mai utilizate imbiniri badit r lmbiniri prin chertare: - frontald _ ortogonatrezemare); - dupd bisectoare:

Cedarea lenti, cu deforma{ii plastice, este specificd imbindrilor la care la legdturile sunt elastice (tije), fiind iolicitate la incovoiere, iar piesele din lemn cdnd' imbindrii^9i^atunci a buni siiivire. Legdturile elastii;6 isiguri o comportare ?mbinare. accidental,"pe o durati scurti de timp, se depigegte efortul admisibilin cele mai eforturilor, permit uniformizarea nu diferiti Legdturile cu rigiditdli ceddrilor evitarea Pentru de cedare' riscul astfel existand rigide sup-raincdrcdndrise, tip 9i cu acelaqi fie de siccesiu! ,in lant", se impune ca legdturile intr-o Tmbinare si caracteristici. aceleagi --- -

Ag"r"rea legiturilor intr-o imbinare trebuie si fie simetricd Tn raport cu axa elementului, evitAid suprasolicitarea imbindrilor prin aparitia momentelor

incovoietoare, determinate de transmiterea excentrici a eforturilor'

Calculul imbinirilor se face pentru capacitatea portanti a barei respective' Efortul efectiv din lmbinare sau in legdturi trebuie sd fie mai mic decAt capacitatea

portantd a pieselor ?mbinate. Calculul pornegte de la ipoteza cd repartizarea eforturilor din imbinare se face propo(ional cu numirul gi capacitatea portanti a legSturilor utilizate' beforma{iile Tmbin'driloi in cazul epuizirii totale a capacitdlii porlante sunt date in tabelul 4.1.

'

de calcul TipulTmbindrii

tabelul4.l. tmq]-

Deformafia

ffiidiricaplacap

1,5

2 3 4

Tmbindri cu tije de toate tiPurile imbindricu pene de toate tiPurile imbindricu clofuri

Ac{iunea favorabild a forlei de frecare se ia in considerare numai la sistemele permanente la care einitiUrut este asigurat irin frecare, in condi[iile unei comprimeri dinamic' caracter un a elementelor imbinirii giin cazurile cdnd sarcinile au Coeficientul de frecare se ia:

A

e,

-

Tn cazul frecirii pe suprafele frontale; t = 0,2in cazul frecirii pe felele laterale'

f = 0,3

cand forlele de frecare conduc la inriutilirea condiliilor de lucru, provocand a efofturi suplimeniare in elementele construcliei, se impune luarea in considerare frecirii considerdnd coeficientul de frecare f = 0,6.

3a

re le.

4.2.lmbindri de tip A (tradifionale, prin chertare) 4.2.{.Glasificare gi principii generale

url

dri ea

nti

Cele mai utilizate Tmbindri tradi{ionale se pot grupa in: r lmbindri prin chertare:

-

frontaid-- ortogonai- (cu prag simpiu, dubiu, cu

rezemare); - dupd bisectoare;

3

suprafele de

- normale la suprafa{a de forfecare;

Modul de realizare a cherti cele cu prag in spate necesite o I

- lateralS.

. imbindri cu cep; . imbiniri cu lambd gi uluc; . imbinirila m'rjlocul lemnului; . lmbiniriincdlecate.

Dac6 unghiuf pe care

fl

I

considerare numai suprafafa fru pornind de la ldlimea efectivi a g

'*'/V:'

ioP 9'*4

Fig. 4.1 : Chertare frontald ortogonalS.

Fig.4.2: Chertare dupi bisecioare.

Fig.4.5: Ctr

-

Fig.4.3: Chertare dupd normala la suprafala de forfecare. r*12

Fig.4.4: Chertare lateralS.

lmbindrile prin chertare asigurd transmiterea eforturilor prin contact pe suprafa{a ftontald intre doui piese, dintre e,are una este inclinati dupi un unghi dat. Aceste tipuri de Tmbiniri au ?nci o largi utilizare gi sunt singurele imbindri dulgheregti cirora li se poate calcula cu precizie capacitatea portantd, Se folosesc in cazul fermelor triunghiulare, la diagonalele comprimate ale fermelor cu zibrele, la rezemarea

Pentru o mai bund disfiifutie

func[ie de unghiulq dintre ceb d; - pentru q < 30" tdierea se f;acr - pentru q >30' tdierea se faq doui piese ce se Tmbind. ln cazul Tmbindrii cr.r prag axa longitudinald a elementuluf coFr

bFd

u

€ sanrrl -

cdpriorilor pe pane cosoroabe sau a grinzilor pe stdlpi, la contravdntuiri etc. Tmbindrile prin chertare se caracterizeazh in general prin deforma{ii mari, mai ales in prima tazd a incircdrii, pdnd la realizarea unui contact perfect intre suprafefele care transmit efortul, incadrindu-se in categoria imbindrilor prin pdsuire. ln faza a doua a incdrcdrii, dupd realizarea contactului intre suprafelele care transmit efortul, deformafiile au in general valori reduse, iar imbindrile pot fi considerate rigide.

Pe l6ngd eforturile de

compresiune, apar adesea forfecdri, preluate de

elementele suplimentare de iegdtura, care asiguri totocjaii si stabiiitatea iateraii a imbindrii. Pentru pozilionarea corectd a pieselor in Tmbinare se prevdd cepuri, scoabe, tije, cuie, buloane de siguran{i, gusee laterale prinse in cuie.

Frg.4.6: Chel

Modul de realizare a chertirii este foarte important. Chertirile cu prag dublu 9i cele cu prag in spate necesitd o tdiere foarte precisd'

Daci unghiul pe care il face piesa inclinatd e intre 30' 9i 60" se ia in

considerare numai suprafa{a frontald de contact, iar aria acesteia se poate calcula pornind de la li{imea efectivd a grinzii ber 9i de la adAncimea de tdiere h".

Fig.4.5: Chertare cu Prag simPlu.

Pentru o mai bund distribu[ie e eforturilor, tdierea pragurilor se realizeazi in

r

i

functie de unghiul q dintre cele doui elemente, astfel: - pentru q < 30' tdierea se face perpendicular pe elementul comprimat; , pentru q >30' tdierea se face dupd bisectoarea unghiului exterior g dintre cele doud piese ce se imbind. ln cazul imbindrii cu prag in spate, tdierea se realizeazi perpendicular pe axa longitudinald a elementului comprimat.

