CURS 14

CASE CU STRUCTURA DE REZISTEN DIN MATERIAL LEMNOS 14.1 CONCEPTE PRIVIND SISTEMELE CONSTRUCTIVE PENTRU CASELE INTEGRAL PREFABRICATE DIN LEMN Casele prefabricate din lemn sunt construcii realizate integral din lemn ecarisat sau/i produse derivate pe baz de lemn, amenajate astfel nct s asigure interioare n care s se desfoare activiti de via i odihn ale oamenilor, n mod temporar sau permanent. 14.1.1 Clasificarea caselor prefabricate din lemn Clasificarea caselor prefabricate din lemn se poate face n funcie de diverse criterii (fig. 14.1). Casele de locuit permanent sunt construcii cu destinaie de locuin, avnd ncperi cu funcionalitate bine definit (dormitoare, living, camer de luat masa, buctrie, baie, grup sanitar suplimentar, cmar, debara, uneori garaj). Aceste tipuri de case se pot realiza cu diferite dimensiuni n plan i cu grad de confort difereniat. Elementele de nchidere i compartimentare trebuie s asigure protecia termic att pe timp de var, ct i pe timp de iarn precum i protecia fonic. Casele de locuit permanent pot fi construcii parter, parter i mansard sau parter i etaj; ele pot fi realizate ca cldiri independente, cuplate sau niruite. Casele de vacan i odihn sunt construcii pentru locuit n mod temporar, la sfrit de sptmn i n vacane, deci cu destinaie, de obicei, sezonier. Elementele de nchidere sunt prevzute cu termoizolaii eficiente, astfel nct s asigure att protecia contra temperaturilor sczute din timpul iernii, ct i protecia pe timp de var. n mod curent, fundaia se realizeaz sub forma unei plci de beton de tip radier.

Casele cu funciuni speciale sunt construcii destinate desfurrii unor activiti pe antiere (birouri, magazii, sli de mese, dormitoare comune, construcii cu funciuni sanitare) sau pentru deservire (moteluri, tonete). Sunt construcii cu funciune, n general, permanent care trebuie s asigure confortul higrotermic n funcie de exigenele de microclimat interior impuse. Sunt construcii cu parter, parter i mansard sau parter i etaj. Aceste tipuri de case pot fi realizate n construcii fixe sau tip campuri. Casele pentru camping sunt construcii uoare, pentru folosin sezonier, n special n timpul verii. Se instaleaz pe terenuri special amenajate pentru camping. Elementele de nchidere (perei, acoperi) au, n general, un grad de izolare termic mai redus. n mod curent avnd dimensiuni n plan relativ reduse, casele pentru camping se prefabric integral n fabric, putnd fi fixe sau demontabile.

Campurile si bungalourile sunt construcii realizate din panouri de perei i chesoane de acoperi, ce se monteaz pe aiuri, care au i funciunea de planee de pardoseal. Montarea se face pe supori metalici sau pe platforme de beton. Case de camping Case de vacan sau odihn Case de locuit permanent DESTINAIE Construcii administrative coli, grdinie Hoteluri Case parter Case parter + mansard DESFURAREA PE VERTICAL Case parter + etaj (Subsol +) Parter din

zidrie + mansard sau etaj din lemn

Case individuale DESFURAREA PE ORIZONTAL Case cuplate Case iniruite

Fig. 14.1 Clasificarea caselor prefabricate din lemn n funcie de diferite criterii 14.1.2 Elementele componente ale caselor prefabricate din lemn Principalele elemente componente ale caselor prefabricate din lemn sunt prezentate n schema din figura 14.2. La conceperea caselor prefabricate moderne din lemn infrastructura, este realizat in totalitate din beton:

la cldirile fr subsol, construciile (din lemn) se pot amplasa pe o platform de beton cu grosimea de 2025 cm, dispus pe un strat din pietri pentru ruperea capilaritii apei prin ascensiune;

in cazul realizrii unor fundaii continue cu bloc i soclu, acestea vor ptrunde n pmntul bun de fundare minimum 20 cm i se vor dispune

numai sub pereii portani, pereii despritori putnd fi dispui pe placa suport a pardoselii;

la cldirile cu subsol se recomand ca pereii de subsol i planeul peste subsol s se realizeze din beton armat.

Suprastructura (integral din lemn) poate fi realizat in urmtoarele variante constructive:

structura de rezisten vertical: panouri portante; cadre din lemn i elemente de nchidere din plci pe baz de lemn

sau scnduri; brne, dispuse suprapus;

planeul: panouri portante; dulapi dispui la distane reduse (3040 cm); grinzi la distane de 6080 cm, cu elemente de nchidere la tavan i

la pardoseal; grinzi cu zbrele cu tlpile din scnduri sau dulapi i cu zbrelele din

metal sau din lemn; arpanta acoperiului se poate realiza pe sistem arpant pe scaune, cu

ferme din lemn, avnd mbinrile cu cuie sau plci metalice sau din ferme mixte (lemn-metal).

14.1.3 Tipuri de structuri de rezisten Structura de rezisten a caselor integral prefabricate din lemn se poate descompune n dou subsisteme:

subsistemul structur vertical portant; subsistemul planseu.

