Capitolul 4

Capitolul 1 Materiale din lemn folosite n construcii

Capitolul 1MATERIALE DIN LEMN

FOLOSITE N CONSTRUCII1.1. Pdurea ca ecosistem i surs de materii prime i energie

Pdurea, noiune cu valoare de simbol, ce semnific nsi ecosfera, reprezint o ntruchipare a existenei umane, condiia primar pentru apariia, meninerea i dezvoltarea omului. De-a lungul evoluiei societii, relaiile dintre om i pdure s-au derulat sub multiple aspecte, cuprinse ntre confruntare i armonizare i continund s aibe semnificaii noi, complexe i de durat. Pentru lumea de azi i de mine, aceste relaii au un rol deosebit de important, pdurile constituind prin produsele i funciile lor ecoprotective un patrimoniu al umanitii.

Dup datele communicate de Organizaia Naiunilor Unite pentru Alimentaie i Agricultur (F.A.O.), pdurile ocup aproximativ o treime din suprafaa continentelor (tab. 1.1), din care numai 50% este luat n exploatare, restul constituind nc zone virgine, cuprinznd imense rezerve de aur verde siberiene, braziliene i africane. Pdurile de rinoase, a crui lemn este folosit cu preponderen n construcii reprezint aproximativ o treime din totalul suprafeei mpdurite.

Repartiia actual a resurselor forestiere pe mari regiuni geografice Tabelul 1.1.

Regiunea geograficSuprafaa uscatului

(mil. ha)Terenuri forestiere

(mil. ha)Suprafaa de pdure pe locuitor (ha)Pduri de rinoasePduri de foioase

Suprafaa

(mil. ha)Volum pe picior (mil. ha)Suprafaa

(mil. ha)Volum pe picior (mil. ha)

Europa4711450,31828 100595 400

rile fostei Uniuni Sovietice2 1441 2453,2179666 00018513 000

Asia2 7005500,19903 60041011 400

Africa2 9706982,3442006944 200

America de nord1 8757503,3444034 00027310 800

America central272760,923720036700

America de sud1 7508675,282060084776 000

Zona Pacificului8422555,4046002493 800

TOTAL13 0344 5921,831 473113 3002 753125 300

Fondul forestier public din Romnia este constituit din totalitatea suprafeelor de teren cu destinaie forestier, aflate n proprietate privat sau a statului. Regia Naional a Pdurilor este administratorul acestui fond forestier.

Romnia a fost i continu s fie o ar forestier (tab. 1.2); pdurile, care constituie fondul forestier, sunt repartizate neuniform sub raportul teritorial: n zona de munte aproximativ 65%, n zona de deal 28% i n cea de cmpie 7%.

Fondul forestier n Romnia Tabelul 1.2.

Fondul forestier (mii ha)Fondul forestier raportat la suprafaa uscatului (%)Suprafaa de pdure pe locuitor (ha)Pduri de rinoase (mii ha)Pduri de foioase

(mii ha)

6 36026,80,27Molid1 427Fag1 894

Brad 315Stejar1 143

Pin 137Foioase moi 334

Alte specii 43Alte specii 936

TOTAL1 922TOTAL4 307

Principalele caracteristici ale fondului forestier public n etapa actual sunt: Suprafaa total - circa 6,3 milioane ha.

Pondere n suprafaa total a Romniei - 27%

Masa lemnoas pe picior - aprox. 1.350 mil. m.c.

Volumul mediu de biomas - 212 mc / ha

Creterea medie anual - 5,6 mc / ha

Volum comercial actual - aprox. 15 mil. mc / an

Distribuia funcional - 44% pduri de protecie

- 56% pduri de producie.n ceea ce privete structura fondului forestier pe categorii administrative, situaia se prezint astfel:

Suprafaa ocupat de pduri - 5.869,8 mii ha (97,85%)

Suprafaa destinat produciei - 22,3 mii ha (0,37%)

Suprafaa destinat administraiei - 38,1 mii ha (0,63%)

Suprafaa destinat culturilor forestiere - 3,6 mii ha (0,06%)

Suprafaa destinat rempduririi - 18,5 mii ha (0,31%)

Suprafaa neutilizabil - 37,0 mii ha (0,62%)

Litigii - 8,3 mii ha (0,14%)

Suprafaa temporar transferat altor firme - 1,2 mii ha (0,02%)

Structura pe specii a fondului forestier, redat n diagrama din figura 1.1 relev c pe primul loc se situeaz fagul, care reprezint 31,7% din totalul pdurilor, urmat de molid (23,5%),

Fig. 1.1. Structura pe specii a fondului forestier public stejar (17,8%), brad (11,5%), salcm (4,3%), plop i salcie (2,4%), pin (1,9%), tei (1,8%) i alte specii care reprezint 5,1% din fondul forestier.

n perspectiv se preconizeaz creterea fondului forestier prin rempdurirea zonelor exploatate n exces i a pdurilor mbtrnite.

Destinaia masei lemnoase recoltate anual din fondul forestier public este prezentat n figura 1.2.

Fig. 1.2. Destinaia masei lemnoase recoltate anual

Pdurile Romniei se caracterizeaz printr-un potenial productiv superior; comparativ cu date similare nregistrate pe arborete din centrul Europei, din Ucraina i din partea european a Rusiei, pdurile realizeaz la aceeai vrst nlimi i creteri medii superioare cu 1520%. Din volumul total de mas lemnoas pe picior, lemnul existent n trunchi, care reprezint 7585% poate fi utilizat pentru prelucrare.

Pdurea reprezint baza economic a produciei de lemn, dar cel puin tot att de important este faptul c prin existena lor, pdurile au o contribuie esenial la asigurarea i mbuntirea regimului hidrologic, a puritii i mbogirii resurselor de ap subteran. La nivelul majoritii naiunilor pdurea este considerat ca un factor economic care servete la meninerea existenei umane. Mutaiile ce au loc n evoluia tehnic, economic i demografic, fac ca nsui destinul lemnului s fie evaluat printr-o viziune nou. ntreaga activitate de exploatare i industrializare a lemnului trebuie s fie corelat cu potenialul productiv al fondului forestier pentru a asigura generaiilor viitoare continuitatea produciei de mas lemnoas i multitudinea funciilor ecoprotective ale pdurilor.

Ultimul indicator statistic elaborat pentru anul 2008 relev c n anul respectiv s-a exploatat un volum mai mic cu 4.7%, fa de anul 2007 (tab. 1.3.).Volumul de lemn exploatat, n anul 2008 comparativ cu anul 2007, pe specii lemnoase Tabelul 1.3.

20072008Diferene ()

Anul 2008 fa de anul 2007

mii m.c.

Total1460813977-631

Lemn rotund total1300512472-533

-Rinoase56705045-625

-Fag39574080+123

-Stejar10541207+153

-Diverse specii tari11141168+54

-Diverse specii moi1210972-238

Coaj1078720-358

Alte sortimente525785+260

1.2. Lemnul ca material modern de construcie

Material de construcie tradiional i regenerabil, lemnul este folosit n ultimele decenii la realizarea unor cldiri de locuit, social-culturale, sportive i administrative, datorit calitilor sale de baz, precum i a tratamentelor pe care tehnica i tehnologia actual i le aplic.

Ptrunderea lemnului n existena omului a constituit o adevrat istorie a cunoaterii i folosirii lui, nti gospodrete i apoi industrial, care a generat zeci de meteuguri, importante ramuri industriale i de art, cu semnificaii adnci pentru viaa spiritual, cultural i economic n diferite ri. Premergtor metalului i betonului armat, ca material de construcie, folosit cu mult art la construcia de locuine, biserici i poduri (fig. 1.3), lemnul a supravieuit n competiia cu celelalte materiale de construcie i este astzi utilizat la realizarea unui fond important de locuine.

n epoca contemporan, caracterizat printr-o rapid dezvoltare economico-social i o reanalizare a necesitilor, aspiraiilor i exigenelor omului, cnd lemnul servete att la construcia i amenajarea locuinei, n industrie i transport, la obinerea unor produse de uz curent i cnd n acelai timp este irosit cu mult uurin, reducerea lui a declanat n ultimele decenii o ngrijorare la fel de alarmant ca i criza energiei. Pentru refacerea fondului forestier i asigurarea cantitii necesare de lemn pentru industrializare i pentru construcii, n foarte multe ri se depun eforturi susinute pentru a crete suprafaa i calitatea pdurilor, paralele cu valorificarea superioar a masei lemnoase tiate.

