Lemnul ca material compozit

Structura lemnuluiÎn construcţii, lemnul se foloseste ca structură de rezistenţă la acoperişuri, pentru finisaje, la tâmplarii, pentru structuri de rezistenţă la pardoseli, placaje, cofraje etc. Arborii din care se obţine lemnul pentru construcţii se impart în două grupe: raşinoase (bradul, molidul, pinul, tisa etc.) şi foioase (stejarul, fagul, plopul, nucul, salcia etc.).Lemnul are ca principali compuşi chimici: celuloza, lignina şi hemiceluloza, iar secundari: uleiuri vegetale, răşini, acizi volatili, tanini, săruri minerale, coloranţi naturali etc.

- Celuloza face parte din cadrul polizaharidelor, fiind un compus macromolecular, cu structură fibroasă insolubilă în apă, prin încălzire nu se topeste, ci se descompune, iar fără aer se carbonizează, ea constituind scheletul de rezistenţă al membranei celulare.

- Lignina este un compus macromolecular, amorf, aromatic ce umple spaţiile din jurul fibrelor, marind rezistenţa mecanică a lemnului.

Apa se gaseste în lemn sub formă de apă absorbită şi apă liberă. Apa legată prin absorbţie (apa de higroscopicitate) şi apa liberă constituie, impreună, umiditatea lemnului, care se exprimă sub formă de umiditate absoluta sau de umiditate relativă.Avantajele lemnului folosit ca material de construcţie:

- coeficient de calitate ridicat;- coeficient de dilatare liniară mic;- se prelucrează uşor;- se poate folosi în orice anotimp.

Dezavantajele folosirii lemnului:- prezintă defecte de structură ca: noduri, crăpături, găuri de insecte etc.;- prin debitarea buştenilor materialul lemons este limitat ca lungime şi secţiune;- este un material putrescibil şi inflamabil etc.

Folosirea lemnului în construcţii trebuie să ţină seama de proprietăţile acestuia si anume: fizice, termice, mecanice, rezistenţă la solicitari statice, rezilienţă, duritate, durabilitate, rezistenţă la smulgerea cuielor.Proprietăţile fizice ale lemnului sunt:

- densitatea aparentă este definită prin raportul dintre masa si volumul aparent. Densitatea aparentă a lemnului uscat variază de la o specie la alta, în raport cu porozitatea. Datorită contracţiei, porozitatea scade şi, ca urmare, compactitatea lemnului creşte, iar acest lucru diferă şi de la o specie la alta (la foioase este mai mare decât la răşinoase).

Proprietăţile termice ale lemnului sunt:- dilatarea termică, diferă pe direcţiile longitudinală, radială şi tangenţială deoarece

lemnul este un material anizotrop (cea mai mare dilatare termică este pe longitudine);- conductivitatea termică este redusă deoarece lemnul este un material termoizolant;

Proprietăţile mecanice ale lemnului. Lemnul, datorită anizotropiei proprietăţilor mecanice, prezintă un modul de elasticitate mai mare pe direcţia longitudinală faţă de cea radială şi tangenţială.

1

Rezistenţele lemnului la solicitările statice. Rezistenţele mecanice ale lemnului sunt diferite de la o specie la alta după natura solicitării, în funcţie de densitatea aparentă, direcţia solicitării, umiditatea şi defectele lemnului.

Rezilienţa lemnului reprezintă rezistenţa la încovoiere prin şoc şi caracterizează tenacitatea sau fragilitatea lemnului, ea depinzând de densitatea aparentă şi direcţia aplicării solicitării.

Duritatea lemnului reprezintă marimea forţei lemnului în plan transversal, după care lemnul se clasifică în: dur (stejarul), mijlociu de moale (fagul) şi moale (molidul).

Durabilitatea lemnului depinde de putrescibilitatea si combustibilitatea acestuia, în funcţie de care distingem: lemn foarte putin durabil (plopul), putin durabil (molidul), durabil (salcamul) si foarte durabil (stejarul). Împotriva putrezirii lemnului se folosesc substanţe antiseptice şi fungicide, iar împotriva inflamabilităţii se utilizează soluţii ignifuge.