Subsistemul structur vertical portant preia solicitrile datorate ncrcrilor gravitaionale permanente, utile i climatice, precum i aciunile orizontale din vnt i seism. Posibil a fi realizat in diferite sisteme constructive, structura de rezisten vertical este intrinsec corelat cu rezolvarea arhitectural. Subsistemul planeu preia ncrcrile gravitaionale permanente i utile i asigur prin modul de conformare i de legtur cu structura de rezisten vertical efectul de aib orizontal pentru preluarea ncrcrilor orizontale. 14.1.3.1 Subsistemul structur vertical portant Soluiile utilizate sunt diversificate n funcie de: tradiia i experiena productorilor de case prefabricate din zona respectiv; numrul de niveluri; deschiderile i traveile construciei (distanele ntre reazemele verticale portante); materialul lemnos avut la dispoziie; amplasamentul cldirii, din acest punct de vedere interesnd n mod special gradul

de seismicitate al zonei i intensitatea aciunii vntului; cerinele beneficiarului. Structura de rezisten vertical poate fi realizat n variantele descrise n continuare.

Structuri de rezisten din lemn masiv sub form de brne (fig. 14.3, a i b), din lemn semirotund cu muchiile teite (fig. 14.3, c) sau din lemn ecarisat sub form de grinzi (fig. 14.3, d).

n toate cazurile, n zonele de mbinare, lemnul masiv se prelucreaz astfel nct s se poat prelua att eforturile de compresiune, ct i cele de ntindere. n cazul n care se utilizeaz grinzi ecarisate, pentru a se reduce i simplifica manopera la confecionarea elementelor din lemn masiv, acestea se prelucreaz pe jumtate de seciune, eforturile de lunecare dintre elemente fiind preluate de dornuri metalice sau din lemn (v. fig. 14.3, d). Structuri de rezisten cu schelet portant realizat din lemn masiv sau din

lemn lamelat ncleiat. Scheletul portant este alctuit din montani i rigle dispuse la distane reduse, caz n care nu sunt necesare diagonale de contravntuire (fig. 14.4, a) sau la distane mai mari, caz n care apare necesitatea rigidizrii scheletului portant cu diagonale de contravntuire (fig. 14.4, b i c).

Fig. 14.2 Elementele componente ale unei case din lemn, integral prefabricate

Fundaii (la construcii fr subsol)

INFRASTRUCTURA

Fundaii + perei de subsol +

planeu peste subsol (la construcii cu subsol)

Panouri portante de perei, perei din brne de lemn

sau schelet portant

Planeu - panouri portante,

dulapi aezai vertical sau

grinzi cu elemente de umplutur

Panouri portante, perei din brne

sau schelet portant pentru frontoane la

mansard

SUPRASTRUCTURA

Elemente structurale la acoperi

grinzi ferme panouri portante

Elemente de legtur: tlpi grinzi cosoroabe

Scri

Elemente secundare

a b

c d

Fig. 14.3 Structuri de rezisten verticale din lemn masiv:

a - din lemn rotund; b - din lemn rotund teit n zonele de mbinare; c - din lemn semirotund; d - din lemn ecarisat.

a b

c

Fig. 14.4 Structuri de rezisten cu schelet portant:

a - cu montani amplasai la distane reduse; b - cu diagonale de contravntuire continue pe un nivel; c - cu diagonale de contravntuire n K.

O soluie care permite rezolvarea cu mbinri mai simple este cea prezentat n fig. 14.5, n care montanii sunt realizai din cte dou elemente iar riglele dintr-un singur element. Diagonalele de rigidizare, dispuse n planul montanilor sunt realizate din cte dou elemente. n acest caz mbinrile se realizeaz cu tije.

Fig. 14.5. Structura de rezisten cu schelet portant -montani i contravntuiri din elemente duble,rigle dintr-un singur element

Structuri de rezisten din panouri portante, realizate cu schelet interior

din lemn masiv i fete din plci (fig. 14.6). Subansamblul panou portant este integral prefabricat i are incluse din fabricaie: termoizolaie, barier contra vaporilor de ap, finisaje la fee, eventualele instalaii electrice. Pentru realizarea unor prinderi ascunse, precum i pentru eventuale demontri i remontri ale construciei, panourile pot fi livrate neasamblate complet:

ram + faad exterioar; termoizolaie (fonoizolaie) i barier de vapori; panoul de fa interioar.

n figurile 14.7, 14.8, i 14.9 se prezint exemplificativ un sistem de realizare a panourilor cu limi reduse pentru perei exteriori, respectiv interiori, ntr-o variant utilizat n ara noastr.

a b

Fig. 14.6 Structura de rezisten cu panouri portante (a) i diferite moduri de rezolvare a panourilor (b).

Elementul de baz, panoul, modulat pentru peretele interior sau exterior are limea de 1200 mm i nalimea de 2400...3000 mm, n funcie de condiiile de arhitectur impuse. Panoul este format dintr-o ram din lemn de rinoase, rigidizat cu montant intermediar i cu cte dou rnduri de traverse (fig. 14.7).