2

rta

rte

ra lor ea nai

be re. mit ile.

de

ia uri,

Fig.4.6: Chertare cu Prag dublu.

91

in cazul chertirii frontale ortogonald, pragul fiind tdiat perpendicular pe direclia forlei de compresiune N., forla de strivire N. este identicd cu cea de (V=1',1"";no), exercitd exercit o (N"=Nr). ln Tn acest caz, componenta verticali (V=1',1"s;no), comoresiune (N^=N.). compresiune pragului forfecare r, influenldnd Tn zona eforturilor maxime de apisare asupra favorabil comportarea pragului de forfecare, determinati de componenta orizontalS (NFNscoso=N). Chertarea frontalS ortogonald este tipul de chertare cel mai indicat de utilizat in practicd, din toate punctele de vedere. ln cazul chertdrii pragului dupd bisectoare, for{a de compresiune N" se descompune ?n componentele N" gi N" corespunzitoare celor dou5 suprafefe de strivire (1-2) qi (2-3). Strivirea pragului se produce numai sub acliunea componentei N'", care face unghiuri egale cu fibrele celor doui elemente (c6 = o/2), adicd cele doud elemente (talpa superioard gi inferioard) lucreazi cu rezistenle egale la strivire. Dacd se descompune,N' intr-o componenti orizontald N1 9i una verticald Nu, se observi cd in acest G€rZ N1>N1, iar V'10d 10d

ls22a c) conditii Eonstrudive

Fi9.4.27: lmbindri cu tije solicitate la smulgere

I>1Zd pentru cub r*cE 8d penhu cel* furi d cilstanleie minime cie aryiasau

impuse la imbindrite

solcilai

t

hnl

Condilii constructive:

- respectared distanletor minime prevdzute la imbindrile cu tije solicitate la fodecare gi evitarea dispuneiii elementelor de imbinare in zona centrali longitudinald a

P ui

a

6lementelor Tn care se incastrazd tijele; - lungimea de incastrare : l" >10d gi l" >2a la cuie; l" > 0,61 la guruburi (l-este lungimea tijei gurubului)' - grosimea elementului suslinut a> 4d, cdnd nu se folosesc gaibe sub capul tijei; - guruburile se monteazi prin filetare ginu prin batere'

il

Capacitatea portanti la smulgere a unei tije (Noo," ) se calculeazi cu relafiile: - pentru imbindri cu cuie:

h

N*0,. = n' d" '1"

'Rl 'mt't

- pentru imbindri cu guruburi: N""p," =

n'd"

'1"

'R! 'mt't

unde: d"- diametrul cuiului (pentru cuie cu diametru mai mare de 5 mm in calcule se ia d"= 5mm);

d"- diametrul gurubului;

l" - lungimea de incastrare a tijei; l" - lungimea de incastrare a tijei la guruburi fiind consideratd numai porliunea filetatd; Ri- rezistenla la smulgere in funclie de tipul tijei, specia de lemn 9i clasa de exploatare a lemnului (tabel 4.14.) m., - coeficient de tratare a lemnului solicitat la intindere'

Valorile rezistentei la Esen[a lemnului

cilindrice

re Clasa de exPloatare a construcliei

tabelul4.14.

Valorile Ri [N/mm2] pentru: Cuie $uruburi

Rdsinoase

2si3

0.5 0.2

Foioase

2si3

0.7 u.+

I

1E

a.7 2.0 1.0

d) calculullmbindrilor cu tiie la smulqere conform EUROCODE 5 Condilii constructive: - lungimea de Tncastrare a tijelor trebuie sd respecte valorile date pentru solicitdrile de lunecare in cazui prinderii cu guruburi 9i si fie: l>12d pentru cuie netede; | > 8d pentru celelalte tipuri de cuie;

-

distanlele minime Ce ampidsare

a tfieior trebuie

impuse la imbindrile solicitate la lunecare.

si

respeete disianfeie minime

Capacitatea portantd a imbindrii cu cuie netede se determind ca valoarea minimi oblinutd din condifiile urmitoare: - smulgerea cuiuluidin lemn:

e) Calc.ulul TmQindrilor cu tiiE verificare sunt urmdtoareb:

- pentru imbindri fulostd

Ro = fr'o 'd'l

*.#=,

- perforarea lemnului sub capul cuiului: Ro =

f,r.o

'd'h

b

tn cazul imbindrilorE

+

fr,o'd'

unde: d- diametrul cuiului [mm]; h- grosimea lemnuluide sub capulcuiului [mm]; fro;fr.o= rezisten{e de calcul ale pieselor imbinate la srnulgere respectiv la

- pentru imbjniri a.l

a.b I

perforare.

*(r-' fs*J' (.R*,oJ '[R."

Dacd adAncimea de pitrundere a gurubuluiin lemn este mai mare de 10d se recomandi verificarea eforturilor de Tntindere ln partea filetatd a gurubului'

Pentru cuie cu secliune pdtrati sau torsionatd relalia ce line seama de

perforarea lemnului sub capul cuiului este:

unde:

F*,0;

- solicitarea axld R"",oiRu,a- capacitata F,r,o

lunecare.

Ra = fz,o 'd2

Relafia de mai sus poate capuluide minim 2d.

fi neglijati in cazul cuielor

,' , .; '

d

netede cu diametrul

Rezistenlele caracteristice ale pieselor imbinate se oblin cu relaliile:

f,. =(10,104).pf f2,k =

(300,10{

)'pi

Capacitatea portantd pentru imbindrile cu guruburi se determind cu relafia: Ro =fr,o(14

-d)

unde: f..o-rezistenla de calcul la smulgere [N/mm2]; l"- lungimea pdrliifiletate ancorate ?n elementulimbinat [mm]; d- diametrul cuiului [mm].

