PREVEDERI SPECIFICE CONSTRUCTIILOR DIN LEMN

Generalitati

domeniul de aplicare

Codul P100/2004, capitolul 9, se aplica proiectarii si calculului structurilor din lemn, utilizand lemn brut, lemn ecarisat, lemn lamelat incleiat si panouri pe baza de lemn, imbinate cu adezivi sau cu elemente de imbinare metalice.

La proiectarea elementelor, subansamblelor si structurilor din lemn se aplica prevederile codului NP 005/2003.

Standardele complementare prezentului capitol sunt:

STAS 1040/85             Lemn rotund de rasinoase pentru constructii. Manele si prajini.

STAS 256-79                Lemn pentru mina.

STAS 3416-75 Lemn rotund pentru piloti.

STAS 4342-85 Lemn rotund de foioase pentru constructii.

SR EN 1313-1+A1:2001           Lemn rotund si cherestea. Abateri admisibile si dimensiuni preferentiale. Partea I: Cherestea de rasinoase.

STAS 1928-90 Cherestea de stejar. Clase de calitate.

SR EN 1611-1:2001     Cherestea. Clasificare dupa aspect a lemnului de rasinoase. Partea 1: Molid, brad, pin si Duglas European.

STAS 3363-86 Cherestea de cires, frasin, paltin, par si ulm. Clase de calitate.

STAS 6709-86 Cherestea de artar, carpen, jugastru, mesteacan si salcam. Clase de calitate.

definitii

In acest capitol sunt folositi urmatorii termeni:

Imbinari semi-rigide: Imbinari cu o flexibilitate importanta, a caror influenta trebuie considerata in calcul structural (ex. imbinari cu dornuri).

Imbinari rigide: Imbinari cu flexibilitate neglijabila (ex. imbinari incleiate).

Imbinari cu tije: Imbinari cu organe de imbinare de tip dorn (ex. cuie, suruburi, dornuri, etc.) incarcate perpendicular pe axa lor.

Imbinari prin chertare: imbinarile la care eforturile se transmit prin arie de presiune si fara organe de imbinare.

conceptia de proiectare

(1) Constructiile din lemn trebuie proiectate tinand cont de unul din urmatoarele concepte (tabelul 1):

comportare structurala disipativa;

comportare structurala putin disipativa.

comportarea structurala disipativa este considerata capacitatea unei parti structurale (zone disipative) de a rezista actiunii seismice prin incursiuni dincolo de limita elastica. Cand se foloseste spectrul de proiectare (3.3), factorul de comportare q este luat mai mare ca 1. Valoarea lui q depinde de tipul structurii de rezistenta din lemn si de clasa de ductilitate.

Structurile proiectate dupa conceptul a) trebuie sa fie incluse in clasa M sau H de ductilitate.

(4) Zonele disipative vor fi localizate in imbinari si conectori metalici, luand in considerare si eventualele influente locale datorate tijelor care se deformeaza, iar elementele din lemn raman in domeniul de comportare elastica.

(5) In conceptul b), efectele actiunii sunt calculate pe baza unei analize globale elastice, fara a lua in considerare comportarea neliniara a materialului. Cand se folosesc conditiile de proiectare definite in paragraful 3.3, factorul de comportare q se ia egal cu 1. acest concept este corespunzator clasei de ductilitate L.

Tabelul 1. Concept de proiectare, factor de comportare q, clasa de ductilitate ceruta

Conditii privind materialele

cand se foloseste conceptul de comportare structurala disipativa, sunt considerate urmatoarele cerinte:

Sunt considerate ca zone dispative in noduri numai acele materiale si imbinari mecanice care au o comportare corespunzatoare la solicitarea de oboseala.

Imbinarile incleiate sunt considerate zone non-disipative

Imbinarile prin chertare nu pot fi folosite atunci cand eforturile de forfecare sau de intindere perpendiculara pe fibre sunt predominante.

(2) Pentru fetele panourilor realizate din placaj utilizate la pereti si plansee, cerintele mentionate mai sus sunt satisfacute daca sunt indeplinite urmatoarele conditii:

Placile aglomerate derivate au densitatea specifica de cel putin 650 kg/m³.

Placajele au cel putin 9 mm grosime.

Placile fibrolemnoase (PFL) si cele din aschii din lemn (PAL) au cel putin 13 mm grosime.

Tipuri de structuri si factori de comportare

(1) valorile coeficientului de comportare q sunt asociate spectrelor de proiectare si tin cont de influenta coeficientului de amortizare propriu fiecarei constructii. In concordanta cu comportarea lor ductila si capacitatea de disipare de energie sub actiuni seismice, structurile din lemn se vor incadra in una dintre cele trei clase de ductilitate. Coeficientul de comportare q poate fi luat din tabelul 2 cu conditia satisfacerii cerintelor de regularitate a structurii (4.4.3).