Fig. 14.7 Rama pentru panou modulat de perete exterior (interior)

Grosimea riglelor variaz n funcie de grosimea termoizolaiei sau a fonoizolaiei, astfel: la panourile pentru pereii exteriori rama are grosimea de 76...136 mm; la panourile pentru pereii interiori, rama are grosimea de 60 mm. Avnd n vedere dimensiunile reduse ale caroiajului realizat, nu mai este necesar rigidizarea panoului cu elemente diagonale de contravntuire. Termoizolaia dispus n alveolele ramei, la pereii exteriori se realizeaz din polistiren expandat sau din saltele de vat mineral. Fonoizolaia la pereii interiori se realizeaz din saltele de vat mineral sau din plci poroase, uoare, pe baz de lemn. Din punctul de vedere al comportrii higrotermice, pentru pereii exteriori se recomand utilizarea panourilor cu strat de aer ventilat (fig. 14.8), care permite evacuarea n atmosfer a eventualilor vapori de ap care au migrat de la interiorul construciei n structura termoizolaiei. Suportul logic pentru aceast tehnologie de realizare a panourilor de perei rezid din necesitatea de asigurare a unui sistem de montare i fixare sigur, eficient, productiv i care s permit i o eventual demontare i remontare.

Fig. 14.8 Detalii de alctuire a panourilor pentru pereii exteriori

Fig.14.9 Detalii de alctuire a panourilor pentru pereii interiori

14.1.3.2 Subsistemul planeu n mod curent planeele la casele din lemn integral prefabricate se realizeaz: cu grinzi din lemn sau dulapi (elemente dispuse la distane reduse, 40...60 cm)

care reazem pe riglele scheletului portant (fig. 14.4 i 14.5) i podini din scnduri pentru pardoseal i pentru tavan;

cu panouri portante care reazem pe panourile portante ale structurii verticale; din grinzi cu zbrele cu tlpi din lemn i zbrele din metal.

Sistemul constructiv adoptat trebuie s rspund exigenelor privind rezistena i stabilitatea la ncrcrile din exploatare, deformabilitatea, capacitatea de preluare a ncrcrilor orizontale care acioneaz n planul lor. 14.1.3.3 Subsistemul acoperi Structura de rezisten a acoperiului se rezolv n mod obinuit din ferme de lemn cu consum redus de metal sau din arpant pe scaune cu cpriori, pane, popi, contrafise i cleti. 14.1.4. Sisteme de placare a structurii de rezisten Placarea structurii de rezisten i a planeului se poate realiza n funcie de: tipul structurii de rezisten; opiunea de arhitectur; gradul de confort dorit; materialele avute la dispoziie; condiiile de clim din zon (temperaturi minime pe timp de iarn, temperaturi

maxime pe timp de var, regim pluviometric, orientarea fa de punctele cardinale).

n cazul structurilor de rezisten din lemn masiv acestea pot rmne aparente (fig. 14.10, a) sau pot fi placate cu plci derivate pe baz de lemn (fig. 14.10, b).

a b

Fig. 14.10 Structur de rezisten din lemn masiv, aparent (a) i placat la interior (b).

La structurile cu schelet portant placarea se realizeaz cu plci derivate pe baz de lemn (fig. 14.11) sau cu scnduri dispuse n diferite sisteme (fig. 14.12).

Fig. 14.11 Placarea structurilor de rezisten cu schelet portant cu plci derivate

pe baz de lemn

a b

c d

Fig. 14.12 Placarea cu scnduri dispuse: orizontal n sistem caplama (a), profilate dispuse orizontal (b), profilate dispuse vertical (c),

suprapuse dispuse vertical (d)

14.1.5 Exigene i criterii de performan aferente construciilor de lemn Pe plan internaional, conceptul de performan a fost abordat pe linie ISO de o multitudine de norme: ISO 6240-1980, ISO 6241-1984, ISO 6242-1992. Conceptul de performan n construcii, prezentat de norma ISO 6240-1980, este structurat pornind de la Condiiile necesare de utilizare (cerinele utilizatorilor), crora le corespund exigenele de performan, care traduc aceste cerine n caliti ale construciei n exploatare, respectiv ale dotrilor sau prilor de construcie. Norma ISO 6241-1984 detaliaz conceptul de performan prin: categoriile de exigene de performan ce corespund cerinelor utilizatorilor; tipurile de construcii care rspund la diferite necesiti de utilizare; natura factorilor care influeneaz performanele. Norma ISO 6241-1984 prezint exigenele utilizatorilor ca fiind urmtoarele: exigene de stabilitate; exigene de siguran la foc; exigene de etaneitate; exigene higrotermice; exigene privind puritatea aerului; exigene acustice; exigene vizuale; exigene tactile; exigene dinamice; exigene privind igiena; exigene de adaptare a spaiilor funcionale; exigene de durabilitate;

exigene economice. n completarea conceptului de performan n construcii, n anul 1992, a fost elaborat norma ISO 6242 n care se utilizeaz termenul de obiectiv al utilizatorului cu semnificaii de cerine ale utilizatorului.