Rezisten[a caracteristici la smulgere se determind in funclie de densitatea lemnului gi diametrul tijei: fu,n

=(1,5+0,6d)dp*

in cazulimbindrilor cu buloane solicitate la Tntindere, capacitatea portantd se deternnini ca fiind valoarea mlnimi dinlre rezistenfa la lntindere a bulonului gi rezistenla la compresiune sub gaibi. Compresiunea sub gaibi nu trebuie sd depdgeascd 1,8

fc,go,c.

130

Fig.4.4: frrt*rfrriryl

lrea

e) Calculul imbindrilor cu tijgta smulqere 9i forfecale conform EUROCODE 5

'

licitate la forfecare cu smulgere, relafiile de

verificare sunt urmitoarele:

- pentru ?mbindrifolosind cuie netede: Fo,o

*

Rr,.d

a1g

- pentru imbindri cu cuie pitrate' torsionate sau guruburi:

vla

/-

12

//F

\2

lI"4l *[ rr''o |

de ambalare a pieselor, sector cu instalalii de incleiere,

all

Presarea pieselor' se poate realiza cu prese speciale (pneumatice sau hidraulice), cu prese manuale (sub formd de jug) sau prin cuie de montaj dispuse la anumite ii"tanie ?ntre ele. Presiunea aplicati trebuie sd asigure un contact perfect intre piesele incleiate, pe toatd ldlimea gi lungimea lor. Stabilirea presiunii _optime n"""""r" se face lindnd seama O6 inillimea secJiunii, de grosimea scdndurilor, de cal1atea de preluciare a fe{elor etc. Pentru cazurile de incleiere obignuite, trebuie sd 5-7 daN/crn'' fie asigurati o presiune de burata minimd de presare depinde de tipul cleiului, de temperatura Tncdperiigi de tipul (forma) elementului. in cazul grinzilor drepte aceastd duratd variazd intre 610 oie, iar in cazul elementelor eurbe (cadre, arce etc') intre 16 9i 24 de ore. Condi{ionarea, prelucrarea sau transportul elementelor incleiate se face dupd

r20 simi

g=

GlTl,

rea

un anumit int'erval de timp (20..,60 ore) 9i depinde de aceiagifactori.

dpe ii de

Cheresteaua folosiid sub formd de scAnduri sau dulapi nu trebuie sd depigeascd grosimea maximd admisd (de 5 cm, ln cazul elementelor drepte 9i 1/300 din raza de curburd, in cazul elementelor curbe).

lmbiniri cu gaibe metalice incleiate cu o gaurd pentru bulon, $aiba reprezintd o pldcu{i metalici (sau mangon) dispusd de reguli central, incleiati de elementele de lemn sau placaj, cu ajutorul unui adeziv rezistent la apd (pe bazi de epoxid). Efortul intr-o asemenea imbinare se transmite de la o piesd la alta prin intermediul unei eclise metalice gi a unui bulon, care la r'€ndul lui solicitd gaiba

-4n

e' * /i

>i >l

e etelor nant6

rea

piesa metalicd, de unde se transmite mdi departe prin intermediul peliculei de clei la de lemn. pelicula de clei de sub gaibd lucreazdlaforfecare 9i parlial la intindere normal pe rost (smulgere), motiv peniru care gaibele se previd la capetele cu guruburi de (presare). strAngere Calculul ?mbindrilor cu gaibe ?ncleiate se face din condilia de forfecare a rostuiui ineieiat. suprafala necesard pentru gaiba metalicS se determinS din condilia ca :

ale.

A.o

') !a

teliere

narea utarea

kxt

gi

itire a mite gi

unde: r" - este rezistenla admisibili la forfecare a lemnului, care se determind linAnd Eeanne de unghiul q pe care ?lface dir"ec{ia for+rei cu direclia flbrelor lennnului'

Fi9.4.33: lmbindri cu gaibe metalice ?ncleiate:

b-b

w-

JWfleFX

5.

a. lmbinare de prelungire; b. imbinare de nod; 1 - eclise; 2 - guruburi de lemn; 3 - gaibe (pldcu{e).

$arpante pentru acoperigurile clidirilor

5.1. Gonsideralii generale $arpanta denumegte ln special scheletul de rezistenld al unui acoperig cu pantd

mare sau medie, folosit la clddirile civile, dar poate denumi gi lntreaga structuri a unei cfidiri din lemn. Aceasta se poate realiza din lemn rotund, ecarisat sau din lemn incleiat.

in funclie de forma tn plan gi de destinafia

construcfiei, acoperigurile cu garpantd, utilizate la clddirile civile, pot avea diverse alcituiri constructive. Forma ln plan gi in elevafie a unui acoperig cu garpantd este determinat de forma in plan a dadirii gi de cerinfele de plastici gi compozilie arhitecturald date de tipul de amlasament. Elementele caracteristice ale unuiacoperig cu garpantd sunt urmdtoarele:

- @,

reprezinti linia orizontali de vdrf, rezultati din intersectia a doui

planuri inclinate longitudinale ale acoperigului;

-

muchia inclinati, sau glellgb , rezultatd din interseclia a doui planurilnclinate ale acoperigului dispuse in sens longitudinal gi transversal; dolie sau muchie intrdndd, rezultati din intersecfia a doud planurilnclinate a]e acoperigului;

streagina sau corniga, reprezinti partea cu care planurile inclinate ale acoperigului depigesc linia conturului perelilor exteriori. Aceasta are rolul de a proteja pere{ii exteriori prin indepartarea apelor cie pe acoperig,

136

5.2.

Alcituirea garpanftf

ac

din lemn pot fi * ^ garpantele inclinate), flind cunoscute sub den Modul de alcituire, de modur de fl-e^s-tigerii.gi luansversale 9i longitudinafra)Cel mdi simptu sd* dispugi ta distanle Oe m'axrn E Yar:pantele cu cdoriori se folosesc vananta fdrd,tirant gi de maxlm g (t rn ambele variante, stabifitati .

.

,"*ffi

dfr

verticale gi orizontaie se rcaltaa Kezemarea gi fixarea cdpriorilor

b gnnz (pane de streagind), sau af r.u . ltil introducerea fi;n,titor, ;

deschiderea de calcul a cdpri,

rcb).

a).