În construcţii, materialul lemnos se poate folosi sub formă brută, semiprelucrată, prelucrată sau ca produse derivate din lemn.

a) Materialele lemnoase brute se folosesc sub formă de lemn rotund obţinut prin curăţirea de crăci şi decojirea buştenilor. În funcţie de dimensiuni, lemnul rotund poate fi sub formă de bile, manele sau prăjini diferite ca diametru la capătul subţire şi gros, precum şi ca lungimi.

b) Materialele lemnoase semiprelucrate pot avea una sau mai multe fete plane si acestea se folosesc sub formă de cioplitură care poate fi: de depozit sau de comandă, şi de lemn semirotund, întrebuinţat ca piese supuse la încovoiere sau la fixarea altor piese din lemn.

c) Materialele lemnoase prelucrate sau cheresteaua se obţin prin tăierea longitudinală a buştenilor, proces numit debitare, cu ajutorul gaterelor, fierăstraielor cu panglică sau cu circulare. Cherestelele cu muchii vii şi marginile plane se prezintă sub formă de: scânduri, dulapi, şipci, rigle, grinzi, diferenţiate între ele prin lăţime şi grosime.

d) Materialele lemnoase prelucrate, finite se prezintă sub formă de: şiţă, şindrilă, scânduri făţuite, duşumele cu lamba şi uluc, parchete.

e) Produsele derivate din lemn se prezintă sub formă de: - placaje (obţinut din trei sau mai multe foi de furnir, încheiate cu un adeziv sintetic rezistent la umiditate;

- paneluri (obţinut dintr-un miez gros realizat din şipci sau lemn lamelat încleiat, peste care se lipesc pe ambele feţe câte una sau două foi de furnir). Se utilizează la realizarea foilor de uşă, la finisaje uscate etc.

- produse din aşchii din lemn –PAL- (obţinute prin aglomerarea aşchiilor din lemn neindustrializabil sau din deşeuri, sub presiune şi la temperatură ridicată, cu ajutorul unui liant dintr-o răşină sintetica şi clei. În construcţii se folosesc la: pereţi despărţitori, foi de uşi, finisaje uscate, straturi-suport pentru pardoseli, izolari fonice şi termice etc.

- produse din fibre din lemn – PFL – (obţinute prin încleierea sub presiune şi la temperatură ridicată a fibrelor de lemn, formând plăci. Plăcile se pot finisa prin aplicare de lacuri sau emailuri. Se utilizează ca straturi izolante termice şi fonice, la pereţi desparţitori, tencuieli uscate, cofraje, tavane etc.

2

Măsuri de protecţie a construcţiilor din lemn

Având în vedere că lemnul este un material putrescibil şi inflamabil, la realizarea construcţiilor din lemn se iau o serie de măsuri de protecţie, atât a materialului lemons, cât şi a construcţiei în sine, pentru a se evita apariţia unor fenomene de degradare. Aceste măsuri sunt:

- împotriva putrezirii;- împotriva focului.

Împotriva putrezirii, la realizarea construcţiilor din lemn se prevăd măsuri chimice de antiseptizare pentru distrugerea sporilor de ciuperci şi măsuri constructive pentru a feri lemnul de umezire. Antiseptizarea se realizează prin impregnarea în profunzime sau vopsire superficială cu substanţe antiseptice uleioase sau solubile ca: creuzot, sulfat de cupru, clorură de zinc etc. Măsurile constructive constau în proiectarea construcţiilor din lemn astfel încât să se evite umezirea lemnului sau să se permita uscarea acestuia în cazul unei eventuale umeziri. Pentru aceasta trebuie ca:

- soclul construcţiilor din lemn sa se realizeze din beton, zidărie de piatră sau de cărămidă având înălţimea minimă de 40 cm;

- se evită încastrarea stâlpilor de lemn în fundaţii de beton;- grinzile planşeelor din lemn se reazămă pe zidărie prin intermediul unei cosoroabe,

capetele grinzilor se impregnează sau se izolează cu carton bituminat şi se prevăd orificii pentru aerisire;

- se evită îmbinările care permit acumularea sau stagnarea apei.

Împotriva focului se utilizează ignifugarea. Ignifugarea se face prin spoire cu var sau prin impregnare cu substanţe (fosfat de amoniu, silicat de sodiu, etc.). Măsurile chimice urmăresc:

- evitarea folosirii lemnului în încăperi cu temperaturi ridicate sau unde este foc deschis;- îndepărtarea lemnului de sursele de căldură;- evitarea secţiunilor cu goluri care activează arderea, etc.