Categoriile de construcii realizate parial sau integral din lemn i/sau produse pe baz de lemn, grupate n clase de cldiri pentru care apare necesitatea elaborrii unui sistem de prescripii privind exigenele utilizatorilor i criteriile de performan pot fi: cldiri de locuit; cldiri comerciale, magazine, cldiri pentru alimentaie public; cldiri pentru nvmnt, coli, grdinie, internate, cmine; cldiri din reeaua sanitar dispensare, policlinici, cmine pentru vrstnici, cree,

spitale; cldiri pentru manifestri culturale sli acoperite, muzee, expoziii, biblioteci; cldiri pentru turism hoteluri, moteluri; cldiri administrative; sli de sport, bazine de not. Sistemul de prescripii tehnice privind criteriile de performan trebuie s aib n vedere: exprimarea specificaiilor de performan; metodele de evaluare a performanelor n faza de concepie; metodele de verificare n situ sau n laborator a construciei sau elementelor de

construcie. n domeniul prescripiilor privind criteriile de exigene n construcii, acestea necesit a fi organizate dup un algoritm care s cuprind: prescripii pe vertical, care s trateze o anumit categorie de exigene pentru

toate nivelurile de structurare, lund n considerare toate clasele de cldiri; prescripii pe orizontal care s trateze un anumit nivel de structurare din punct

de vedere al tuturor categoriilor de exigene, lund n considerare toate clasele de cldiri;

prescripii pe clase de cldiri n funcie de destinaia acestora.

14.2 SISTEME STRUCTURALE CU PEREI DIN PANOURI DE LEMN, CU STRUCTURI N CADRE I CU PEREI DIN GRINZI DE LEMN Sistemele constructive pentru structurile de rezisten ale caselor integral prefabricate din lemn pot fi realizate conform celor afirmate mai sus cu panouri portante, cu schelet portant sau cu perei i planee din brne de lemn (grinzi ecarisate sau cioplitur). n tabelul 14.1 se prezint valorile termice pentru pereii din lemn masiv, utilizai la construciile civile (conform normei DIN 18910).

Perei din brne de lemn valori termice Tabelul 14.1

Grosimea (m) Greutatea (kg/m2)

Rezistena la transfer termic

(m2K/W)

Coeficientul de transfer

termic (W/m2K)

0,10 60 0,71 1,13 0,11 66 0,79 1,01 0,12 72 0,86 1,02 0,13 78 0,93 0,96 0,14 84 1,01 0,91 0,15 90 1,07 0,85 0,16 96 1,14 0,80 0,17 102 1,22 0,74 0,18 108 1,29 0,69 0,19 114 1,35 0,64 0,20 120 1,42 0,60 0,21 126 1,48 0,56 0,22 132 1,57 0,52

Conform normei C107 Normativ pentru izolarea termic a cldirilor valoarea recomandat pentru rezistena la transfer termic a pereilor este 1,80 m2K/W. Se constat c aceast valoare este superioar, deci pentru asigurarea rezistenei termice necesar pentru pereii din brne de lemn apare necesar termoizolarea suplimentar a pereilor exteriori. 14.2.1 Structuri de rezisten din panouri portante Structurile verticale de rezisten realizate din panouri portante i de contravntuire pot fi: cu panouri portante dispuse pe direcia transversal a cldirii (fig. 14.13, a); cu panouri portante dispuse pe direcia longitudinal a cldirii (fig. 14.13, b); cu panouri portante dispuse n sens transversal i n sens longitudinal

(fig. 14.13, c). n primele dou variante, pe direcia perpendicular axelor structurale se dispun panouri autoportante de contravntuire a cldirii. n toate cazurile, panourile de planeu i de acoperi reazem pe liniile structurale de rezisten. Panourile prefabricate care intr n compunerea caselor din lemn variaz n funcie de: rolul static portante, neportante, de contravntuire; dimensiunilor pe care le au: cu limi reduse sau mari; modul de compunere n seciunea transversal ventilate, neventilate.

a b

c

Fig. 14.13 Sisteme structurale cu panouri portante: a cu panouri portante dispuse transversal; b cu panouri portante dispuse longitudinal;

c cu panouri portante dispuse pe ambele direcii ale cldirii.

n funcie de dimensiunile i alctuirea n seciune transversal, pot fi: panouri portante de dimensiuni reduse 1,001,25 m, realizate cu sau fr strat

de aer ventilat, utilizate ca elemente pentru perei exteriori i interiori; panouri portante de dimensiuni mari, cu lungimi pn la 10,00 m, cu structur

ventilat sau neventilat, utilizate ca elemente pentru perei interiori i exteriori, ca elemente de planeu sau de acoperi;

panouri portante de dimensiuni mari, preasamblate n elemente spaiale; panouri portante de dimensiuni reduse, cu alctuire compozit, utilizate ca perei

despritori interiori. 14.2.1.1 Sisteme de panouri

a. Panouri portante de dimensiuni reduse Panourile portante sunt realizate n sistem modulat, cu limea de 1,001,25 m i nlimea egal cu cea a etajului.

Structura de baz a panourilor este realizat din: cadru de lemn, dispus la interior, alctuit din:

montani dispui la distane de 5060 cm; rigle amplasate la partea superioar i la cea inferioar; rigle intermediare pentru rigidizarea montanilor i pentru delimitarea

golurilor de ui i ferestre; diagonale de contravntuire;

fee portante sau neportante alctuite din:

scnduri n grosime minim de 2,2 cm dispuse longitudinal i transversal (perpendicular pe cele dou fee ale panoului;

placaj de construcie n grosime de 1012 mm; plci din fibre de lemn (PAL) n grosime de 12 mm, ncleiate cu rini

epoxidice, rezistente la umiditate; plci din boiscement; plci din OSB; plci din ghips-carton n grosime de 10 mm; combinaii ale materialelor prezentate, dispuse difereniat pe cele dou

fee.

a b

c

Fig. 14.14 Perei portani din panouri cu limi reduse:

a cu fee din placaj; b cu fee din betopan; c - scnduri dispuse vertical.