Datorit caracteristicilor fizico-mecanice superioare, precum i a multiplelor avantaje de ordin tehnic i constructiv pe care le prezint, lemnul va constitui i n viitor unul dintre principalele materiale de construcie care va sta la baza realizrii unui volum important de construcii. Materialul lemnos, mai ales sub forma produselor moderne rspunde cu prisosin actualelor cerine din domeniul construciilor, n ceea ce privete reducerea greutii proprii a elementelor de construcie i a reducerii consumului de energie nglobat.

Importana lemnului ca material de construcie mai ales sub form de produse moderne (lemn lamelat ncleiat, lemn densificat, stratificat, plci din achii i fibre de lemn) l situeaz n grupa principalelor materiale utilizate n construcii.

n rapoartele prezentate de Comitetul Exploatrii Forestiere i de Comitetul Comisiei Economice Europene se evideniaz tendinele actuale privind utilizarea lemnului i a produselor noi pe baz de lemn n construcii, prioritate avnd casele prefabricate din lemn.

Pe plan mondial s-a trecut printr-o activitate de consolidare a cuceririlor n domeniul tiinei i tehnologiei construciilor moderne din lemn sub aspectul perfecionrii soluiilor constructive i tehnologice i al mbuntirii metodelor de calcul. Paralel s-au desfurat cercetri pentru perfecionarea tehnologiilor privind executarea elementelor ncleiate i a msurilor chimice de protecie a lemnului mpotriva biodegradrii i a focului, pentru utilizarea de noi materiale composite (lemn beton) sau armate (lemn oel sau lemn materiale plastice) cu caracteristici superioare, care s asigure o mbuntire a performanelor elementelor i structurilor din lemn, sub aspectul eficienei tehnico-economice, precum i a durabilitii i siguranei n exploatare. Se remarc, de asemenea, o preocupare susinut pentru economisirea materialului lemnos, n special a cherestelei, prin reducerea consumurilor i folosirea pe scar larg a nlocuitorilor (placaj, plci aglomerate i fibrolemnoase, lemn densificat), precum i prin folosirea lemnului lamelat ncleiat, care permite utilizarea raional a materialului lemnos de caliti diferite i a celui de mici dimensiuni.Lemnul lamelat ncleiat, i mai nou lemnul lamelat ncleiat asociat cu bare din oel constituie n prezent un material important de construcie att pentru case de locuit, ct i pentru construcii cu deschideri libere medii i mari.n ara noastr, la realizarea elementelor de construcie i a caselor integral prefabricate din lemn se utilizeaz prioritar lemnul masiv i mai rar lemnul lamelat ncleiat, lemnul stratificat (densificat), placajul de construcie i plcile din achii sau fibre de lemn.

Fig. 1.3. Tradiii n construcia de lemn n ara noastr

Lemnul, mai ales sub forma unor produse moderne, ameliorate i tratate contra biodegradrii i a focului va constitui n viitor unul dintre principalele materiale de construcie pentru casele integral prefabricate, graie caracteristicilor fizico-mecanice superioare i a avantajelor de ordin tehnic i constructiv pe care le prezint.

Cantitatea de material lemnos utilizat sub diverse forme, la nivel mondial, n etapa actual echivaleaz cu cea a oelului (aproximativ 700 miliarde tone, ceea ce reprezint circa 1,5 miliarde m3).

Structura utilizrii lemnului pe consumatori este foarte diferit n diversele ri ale lumii; astfel n Germania la nivelul anului 1995, structura era urmtoarea: industria mobilei 45%, ambalaje i transporturi 19%, construcii 27%, diverse 9%, iar n S.U.A. consumul mare l deine industria construciilor, aproximativ 70%. n Canada i S.U.A. consumul de cherestea n construcii este de 34 ori mai mare dect n multe ri dezvoltate din Europa (tab. 1.4).

Consumul mediu de lemn i produse pe baz de lemn pentru locuine n diverse ri i zone geografice (m3/1000 locuine) Tabelul 1.4.

ara, RegiuneaLemn rotund i ecarisatProduse pe baz de lemn

TotalLemn de rinoaseLemn de foioasePlacajPALPFL

S.U.A.49341776882125

Rusia3472866112155

Europa18714641113011

1.3. Specii de lemn utilizate n tehnica construciilor

Principalele specii de lemn indigen utilizate sunt:

Lemn de rinoase:

bradul care se ncadreaz n categoria lemnului uor i moale, cu contrageri mici i rezistene mecanice medii; prelucrrile mecanice se fac fr dificulti dar relativ mai greu dect la molid din cauza smulgerilor de fibre;

laricele, caracterizat ca un lemn potrivit de greu, moale, cu rezistene mecanice foarte mari pentru specia de rinoase;

molidul, caracterizat ca un lemn uor i moale, cu contragere total mic i rezistene mecanice medii; prelucrarea mecanic a lemnului de molid se realizeaz fr dificulti;

pinul, care se ncadreaz n categoria lemnului greu i moale, cu rezistene medii la solicitri mecanice.

Lemn de foioase:

carpenul, care se ncadreaz n categoria lemnului greu i tare, cu contrageri mari i rezistene mecanice medii superioare fagului;

fagul, lemn greu i tare, cu contrageri mari i proprieti mecanice medii; prezint dificulti la uscare, avnd tendina de a se crpa i a se deforma;

frasinul, care se ncadreaz n categoria lemnului greu i tare, cu contracii mari;

paltinul de cmp sau de munte, lemn relativ greu i tare, cu rezistene ncadrate n categoria medie;

plopul, din clasa indigen, negru sau tremurtor i din clona adaptat la condiiile de vegetaie din ara noastr (euroamerican), lemn uor i moale, cu contrageri reduse i rezistene mecanice reduse;

salcmul de plantaie, care este un lemn greu i tare, cu contrageri i rezistene mecanice mari.

Domeniile de utilizare n tehnica construciilor ale diverselor specii de lemn de rinoase i de foioase sunt prezentate n tabelul 1.5.

Domeniile de utilizare pentru diferitele specii de lemn, prezentate n tabelul 1.5 nu sunt restrictive. Pentru diversele categorii de construcii se pot utiliza i alte specii, cu respectarea condiiilor de rezisten, stabilitate, comportare la umiditate i biodegradare.Domeniile de utilizare ale diverselor specii de lemn indigen la realizarea elementelor structurale

Tabelul 1.5.

Specia

Brad, molid, pinCase prefabricate, construcii provizorii, elemente structurale la cldiri civile, cu deschideri medii i mari, arpante de acoperi, panouri de cofraj, tmplrie, lemn lamelat ncleiat

LariceCase prefabricate, elemente structurale la arpantele acoperiurilor, stlpi pentru eafodaje i susineri

Carpen, frasinElemente structurale supuse la solicitri reduse, arpantele acoperiurilor cu deschideri mici i medii

FagElemente de rezisten la construcii provizorii, stlpi pentru eafodaje i susineri

MesteacnElemente structurale la diferite categorii de construcii

PlopElemente structurale n cazul unor solicitri mecanice reduse

SalcmElemente structurale la construcii agrozootehnice, stlpi pentru eafodaje i susineri

Cer, gorunStlpi de rezisten, structuri la panouri portante, arpante de acoperiuri pentru deschideri mici i medii, tmplrie

StejarElemente structurale cu solicitri mecanice importante la construcii cu diferite destinaii, case integral prefabricate din lemn, tmplrie

1.4. Casa prefabricat din lemn avantaje, prioriti

Creterea produciei de construcii din lemn pe plan mondial rezid din posibilitile largi de realizare i diversificare a elementelor structurale prin procedee tehnologice simple, industrializate, precum i a uurinei de a se adapta multiplelor forme i necesiti constructive. Se confer astfel un domniu larg i variat de aplicare a lemnului, att la construciile civile, ct i la unele construcii industriale i agricole.

Cercetrile efectuate n cadrul Comisiei Economice Europene arat o scdere a consumului mediu de cherestea, crescnd n schimb consumul produselor noi pe baz de lemn (placaj, PAL, PFL, lemn lamelat ncleiat, lemn densificat-durolemn), care valorific superior masa lemnoas (tab. 1.6).

Domenii de utilizare a lemnului i a produselor pe baz de lemn n rile membre CEE Tabelul 1.6.