Produsele din lemn in Design

Parchetul din lemn degaja eleganta si aduce un plus de caldura si culoare locuintei dumneavoastra. Daca doriti podele de o frumusete durabila, alegeti parchetul din lemn masiv: tine rece vara, cald iarna, este economic, rezistent si se pastreaza usor.Usile din lemn masiv- avantaj pe care il confera usile din lemn masiv comparativ cu toate celelalte tipuri de usi este durata de exploatare sau, cu alte cuvinte, rezistenta in timp mult superioara celorlalte. Spre exemplu, o usa din stejar masiv bine intretinuta poate avea o durata de folosinta de peste 100 de ani. Marturie spuselor anterioare stau zecile de cladiri istorice ale caror usi din stejar masiv se prezinta in conditii excelente chiar daca peste ele au trecut atatia ani. Datorita particularitatilor lemnului masiv ele au o rezistenta sporita la zgariere, lovire sau alte tituri de actiuni mecanice asupra lor sau daca totusi aceste incidente nedorite lasa urma asupra lor acestea pot fi retusate cu usurinta prin slefuire, chituire, retusare, lacuire.Toate aceste reparatii efectuate corespunzator si cu materiale profesionale pot reda usii dvs. aspectul initial, fiind cu greu observabile. Un alt mare avantaj pe care il au aceste usi este faptul ca la fabricarea sau finisarea lor nu sunt folosite decat substante ecologice, in marea lor majoritate pe baza de apa, deci nu au nici un fel de emisii toxice care sa duca in timp la afectarea sanatatii dvs. comparativ cu usile in a caror componenta sunt elemente din MDF,HDF,DSP despre care nu se poate spune acelasi

3

lucru si care in tarile occidentale nu se mai gasesc la mare cautare tocmai pe acest considerent: POLUARE.

Jaluzelele orizontale din lemn reprezinta una din cele mai elegante solutii pentru interior, oferind incaperilor un stil aparte

Ferestre cu tamplarie din lemn Lemnul are si excelente calitati de izolator termic. Ca urmare, ferestrele cu tamplarie din lemn nu sunt afectate de temperaturile extreme si sunt mult mai putin susceptibile la fenomenul de condensare decat alte tipuri de tamplarie pentru ferestre

Dar toate avantajele enumerate pana acum au un pret. Si nu doar in ceea ce priveste banii pe care ii veti scoate din buzunar pentru o tamplarie din lemn de calitate!

Trebuie sa tineti cont ca lemnul este predispus la umflare si contractare datorita conditiilor de mediu. De aceea, o tamplarie de lemn realizata si intretinuta necorespunzator este expusa aparitiei deformarilor si crapaturilor. Pe langa aspectul estetic degradat, si etanseitatea acestor ferestre este compromisa.

Producatorii de tamplarie din lemn au gasit insa o rezolvare la aceasta problema structurala a lemnului: folosirea de lemn stratificat

Lemnul stratificat se obtine prin suprapunerea si lipirea prin presare a mai multor straturi de lemn natural. Fiecare strat este obtinut prin debitarea radiala a lemnului, iar adezivul folosit este unul special, rezistent la apa. Rezultatul este o structura rigida si stabila, in care deformarile si modificarile de volum ale fiecarui strat sunt anihilate de catre celelalte straturi.

De retinut:

• O tamplarie din lemn stratificat de calitate nu admite existenta nodurilor sau altor defecte.

O alta problema la o tamplarie de lemn este intretinerea periodica a acesteia pentru a o proteja de factori distructivi precum apa, radiatiile ultra-violete sau diverse microorganisme. Pentru aceasta se recomanda folosirea de lacuri ecologice, pe baza de apa.

Daca arhitectura cladirii asigura o expunere redusa a tamplariei la ploaie si radiatii solare, tamplaria din lemn stratificat poate fi alegerea perfecta pentru orice casa!

Exista insa solutii si pentru medii atmosferice ostile: tamplaria combinata. La acest tip de tamplarie partea interioara este din lemn, pe cand cea exterioara este din PVC sau, cel mai adesea, din aluminiu.