Elementele componente ale cadrului interior sunt asamblate prin cuie, prin ncleiere sau cu plcue multicuie (Gang-nail). ncrcrile verticale sunt preluate de montani, care prin intermediul riglei de baz sunt transmise la fundaii sau la panoul de la nivelul inferior. ncrcrile orizontale sunt preluate de ansamblul cadru interior rigidizat cu feele exterioare prin tije sau ncleiere. Soluia cu panouri de limi reduse prezint o serie de avantaje: panourile respective sunt foarte facile a fi combinate pentru partiuri cu diferite

destinaii; poziia grinzilor de la planeu sau de la acoperi poate fi corelat cu poziia

montanilor verticali ai pereilor structurali;

dimensiunile de fabricaie a plcilor de nchidere a panourilor pot fi stabilite n funcie de limea panoului (de exemplu plcile aglomerate pe baz de fibre sau aschii din lemn cu limea de 1220 mm, fiind utilizate la panouri cu limea de 1200 mm);

subansamblele pentru circulaie i iluminare (ui, ferestre), precum i radiatoarele pentru nclzire pot fi uor corelate cu limea panourilor;

considerentele de ordin economic privind transportul i montajul panourilor sunt corelate cu greutatea i dimensiunile panourilor; panourile cu dimensiuni reduse pot fi stocate pe orizontal i pot fi manevrate manual sau cu utilaje de ridicat de capacitate redus.

b. Panourile portante de dimensiuni mari Panourile portante cu structura de rezisten din lemn au nlimea unui nivel i sunt constituite, n principiu, din panouri de dimensiuni reduse, asamblate (fig. 14.15). n mod curent, panourile respective pot constitui perei prefabricai de dimensiunile limii sau lungimii celulei funcionale. Lungimea total a panourilor se alege n funcie de distribuia n plan a pereilor, de posibilitile de transport i de limitele impuse de capacitatea de ridicare a utilajelor. n funcie de lungimea lor, panourile sunt realizate dintr-o serie de montani, rigidizai la partea superioar i la cea inferioar prin rigle continue. Riglele intermediare i diagonalele dispuse ntre montani asigur stabilitatea plan a panourilor. Similar panourilor de dimensiuni reduse, cele cu dimensiuni mari sunt fixate n fundaii. La interior, distana ntre montani se stabilete n funcie de trama de baz adoptat, poziia pereilor perpendiculari, dimensiunea plcilor utilizate la feele panourilor i de sistemul ales pentru transmiterea ncrcrilor de la planeu. Prin utilizarea panourilor de dimensiuni mari se reduce numrul de mbinri verticale dintre panouri i, n principal, numrul rosturilor etanate, operaie care mrete mult durata montajului. Prin configurarea n fabric a panourilor mari, soluia se recomand la ansamble de cldiri repetitive, cu variante reduse a planurilor de arhitectur. Elementele spaiale prefabricate sub form de celule cu un numr variabil de fee plane se monteaz cu un consum redus de manoper pe antier. Majoritatea manoperei, peste 90% se realizeaz n fabric, elementele avnd montate conductorii i evile pentru instalaii i fiind finisate pe fee. Cu acest sistem constructiv se pot realiza pavilioane colare, grdinie, cldiri de locuit, birouri, cmine pentru elevi i studeni etc (fig. 14.16). Elementele spaiale sunt transportate de la fabric la antier cu trailere speciale i sunt fixate pe fundaiile realizate n prealabil, respectiv pe celulele montate anterior. La construciile din elemente spaiale cu un grad mare de prefabricare, transportul este relativ simplu, montajul se face ntr-un timp redus i exist posibilitatea ca structura de rezisten s poat fi demontat i remontat pe un alt amplasament. Concepia de stabilire a tipodimensiunilor elementelor spaiale ia n considerare: limitele tehnologice de realizare n fabricile de prefabricate; suprafeele i volumele impuse de partiul de arhitectur; capacitatea mijloacelor de ridicare, transport i montaj.

a b

c

Fig. 14.15 Perei portani din panouri cu limi mari: a cu fee din placaj; b cu fee din boisbeton; c panou mare pentru planeu

Fig. 14.16 Sistem constructiv cu elemente spaiale:

a exemple de planuri de construcie realizate din elemente spaiale; b sistem constructiv cu elemente spaiale modulate cu dimensiunile 2,408,40 m.

n figura 14.17 sunt prezentate patru variante de partiuri de arhitectur, realizate din elemente spaiale. Partiurile prezentate folosesc module cu dimensiuni la 2,403,60, 2,404,20 m i 2,404,80 m.