Domenii de utilizareLemn ecarisat (%)Produse pe baz de lemn (%)

1990200019902000

Construcii58,160,648,663,4

Ambalaje16,119,90,96,5

Mobil6,39,337,126,6

Transporturi2,30,51,20,2

Minerit3,10,511,43,0

Alte domenii14,19,20,80,3

TOTAL%100,0100,0100,0100,0

mil. m393,2135,0146,021,671,092,0

Indice de cretere 2000/1990-1,451,57-3,294,26

n marea majoritate a rilor din Europa i ndeosebi n SUA, Canada i Rusia, lemnul lamelat ncleiat, tratat insectofungicid i ignifug a cptat o extindere tot mai mare n construcii, la realizarea caselor prefabricate i a structurilor de rezisten pentru acoperiurile cldirilor cu deschideri medii i mari.

Casele prefabricate din lemn, amenajate astfel nct s asigure interioare n care s se desfoare activiti de via i odihn ale oamenilor, n mod temporar sau permanent, realizate att n mediul urban ct i n cel rural, constituie o soluie preferat n multe ri europene, precum i n SUA i Canada, datorit avantajelor pe care le prezint: casele familiale (parter sau etajate) din prefabricate uoare din lemn i produse noi pe baz de lemn se execut ntr-un timp redus (1015 zile), cu minimum de manoper, consum de materiale i energie nglobat (5060% din consumul de energie nglobat la cldirile din zidrie sau beton armat), cost convenabil, valorificnd la maximum avantajele micii mecanizri.

n diversele ri se consider c argumentele puternice n favoarea promovrii i extinderii n viitor a caselor familiale integral prefabricate din lemn i produse pe baz de lemn se datoreaz:

greutii proprii reduse, n raport cu caracteristicile mecanice pe care le prezint, ceea ce conduce la un coeficient de calitate superior metalului i betonului;

rapiditii montajului i posibilitii de montare i demontare simpl i rapid indiferent de condiiile de clim;

posibilitatea de realizare industrial prin prefabricare a elementelor i subansamblelor constructive;

consumului redus de energie nglobat cantitatea de energie necesar producerii i punerii n oper a unui m3 de cherestea este de aproximativ 5 ori mai redus n comparaie cu cea necesar pentru un m3 de zidrie sau beton;

posibilitilor multiple de asigurare a unor condiii superioare de confort interior;

reducerii consumului de energie n exploatare.

Se remarc n foarte multe ri dezvoltate tendina actual de a se trece de la cldirile multietajate la cele familiale parter sau parter i unul sau dou etaje, casele realizate din panouri prefabricate din lemn i produse derivate pe baz de lemn n combinaie cu alte materiale moderne concurnd cu cele realizate din zidrie de crmid sau beton.

Cercetrile intreprinse n diverse ri, n ultima perioad, sunt intreprinse n direcia promovrii unei producii realizate integral industrializate, cu seciuni tipizate, urmrindu-se asigurarea proteciei insecto-fungicide i ignifuge a materialului lemnos i perfecionarea sistemelor de mbinare.

ntr-un mare numr de ri din Europa (Belgia, Danemarca, Irlanda, Norvegia i Anglia) ponderea caselor pentru una sau dou familii se situeaz ntre 65 i 70%, iar n SUA ele reprezint aproximativ 60% din totalul locuinelor. n Canada se realizeaz anual aproximativ 100.000 case din panouri prefabricate din lemn i produse pe baz de lemn. n ara noastr, n condiiile n care fondul construit pentru locuine este deficitar, casa prefabricat din lemn, destinat locuirii, va constitui o opiune, datorit avantajelor pe care le confer.

1.5. Avantajele si dezavantajele utilizarii lemnului n construcii1.5.1. Avantajele construciilor din lemn Densitatea aparent redus fa de rezistena relativ mare.Comparativ cu densitatea celorlalte materiale principale de construcie (zidrie, beton armat, oel, etc.) se poate constata c lemnul este de 3,5 16 ori mai uor iar raportul dintre rezisten i densitate are valoarea comparabil pentru lemn i oel, atat la compresiune cat i la intindere. Greutatea redus a lemnului face ca toate construciile realizate din acest material s prezinte o comportare favorabil la aciunea seismic, s poat fi amplasate cu mai mult uurin pe terenuri dificile de fundare i s necesite consumuri mai reduse de materiale n structurile de fundaii. Prelucrarea i fasonarea uoar a lemnului atat n uzin cat i pe antier, datorit rezistenelor reduse la prelucrare, cu posibilitatea executrii construciilor n orice anotimp, fr ca s necesite msuri speciale de execuie. Viteza de execuie este mare, prin eliminarea lucrrilor umede specifice construciilor din beton armat sau zidrie, iar darea n exploatare a construciilor de lemn este posibil imediat dup terminarea lucrrilor. Existena mai multor sisteme de asamblare, cu posibilitatea demontrii i a refacerii pariale sau totale a elementelor i construciilor. Posibilitatea realizrii unor forme i gabarite deosebite care sunt dificil sau chiar imposibil de realizat cu alte materiale de construcie. Exist construcii din lemn sub form de arce sau cupole cu deschideri ce ating 100 m. Proprietile termice sunt favorabile pentru construcii.

n comparaie cu oelul, betonul i chiar crmida, lemnul are:

- coeficientul de conductibilitate termic ( ) mult mai redus, ceea ce justific folosirea lui ca material pentru izolaie termic cu bun eficacitate. Lemnul opune o rezisten termic, la trecerea unui flux de cldur prin el, de 300 400 ori mai mare decat oelul i de 7 10 ori mai mare decat betonul;- coeficientul de dilatare termic liniar in lungul fibrelor ( ) redus face s nu fie necesare rosturi de dilataie termic la construciile din lemn i s prezinte o comportare bun din punct de vedere a rezistenei la foc. Pentru lemnul de rinoase, de exemplu, coeficientul este de 410-6510-6, adic aproximativ de 2-3 ori mai mic decat coeficientul de dilatare termic a oelului i al betonului armat. Durabilitatea mare a construciilor din lemn, aflate intr-un regim optim de exploatare, din punct de vedere a condiiilor mediului ambiant

Cheltuielile de intreinere sunt cele de tip curent cu excepia finisajului exterior care necesit ntreinere periodic (vopsea la 78 ani). Interveniile asupra elementelor de lemn, pentru consolidare sau refacere, se fac uor i la faa locului. Comportarea relativ bun din punct de vedere a rezistenei la foc.Lemnul, dei este un material combustibil, se comport bine din punct de vedere a rezistenei structurale la foc deoarece elementele masive se consum relativ lent, cu o vitez de 0,5 0,7 mm / minut, ceea ce presupune o scdere a seciunii transversale de 1 cm pe fiecare fa ntr-un sfert de or timp n care temperatura incendiului poate s ajung la 700 800C. Pe de alt parte, rezistena i rigiditatea lemnului n interiorul seciunii carbonizate rman practic neschimbate. Posibilitatea refolosirii lemnului, dup o perioad de utilizare, la realizarea altor elemente de construcii i utilizarea lui pentru producia de energie face ca deeurile s fie reduse, respectiv reciclabile. Caracteristicile arhitecturale deosebite i senzaia de cldur pe care o d lemnul fcand s fie folosit nu numai ca i material structural dar i ca material de finisaj sau aparent, cu efecte estetice deosebite. Posibilitatea asocierii lemnului cu oelul sau cu betonul i formarea unor structuri mixte eficiente.

1.5.2. Dezavantajele construciilor din lemnLemnul, ca i produs natural, de natur organic, avand structura neomogen i anizotrop pe lang caliti are i o serie de inconveniente i dezavantaje cum ar fi: Variabilitatea foarte mare a caracteristicilor atat intre specii ct i n cadrul aceleiai specii datorit unor surse de variabilitate foarte diverse Variaia caracteristicilor mecanice i fizice pe diferite direcii fa de direcia fibrelor.Datorit neomogenitii structurii lemnului rezistenele sunt diferite n lungul trunchiului lemnului i pe seciune transversal, variaia acestora fiind cuprins ntre 10 40 %. Influena mare a umiditii asupra caracteristicilor fizico-mecanice, a dimensiunilor i durabilitii lemnului. Spre exemplu variaia umiditii de la 5 pan la 15% duce, la unele specii de lemn, la scderea cu aproape de 2 ori a rezistenei la compresiune. Creterea umiditii favorizeaz, de asemenea, degradarea biologic a lemnului , n special datorit aciunii ciupercilor i creaz probleme de sntate pentru ocupanii construciilor. Sortimentul limitat de material lemnos att n ceea ce privete dimensiunile seciunii transversale ct i n privina lungimilor. Folosirea unor elemente, sub form de grinzi sau stalpi, cu dimensiuni transversale mari (de obicei peste 20 cm) sau cu lungime mare ( peste 5-6 m) duce, de multe ori, la preuri ridicate. Aceast deficien se poate elimina prin folosirea unor elemente compuse sau a unor elemente realizate din scnduri ncleiate. Defectele naturale ale lemnului (defecte de form i structur, crpturi etc.), defectele cauzate de ciuperci, insecte sau de unele substane chimice precum i efectele fenomenelor de contracie i de umflare reprezint inconveniente importante ale materialului lemnos de construcie. Degradri produse de ciuperci i insecte atunci cand nu exist un tratament corespunztor mpotriva acestora.