.

in cazul acoperigurilor cu deschideri mai mari gi cu gabarit liber (fird mansardi), se utilizeaze unuldin tipurile de garpante pe scaune'

Fig.5.4. Sdl

a). $arpantd cu scaune per!trrl u b). garpanti or 2 ri

$arpantele pe scaurTe s pozi{ia peretfr ptangeu sd se facd prin inbrrne

in funclie de

(transversali sau longifudrdf Stabilitatea spi"g"e a a

gi

longitudinal),

s€

aslEtrii

transversale gi longitudinab.

cr

lmbinarea dintre cisili cuielor, iar intre popi, rahd co fl

Pana de streagirrd {cu centura de beton armat cu aif

beton.

Din punct de vedse cql simplu, cu scaun dubfu sat ou central gi doud scaune lncinq scaun dublu giarbalefiieri e" Solufia construotitr5 FS destina{ia ctddirii. Cdpriorii se pd rF{?e d

r

Fig. 5.3. Elementele componente ale unei garpante:

1-Talpd;2-Pop;3-Panadecoam6;4-PandintermediarS;5-Cosoroabd;6-clegti; 7

-

Contrafige; 8 - CiPriori.

Tn general, garpantele pe scaune, care formeazi sisteme spafiale, sunt alcdtuite din: bare verticale (popi), pe care reazeme eiemente orizontale-longiiudinale (pane de cimp sau Pane curente);

-

138

sau din lemn rotuM

ql drnnrl

!ryate sau din doui hrcfli. ctn

Cdpriorii se dispun pe ttu*a de

cm.

m

elemente inclinate (cdpriori) dispuse dupi panta acoperigului la intervale de 70-90 cm, care reazemd pe pane (de cdmp, reazem 9i coamd);

ofl:

elemente orizontale

de rigidizare transversald (clegti), care se dispun in

dreptul popilor 9i asigurd imbinarea dintre popi, pane 9i cipriori; bare inclinate de contrav6ntuire transversald gi longitudinali (contrafige). ri.

a). Erd

b).

Fig. 5.4. Scheme de principiu la garpante cu scaune: a). $arpantd cu scaune pentru un acoperig cu 2 pante, cu reazem intermediar, longitudinal; b). $arpantd cu 2 rAnduri de reazeme intermediare longitudinale'

(5) m, $arpantele pe scaune se dispun in lungul clidirii la intervale de 3,5-4,5

in funclie de pozifia perelilor portanli.Se recomandi ca descarcarea popilor pe ptangeu si se faci prin inteimediul unor tdlpi gi pe cdt posibil direct pe pere{ii portanti

r

(transversali sau longitudinali). a acoperigului cu garpantd pe scaune (in sens transversal Stabilitatea spaliali ' prin prevederea contravAntuirilor (contrafigelor) so asiguri longitudinal), 9i iransversale Qi longitudinale, care rigidizeazd popii, panele giclegtii' imbinaiea dintre cdpriori, pane, popi 9i clegti, se realizeazd prin intermediul cuielor, iar intre popi, talpi 9i contrafige, prin chertare 9i scoabe. Pana de sheagini (cosoroaba) gi talpa de repartilie se ancoreazd in placa sau centura cje beton armai, cu ajutorul bdloanelor de aneoraj sau al mustdfiior din o!elbeton.

Din punct de vedere constructiv, garpantele pe scaune se pot realiza cu scaun simplu, cu scaun dublu sau cu mai multe scaune, cu scaune oblice, cu scaun drept ceniral gi doud scaune lncinate, cu un reazem intermediar sau cu doud reazeme' cu scaun dublu gi arbaletrieri etc.

Solutid constructivi este dictatd de dimensiunile

leqti;

destinafia clddirii. Cdpriorii se pot realiza din lemn ecarisat (rigle cu sec{iune dreptunghiulari), sau din lemn rotund cu diametrul de 10...12 cm.Se confeclioneazi dintr-o singuri bucatd sau din doui bucili, cAnd imbinarea se face prin chertare in dreptul panelor. Cipriorii se dispun pe linia'de panti - perpendicular pe coamd, la distanla de 70."90 cm.

sunt (pane

in plan gi elevalie 9i de

1

1

-

Talps scurtd; 2

-

PoE

Fig.5.5. $arpantd cu scaun simPlu:

1

-

Talpd scurt6; 2 * Pop; 3 - CosoroabS; 4 - Pand de c-oam5; 5 - Cdprior; 6 - Cleqti; 7 - Contrafigd a). Schema de rezemare cdPriori.

ft:

6-Cfu

t'7 Y i

Fi9.5.8. $arpantd cu sc:nrrp drr,F.n,,tryVarianta

l: -Tatp.t;2_pop-nnc&{ : ^-_uosoroabd:4 _prErb srt .r 5-pan6interm.;6_Cfufu

1

-

Fig. 5.6. $arpantd cu doud scaune: Talpd scurti; 2 - Pop; 3 - Cosoroabd; 4 - Pand de coamd; 5 - Pani interm.; 6 - Cdprior; 7 - Contrafig5; 8 - Glegti; a). Schema de rezemare cdpriori; b). Schema staticd in dreptul fermei.

140

7 _ Chs{i: a). Schema de rezernarec#bi ,

b). Schema statici^rn

dESf

iE

ffi

1

-

Talpi scurtd;

-

Fig. 5.7. $arPantd cu 6 scaune: - Pand de coamd; 5 - Pane intermediare; I - Clegti; Contrafige; 7 6 - CdPrior; -

Pop;3 --Cosor6aba; 4

'v''\

a),,

,{\

2

l\

\.t t" I

Fig.5.8. $arpantd cu scaune duble oblice. Varianta l: 1 - TalPd; 2-PoP inclinat; 3 - Cosoroabd; 4 - Pand de coamd; 5 - Pani interm.; 6 - Cdprior;

Fig.5.9. $arpantd cu s€une duble oblice' Varianta ll:

a). Schema de rezemare ciPriori; b). Schema statici in dreptul fermei.

a). Schema de rezemare cdPriori; b)- Schema staticih dreptulfermei

7

-

1

3

Olegti;

141

-

-Talp5;

2

7

-

-

PoP Tnclinat;

CosoroabS; 4 - PanE de eoami; 5 - Pani interm.; 6 - Ciprior; CleSti;

d

Elementele verticale 15x15...2Aye0 cm sau dinr le popilor pe ptangeu se hce prl

r Sarpantete qJ sau cu mansarde. r

m

in cazul dd&la

grinzi?ncleiate sau garpante pc

6

-

Pand interm.; 7 - Cdprior; 8- Clegti; a). Schema de rezemare cipriori;

Panele din cdmp curent, de coami gi de streagind, se executd din lemn ecarisat (10x12...20x25 cm). Deschiderea panelor se ia egali cu distanfa dintre popi, respectiv ferme, gi variazi lntre 3,5...4,5 m. Tmbinarea panelor de streagind se face cap la cap, iar a panelor de cdmp gi de coami prin chertare 9i buloane de strdngere in dreptul reazemelor (popilor).