Fig. 14.17 Exemple de partiuri de arhitectur realizate din elemente

spaiale

n fig. 14.18 sunt prezentate diferite sisteme de realizare a unei celule spaiale cu dimensiunile 2,407,20 m 4,809,60 m i sistemele de contravntuire ale acestora. 14.2.1.2 Alctuirea panourilor Panourile portante sunt realizate dintr-un cadru interior din lemn masiv sau din lemn lamelat ncleiat i fee portante. Elementele cadrului interior montani, rigle superioar i inferioar, traverse de rigidizare, eventual diagonale de contravntuire se asambleaz cu tije cilindrice (preferabil zincate i cu spiral), prin ncleiere sau cu plcue metalice zincate (fig. 14.19): tehnologia de asamblare cu tije cilindrice necesit manoper mai mult dect

celelalte soluii i se utilizeaz, n general, n atelierele tradiionale; mbinarea elementelor de cadru prin ncleiere sau cu plci metalice se poate aplica

n cazul producerii n fabric a panourilor cu utilaje speciale.

Fig. 14.18 Sisteme conceptuale pentru celule spaiale

Fig. 14.19 Tehnologia de realizare a panourilor portante:

a mbinarea elementelor de cadru interior cu cuie; b prin ncleiere; c cu plcue metalice; 1 rigl superioar; 2 rigl intermediar; 3 rigl inferioar; 4 montani; 5 fa interioar din

placaj; 6 fa exterioar din placaj.

Conectorii metalici se aplic concomitent n toate punctele necesare ale panoului prin presare hidraulic; se asigur n acest mod un ansamblu rigid. n seciune transversal panourile pot fi neventilate (fig. 14.20, a) sau ventilate (fig. 14.20, b). Faa exterioar a panoului este prevzut cu fante la partea superioar i la partea inferioar pentru circularea curentului de aer pe faa rece a termoizolaiei.

a b

Fig. 14.20 Conceperea panourilor exterioare:

a neventilate; b - ventilate 14.2.2 Structuri de rezisten cu cadre din lemn 14.2.2.1 Sisteme constructiv-structurale Structurile de rezisten cu cadre din lemn pot fi alctuite n diferite moduri de realizare i dispunere a elementelor portante i a celor secundare, precum i cu diferite sisteme de mbinri. Structuri de rezisten cu grinzi principale avnd seciune simpl

(fig. 14.21): pe cele dou direcii principale de inerie ale structurii de rezisten,

grinzile principale sunt fixate pe stlpi, care sunt continui, n acest mod nlimea stlpilor este constant la interior i la exterior;

grinzile secundare sunt dispuse ntre grinzile principale pe direcii diferite n diversele panouri de planeu astfel nct s se asigure o compartimentare similar pe direcia transversal i pe cea longitudinal a cldirii.

Structuri de rezisten cu grinzi principale avnd seciune dubl

(fig. 14.22): grinzile principale ale structurii de rezisten a cldirii sunt realizate cu

seciune dubl i sunt dispuse la cote diferite pe cele dou direcii principale ale cldirii;

grinzile secundare se dispun pe o singur direcie, n planul grinzilor principale superioare;

stlpii cu seciune simpl sunt continui printre grinzile principale.

Fig. 14.21 Structur de rezisten cu grinzi principale i stlpi dintr-un singur element;

grinzile principale dispuse pe direcii ortogonale, n diferitele panouri

Structuri de rezisten cu stlpi avnd seciune dubl (fig. 14.23):

grinzile principale pe una din direciile principale ale cldirii au seciune simpl i sunt amplasate ntre stlpii structurii de rezisten, care au seciune dubl;

grinzile principale pe direcie perpendicular au seciune dubl i sunt dispuse peste grinzile principale anterioare, de o parte i de alta a stlpilor structurii de rezisten;

grinzile secundare sunt dispuse n planul grinzilor principale superioare.

Fig. 14.22 Structur de rezisten cu grinzi

principale duble pe cele dou direcii i cu stlpi cu seciune simpl

Fig. 14.23 Structur de rezisten cu grinzi principale simple pe o direcie i cu grinzi

principale duble pe cealalt direcie, precum i cu stlpi dublii

Structuri de rezisten cu stlpi i grinzi dispuse la distane reduse (fig. 14.24):

structura de rezisten este realizat n acest caz cu elemente structurale stlpi i grinzi dispuse la distane reduse (60 cm);

sistemul asigur o rigiditate sporit a structurii de rezisten vertical i orizontal ceea ce permite preluarea i transmiterea n condiii optime a ncrcrilor gravitaionale i a celor orizontale din vnt i seism;

soluia constituie un sistem intermediar dintre soluia n cadre i cea cu panouri.

Fig. 14.24 Structur de rezisten cu grinzi principale i stlpi la distane reduse

structur cu nervuri

mbinrile la noduri se realizeaz astfel nct s se asigure continuitatea elementelor structurale stlpi, grinzi principale, grinzi secundare (fig. 14.25).

a b b

Fig. 14.25 mbinri la nodurile structurii de rezisten:

a grind principal continu, solidarizat de stlp cu elemente metalice; b stlp i grind principal continu prin profilarea elementelor; c stlp, grinzi principale i grinzi secundare

amplasate decalat

n fig. 14.26 sunt prezentate detaliile de rezemare ale grinzilor principale de planeu de pe cele dou direcii, dispuse n acelai plan, pe stlpi continui.