1.6. Condiii de calitate

1.6.1. Factori care influenteaza calitatea lemnului

Calitatea lemnului variaz atat intre specii cat i in cadrul aceleiai specii. Sursele de variabilitate in cadrul unei specii sunt diverse, iar o sintez a lor i a consecinelor acestora se prezint in fig. 1.4.

pl

Fig. 1.4. - Surse de variabilitate la lemn i consecinele lorPot exista, o serie de defecte cum ar fi crpturile sau defectele produse de insecte i de ciuperci, defecte ce influeneaz calitatea materialului i duce la mpartirea acestuia n clase de calitate.1.6.2. Procedee de clasificare a lemnului pe clase de calitateExista dou procedee de clasificare a calitii lemnului:

clasificarea tradiional se realizeaz in urma unui examen vizual i are in vedere factorii de reducere a rezistenei care pot fi examinai (in principal nodurile i limea inelelor anuale); clasificarea mecanic se realizeaz pe baza unor incercri mecanice (procedeul mecanic sau cu maina).Normele europene EN 388-1994 sorteaz lemnul pentru construcii n 9 clase pentru rasinoase i 6 clase pentru foioase.Clase de calitateTabelul 1.7.

SpeciaClase de rezisten

C10C18C24C30C40

Molid, brad, larice, pinxxx--

Stejar, gorun, cer, salcam-xxx-

Fag, mesteacan, paltin, frasin, carpen-x-xx

Plop, anin, teixx---

Clasa de rezisten a lemnului, conform tabelului 1.7., se definete prin valoarea rezistenei caracteristice la ntindere din ncovoiere, exprimat n N/mm2.

1.7. Lemnul natural ca material de construcie

n functie de modul n care se pastreaz structura materialului lemnos pentru produsele utilizate n tehnica constructiilor se disting doua categorii importante: produse care pastreaza structura materialului lemnos lemn brut, lemn ecarisat, lemn lamelat incleiat, placaj, lemn stratificat, panel, lemn laminat, lemn densificat; produse care nu pastreaza structura lemnului placi din aschii de lemn (PAL), placi din fibre de lemn (PFL, PAF), placi din aschii de lemn dublu orientate (O.S.B. Oriented Strand Board).1.7.1. Produse din lemn brut

Produsele brute din lemn se obtin din trunchiuri care au fost curatate de craci si decojite, utilizate la schele, esafodaje, stlpi pentru linii aeriene, lemn pentru min, elemente pentru structuri de rezisten la cladiri (popi, pane, grinzi, stlpi) i piloii utilizai la fundaii, diguri, incinte ndiguire i poduri.Conicitatea lemnului este o caracteristic specific a lemnului natural, care se exprim conform specificaiei din fig. 1.5.

Fig. 1.5. Pies din lemn brut

unde:

diametrul la capatul gros;

diametrul la capatul subire; L lungimea piesei.Conicitatea se limiteaza la:

0.8 cm/m pentru elemente de construcie civile, industriale i agricole; 1.0 cm/m pentru esafodaje, schele i poduri.Lemn rotund pentru construciiBile, manele, prjini Tabelul 1.8.

SpeciaCategorieDiametrul d, fara coaja (cm)Lungimi(m)

la capatul subtirela capatul gros

rinoasebile 12 ... 16 -6,00 ... 9,00

manele 7 ... 11max. 142,00 ... 6,00

prjini3 ... 7max. 81,00 ... 4,00

foioasebile 12 ... 18202,50

manele 8 ... 1117

prjini3 ... 714

-Cu treapta de lungime din 0,10 n 0,10

Tot n categoria lemnului brut pot fi inclui i piloii cu diametrul la jumtatea lungimii cuprins intre 20 ... 40 cm i cu lungimea de 3.00 ... 15.00 m.1.7.2. Produse din lemn semiecarisat

Piesele din lemn semiecarisat asigur o utilizare mai eficient a lemnului i sunt folosite pentru construcii provizorii, cldiri de locuit n mediul rural, schele si esafodaje. n funcie de modul de debitare pot fi:

cioplitur care are muchiile rotunjite (fig. 1.5., a);

lemn semirotund obinut prin tierea n jumtate a lemnului brut (fig. 1.5., b);

calote, margini sau restroller, obinute ca resturi de la debitarea lemnului ecarisat (fig. 1.5., c).

a b c Fig. 1.5. Piese din lemn semiecarisatLungimile de fabricatie ale lemnului semiecarisat nu sunt standardizate, fiind similare lemnului brut sau lemnului ecarisat.

1.7.3. Produse din lemn ecarisat

Produsele din lemn ecarisat se obin prin debitarea butenilor paralel cu axa longitudinal, cu ajutorul gaterelor, ferstraielor panglic sau ferstraielor circulare i au toate fetele netede cu muchii drepte.Cheresteaua ecarisat se poate clasifica dup urmatoarele criterii: dup specia lemnului: cherestea de rainoase (brad, molid, pin, etc.), cherestea de foiase tari (fag, stejar, carpen, paltin, ulm, etc.), cherestea de foiase moi (plap, tei, anin, salcie, etc.); n funcie de lungime exist urmtoarele sortimente de cherestea: lung, normal, scurt i subscurt;

dup pozitia piesei de cherestea n raport cu inelele anuale exist cherestea: radial - unghiul dintre tangent la inelele anuale i faa exterioar este cuprins ntre 60 si 90; semiradial - unghiul dintre tangenta la inelele anuale i faa exterioar este cuprins ntre 45 si 60;

tangenial - unghiul dintre tangenta la inelele anuale i faa exterioar este cuprins ntre 0 si 45; dup calitate, lemnul se clasific n funcie de prezena defectelor (numrul i mrimea lor), precum i n funcie de calitatea prelucrrii;

dup dimensiunile pieselor i raportul ntre lime i nlime: scnduri, dulapi, ipci, rigle, grinzi (tab. 1.9., tab. 1.10., tab. 1.11.).ipci i rigle din lemn de rinoaseDimensiuni nominale Tabelul 1.9.

Grosimi

(mm)Limi

(mm)Lungini (m)

scurtelungi

243848--1,00 ... 2,75;

din 0,25 n 0,253,00 ... 6,00;

din 0,50 n 0,50

38--58-

48-48-96

58--58-

Scnduri i dulapi din lemn de rinoaseDimensiuni nominale Tabelul 1.10.

SortimenteGrosimi

(mm)Lime

(mm)Lungimi (m)

scurtelungi

Scanduri12

18

22

2460 ... 300;

din 10 n 101,00 ... 2,75;

din 0,25 n 0,253,00 ... 6,00;

din 0,50 n 0,50

Dulapi28

38

48

5870 ... 300;

din 10 n 10-3,00 ... 6,00;

din 0,50 n 0,50

68

7580 ... 300;

din 10 n 10

Grinzi din lemn de rinoaseDimensiuni nominale Tabelul 1.11.

Grosimi

(mm)Limi

(mm)Lungini (m)

100120150---3,00 ... 6,00;

din 0,50 n 0,50

120120150---

150-150170190250

190---190250

250----250

300----300

1.7.4. Furnir

Furnirul este un produs obinut prin tierea, longitudinal sau tangenial, a trunchiului arborelui n foi subiri (0,08 7 mm).

Dup modul lor de utilizare furnirele sunt: furnire estetice, pentru mobilier (STAS 5513- 87) i furnire tehnice (STAS 9406-84) de fa sau miez.Furnirele tehnice, destinate fabricrii placajelor, panelelor, lemnului stratificat, produselor mulate din lemn, etc. se obin din lemn de foioase i rinoase prin derulare centric n foi subiri cu ajutorul unor maini speciale.

Dimensiunile nominale conform STAS 9406-84, msurate la umiditatea lemnului de (102)% sunt:

- grosimi (mm): 0,5; 0,8; 1,1; 1,5; 2,1; 3,1; 4,2; 5,2; 6,0;

- limi (mm): de la 100 la 1000 (din 50 in 50 mm); 1300; 1330; 1610; 1910; 2080; 2280; 2520;

- lungimi (mm): 980; 1300; 1330; 1610; 1910; 2080; 2280; 2520.