4

Beneficiile? Veti putea astfel admira in casa dumneavoastra gratia si frumusetea lemnului natural beneficiind in acelasi timp la exterior de rezistenta si intretinerea usoara oferita de PVC sau aluminiu.

Inainte de a prezenta succint ce avantaje si dezavantaje are o tamplarie din lemn, trebuie subliniat faptul ca acest tip de tamplarie este singurul recomandat de organizatiile internationale de protectie a mediului, deoarece lemnul este un material regenerabil si care nu are efecte nocive asupra sanatatii si mediului!

Avantaje tamplarie de lemn:

• Aspect estetic deosebit, ce poate fi armonizat cu orice stil arhitectonic;• Flexibilitate ca si forma si dimensiune;• Calitati foarte bune de izolare termmica si fonica;• Creaza o atmosfera naturala, calda si intima;• Prin impregnare se poate obtine o gama variata de culori si nuante;• In varianta stratificata, resistent si trainic;• Este un material natural care nu afecteaza mediul si sanatatea;• Adauga valoare oricarei case.

Dezavantaje tamplarie de lemn:

• Se poate deforma sau crapa daca nu este corect executata si intretinuta;• Necesita periodic lacuirea sau vopsirea;• Pret mai ridicat decat PVC-ul sau aluminiul.

5

6

7

2.1.2. Sortimente de lemn folosite in constructii

Lemnul rotund (fig. 21) se obtine prin doborârea arborilor in exploatarile forestiere, din trunchiuri sau crengi groase. El poate fi cojit sau necojit. Bustenii de rasinoase se decojesc imediat dupa doborâre, deoarece altfel sunt predispusi 3 atacul ciupercilor si insectelor xilofage Exista urmatoarele sortimente de lemn rotund, in functie de dimensiuni (tabelul 2):- bustenii, cu diametrul cel mai mare. de minimum 20 cm;- bilele, care sunt vârfuri sau trunchiuri cu urmatoarele dimensiuni: L = 6-9 m, d = 12-16 cm. D<20 cm; sunt folosite la schele, esafodaje etc.;- manelele, cu L = 3-6 m; d>8-11 cm: sunt folosite la sprijiniri, schele etc.:- prajinile, cu L = 2,6-4 m; d = 4-7 cm; se folosesc ca si manelele:- pilotii, cu L = 3-15 m si diametrul la jumatatea lungimii cuprins intre 20 si 40 cm: se folosesc la fundatii, diguri, poduri.

Fig. 21 Lemn rotund. Fig. 22. Cioplitura

Tabelul 2 Dimensiunile de fasonare a lemnului rotund pentru constructii

Nr Crt

Sentimentul de lemn rotund

Diametrul la capatul

subtire (fara coaja), cm

Lungimea

1 Bile 12-15 >6 m2 Manele 8-11 >3 m3 Prajini 4-7 > 2,60 m

Fig. 23. Cherestea - elemente componente:1 - fata; 2 - cant; 3 - capat; 4 - muchie: 5 - tesitura.

8

Fig. 24. Denumirea pieselor de cherestea dupa gradul de prelucrare a canturilor:

a - cherestea tivita: b - cherestea semitivita. c - cherestea netivita.

Fig. 25. Sortimente de cherestea, dupa forma geometrica a sectiunii transversale:

a - lemn semirotund; b - lemn sferic; c - grinda cu doua fete; d - grinda cu trei fete; e - grinda cu patru fete;

f- margine: o - laturoi.

Lemnul cioplit sau „cioplitura" (fig. 22) se obtine prin cioplirea lemnului rotund, rezultând grinzi cu fete netede si muchii tesite sau ascutite Lemnul cioplit se foloseste mult la constructii rurale, poduri, traverse. Cheresteaua (lemnul ecansat) se obtine prin debitarea bustenilor paralel cu axa longitudinala, cu ajutorul gaterelor, ferastraielor panglica sau ferastraieior circulare, si are cel putin o fata neteda.