-

Fi9.5.13-:

grprE

-Ancoraj+bulon:2--U

!

,/\ /a\

/n\ /\./\

rt

,/\ ,t\

,/ A\

.1

\ '\ e)'

a)"

Fig. 5.11.: $arpantd cu macaz simplu: 1 -Coardd; 2 - Cdprior; 3 - Arbaletrier; 4 - Cosoroab5; 5 - Pand de coamd; 6 - Montant; 7 - Contrafisd; 8 -lmbinare montant - coardS: a). Schema de rezemare cdpriori; b). Schema staticd in dreptulfermei.

Fig. 5.12.: $arpantd cu macaz dublu: 1 - CoardS; 2 - Cdprior; 3 -Arbaletrier; 4 - Cosoroabd; 5 - Pand intermediard; 6 - Montant; 7 - Contrafigi; I - lmb. montani - coardS; 9 - Bari transversaie; 10 - Clegti; a). Schema de rezemare c6priori; b). Schema staticd in dreptulfermei.

inrerioar* rHt .1. -Tatpe ^rmotnare ln nod centat € _ ?#

11

Elementele verticale ale garpantei - popii, se pot r9ah7 d.in lemn ecarisat de 15x15...2Ax20 cm sau din lemn rotUnd cu diametrul de 12...17 cm' Rezemarea popilor pe plangeu se face prin intermediul unor talpi de reparti{ie.

r

S_arpantele cu macaz se utilizeazi pentru clddiri cu deschideri mai mari

sau cu mansarde.

.

in

cazul clddirilor cu deschideri foarte mari se executd garpante din

grinzi incleiate sau garpante pe ferme din lemn'

nn

pi, oe

re

Fig. 5.13.: $arpantd la acoperig cu 2 ape, din grinzi incleiate:

1

.

_Ancoraji bulon; 2_'tapasuperioare; 3-Talpd inferioard; 4- Diagonale; 5-Ancoraj+buloane

iii;

Fig. 5.14.: $arpantd pe ferme din lemn:

1-Talpdinferioard;2-Aparatdereazem;3-Diagonale;4-.Montan{i;5-Piesdde-. imbinare ln nod centrat;

O

-fatpa

superioard; 7 - Pane; 8 -invelitoare; 9 - Pand de capdt'

143

6.1. Galcuful elementeforl

6. Exemple de calcul

Si

se dimensioneze elementele unei garpante din lemn avAnd urmdtoarele

caracteristici:

r clasa de calitate a lemnului: . clasa de exPloatare: 2 o modul de tratare a lemnului: ignifugat . date geometrice:- deschiderea: L= 7,0 m - inillimea: H= 3,5 m . amplasament 'zonade acliune azdpezii:sor= 1,5 KN/m2 - zona de acliune a vAntuluj : P = 0,5 KPa. o lnvelitoarea :ligld din beton (9rnu=50 daN/mz)'

6.1.1. Dimensionarea 9i r

A. Calculut la starea limitii de n

I

eS:

Relafa de verificare

9*5=,,0 MI M: _''

Calculele se vor efectua conform Normativului NP 005-2003 9i EUROCODE 5'

Valoarea caracteristicd a Tncircdrii din zipadd pe acoperig se calculeazd conform CR 1-1-3-2006:

Q = 1,6' 1,0' 1,0' 1 50 = 240daN I m2 presiunea vdntului la inal[imea z=1om deasupra terenului se calculeazi confonn NP 082-2004 9i se consideri pe zona H cu valoarea:

$ipca se va considera o gi distanla dintre axele capriorforG $ipcile sunt supuse la -nm

DistanJa dintre gipci (interax) -t'r atege.in funclie de tipirlde Egfi (specificatd de producdtor|' Se va considera:

s=30cm Distan{a dintre axele

alege:

ciprirrkr

c=70cm w(to)= 0,4KPa = 40daN/m2 Determinarea unqhiului

c

:

lpoteze de lncdrcare conform CR 0-2005:

E."=lrDo=#.i t-.1

ta?.o, + 1,5' Q*,, * i1,S' ryo,, .Q*- pentru calculul la starea limitd de rezisten[i

(A);

tn cazul unui acoPerig ac[ionat predominant de efeetele zilpezii, rela{ia se scrie:

-

o = arctg

2=3,5 7,0

= arElgfl

Fortple se proiecteazi

n..1

ISSiC*, +1,5,2*+1,05. (V"sayt()

- pentru calculul la starea limiti de rezistenld (A);

* n*,' * iV, i6ft F'l

ducf

Pv coso--s '-s P"-trr=pr-oG,E

.Pz

Vo; = 0,7 conform CR 0-2005

dpe

-e=

sincr

- p. = p_ sira P"s

- -_r

.eo - pentru calculul la starea limiti de serviciu (starea limitd de

i=2

expfoatare normald) (B)

Valoarea

densiff lemilrla a

conform tabelutui 3. din (omul cu uneltele Observalie: in cazul gipcilor nu se iau fn calcullncdrcirile utile Ux sale).

144

po.ss

= 4BOKgi m3

Ars*

6.1. Galculul elementelor garpantei conform NP 005'2003 le

6.1.1. Dimensionarea 9i verificarea gipcilor

A. Calculul la starea

limiti de rezistenti

Relafa de verificare este:

!!&.

*UL

MJ

5.