Dup defectele naturale i de prelucrare admisibile, conform STAS 9406-84, furnirele se sorteaz n patru caliti (A, B, C, D).1.7.5. PlacajePlacajele (STAS 1245-90) sunt panouri de diferite dimensiuni, realizate dintr-un numr impar (minimum trei) de straturi de furnir, ncleiate prin presare la cald la o temperatur de 90C 150C cu diverse tipuri de adezivi. Foile de furnir folosite la placaje se obin prin derulare longitudinal a trunchiului i au grosime de 14 mm.

Fibrele foilor exterioare sunt dispuse n acelai sens, iar fibrele foilor intermediare n sensuri alternative simetric fa de axa median (fig 1.6). n mod obinuit fibrele sunt dispuse perpendicular unele pe altele la dou foi alturate.

Fig. 1.6. Alcatuire placajCompoziia placajelor limiteaz variaiile dimensionale i umflarea i asigur proprieti egale dup diferite direcii n planul produselor.

Placajele se caracterizeaz prin cateva particulariti fa de lemnul din care sunt realizate foile de furnir i anume: densitate superioar, variaie mai redus a umiditii cu variaia umiditii mediului ambiant, variaii dimensionale reduse (0,02% pentru 1% variaie de umiditate), deformaie de curgere lent mai mare, variaie mai redus a durabilitii funcie de specia de lemn.

Umiditatea placajelor variaz mai puin decat cea a lemnului masiv de rinoase cu umiditatea mediului ambiant (tabelul 1.12).Umiditatea de echilibru a placajelor Tabelul 1.12.

Mediu ambiant cu temperatura de 20C i umiditate relativ de:30%65%85%

Umiditatea de echilibru a placajelor5%10%15%

Umiditatea de echilibru a lemnului de rinoase6%12%17%

Comportarea elastomecanic este condiionat de direcia fibrelor i depinde de unghiul fa de orientarea fibrelor foilor exterioare.

Durabilitatea placajelor este influenat de grosimea foilor, compoziia panoului (atunci cnd se folosesc foi provenite de la diferite specii de lemn), cantitatea i calitile adezivului.

Caracteristicile placajelor sunt influenate de:

parametrii geometrici (compoziie, numrul i grosimea elementelor componente); caracteristicile materialului (esena, utilizarea diferitelor tipuri de materiale ntr-un panou, coninut de umiditate); cantitatea i proprietile adezivilor; condiiile de solicitare (direcia eforturilor fa de direcia fibrelor elementelor de fa, durata ncrcrii, etc.).

Placajele se mpart n:

- placaje obinuite sau de uz general, folosite n industria mobilei;

- placaje de exterior sau cu utilizri speciale, folosite n construcii, aviaie, construcii de nave etc. (STAS 1245-90, STAS 7004-86).Valorile caracteristice ale rezistenelor i densitilor produselor de placaj realizate n diferite ri, dup documentul CEN / TC 112406 ,, Panouri pe baz de lemn Valori caracteristice pentru produse reformate sunt prezentate n tabelul 1.14 iar cele ale modulului de elasticitate n tabelul 1.15.

Valorile din tabelele 1.14 i 1.15 sunt date pentru placaje de clasa I i II clasificate dup EN635 ,,Placaje Clasificare dup aspectul suprafeei partea 2 pentru foioase i partea 3 pentru rinoase.Caracteristicile fizico-mecanice ale placajelor de exterior din furnir de fag Tabelul 1.13.

Nr. crt.CaracteristicaTipul de placaj

F(ncleiat cu filme de rin

fenolformaldehidric)S (ncleiat cu

soluie de rin

formaldehidic)

1.Densitatea aparent a ( kg/ m3)min. 680650 - 740

2.Conductibilitatea termic (W / m. grd )0.200.20

3.Modulul de elasticitate la ncovoiere la ncrcare perpendicular pe straturi, axa longitudinal a epruvetei fiind paralel cu direcia fibrelor straturilor exterioare (N/mm2):

- n stare uscat ( U =7% )

- n stare umed (dup 24 h imersie n ap)7 700

4 6008 370

5 000

4.Modulul de elasticitate la ncovoiere la

ncrcare paralel cu straturile, axa

longitudinal a epruvetei fiind paralel cu direcia fibrelor straturilor exterioare (N/mm2):

- n stare uscat ( U =7% )

- n stare umed (dup 24 h imersie n ap)11 100

2 897

5.Rezisten la compresiune paralel cu

straturile, axa longitudinal a epruvetei fiind paralel cu direcia fibrelor straturilor exterioare (N/mm2):

- n stare uscat (U =7% )

- n stare umed (dup 24 h imersie n ap)40.0

12.043.5

15.5

6.Rezisten la ncovoiere la ncrcare

perpendicular pe straturi, axa longitudinal

a epruvetei fiind paralel cu direcia fibrelor

straturilor exterioare (N/mm2):

- n stare uscat ( U =7% )

- n stare umed (dup 24 h imersie in ap)73.0

39.578.0

43.0

7.Rezisten la incovoiere la incrcare paralel cu straturile, axa longitudinal a epruvetei fiind paralel sau perpendicular cu direcia fibrelor straturilor exterioare (N/mm2):

- in stare uscat ( U =7% )

- in stare umed (dup 24 h imersie n ap)-

-56.0

32.5 - 36.0

8.Rezisten la ntindere paralel cu straturile (N/mm2), axa longitudinal a epruvetei fiind:

paralel cu direcia straturilor exterioare (U =7% );

perpendicular pe direcia straturilor exterioare (U =7% )43.5

38.557.0

45.0

9.Rezisten la forfecare perpendicular pe

straturi (N/mm2), cu direcia forei:

- paralel cu direcia fibrelor straturilor

exterioare, n stare umed;

- pendicular pe direcia fibrelor straturilor exterioare, n stare umed.-

-11.5

14.0

Tabelul 1.14.

Rezistena caracteristic la:Tip de placaj

SFINUSCAND

ncovoiere cu ncrcare perpendicular

pe planul panoului cu axa longitudinal

paralel cu fibrele plcilor exterioare (fm,0,k )23.021.637.234.823.514.819.015.877k1

ncovoiere cu ncrcare perpendicular pe planul panoului cu axa longitudinal perpendicular la fibrele plcilor exterioare (fm,90,k )11.412.427.629.012.210.17.38.777(1-k1)/k3

ntindere paralel cu fibrele plcilor

exterioare (ft,0,k )15.015.438.937.213.610.59.910.677k2

ntindere perpendicular pe fibrele

plcilor exterioare (ft,90,k )12.011.432.934.17.26.96.36.677(1-k2)

Compresiune paralel cu fibrele

plcilor exterioare (fc,0,k )15.0

15.419.9

19.313.9

10.612.6

14.158k2

Compresiune perpendicular pe

fibrele plcilor exterioare (fc,90,k )12.011.417.518.18.17.79.09.758(1-k2)

Forfecare din ncovoiere dup paralel cu fibrele plcilor exterioare (f,k )2.99.83.23.28.0

Forfecare din ncovoiere cu ncrcare

perpendicular pe planul panoului, (fr,k )0.92.50.90.93.0

NOT:fk rezistena caracteristic, N/mm2

S placaje suedeze P30; grosime 12.0 mm respectiv 24.0 mm

FIN placaje finlandeze; grosime 12.0 mm respectiv 24.0 mm

US placaje americane din minimum 5 foi; grosime 12.5 mm respectiv 21.0 mm

CAN placaje canadiene; grosime 12.5 mm respectiv 25.5 mm

D placaje germane; grosime 12.5 mm respectiv 21.0 mmValori caracteristice pentru modulul de elasticitate Tabelul 1.15.

Caracteristic:Tip de placaj

SFINUSCAND

Modulul de elasticitate la ncovoiere cu

ncrcare perpendicular pe planul panoului,

cu axa longitudinal paralel cu fibrele

plcilor exterioare (Em,0,mediu )92008700980089001030078009200670011000k1

Modulul de elasticitate la ncovoiere cu

ncrcare perpendicular pe planul panoului

cu axa longitudinal perpendicular la fibrele

plcilor exterioare (Em,90,mediu )4600500062007100250025002000330011000(1-k1)

Modulul de elasticitate la ntindere i

compresiune paralel cu fibrele plcilor

exterioare (Et(c),0,mediu )7200740085008300680052006000630011000k2

Modulul de elasticitate la ntindere i

compresiune perpendicular pe fibrele

plcilor exterioare (Et(c) ,90,mediu )4800460075007700460039004400430011000(1-k2)

Densitatea caracteristic, k ( kg/ m3)410550410410550

NOT: Modulul de elasticitate caracteristic (Ei,k ) are valoarea 0.8 Ei, mediu , ( N/mm2 )

EL= 0,41E0 pentru ncovoiere perpendicular la fibrele plcilor exterioare;

- pentru ntindere i compresiune n planul panourilor:

EII = 0,60E0 pentru eforturi paralele la fibrele plcilor exterioare;

EL = 0,40E0 pentru eforturi perpendiculare la fibrele plcilor exterioare.