Tabelul 2. Coeficienti de comportare q pentru structuri   

(2) Pentru structuri neregulate pe inaltime, coeficientul q se reduce cu 20% fata de valorile prezentate in tabelul 2 (cu conditia q ≥ 1).

(3) Elementul structural cel mai putin ductil din ansamblul structurii de rezistenta determina valoarea coeficientului de comportare q.

(4) Daca elementele zonelor disipative nu indeplinesc conditiile cerute in paragraful 4.2, punctul 8, b., coeficientul y se ia conform valorilor din tabelul 3.

Tabelul 3. Tipuri de structuri si coeficient de comportare q conform paragraf  4.2

Criterii de proiectare pentru structuri disipative

reguli pentru elementele de imbinare

(1) Imbinarile mecanice au o ductilitate buna, nu sunt sensibile la sarcini repetate si au capacitate de disipare de energie.

(2) Pentru a se evita ruperea prin fisurare prematura, trebuie respectate reguli privind distantele dintre tije si dintre tije si capatul elementului din lemn care sunt stabilite astfel incat sa se asigure o comportare ductila (cf. NP 005/03 - "Cod pentru proiectarea constructiilor din lemn"). Majorarea spatiilor dintre piesele de imbinare si cele fata de limitele elementului din lemn contribuie la cresterea rezistentei la fisurare si, in consecinta, la ductilitatea imbinarii.

(3) Fisurarea poate fi prevenita prin adaugarea in zona de imbinare a unor piese de rigidizare, cu o buna rezistenta la intindere transversala, cum sunt contraplacile. Capacitatea de disipare de energie poate fi imbunatatita prin alegerea de tije zvelte, care permit formarea de articulatii plastice. Fisurarea este limitata atunci cand grosimea elementului din lemn creste in raport cu diametrul tijelor.

(4) Elemente de imbinare de tip tije (cuie, agrafe si suruburi) - Cu exceptia elementelor din otel dur, cuiele, agrafele si suruburile au o comportare plastica. Cresterea lungimii de patrundere a tijei in elementul de lemn previne riscul de smulgere. Pentru majorarea rezistentei la smulgere se recomanda utilizarea tijelor profilate (cu caneluri in spirala, cu dinti, etc.). Un coeficient de zveltete al tijei mai mare ca 8 garanteaza o buna ductilitate.

(5) Pentru imbinarile intre panourile de placaj pe structura de lemn, comportarea ductila se manifesta atunci cand coeficientul de zveltete al tijei este mai mare ca 4. Incercari pe panouri cu structura din lemn imbinate cu cuie demonstreaza o ductilitate sporita si o capacitate mare de disipare de energie.

(6) Brose (dornuri) - Imbinarile cu tije metalice zvelte au capacitatea de a plastifica in acelasi timp otelul si lemnul din imbinare, ceea ce permite o disipare buna de energie. Coeficientul de zveltete al dornului trebuie sa fie mai mare ca 8, ca sa se obtina o ductilitate buna. Pentru tije masive si distante normale intre tije, capacitatea de disipare de energie a structurii depinde numai de capacitatea portanta a lemnului.

(7) Buloane - Pentru imbinarile cu buloane, tolerantele rezultate in urma practicarii golurilor (pregaurire) provoaca neregularitati in distributia eforturilor. Suprasarcinile care afecteaza, in consecinta, anumite buloane pot provoca fisuri in piesele din lemn, modificand distributia eforturilor in imbinare. in zone seismice se recomanda realizarea cu precizie deosebita a acestor imbinari si utilizarea de preferinta a buloanelor zvelte. Buloanele cu diametru mai mare de 16 mm se deformeaza putin si, prin urmare, disiparea de energie este redusa. Este recomandata utilizarea buloanelor impreuna cu crampoanele cu dinti.

(8) Inele - Din cauza capacitatii reduse de deformare plastica, utilizarea acestor mijloace de imbinare nu este indicata pentru imbinari disipative.

(9) Crampoane (inele cu dinti) - Daca sunt bine concepute, acestea sunt capabile de o buna comportare plastica. Pentru prevenirea fisurarii lemnului, trebuie respectate distantele dintre dinti, prevazute in prescriptiile tehnice in domeniu (NP 005/96).

(10) Conectori cu dinti ambutisati - in cazul utilizarii conectorilor cu dinti, exista eventualitatea unei rupturi fragile a placii si a smulgerii dintilor. in consecinta, nu sunt recomandati pentru utilizarea lor in imbinari disipative.