Cheresteaua livrata santierelor de constructii se poate clasifica dupa urmatoarele criterii:a) dupa specia lemnoasa, exista: cherestea de rasinoase (brad, molid, pin etc.); cherestea de foioase tari (fag, stejar, carpen, paltin, ulm etc.); cherestea de foioase moi (plop, tei, anin, salcie etc.);b) dupa gradul de prelucrare a canturilor (fig. 24), exista urmatoarele tipuri- cheresteaua tivita, care are ambele canturi prelucrate (daca este fara tesitura pe canturi, ea se numeste „cherestea tivita curat"), cheresteaua semitivita, care are un singur cant prelucrat; cheresteaua netivita, care are ambele canturi neprelucrate (are forma rezultata din bustean);c) dupa forma geometrica a sectiunii transversale (fig. 25), exista urmatoarele sortimente: lemn semi-rotund, sfert, grinzi sau prisme cu doua fete, grinzi sau prisme cu trei fete, grinzi sau prisme cu patru fete, margini, laturoaie;d) dupa grosime (sau raportul intre grosime si latime, fig. 26), exista urmatoarele sortimente: scândura, dulap, margine, grinda, sipca, rigla; in tabelul 3 sunt cuprinse dimensiunile principalelor sortimente de cherestea, de foioase si rasinoase;

9

Fig. 26. Sortimente de cherestea, in functie de grosime:a - scândura; b - dulap; c - margine; d- grinda; e - sipca; f- rigla.

Tabelul 3 Sortimente de cherestea dupa grosime sau dupa raportul dintre latime si grosime

Denumirea produselor de cherestea

Cherestea de foioase

Cherestea de rasinoase

Grosimea, mm

Grosime/latime, mm/mm

Grosimea, mm

Grosime/latime, mm/mm

Åžipci20, 25, 30 (32), 40

60...nelim. 100...nelim.

12, 18,24 80... 300

Frize 50. ..100 100...nelim. 28... 75 100... 300

Scândurinumai stejar

100... 300 100... 300 120. ..350

Dulapi 50. ..100 50.. .100 28. .96 38. ..150

Grinzi20, 25, 30, 40

20... 40 12, 18,24 18. ..48

Rigle 20,25 35.. .120 18,24 35. ..95

Tabelul 4 Sortimente de cherestea dupa lungime

10

Sortimentul de cherestea

Cherestea de foioase Cherestea de rasinoase

Limitele lungimilor, m

Crestere, cm

Limitele lungimilor, m

Crestere, cm

Lunga 1,80.. .6.00 10 3,00.. .6,00 25Scurta 1,00... 1,70 10 1,00.. .2,75 25Subscurta 0,45... 0,95 5 0,50.. .0,95 5Frize: - scurte - lungi

0,20.. .0,25 1,00.. .3,00

5 10 - -

Åžipci 0,40... 1,00 5 1,00.. .2,75 25Rigle peste 1 ,00 10 3,00.. .6,00 50

Fig. 27. Denumirea pieselor de cherestea, in functie de pozitia fetelor in raport cu inelele anuale:

a - cherestea radiala; b - cherestea semiradiala; c - cherestea tangentiala.

e) dupa lungime, exista urmatoarele sortimente de cherestea: lunga, normala, scurta, subscurta; dimensiunile acestor sortimente sunt cuprinse in tabeiul 4; f) dupa pozitia piesei de cherestea in raport cu inele/e anuale (f/g. 27) exista urmatoarele sort/mente: cherestea radiala (unghiul dintre tangenta la inelele anuale si fata exterioara este cuprins intre 60° si 90°); cherestea semiradiala (unghiul dintre tangenta la inelele anuale si fata exterioara este cuprins intre 45° si 60°); cherestea tangentiala (unghiul dintre tangenta la inelele anuale si fata exterioara este cuprins intre 0° si 45°); g) dupa locul ocupat in sectiunea transversala a bustenilor (fig. 28), exista urmatoarele sortimente: piesa axiala, piese centrale, piese laterale si laturoaie; h) dupa calitate, lemnul se clasifica in functie de prezenta defectelor (numarul si marimea lor), precum si in functie de calitatea prelucrarii. Parchetul (fig.29) este un produs semifabricat din lemn, sub forma de lamele paralelipipedice, având canturi prelucrate astfel incât sa se poata imbina intre ele. Se foloseste la pardoseli si se fabrica in mai multe sortimente: piese de parchet, frizuri de parchet, pervazuri. Parchetul se fabrica din frize si sipci de foioase, mai ales de fag si stejar, in mai multe variante dimensionale.