Valorile medii ale modulului deformaiilor transversale Gv, variaz de la 500 N/mm2 pentru rinoase la 700 N/mm2 la foioase.1.7.6. Panel

Panelul (STAS 1575-88) este un produs alctuit dintr-un miez de ipci de lemn masiv lipite sau nu intre ele i acoperite pe ambele fee cu foi de furnir sau placaj. Fibrele foilor de furnir sunt perpendiculare pe direcia fibrelor ipcilor (fig.1.7). Orientarea fibrelor ipcilor de lemn este considerat ca fiind sensul de rezisten principal.n Romania panelul se fabric cu ipci lipite ntre ele i are:

- grosime de 16; 18; 19; 22 i 25 mm;

- formate (lungime x lime) de 1220x2200 mm; 1220x2440 mm; 1250x2000 mm.

Fig. 1.7. Alcatuire panel1.7.7. Produse din lemn lamelat ncleiatLemnul lamelat ncleiat este un material de construcie de nalt tehnologie, avnd numeroase avantaje comparativ cu lemnul masiv.

Produsele de lemn lamelat incleiat sunt realizate din mai multe piese de lemn ecarisat (in mod curent scanduri sau dulapi) aezate, de obicei, orizontal, unele peste altele i imbinate prin intermediul unor pelicule de incleiere, prin presare.

Elementele componente cu lime de maximum 20 cm sunt suprapuse i incleiate cu concavitatea inelelor anuale orientat in sus (fig. 1.8.) cu excepia primului element care este plasat invers.

Fig. 1.8. Produse din lemn lametal ncleiatDispunerea astfel a elementelor reduce la minimum contracia transversal i eforturile de ntindere transversal din variaii climaterice care acioneaz asupra lemnului i n mbinrile ncleiate.

Dac limea produsului depete 20 cm este recomandabil s se plaseze dou elemente unul lang altul cu decalarea rostului de mbinare pe o distan de minimum de 2 ori grosimea elementelor.

Elementele ncleiate pot fi realizate de lungimi i nlimi foarte mari, dimensiunile fiind limitate n general de posibilitile de transport. n mod curent se pot realiza elemente de 30 35 m lungime i pn la 2,2 m nlime.

Pentru realizarea elementelor structurale de lungime mare, elementele componente (scndurile, dulapii) se prelungesc prin ncleiere pe o suprafa dreapt (figura 1.9, a), nclinat cu lungime de minimum 10 ori grosimea elementului (figura 1.9, b), sau prin joante de ncleiere sub form de dini (figura 1.9, c). mbinrile se decaleaz la distan de minimum 50 cm de la o scndur la alta pe nlimea elementului (figura 1.9d).

Fig. 1.9. mbinarea longitudinala de prelungire a elementelor ncleiate:a. cap la cap; b. pe suprafa teit; c. cu dini; d. decalarea mbinrilormbinarea pe o suprafa dreapt (figura 1.9, a) se folosete la elemente comprimate iar cea pe suprafa teit (figura 1.9, b) la toate tipurile de elemente (ntinse, comprimate i ncovoiate).

Joantele, pentru mbinrile din figura 1.9, c, se caracterizeaz prin lungimea ,,dinilor (l), pasul (p), grosimea extremitii dinilor (bt) i jocul de mbinare (lt).Dimensiunile de realizare a dinilor conform figuri 1.8 sunt recomandate de diferite norme.

Produsele de ncleiere sunt rini sintetice, aplicate pe ambele fee ale pieselor i se aleg funcie de condiiile climaterice la care urmeaz s fie supuse elementele i funcie de mrimea solicitrilor mecanice. Procesul de priz a cleiurilor i rezultatul ncleierii depinde de o serie de factori, dintre cei mai importani sunt: caracteristicile materialului de ncleiere (natur, concentraie, viscozitate, temperatur, etc.); caracteristicile materialului lemnos (specia, forma i aspectul suprafeei, umiditatea, temperatura, etc.); caracteristicile mediului ambiant (umiditate, temperatur, presiunea vaporilor, etc.); tehnologia de execuie i altele.Avantajele deosebite ale utilizrii elementelor de lemn ncleiat constau n:

dimensiunile teoretic nelimitate ale elementelor, n practic producandu-se n mod curent piese cu nlime de maximum 2 m i lungime de 3040 m, dimensiunile fiind limitate din condiii arhitecturale, de capacitatea de prelucrare a mainilor, de dimensiunile atelierelor de fabricaie i de condiiile de transport; forma elementelor, care poate fi dreapt sau curb, cu seciunea transversal constant sau variabil (figura 1.10);

Fig. 1.10. Geometrii curente ale grinzilor din elemente de lemn ncleiat:

a) cu pant; b) curbe cu moment de inerie constant; c) cu dou pante;d) n dou pante cu intrados curb i cu moment de inerie variabil

ameliorarea rezistenei i a rigiditii prin reducerea influenei nodurilor i realizarea unui material cu omogenitate mai mare; folosirea raional a lemnului disponibil pe seciune transversal prin plasarea unor elemente componente de clas mai mare de rezisten n zonele mai puternic solicitate i de clas mai redus n zonele slab solicitate; de exemplu la elementele ncovoiate spre exterior se folosete lemn de bun calitate iar la interior, spre axa neutr, lemn de calitate mai redus; eliminarea, n exploatare, a deformaiilor datorate uscrii deoarece la realizarea elementelor structurale prile componente sunt uscate la o umiditate de 12%, valoare aproximativ egal cu umiditatea de exploatare din interior fapt ce realizeaz o umiditate de echilibru a lemnului care variaz intre 9 i 12%; precizia dimensional a elementelor datorit uscri n prealabil i datorit procedeului industrial de fabricare.

Execuia acestor elemente presupune i folosirea unui personal calificat i existena unor sectoare cu instalaiile necesare (sector de pregtirea pieselor; atelier unde temperatura i umiditatea pot fi meninute ntre anumite limite i controlate; sector de ambalare a pieselor; sector cu instalaii de ncleiere a pieselor ntre ele, cu posibiliti de realizare a elementelor drepte sau curbe, etc.).

Elementele ncleiate care se folosesc la realizarea grinzilor sau a stalpilor au, n mod curent, seciune rectangular. Se pot realiza i elemente ca seciuni transversale I i sub form de cheson, cu unele dificulti n procesul de fabricaie care ins sunt compensate prin avantajele n planul stabilitii i al flambajului elementelor (figura 1.11.).Grinzile din elemente de lemn ncleiate pot fi drepte sau curbe, cu moment de inerie constant sau variabil. Geometria cea mai des folosit pentru grinzi este cea cu o singur pant, curbe cu seciune constant cu dou pante i cu intrados curb (fig. 1.10.).

Aceste grinzi sunt realizate cu extrados din elemente tiate i un intradosul din elemente continue drepte sau curbe.

La elementele solicitate la nconvoiere raportul nlime /deschidere este n general 1/31/8 i nu este mai mic de 1/10.

Fig. 1.11. Sectiuni pentru piese din lemn lamelat ncleiat:

a) dreptunghiular; b) seciune I; c) seciune chesonat.La realizarea elementelor, pentru a evita apariia tensiunilor suplimentare din curbare, se recomand ca raza de curbur rin a elementelor componente s nu fie mai mic decat 200 ti (ti fiind grosimea scndurilor sau a dulapilor), dac elementele au grosime ti 1000 mm.

Caracteristicile elementelor din lemn incleiat, pentru elemente omogene realizate din acelai tip de elemente componente, se pot determina pe baza caracteristicilor lemnului din elementele componente conform relaiilor date n tabelul 1.16.Caracteristicile mecanice ale lemnului din elemente incleiate Tabelul 1.16.