Mi =,.0

"c'f, egald $ipca se va considera o grindS simplu rezematd cu deschiderea (c=60.'.90cm). d istanla dintre axele cdpriorilor '$ipcile

sunt supuse la incovoiere pe doui direclii (incovoiere oblicd).

rA

Distanla dintre gipci (interax),,s" se alege in funciie de tiPitl de [igld (specificatd de producdtor). Se va considera:

za

Distan{a dintre axele cdpriorilor se va

s=30cm alege:

c=70cm Determinarea unghiului

.

lg(J-=

\); 0

H Ll2$

(f,

=

a

:

.2,H arctg L

Fig. 1: Proieclia forlei dupi axele y-y 9i z'z'

. 2.3.5 r ro =arctgl#= arctgl + cl =45o

se

Fo(ele se proiecteazi dupi direcliile axelor y-y, respectiv z-z (Fig. 1) tA);

coscr=S=PJ -P"'cosa R

Ptz

sina=*3p"2 =P.'sincl P. ide

pra ginci Determ inarga incarcerilor permanente care aclioneaze asu

i

:

Vaioarea densitilii lemnului de brad pentru stabilirea greutSlii gipcilor este conform tabelului3. din Anexd: Itele Po.ss

=480Kgim3

145

Dimensiunile gipcilor se aleg conform tabelului b" =S8mm h" =38mm 9i.p,iu = b"' h"'

Po,nu

=

1 .1

5:

M;=Pi"-'lt)'ct*Pa "'8 12,6.0]2

9i.p,t" = 0,058' 0,038' 480 = 1,06daN/m

lnvelitoarea este din {igl6 de beton: gfio,i" =50daN/m2 incdrcarea din lnvelitoare care li revine unei gipci este:

@

5o .0.3=21.21daNim -98*u.r= coscx, cos45 ninv

o"u

En

(

incdrcarea totald ce aclioneazi pe gipcd este: . P3"* = g3'ol" + g!' = 196 + 21,21 = 22,27 daN I m lncdrcarea totald de calcul ee aclioneazi pe gipcd este:

Pj*'" = 1,35'22,27

=

tj*o

w"5"

.sing = 30,06.sin45 = 21,26daN/m

Determ ina rea

M5

=

:-s

brrgrr perm+Enpll ,,.o"_ 21,26. 0,i5 * 541). flt 2126*s1fr_T. =1,10 - coefibo;h*o =b*o bpop

mg6

= 15cm

h*o =1Scm - caracteristicile geometrice 1

=

15

:

-15t = 421l,Bcmo

12

A = 15'15 =225cmz Determinarea lncdrcdrilor oermanente care actioneazi asuora pooului - greutatea proPrie a lnvelitorii:

gilo =s0daN/m' Lrngi

or-"-=9fi0. vPoP coscl

d .t=

cosd

50,

.

17?='3,s

cos45 cos45

+g[:'o =612'5daN

9ilJ

ul

eu

= 1,35' g'#o = 1,35' 612.5= 826,9daN

- greutatea proPrie a giPcilor:

br'h"'Po,gs nr.buc.

0.058'0,03-8'480.3

- coscr . m vY'vY cos45 i_. 1,75 .g.s o$p"i =o"rpo._ Ypop - "* cosoct=4.4g.cos45 -'' + gffi = 38'9daN o,inoi

giff'"

= 1,35'

gffi

unde: Ao" = b*o

= 4,4gdaN/m2

[^t. = --r--

zveltetea

{ungimea de flambaj :

= 1,35' 38,9 = 52,5daN

b"'h" 'Po,gs . nr'buc' 0,10'0,12'480. 1 ' " rvsr I 0,7=11.4daN/mt cosg m cos45

gfrlno' =

gff;*

31=

lZtr 4,33

=40,4 10'h",1 lr,, =80 cm > 10 ' h"', -ariile de forfecare: Ar., = b

'11.',

=17 '80 = 1360cm2

A,., = b'1,,, = 17' 100 = 1700cm2 -capacitatea portante h forfecare a pragurilor: -primul prag: 0,7R;, .A,,, .ffir,,

?-"=.r,,

ffit,r

0,7. 13,20' 1360' 1,0

=---6.71

m-. = 1+Bb ._.r,r se

13

= 14

g,25$ 3,5

= 1B72,BdaN = 6,71

=O,25 pentru forfecare unilaterald

'A,,, 'mt,t

-l.z

--

tr ,,,,

13,20.17_00 1,0 _ = 3095,2daN = ____i-.25

R!,',

fri.z

175

m,,, =

1+Fb = r+0,25$

-rezistenfe de calcul:

=7,25

v

Xo

Tu

-solicitdrile de compresiune aferente primului prag: Nc,*'t

N^*.A^"

=ffii

''c,ef,2

N^^..

IncrDetfn k,oo =0,6 -

inffi,

k,*

incdrc*i

_

=0,9

r,i

pc

*

, Tu=1,3-lastiiritrr

N.-.A "c'et "s2

I\l

k _ 0,6.incpenn_0 --mm-F

A"t =Ap'l'oi A"z =Ap'z'o

4600.129.28 = 2014daN 129,28+166

Nc.et.t

=kr*3

-- A", +A", 4600'166

_ 0,6.0290.10'. -l k_---_ 0,290_ld *l _E7 fc,go,a = 0,71:: = 3,'! ll/r 13

- 129,28+166 =2586daN

-solicitirile de forfecare aferente fiecdrui prag: F"r,r = Nc,er,r 'cosct F*.r =2O14 'cos23o = 1B53,9daN < F,,r = 1872,BdaN Fur.z = N","r,e .coscl F*.2 = 2586'cos23o = 23B0daN 1F,,2 =3095,2daN

f",o=0,719f=164N,ntr 13

Verificarea la compreciim

g

V oc,eo.d=# 2 crn; [h{N -lungimea panei: lo=25 cm > Sfr.=i2"5 cn Verificarea pe o pani -efortulde lunecare asrp,.a

E

L"r..