Reguli pentru imbinari

Elementele comprimate si imbinarile care pot ceda din deformatii datorate incarcarilor alternante vor fi proiectate astfel incat sa se previna distantarea pieselor componente.

Buloanele si dornurile vor fi montate in goluri practicate in prealabil prin pregaurire. Buloanele si dornurile mari (d > 16 mm) nu vor fi folosite in imbinarile lemn pe lemn si metal pe lemn, exceptand combinatiile cu alti conectori.

Dornurile, cuiele netede si scoabele nu vor fi folosite fara rezerve aditionale - piese suplimentare de strangere (buloane) care se dispun in noduri sau pe lungimea elementului compus pentru a strange pachetul de bare impotriva retragerilor.

In cazul incarcarii perpendiculare pe fibre, rezervele aditionale vor fi folosite pentru evitarea despicarii lemnului.

Panourile cu elementele structurale din lemn, imbinate cu cuie, prezinta o comportare ductila, superioara. Trebuie ca panourile sa fie realizate din lemn sau din produse pe baza de lemn cu fete avand grosimea t₁ > 4d (d - diametrul cuiului). pentru imbinarea fata - rama, se recomanda ca diametrul cuielor sa fie ≤ 3,1 mm si acestea sa se dispuna la o distanta de maximum 150 mm la elementele perimetrale (montanti marginali, rigla superioara si inferioara) si la maximum 300 mm la montantii si riglele intermediare.

Imbinarile cu cuie si dornuri, lemn pe lemn sau metal pe lemn sunt suficient de ductile atunci cand grosimea minima a lemnului imbinat este de 8d si diametrul tijei d < 12 mm.

(7) toate reazemele trebuie sa aibe o legatura mecanica. Elementele de fixare trebuie concepute astfel incat sa se evite deplasarea elementelor de lemn din imbinare.

Zonele disipative trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

In imbinarile cu cuie, buloane si dornuri de tip lemn pe lemn si lemn pe metal, grosimea minima a elementelor imbinate este de 10 d, iar diametrul minim al elementului de imbinare d nu trebuie sa depaseasca 12 mm.

In peretii structurali si diafragme orizontale, se recomanda ca grosimea elementelor sa fie ≥ 4d iar diametrul cuielor d sa nu depaseasca 3,1 mm.

c. Daca aceste cerinte nu sunt indeplinite, dar este asigurata o grosime minima de 8d pentru cazul a si 3d pentru cazul b, se vor utiliza valorile reduse pentru coeficientul de comportare  q, date in tabelul 3.

Reguli pentru diafragmele orizontale

distributia fortelor taietoare in diafragme se face luand in considerare pozitia in plan a elementelor de rezistenta verticale care preiau incarcarile laterale.

Continuitatea grinzilor trebuie asigurata in special in zonele de discontinuitate ale diafragmelor de planseu.

In cazul in care nu se dispun rigidizari pe intreaga inaltime a grinzilor de planseu, raportul intre inaltimea si grosimea grinzilor (h/b) trebuie sa fie mai mic ca 4.

Cand planseele sunt rigide in plan nu trebuie sa existe nici o discontinuitate a grinzilor in reazemele unde fortele orizontale sunt transferate elementelor verticale (ex. peretilor structurali).

In cazul constructiilor de dimensiuni reduse in plan (exemplu: case individuale) se considera ca planseul asigura contravantuirea in plan orizontal daca:

dimensiunile in plan ale cladirii sunt mai mici de 12 m;

grinzile planseelor din lemn sunt continue;

elementele de fixare (tijele) sunt dispuse la maximum 15 cm pe conturul exterior al panourilor de planseu si la 30 cm pe riglele intermediare.

verificari de siguranta

Pentru verificarea la starea limita ultima a structurilor proiectate conform conceptului de comportare structurala non-disipativa (Clasa L), caracteristicile materialului vor fi considerate corespunzatoare combinatiei fundamentale de incarcari.

Pentru verificarea la starea limita ultima a structurilor proiectate conform conceptului de comportare structurala disipativa (clasa M sau H), caracteristicile materialului vor fi considerate corespunzatoare combinatiei exceptionale de incarcari.

Pentru a se asigura incursiunea in domeniul post-elastic a zonelor disipative, toate celelalte elemente structurale si imbinari trebuie sa fie proiectate cu suficienta suprarezistenta. Cerinte speciale de suprarezistenta sunt cerute in special pentru:

ancorari (tiranti) sau orice alte imbinari la elemente masive;

imbinari intre diafragme orizontale si elemente verticale care preiau incarcari laterale.

imbinarile prin chertare nu prezinta riscul de cedare casanta daca verificarea la forta taietoare este facuta cu considerarea unui coeficient de siguranta suplimentar cu valoarea  1.3.