Caracteristica:NotatieValoare (conf. EN11949)

Rezistena la ncovoiere ( N/mm2)fm,g,k1,2 + ft,0,l,k

Rezistena la ntindere ( N/mm2)

Pa - paralel cu fibrele

- perpendicular pe fibreft,0,g,k

ft,90,g,k9 + 0.5 ft,0,l,k1.15 ft,90,l,k

Rezistena la compresiune paralel cu

fibrele ( N/mm2)fc,0,g,k(1,5 0.01 fc,0,l,k) ft,0,l,k

Densitate ( kg/m3 ) g,k0.95 l,med

Se constat c majoritatea caracteristicilor mecanice ale elementelor din lemn lamelat ncleiat sunt superioare celor ale lemnului din elementele componente, lucru explicat prin:

reducerea efectelor defavorabile datorate defectelor excentrice, cum sunt nodurile, care la piesele individuale introduc eforturi din incovoiere; reducerea efectului slbirii seciunii datorit nodurilor, prin consolidarea produs de elementele adiacente; asigurarea unui element mai omogen cu efect pozitiv asupra rezistenelor i asupra densitii generale, care se apropie mult de densitatea medie a elementelor componente.Clase de rezistent a lemnului din elemente ncleiate Tabelul 1.17.

Caracteristic:NotaieCLASE DE REZISTEN

GL20GL24GL28GL32GL36

Rezistena la ncovoiere (N/mm2)fm,g,k2024283236

Rezistena la ntindere (N/mm2)

Pa - paralel cu fibrele

- perpendicular pe fibreft,0,g,k

ft,90,g,k15

0.3518

0.3521

0.4524

0.4527

0.45

Rezistena la compresiune

- paralel cu fibrele ( N/mm2) - perpendicular pe fibrefc,0,g,kfc,90,g,k21

5.024

5.527

6.0296.0316.3

Rezistena la forfecare (N/mm2)fv,g,k2.82.83.03.53.5

Modulul de elasticitate (N/mm2)

- mediu x 103- minim x 103E0,me,k

E0,05,k10

811

8.812

9.613.5

10.814.5

11.6

Densitate (kg/m3) g,k360380410440480

Norma EUROCODE 5 ia n considerare valorile din tabelul 1.16 aplicate la elemente cu:

- o nlime i lime egal cu 600 mm pentru ncovoiere i ntindere paralel cu fibrele;

- un volum de referin de 0,01 m3, pentru ntindere perpendicular pe fibre.

La caracteristici diferite de cele menionate trebuie s se ia in considerare efectul de scar.

n ceea ce privete clasele de rezisten a lemnului lamelat ncleiat n EN 1194 se propun 5 clase conform tabelului 1.17.

Pentru realizarea claselor date n tabelul 1.17, elementele componente trebuie s satisfac clasele de rezisten date n tabelul 1.18.Condiii pentru compoziia lemnului din elemente ncleiate Tabelul 1.18.

Tipuri de elementeCondiii pentru:Clase de rezisten a elementului

GL20GL24GL28GL32GL36

Elemente omogeneToate scandurileC18C22C27C35C40

Elemente

neomogene-Scnduri externe (1/6 din nlimea elementului la faa

superioar i inferioar)

-Scnduri interneC22C16C24

C18C30

C22C35

C27C40

C35

1.7.8. Produse din lemn statificat

Lemnul stratificat, fcand parte din produsele de lemn reconstituit, a aprut n anii 1960 i s-a dezvoltat mult n anii 1980. El a fost realizat din necesitatea reducerii efectelor negative a defectelor asupra rezistenelor produsului final. Producia unor astfel de produse era n anul 1993 de circa 440 000 mc n America, 51 000 mc n Europa i 40 000 mc n restul rilor. El poart marca de Micro - Lam LVL n America i Kerto LVL n Europa.

n tabelul 1.19 se dau, pentru exemplu, caracteristicile geometrice ale lemnului stratificat Kreto-LVL produs n Finlanda; lungimea produselor poate depi 20 m.Produse din lemn lamelat KretoTabelul 1.19.

Lime (mm)Grosime (mm)

27333945516375

200xxxxxxx

260xxxxxx

300xxxxx

360xxxx

400xxx

450xx

500xx

600x

900x

Lemnul stratificat se caracterizeaz, fa de lemnul natural, prin: durabilitate comparabil, umiditate de echilibru n serviciu cu 2% mai mic, caracteristici mecanice superioare, variaii dimensionale n funcie de umiditate mai mici. Densitatea caracteristic este k = 500 kg/m3, iar densitatea medie are valoarea m = 520 kg/m3.

Avnd n vedere c un lemn fr defecte are rezistene de 24 ori mai mari decat cel cu defecte s-a cutat eliminarea neajunsurilor datorate defectelor prin desfacerea lemnului n lamele fine, de tipul furnirului, care apoi sunt lipite ntre ele pentru a se realiza un nou material.

Realizarea lemnului stratificat a pornit i de la constatarea c un produs realizat din lemn incleiatat o rezisten mai mare decat lemnul component. Acest avantaj este mai mare dac lemnul i, implicit, defectele mari ale acestuia se mpart n defecte mici prin divizarea lemnului n foi de 1 5 mm grosime. Foile astfel realizate sunt lipite cu adezivi i presate la o temperatur de 150 C.

Lemnul stratificat se difereniaz de placaj prin aceea c orientarea fibrelor tuturor foilor, sau a majoritii lor este paralel, astfel ncat se pot obine dimensiuni cu mult mai mari.Valorile caracteristicilor de calcul pentru lemnul laminat Kreto-LVL sunt date in tabelul 1.20.Valorile caracteristicilor pentru lemn laminat Kreto LVL Tabelul 1.20.

Caracteristica:NotatieValoare ( N/ mm2)

ncovoiere

- pe cant

- pe suprafafm,k5148

ntindere

- paralel cu fibrele

- perpendicular pe fibreft,0,k

ft,90,k420.6

Compresiune paralel cu fibrele

Compresiune perpendicular pe fibre

- paralel la planul de ncleiere

- perpendicular la planul de ncleierefc,0,kfc,90,k

429

6

Forfecare

- pe cant

- pe suprafa

- ntre plci din ncovoiere cu ncrcare

perpendicular pe suprafaf,0,kf,90,k

fr,k5.1

3.0

1.5

Modulul de elasticitate

- minim

- mediuE0.05

E0.mediu12 400

14 000

Modulul de forfecare

- minim

- mediuG0.05

G0.mediu820

960

n figura 1.13 se prezint o comparaie a caracteristicilor de rezisten pentru lemnul masiv, lemnul ncleiat i lemnul laminat iar n figura 1.12 sunt prezentate trei seciuni transversale realizate cu cele trei materiale pentru aceeai capacitate portant la ncovoiere.

n Romania lemnul laminat, denumit lemn stratificat, se obine prin ncleierea furnirelor tehnice de fag. Acest produs, dup gradul de presare, poate fi:

lemn stratificat nedensificat (LSN), cu densitate de 800 kg/m3; lemn stratificat densificat (LSD), cu densitate de 1200kg/m3.Dup modul de orientare a fibrelor straturilor de furnire tehnice lemnul stratificat se mparte n trei tipuri:

tipul A avnd straturile cu fibrele orientate paralel cu una din laturi; tipul B cu grupe de zece straturi respectiv cinci pan la zece, la cel durificat, orientate paralel cu una din laturi, alternnd cu un strat cu fibrele orientate perpendicular pe aceeai latur; tipul C cu straturile alturate orientate perpendicular.

Fig. 1.12. Seciune cu aceai capacitate de rezistent la ncovoiere:

a) lemn masiv (C24); b) lemn ncleiat (GL32); c) lemn laminat (LVL)

Fig. 1.12. Valorile caracteristicilor lemnului masiv (C24),

lemnului lamelat ncleiat (Gl32) i ale lemnului laminat (LVL)E - modul de elasticitate; fm , ft , fc , fv rezistenele caracteristice la ncovoiere, ntindere, compresiune, respectiv forfecare.Lemnul stratificat nedensificat (STAS 10031-80) se produce cu grosimi de 1040 mm din 5 in 5 mm i cu formate de 1250 x 920 mm i 2000 x 920 mm, iar lemnul densificat (STAS 10032-80) se produce cu grosimi de 1050 mm din 5 n 5 mm i cu formate de 1250 x 920 mm, 1250 x 2000 mm i 1250 x 2220 mm.

Principalele caracteristici ale celor dou categorii de lemn stratificat sunt date in tabelul 1.21.Caracteristicile lemnului stratificat produs n Romania

Tabelul 1.21.