=3550.1O-.feS+S -capacitatea portanti la sffirfr! L*0," = Ri,rrA" .nh, -mf A"

=b.c=17.3F=5lJ

mr," =1 (cf. tab. 3.10k

mr=1,0 (pentru

perehtry 96.59S.1S"{o=] -capacitatea portantii h fficr L""0," =

I4"p,r

=&1l.49, rr.r

Ar =lo.b=2i.17 =4ZSq m,

=1+F[ =1*q125 e

E 1J5

k=lo=25 cm e=hJ2=3,512=1,75 cm: rilr,r=1,0 (cf. tab. g.!0rl

rbrfucil L?up,r = tS,O.+25-$=2g B=0,125 (penfu

Caracteristicile lemnului -rezisten{ele caracteristice (cf. tab. 3.3) R",,,

=150 daN/cm2

R,,,,

=30 daN/cm2

ffiru 4' LL., = Rlu-Af t ,{r,,t\,

-capacitatea portanE g

-rezistenlele de calcul vor fi: R Ki = lTlu,i.mo,r .i

Al =a.b=35.17=$lSom a=10'h" =10-3F=36dm

mu,",,=1,0; tcr. #n, a.+l m*" =0.8; mo., =0,55 (cf. tab. 3.5) ^7"--1

,25;

mr

y,,r,=1 ,25 (pentru forfecare unilaterald);

=1+9lt -1+oeF

e

E

175 e=hJ2=3,8t2=1,75 crn

F=0,25 (penbu tortucre 178

=

rrf

*11=1,10 (pentru forfecare bilaterald) (cf. tab. 3.6)

1'^

''" Rl, eilr= 1.0.0.8. 1,25 Ri,, =

t0 . 6,55 .

= 96daN/cm2

Jn 1,25

= 1 3,20daN / cm2 (pentru forfecare unilateral6);

Rit = 1,0 '0,55'* = 15,0daN / cm2 (pentru forfecare bilaterald); t,tu

Caracteristicile chertiirilor gi penelor -ad0ncimea de chertare: hc=3,5 cm> 2 cm; h" 5h"=17,5

"t

Verificarea pe o pani -efortul de lunecare asupra panei L*," = 3550. 1o{(25+ 35) = 213odaN -capacitatea portanti la strivire a panei L""p," = R|,lrA. .ffir," .ffi,

A. = b . c = 17. 3,5 = 59,5cm2 fr.," =1 (cf. tab. 3.10);

m;1,0 (pentru pene longitudinale) L""p,. = 96' 59,5' 1,0' 1,0 = 57 12daN > L"r,p = -capacitatea portantd la forfecare a penelor

Ll=.r

21

30daN

=Riu'ArIE, '{r ' m,

A, =lp .b=25.17 =425cm2 lt

m, = 1+0

e=l+ol2l31,75 =2,Tg

It=lp=25 cm e=hJ2=3,512=1,75 cm Illr,r=1,0 (cf. tab. 3.10) P =0,125 (pentru forfecare bilaterald) Lt"p,r

= 15,0'

425#=

22M,9daN > L*,0 = 2130daN

-capacitatea portante la forfecare a pieselor lmbinate Le-", sp,, =Ri,, ,,1

'ffIU-' ,mf

Af = a.b =35.17 = 595cm2 a=10.h" =10.3,5=35Cm m,

e=lae.25p=6 1.75

=1+Bf

e=hJ2=3,512=1,75 cm F =0,25 (pentru forfecare unilaterald)

179

;

Ls*p,r

=

13,2'595+

= 1309daN

)

Ler,s

= 3550.10+.35 = 1242,5daN

ilumirul necesar de pene

-lemnul de brad este de calfrtae -grinda este ac{ionatd de inc*( -clasa de exploatare 2_

Garacteristicile lemnuk*

nr=#= 3550.10-2.350 2284,9

= 5,4buc.

+ezisten{ele caracteristice (cf- t

(,,,=150 daN/cm2

R',

=33 daN/cm2 R,,,,=30 daN/cm2

-pentru agezarea uniforme a penelor avem: nir =1,5'5,4=8buc.

-rezistenfele de calcul vw

distanla lntre axele penelor va fi:

Rl

d=350/9=38,9 cm < lo+q=!g+gg=60 cm din condilia ca ,,a" sd fie cel pufin egal cu ulo" adicd d=lg+lg=gg cm gi avSnd un numdr de pene egal cu 7 (35O150=7) rezulti distanla finalS intre pene:

mu,",,=1,0; (cf. tab. 3.4)

=ffi*i.t.,,.?

mo,"

=0.8;

Y"=1,25;

d6n=$$Qil=$9 sm

+ecalcularea capacitdlii portante la forfecare a pieselor imbinate:

mo,,

= 13,2'4254^=1137,9daN

A? =

a.b = (SO -ZS).t

m-

4.93

I

t

L*,n =976,3daN

= 42'cm2; a=27,5 cm

=1+0L =I+o2s47E =4.93

L",,n

e

175 '10-2 3550 '27,5 = = 976,3daN

=0,55 (cf. tab- 3-5il

=1,25 (perfrr

Tr,x

Tq1=I,1 0 (pentru

.*

eabulul ?mbindrii unei grinzi folosind pene prismatice oblice 9i cunoscdnd urmdtoarele: grinda este compusd din doud elemente cu secliunea 16v24 cm;

':

[6fiTF

tr th

96Sd*{;.cr

Rf., = 1,0.0,8.* =

2l14r: s

1,25 1,25

R:' = 1,0.0,S5

*1.25 = l3?r{,3;

Rlrr = 1,0. 0,5S.

*110 = lSIldaF{, or

Caracteristicite

6.3.5. Exemplul5

forfese =

Ri.ri = 1,0 . 0,8 LLp,r

fr

imt*nri

-ad6ncimea de chertarer h"=4,5 cm < h/S=24rrS4I oml -lungimea panei: lo=25 cm

-lumina Tntl.e pene: s=l$+lglt=37,S cm > le=Zs -inclinarea panei:

qrmr

h^ 4.5 tgP=i=E= 0,18;$=tt+

V"rin""r"

ta sfuivire

L*,0 s Lojk,

L",o = (25+2s). 39s_

to-I : ngf,U stiuie a g

-capacitatea portantr h f1'1"qP's=

lll -rLar -€Pr

Llo,".eoszF;EES

4"0," = Ri,1 'A",rr

180

.mr.rn

-lemnulde brad este de calitatea l9i nu este tratat; -grinda este aclionatd de incdrcarea permanentd Q=3900 daN/m -clasa de exploatare 2.