11

Fig. 28. Denumirea pieselor de cherestea, dupa locul ocupat in sectiunea transversala a busteanului:

1 - piesa axiala; 2 - piese centrale; 3 - piese laterale; 4 - laturoaie.

Fig. 29. Parchetul: 1 - piesa de parchet; 2 - frizuri de perete; 3 - pervaze.

Scândurile rindeluite si profilate (fig.30) sunt produse semifabricate din lemn, care se folosesc in constructii fara alte prelucrari. Ele pot fi profilate pe canturi in diferite forme (lamba si uluc, falt etc.). Scândurile rindeluite se folosesc la dusumele, la placarea peretilor, plafoanelor etc. Furnirele sunt foi subtiri obtinute prin derularea sau taierea plana a bustenilor de diferite specii. Furnirele oot fi: - estetice, cu desen decorativ si grosimi de 0,4-1 mm; se obtin prin taiere plana sau derulare excentrica si se folosesc la acoperirea unor suprafete de material lemnos; - tehnice, cu grosimi de 0,5-3,1 mm; se obtin prin derulare centrica si se folosesc la fabricarea placajului, panelului, lemnului stratificat sau la acoperirea suprafetelor cu subfurnir sau furnir de dos. Produsele stratificate sunt de mai multe feluri, si anume: placaj, panel, panouri celulare etc. Placajul (fig. 31,a) este un panou alcatuit dintr-un numar impar de foi de furnire tehnice, incleiate intre ele, cu directia fibrelor alternativ perpendiculara. Placajul se fabrica cu diverse dimensiuni si numere de straturi. Cele mai folosite placaje sunt cele din fag. in lucrarile de constructii, placajele se pot folosi la pardoseli, pereti despartitori, cofraje etc. Placajul prezinta multe avantaje fata de lemn, si anume: are latimi cu mult mai mari decât cele mai late sortimente de scânduri (deci se poate reduce numarul de inadiri); are structura mai omogena decât lemnul masiv;

Fig. 30. Scânduri rindeluite si profilate: a - cu lamba si uluc; jb - cu falt; c - profile diverse;

Fig. 31. Panouri stratificate: a-placaj; b-panel.

are stabilitate dimensionala mai buna; nu crapa si are greutate redusa; este estetic si placut. Placajul se poate finisa in diferite moduri (transparent, opac). Panelul (fig. 31,6) este un panou din lemn format dintr-un miez din sipci acoperite pe ambele fete cu un strat de furnir tehnic, prin incleiere. Fibrele furnirelor vor fi perpendiculare

12

pe directia fibrelor sipcilor din miez. Aceste panouri se pot slefui, furnirui, colora, lacui, vopsi. Panourile celulare (fig. 32) sunt alcatuite din rame de cherestea dublu placate cu panouri de placaj sau PFL, având in interior un miez care poate fi confectionat din diferite materiale. Semifabricate superioare din lemn. Utilizarea acestor sortimente duce la importante economii de cherestea pe santier. Placile din aschii de lemn (PAL) sunt panouri obtinute prin aglomerarea aschiilor de lemn cu ajutorul unui adeziv si, apoi, presarea la temperaturi ridicate. Ele se fabrica in mai multe sortimente si se pot folosi asa cum rezulta din fabricatie sau se pot innobila. Aceste panouri au urmatoarele avantaje fata de lemn: sunt mai omogene (au aceleasi proprietati mecanice in toate directiile); rezista mai bine la variatiile de umiditate din atmosfera. Placile din fibre de lemn (PFL) sunt panouri fabricate din fibre de lemn im-pâslite si incleiate. Ele se fabrica in mai multe sortimente si pot avea suprafata emailata, melaminata, furniruita sau imprimata. Aceste panouri se utilizeaza in constructii pentru izolarile termice sau acustice ale planseelor si peretilor, precum si la alte lucrari (captuseli interioare, tencuieli uscate, cofraje etc.).

Fig. 32. Panou celular (structura): 1 -traversa ramei; 2-montantul ramei; 3-adaos pentru

montarea broastei; 4 - placarea cu PFL dur; 5 - furnir de fata; 6 - miez celular; 7 - bordura; a-panou pentru usi, cu inchidere fara falt; b - panou pentru usi, cu inchidere in falt; c - tipuri de

miezuri celulare.

13

14