a b Fig. 14.26 Detalii de mbinare grinzi-stlpi cu dispozitive metalice:

a cu sabot; b cu furur

14.2.2.2 Soluii structurale pentru planee n mod curent planeele la casele din lemn integral prefabricate se realizeaz: cu grinzi din lemn dispuse la distane reduse (4060 cm), care reazem pe riglele

scheletului portant (fig. 14.27, a i b) i podini din scnduri pentru pardoseal i pentru tavan;

cu grinzi cu inim plin din placaj, ncleiate (fig. 14.27, c); cu ferme din lemn realizate cu zbrele metalice. La soluiile curent utilizate de case prefabricate din lemn, existente n producia diferitelor combinate de prelucrare a lemnului din ara noastr planeul dintre parter i etaj este rezolvat astfel: talpa inferioar a fermelor de acoperi, dispuse la interax de 1,20 m constitute i

grinzile de planeu peste etaj; intermediar, ntre ferme, la nivelul planeului peste etaj sunt dispuse grinzi

transversale; att talpa inferioar a fermelor de acoperi, ct i grinzile intermediare sunt

realizate dintr-un pachet de scnduri fixate cu cuie; planeele peste parter i peste mansard, ca elemente de rezisten i de

nchidere sunt realizate din scnduri de pardoseal i de tavan, fixate pe grinzi de rezisten;

termoizolaia i fonoizolaia la nivelul planeului este rezolvat din saltele de vat mineral semirigid.

a b c

Fig. 14.27 Sisteme constructive la planee:

a grinzi dese din lemn masiv, rigidizate cu distanieri; b grinzi dese din lemn, rigidizate cu contravntuiri; c grinzi cu inim plin.

O soluie modern de grinzi de planeu o constituie cea prezentat n fig. 14.28, n care:

grinzile de planeu zbrelite sunt realizate cu tlpile paralele, din dulapi, rigle sau grinzi din lemn masiv sau din lemn lamelat ncleiat, n funcie de capacitatea portant pe care trebuie s o asigure;

capacitatea portant a grinzilor cu zbrele dicteaz traveea de amplasare si deschiderea, n funcie de intensitatea ncrcrilor;

diagonalele sunt realizate din lemn, eav metalic sau din profile metalice; n cazul utilizrii diagonalelor din lemn, prinderile la noduri se realizeaz cu

plcue metalice, cu dini sau poansonate;

diagonalele din eava metalic sunt profilate la capete sub form de plcue poansonate, cu dini.

Avantajele principale ale acestor tipuri de grinzi cu zbrele constau n: posibilitatea de modulare n seciune transversal i pe lungime, astfel nct

s se poat acoperi deschideri diverse, pentru forme oarecare n plan ale construciei i pentru ncrcri diferite pe planee;

posibilitatea de uzinare a confeciilor prefabricate i creerea de stocuri astfel nct livrarea grinzilor s se fac imediat, la cerere;

posibilitatea de montare simpl pe antier fr a se folosi utilaje de ridicare; avnd n vedere greutatea redus a pieselor, ridicarea la poziia de montaj se face manual sau cu scripei i frnghii;

soluia permite ca tubulatura i conductele pentru instalaii (electrice, ap-canal, ventilaie, condiionare) s se monteze n nlimea grinzii, prin golurile existente.

a b

Fig. 14.28 Grinzi cu zbrele pentru planee: a detaliu grind; b perspectiv planeu

Pentru mbuntirea comportrii construciilor integral prefabricate din lemn la solicitri seismice sau la solicitri climatice deosebite (vnt cu intensitate mare) se pot utiliza ca soluie de planeu aibe antiseismice, prin intermediul crora s se realizeze o transmitere echilibrat a solicitrilor seismice la elementele structurale de perei. Grinzile planeului sunt realizate din dulapi sau din grinzi de lemn, dispuse la interax de 50...60 cm (fig. 14.29).

Fig. 14.29 Detaliu de rigidizare a planeului cu podin din scnduri ncruciate

aiba rigid, care are i rol de podin pentru circulaie, este format din dou rnduri de scnduri cu dimensiunile minime de 152,5 cm, btute ncruciat la 45 fa de linia pereilor. Fixarea podinei de grinzi se face cu cuie, care trebuie s preia eforturile de lunecare n plan orizontal. Se recomand ca faa superioar a podinei s fie rindeluit, iar scndurile s fie prelucrate pe cant pentru mbinarea longitudinal cu lamb i uluc. Dispunerea acestor dulapi s-a prevzut la 45 fa de direciile principale ale pereilor, astfel nct transmiterea solicitrilor seismice s se realizeze prin compresiune n planul podinei. mbinrile n lamb i uluc dintre dulapii de planeu au i rol de eliminare a deformaiei relative n timpul circulaiei sau la montarea unor piese grele de mobilier. Stratul de fonoizolaie i/sau de termoizolaie dispus ntre grinzi este susinut de plcile sau scndurile de tavan, fixate cu uruburi pentru lemn, la partea inferioar a grinzilor de planeu. 14.2.2.3 Soluii structurale pentru acoperi Structura de rezisten a acoperiului se rezolv n diferite variante constructive: cu ferme din lemn, cu consum redus de metal, mbinrile fiind cu cuie sau cu

plcue metalice (fig. 14.30, a); cu arpant pe scaune (fig. 14.30, b);

cu cpriori i pane rezemate pe pereii transversali, spaiul fiind pn sub panele acoperiului (fig. 14.30, c).