Caracteristicile lemnului -rezistenfele caracteristice (c,f. tab. 3.3) R",,,=150 daNlcm2 R"., =33 daN/cm2 R,,,,=30 daN/cm2

-rezisten{ele de calcul vor fi: P

Rf =ffir,i.m0,,.? mr,",,=1,0; tcf. taO. g.+l mo,"

y

=0.8;

=0,55 (cf. tab. 3.S)

mo,,

1,25 {pentru forfecare un ilatera la); Yr,n=1,10 (pentru forfecare bilaterala) (cf. tab.3.6) "

=1,25;

T q1 =

Ri.r w{,= 1,0' 0,8'

g 1,25

R!.' =1,0'9,6'

JX 1.25

= 96,0daN/cmz

=21,12daNlcm2

Rfu = 1,0.0,55

*1.25 = 13,2daN/ cm2 (pentru forfecare unilateral6);

Rir = 1,0' 0,55' ",1

*1,10 =

'{'|

1

5,0daN / cm2 (pentru forfecare bilateralS);

Caracteristicile im bi nari i -addncimea de chertare: h"=4,5 cm < hl5=2415=4.8 cm -lungimea panei: lp=25 cm -lumina Tntre pene: s=lg+lgll=37,5 cm > lp=25 cm -inclinarea panei:

tgp=F =#=0,18; lD z5

g=1g,2o

Verificarea la strivire L*,0 S LoJl'" L*.0 = (2S+25). 3900.

-capacitatea portante I oblic -cap.s

_ -

lLo,. =

L'o',, 'eos2 R|,,, 'A",rr

1

0-, = 1 9SOdaN

h strivire a panei dispuse oblic:

. F + i.lLo.. sin2

p

.ffir .ffi,

181

;

^

O*u

b.h" =ffi=ffi

16.4,5

6.3.6. Exemptuf 6

=73,1cm2

Calculul capacitdfii porfits- | dintre doui piese de lerrr qrr -fmbinarea se realizea-r:i o h"=20mm, agezate pe h6 rl -elementele imbinate a, gtrEi -lemnul este din clasa @{ cul

rnr=1,0 (cf' tab.3'10) m,=1,0 (pentru pene longitudinale)

LL." = 96 '73,1'1,0 '1,0 = 7017,6daN Llo," =

R!,r.A"r'ffir'ffi..

= b' h"' sinp = 16' 4,5' 0,1 74 = 12,53cm2 LL.. = 21,12' 12,53'1,0' 1,0 = 264'6daN A",L-

7017,6.264,6

r obf,c

t=

-6p,s

264,6 . cosz 100 +7017 ,6. sin2 100

1856857

=-256+211,6

= 3971daN

rqf-

I---T-

Ls,p = 1950daN < Lo#" = 3941daN

Verifi carea la forfecare

#+.rc,

L*p 3 fop,r .A,,, .tt't LP-, qt = R:, ,{t 'il ,

Ar',, = b. to =

I "$_

m,

16'25= 400cm2

nhl=1,0 (cf. tab. 3.10) nri =

IH *S l+t

t 25 1+Bt =r*O,rrU =2.39 ,,rU

0 =0,1 2S (pentru forfecare bilaterald) e=4,512=2,25 cm 1n f-p,r = 1 5,0' 400' = 251 0,5daN > L",,0 = 1 950daN

".*:.

Hr+; $-i#

t: -*_i

tib

Verificarea la forfecare a pieselorTmbinate Ln*o,t > L*,n

Annaill

a1=2dc=18grrun-

475 = 1462,5daN

L*,s = 39oo.1o-2

-capacitatea portanti a pieselor imbinate: mr'r .Ag Le-^. ,,il wy't = R:,

Distanfe (cf. figurii 5 rfrr a=0o

:

m,

Af = b'l = 16.37,5= 600cm2 ITlr,t=1,0 (cf. tab. 3.10)

?2=1,2dq=lffipq CdE| fu1=1,Sds=f ffi1sq c{

aa6=0,7d"=63rm;

Capacitatea portantii a -mffitil [o' R",o,n = 8. 3,74 -.16|$ =g

m, =1+Ffr =1+0,25 ^W*=5,2 2,25

Ro,o,r = R".o.r = (t

F =0,25 (pentru forfecare unilaterald)

k,=minl

e

t

10

LL,r = 13,2'600f;= 1523daN > L*,s = 1462,5daN;

* ql

lq - tz

-q

-t

h t, ,t'15'tL'25-\,i'

kr=1'0

k.=minl€qft1,fr kz=1,25

6.3.6. Exemplul6

Calculul capacitilii portante, conform EUROCODE 5, a unei Tmbindri de prelungire dintre doud piese de lemn cunosc6nd urmdtoarele: -Tmbinarea se realizeazd cu 8 pene inelare cu diametrul d"=$gp* gi TnSllimea h"=20mm, agezate pe doui rdnduri longitudinale; -elementele imbinate au grosimea 70mm iar eclisele de imbinare 55mm; -femnuf este din clasaC24 cu pk=350k9/mJ.

,__-{!r.

I

'lgq

'J

Distan{e (cf. figurii5 din Anexi) minime din condiliicostructive:

a=0o ai=2dc=1Bomm'

a2=j,l("=1g8mm; se alege

a2=1

a31=1,5ds=135mm; se alege

a31=1

20mm'

5gpp'

a4c=0,7dc=63mm; se alege aa"=9966.

Capacitatea portantd a imbindrii [o . R",o,n = 8' 3,74' 104 = 29.88. 104N Ro,o,r =Ro,o,r =

kr . kz . k, . ko(35.

dy)

t, t, t1 k.=minft "1 """[''1,s.h"'z,s.h. ], 1,5.h.=-i!-=183: 25.20 1,5'20 "--' =+ ' 25.h"=.!0.,=1.4 )' kr=1'0

dg, 150 :a7^ - 2.20 #F=#=i,,, 4.d.)'24-

fr.').l; k, =minl' 125;f$ \

kz=1,25

k.

=

min[1,75'#)'

ah

=

#

=

to

fn,o,o

=kr*ff

l