Caracteristica:Lemn nedensificatLemn densificat

Tip ATip BTip CTip ATip BTip C

Umiditatea la livrare (%)88

Densitatea aparent (g/cm3)81.2

Absoria de ap dup 24 de ore de

imersie (%)-

14

Rezistena la compresiune paralel

cu fibrele straturilor exterioare (N/mm2)708055140130100

Rezistena la ncovoiere static

perpendicular pe straturi (N/mm2)10010080180130100

Rezistena la traciune paralel cu

fibrele straturilor exterioare (N/mm2)---220200100

1.7.9. Produse din lemn fasonat

n tehnica construciilor sunt utilizate in mod curent diferite piese din lemn fasonate precum: scnduri sau dulapi pentru pardoseli, lambriuri si nchideri la tavan, cu canturi drepte rindeluite pe o fa (fig. 1.14., a); scnduri sau dulapi pentru pardoseli, lambriuri i nchideri la tavan, cu canturi profilate cu nut si fader (fig. 1.14., b);

scnduri sau dulapi pentru lambriuri i nchideri la tavan, cu canturi nclinate i profilate cu nut si fader (fig. 1.14., c si fig. 1.14., d);

stalpi i balustrade pentru scri prefabricate din lemn (fig. 1.14., e); lamele pentru parchet cu nut si fader (lamb si uluc) realizate din lemn de stejar, fag, brad, sau esente nobile (fig. 1.14., f); parchet laminat stratificat cu grosimea de 0.6 ... 1.2 cm, limi de 6 ... 12 cm i lungimi de 1.00 ... 1.50 m, cu faa finisat din fabricaie; plci de i, indril sau drani utilizate pentru nvelitori la construcii civile i uneori la finisajul exterior al pereilor (fig. 1.14., g).

Fig. 1.14. Produse din lemn fasonat

1.8. Produse derivate pe baz de lemn, utilizate n tehnica construciilor

Produsele care nu pstreaz structura lemnului au aprut din necesitatea de a nltura inconvenientele lemnului legate de dimensiunile naturale i de anizotropie i complecteaz produsele din lemn compozit care pstreaz structura lemnului (lemn ncleiat, placaje, lemn stratificat).

Panourile din lemn compozit sau din lemn reconstituit prezint, n raport cu lemnul masiv, o serie de avantaje i anume:

nivelul de dispersie a caracteristicilor mult redus; anizotropie redus; stabilitate a dimensiunilor n plan ; o varietate mai mare a dimensiunilor.

Panourile pe baz de lemn au o gam larg de aplicare n numeroase industrii dar peste 50% se folosesc n construcii pentru planee, acoperiuri, arpante, cofraje, scri, ui, etc.Pentru a nltura inconvenientele lemnului legate de dimensiuni i anizotropie n timp au fost cutate noi soluii de utilizare a lemnului. O prim cale de rezolvare n acest sens o constituie placajele i lemnul stratificat care au la baz furnirele i adezivi de legtur. O a doua rezolvare o constituie elementele tip realizate din particule din lemn (fibre, lamele, achi, etc.) aglomerate cu aditivi, asigurnd astfel punerea n valoare a tuturor rezervelor forestiere, inclusiv a deeurilor i a elementelor mici de lemn elemente, n care particulele reprezint aproximativ 85% din volumul panoului i au la baz n principal lemnul de rinoase.1.8.1. Panouri din achii de lemn (PAL)Plcile din achii de lemn sunt produse semifabricate care se obin prin presarea la cald a particulelor mici, fine sau a lamelelor de lemn amestecate cu un liant.Normele Europene CEN disting panourile propriu-zise din particule de lemn i panourile din lamele de lemn ( OSB Oriented Strand Board).

La panourile propriu-zise alctuite din particule de lemn, sunt folosite elemente de lemn (achii) care pot fi fine, normale (lungime maxim 20 mm) i mari (lungime minimum 32 mm). n masa panoului pot exista un singur tip de particule sau tipuri diferite; structura plcilor poate fi omogen sau stratificat cu trei sau cinci straturi. n cazul folosirii tipurilor diferite la suprafa se folosesc particule foarte fine, sub acestea se folosesc particule fine (maxim 30 mm) iar particulele mari formeaz zona central; orientarea particulelor fiind aleatorie.

Ca liant se folosesc rini sintetice coninutul fiind de aproximativ 11% din masa total, pentru straturile exterioare i 5% pentru zona central. Presarea se realizeaz perpendicular pe fee sau paralel cu feele (extrudare).

n produs pot fi introduse diferite substane pentru mbuntirea unor caracteristici iar suprafaa exterioar poate fi prelucrat (lefuit) sau acoperit cu alte substane (caerat, furniruit, armat, melaminat, emailat etc.). Pe plan mondial se produc panouri cu grosimi de 6mm40mm, densiti de 450 kg/m3 .700 kg/m3 i dimensiuni de pan la 5m lungime i pn la 2,5m lime; elementele sunt debitate la dimensiuni de 2,4m x 1,2m pentru perei i 2,4m x 0,6m pentru planee.

n Romania, n funcie de densitate, plcile din PAL (STAS 6769-87) sunt clasificate n:

uoare, cu densitatea sub 400 kg/m3; semigrele, cu densitatea de 400 kg/m3800 kg/m3; grele, cu densitatea peste 800 kg/m3.

Plcile din achii de lemn se pot folosi n interior sau exterior pentru mobilier, nnobilare sau pentru construcii.

Plcile din interior antiseptizate i ignifugate PAL-AI (STAS 10146-80), se fabric in 3 clase de calitate (A, B, C) avand grosimea de 8; 10; 12; 16; 18; 22 mm i dimensiuni de 3660x1830 mm i 1830 x 1830 mm.

Principalele caracteristici fizico-mecanice ale plcilor de interior sunt date in tabelul 1.22.Caracteristicile fizico-mecanice ale plcilor de interior

Tabelul 1.22.

Caracteristic:PAL cu fee normalePAL cu fee fine

Cal. A, BCal. CCal. BCal. BCal. C

Densitatea ( kg/m3 )550 - 800680 -850

Umiditate la livrare (% )8282

Umflarea n grosime dup

2h imersie n ap (% )Max 14Max 16

Rezistena la ncovoiere static (N/mm2) pentru:

- plci de 8-12 mm

- plci de 16-18 mm

- plci de 22 mm20.018.0

16.018.016.0

14.020.518.5

16.520.518.5

16.519.017.0

15.0

Plcile de exterior PAL CON ( STAS 10371-86), ncleiate cu rini fenolice, au grosimi de 8; 12; 16; 18; 22; 25 mm i dimensiuni de 2500x1220 mm i 3000x1220 mm. Plcile de exterior se produc n dou tipuri:

I.100, cu ncleiere rezistent la fierbere n ap; I.100, cu ncleiere rezistent la fiertul n ap, la atacul ciupercilor i al insectelor.Plcile din aschii de lemn pot fi realizate cu structura omogen (figura 1.15, a), stratificate, materialul mai dens fiind dispus ctre zonele extreme (figura 1.15, b) sau stratificate, realizate cu goluri (figura 1.15, c). Canturile placilor pot fi drepte sau cu lamba si uluc (nut si feder).

Fig. 1.15. Plcile din aschii de lemn1.8.2. Panouri OSB (Oriented Strand Board)Panourile OSB se realizeaz din lamele de lemn legate cu rini sintetice, care reprezint 2 4 % din masa total.

n America se folosesc lamele de dimensiuni mari avnd seciune ptrat cu latura de 75 mm i grosime de 0.4 mm 0.6 mm iar n Europa lamelele folosite sunt cu seciune rectangular de lungime 50 mm 70 mm i lime de 20 mm 30 mm.

Panourile se realizeaz din trei straturi. Straturile exterioare, egale ca grosime, au lamelele orientate paralel cu lungimea panoului iar stratul interior, care reprezint aproximativ 50% din volum, are lamelele orientate perpendicular pe lungimea panoului.

Grosimea panoului este de 6 ... 40 mm (uzual de maximum 25 mm), iar densitatea este de 550 750 kg/mc.

n Europa, panourile OSB sunt realizate de grupul elveian KRONO iar n Romania se folosesc produsele KRONOPOL (Polonia) care au caracteristicile din tabelul 1.23.

Conform standardului european produsele OSB se fabric n urmtoarele sortimente: OSB2, de uz general utilizate n mediu uscat, la interior; OSB 3, utilizate la interior i exterior n mediu cu umiditate moderat; OSB 4, utilizate ca elemente structurale n medii cu umiditate ridicat.

Plcile se pot folosi la realizarea pereilor structurali, la realizarea elementelor planeelor (plci, grinzi cu inim plin sau cu goluri, etc.) sau ca astereal la arpante.Caracteristicile panourilor KRONOPOL

Tabelul 1.23.

Caracteristic:Tipul produsului

OSB2OSB3OSB4

Grosime (mm)6...10>10...10...10...