a b

Fig. 14.30 Soluii constructive pentru structura de rezisten a acoperiului:

a cu ferme cu zbrele; b cu arpant pe scaune; c cu tavan n pant.

c n fig. 14.31 se prezint n detaliu structura de rezisten a acoperiului realizat cu ferme cu consum redus de metal, barele fermei fiind realizate cu seciune simpl, iar mbinrile fiind din plci metalice cu dini.

a b Fig. 14.31 Ferm de acoperi cu consum redus de metal, mbinri cu plci cu dini:

a perspectiv ferm; b elevaie ferm

14.2.2.4 Stabilitatea spaial a construciilor de lemn Stabilitatea spaial a construciilor din panouri de lemn se asigur prin dispunerea unor panouri rigide pe cele dou direcii principale de rezisten ale cldirii (fig. 14.32 i 14.33). Panourile de contravntuire sunt rigidizate cu diagonale duble i pot fi dispuse: pe pereii exteriori i interiori, acolo unde partiul de arhitectur permite (perei

plini, fr goluri de ui sau ferestre) se recomand dispunerea unor panouri de contravntuire la colurile cldirii (fig. 14.32);

n cadrul unui nucleu central, care constituie o zon rigid, iar panourile de pe contur sunt legate de zona central prin intermediul planeului rigid (fig. 14.33).

Cadrele exterioare i interioare se trateaz n acelai mod n ceea ce privete preluarea ncrcrilor orizontale.

Fig. 14.32 Asigurarea stabilitii spaiale a unei construcii din lemn prin dispunerea de contravntuiri

la colurile cldirii i intermediar, pe pereii exteriori i pe cei interiori:

1 contravntuiri verticale, 2 panouri rigide de planeu.

Fig. 14.33 Asigurarea stabilitii spaiale a unei construcii din lemn prin realizarea unui nucleu central contravntuit i panouri de planeu rigide n plan orizontal, care asigur stabilitatea pereilor exteriori:

1 contravntuiri verticale, 2 panouri rigide de planeu.

Conform normei germane DIN 1052 construciile din lemn cu un etaj sunt considerate rigide dac:

pereii exteriori i pereii interiori care au un rol portant au lungimea maxim de 12,0 m, au prevzute minimum trei elemente rigide cu limea de 1,00 m, iar distana dintre contravntuiri este de maximum 6,00 m (v. fig. 14.32);

la pereii exteriori elementele de contravntuire s fie dispuse la intersecia acestora (colurile cldirii, v. fig. 14.32);

pentru asigurarea stabilitii globale a cldirii, mbinrile panouri-fundaie sunt dimensionate la rezultanta forelor orizontale care acioneaz pe ntreaga cldire;

panourile de planeu i/sau cele de acoperi constituie prin modul lor de conformare i prin legturile cu elementele structurale verticale un ansamblu rigid la fore care acioneaz n planul lor.

14.2.3 Structuri de rezisten din brne de lemn Pereii acestor categorii de construcii trebuie s rspund urmtoarelor cerine: s asigure rezistena i stabilitatea cldirii, la ncrcrile din exploatare; n mod

curent pereii cu grosimea de 1822 cm, dispui n sistem fagure satisfac aceast cerin;

mbinrile la colurile, interseciile i ramificaiile cldirii s asigure preluarea eforturilor de lunecare n plan orizontal; aceast condiie poate fi satisfcut prin profilarea capetelor grinzilor conform detaliilor din fig. 14.3;

s asigure preluarea unor eforturi de lunecare n seciunea transversal a peretelui; aceast condiie se poate satisface prin profilarea grinzilor cu lamb i uluc (fig. 14.34, a), cu dornuri plasate ntre grinzi (fig. 14.34, b) sau prin ncleierea grinzilor;

s asigure rezistena termic necesar (condiie impus la pereii exteriori), n funcie de zona climatic de amplasare a cldirii i de condiiile de microclimat interior; n cazul n care peretele din lemn nu poate satisface aceast cerin, aceasta se placheaz cu un strat de termoizolaie eficient (polistiren expandat sau vat mineral semirigid).

a b Fig. 14.34 Detalii de perei exteriori realizai din brne de lemn:

a cu brne profilate; b cu dornuri pentru mpiedicarea deplasrii laterale a grinzilor

Case de locuit permanentCase parterFig. 14.2 Elementele componente ale unei case din lemn, integral prefabricatebabaPerei din brne de lemn valori termiceFig. 14.13 Sisteme structurale cu panouri portante:Fig. 14.14 Perei portani din panouri cu limi reduse:cFig. 14.15 Perei portani din panouri cu limi mari:Fig. 14.16 Sistem constructiv cu elemente spaiale:Fig. 14.19 Tehnologia de realizare a panourilor portante:Fig. 14.20 Conceperea panourilor exterioare:Fig. 14.22 Structur de rezisten cu grinzi principale duble pe cele dou direciiFig. 14.23 Structur de rezisten cu grinzi principale simple pe o direcie i cu grinzi principale duble pe cealalt direcie, precum i cu stlpi dubliiFig. 14.28 Grinzi cu zbrele pentru planee:Fig. 14.34 Detalii de perei exteriori realizai din brne de lemn: