CATEGORII DOCUMENTE
Afaceri Calculatoare Casa masina Didactica pedagogie Diverse Educatie Finante Geografie Istorie & politica Legislatie Limba Management Sanatate Tehnologie

PRODUSE DIN LEMN FOLOSITE IN CONSTRUCTII

Constructii

+ Font mai mare | - Font mai mic

DOCUMENTE SIMILARE

DEFECTELE LEMNULUI

NORMATIV PRIVIND PROTECTIA CONSTRUCTIILOR IMPOTRIVA TRASNETULUI

PLANIMETRIE - Retele de sprijin planimerice topografice

Retea de nivelment geometric - geodezic de ord. II

FORAJ DE EXPLORARE - EXPLOATARE

EXECUTIA CONSTRUCTIILOR DIN ZIDARIE - Materiale, Armaturi

INTERACTIUNEA EXPLOATARE - INTRETINEREA DRUMURILOR

Proiectarea unei fundatii pe piloti

BETONUL ARMAT

Stabilire eforturi sectionale pentru peretele structural

PRODUSE DIN LEMN FOLOSITE IN CONSTRUCTII

Functie de modul cum pastreaza sau nu structura lemnului din care provin produsele de lemn utilizate ca materiale de constructii, se impart in doua categorii:

- Produse care pastreaza structura materialului lemnos din care provin (produse brute din lemn rotund, lemn rotund pentru piloti, traverse de cale ferata, cherestea, lemn incleiat, furnir, etc.);

- Produse care, datorita unor operatii tehnologice (aschiere, defibrare, impregnare, presare, incleiere, etc.), nu mai pastreaza structura materialului lemnos sau o pastreaza in proportie redusa ( PAL, PFL) si care pot fi considerate produse moderne din lemn sau produse din lemn reconstituit.

1. Produsele care pastreaza structura lemnului

Dupa gradul de prelucrare, acestea pot fi: produse brute (STAS 453-83); produse de lemn ecarisat ( scanduri, dulapi, sipci, rigle si grinzi); produse semifinite (lemn incleiat, panouri) si finite.

Tot din categoria produselor care pastreaza structura lemnului fac parte si produsele din lemn compozit (lemn incleiat, placaje, lemn stratificat, panel) care se obtin prin incleierea unor produse lemnoase ( cherestea, furnir).

1.1 Produse brute din lemn

Produsele brute din lemn sunt obtinute din trunchiuri curatate si decojite, tratate sau nu si sunt folosite direct la esafodaje, schele si piloti (STAS 1040-85, STAS 3416-75), stalpi pentru linii aeriene (STAS 257-78, STAS 7498-66), lemn de mina (STAS 256-79), elemente de rezistenta (STAS 4342-85, STAS 1040-85) la diferite structuri (popi, pane, grinzi, etc.).

1.2 Traverse de lemn pentru cale ferata

Traversele se obtin prin cioplirea sau fierastruirea si cioplirea lemnului brut de foioase cu realizarea diferitelor forme ale sectiunii transversale (tipul A₁, A₂, B, C - conform STAS 330/1-72). Functie de dimensiunile sectiunii transversale traversele pot fi: normale, inguste, pentru poduri si traverse speciale.

Produse din lemn ecarisat (cheresteaua)

Cheresteaua (STAS 942-86, STAS 8689-86) este lemnul ecarisat care se obtine din lemnul brut debitat in sens longitudinal obtinandu-se produse de diferite dimensiuni (scanduri, dulapi, sipci, rigle, grinzi, margini) avand cel putin doua suprafete plane si paralele ( fig. 2.11).

Din produsele de cherestea fac parte:

Scandurile, produse cu fetele plane si paralele avand grosime de maximum 24 mm la rasinoase si 40 mm la foioase si latimea de cel putin 80 mm;

Dulapi, produse cu fetele plane si paralele avand grosime intre 28 . 75 mm la rasinoase si 50 . 90 mm la foioase si latimi mai mari decat dublul grosimi dar cel putin 100 mm;

Grinzile, produse cu doua, trei sau patru fete plane, avand sectiune patrata sau dreptungiulara si latura de minimum 100 mm, la rasinoase si 120 mm la foioase.

Fig. 2.11 - Tipuri de cherestea

a) - scanduri (dulapi) netivite; b) - scanduri (dulapi) tivite;

c) - margini (laturoaie)

-Riglele (grinzisoarele) au b- latura minima de cel putin 100 mm pt.rasinoase si 120 pt. foioase ;

-Sipcile, produse cu fetele si canturile plane si paralele cu grosimi de 12.24 mm si latimi de maximum 48 mm la rasinoase respectiv grosimi de 19 .. 40 mm si latimi de maximum 40 mm la foioase.

-Cheresteaua (Fig. 2.11) poate fi clasificata:

- dupa modul de prelucrare a canturilor (tivita, cu ambele canturi plane sau partial plane; netivita, cu canturi care pastreaza forma busteanului; semitivita, cu un cant tivit);

- dupa continutul de umiditate (verde, cu umiditate mai mare de 30%; zvantata, cu umiditate de 24% . 30%; semiuscata, cu umiditate de 18% . 24%; uscata, cu umiditate sub 18%);

- dupa modul de prelucrare ( neprelucrata ; semifabricata; prefabricata);

dupa modul de aranjare a inelelor anuale pe sectiunea transversala (cherestea radiala, la care unghiul intre tangenta la inelele anuale si muchia fetei este de

61^o . 90^o ; cherestea semiradiala, la care unghiul este de 45^o . 60^o si cherestea tangentiala, cu unghiul <45^o );

- dupa modul de tratare (aburita, antiseptizata);

- dupa calitatea lemnului din busteni (cherestea obisnuita; cherestea de rezonanta; cherestea de claviatura);

- dupa dimensiuni (ingusta, lata, lunga, scurta, subscurta ).

Sortimentele de cherestea se livreaza, la noi in tara, conform prevederilor STAS 942-86 pentru rasinoase (tabelul 2.13 , 2.14, 2.15) si conform STAS 8689-86 pentru foioase (tabelul 2.16, vezi normativ).

1.4 Furnir

Furnirul este un produs obtinut prin taierea, longitudinala sau tangentiala, a trunchiului arborelui in foi subtiri (0,08 . 7 mm).

Dupa modul lor de utilizare furnirele sunt: furnire estetice, pentru mobilier (STAS 5513-87) si furnire tehnice (STAS 9406-84) de fata sau miez.

Furnirele tehnice, destinate fabricarii placajelor, panelelor, lemnului stratificat, produselor mulate din lemn, etc. se obtin din lemn de foioase si rasinoase prin derulare centrica in foi subtiri cu ajutorul unor masini speciale.

Dimensiunile nominale conform STAS 9406-84, masurate la umiditatea lemnului de (10 2)% sunt:

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

- latimi (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.

Dupa defectele naturale si de prelucrare admisibile, conform STAS 9406-84, furnirele se sorteaza in patru calitati (A, B, C, D).

1.5 Lemn incleiat

Lemnul incleiat este un material de constructie de inalta tehnologie, avand numeroase avantaje comparativ cu lemnul masiv.

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

Elementele componente cu latime de maximum 20 cm sunt suprapuse si incleiate cu concavitatea inelelor anuale orientata in sus (fig. 2.12a ) cu exceptia primului element care este plasat invers.

a) b) c)

Fig. 2.12 - Modul de realizare in sectiune transversala a elementelor din lemn incleiat

a) - din cherestea cu latime de maxim 20cm; b) - din cherestea cu latime mai mare de 20cm; c) - detaliu sant pentru elemente de cherestea cu latime mai mare de 20cm

Dispunerea astfel a elementelor reduce la minimum contractia transversala si eforturile de intindere transversala din variatii climaterice care actioneaza asupra lemnului si in imbinarile incleiate.

Daca latimea produsului depaseste 20 cm este recomandabil sa se plaseze doua elemente unul langa altul cu decalarea rostului de imbinare pe o distanta de minimum de 2 ori grosimea elementelor ( fig. 2.12b.).

De asemenea la folosirea unor elemente cu latime mai mare de 20 cm se recomanda practicarea a doua santuri longitudinale pe toata lungimea elementelor componente (fig. 2.12c.).

Elementele incleiate pot fi realizate de lungimi si inaltimi foarte mari, dimensiunile fiind limitate in general de posibilitatile de transport. In mod curent se pot realiza elemente de 30 . 35 m lungime si pana la 2,2 m inaltime.

Pentru realizarea elementelor structurale de lungime mare, elementele componente (scandurile, dulapii) se prelungesc prin incleiere pe o suprafata dreapta (fig. 2.13 a), inclinata cu lungime de minimum 10 ori grosimea elementului (fig. 2.13b), sau prin joante de incleiere sub forma de dinti (fig.2.13 c). Imbinarile se decaleaza la distanta de minimum 50 cm de la o scandura la alta pe inaltimea elementului (fig. 2.13 d).

Imbinarea pe o suprafata dreapta (fig. 2.13a) se foloseste la elemente comprimate iar cea pe suprafata tesita (fig. 2.13b) la toate tipurile de elemente (intinse, comprimate si incovoiate).

Joantele, pentru imbinarile din fig. 2.13c, se caracterizeaza prin lungimea ,,dintilor" (l), pasul (p), grosimea extremitatii dintilor ( b_t) si jocul de imbinare (l_t).

Fig. 2.13 - Imbinarea longitudinala de prelungire a elementelor incleiate

a) - cap la cap; b) - pe suprafata tesita; c) - cu dinti; d) - decalarea imbinarilor

Dimensiunile de realizare a dintilor conform fig.2.13 sunt recomandate de diferite norme.

Produsele de incleiere sunt rasini sintetice, aplicate pe ambele fete ale pieselor si se aleg functie de conditiile climaterice la care urmeaza sa fie supuse elementele si functie de marimea solicitarilor mecanice. In capitolul 2.5 se prezinta tipurile de substante folosite la incleierea lemnului.

Procesul de priza a cleiurilor si rezultatul incleierii depinde de o serie de factori, dintre cei mai importanti sunt: caracteristicile materialului de incleiere (natura, concentratie, viscozitate, temperatura, etc.); caracteristicile materialului lemnos (specia, forma si aspectul suprafetei, umiditatea, temperatura, etc.); caracteristicile mediului ambiant (umiditate, temperatura, presiunea vaporilor, etc.); tehnologia de executie si altele.

Avantajele deosebite ale utilizarii elementelor de lemn incleiat constau in:

- dimensiunile teoretic nelimitate ale elementelor, in practica producandu-se in mod curent piese cu inaltime de max.2 m si lungime de 30.40 m dimensiunile fiind limitate din conditii arhitecturale, de capacitatea de prelucrare a masinilor, de dimensiunile atelierelor de fabricatie si de conditiile de transport;

- forma elementelor, care poate fi dreapta sau curba, cu sectiunea transversala constanta sau variabila;

- ameliorarea rezistentei si a rigiditatii prin reducerea influentei nodurilor si realizarea unui material cu omogenitate mai mare;

- folosirea rationala a lemnului disponibil pe sectiune transversala prin plasarea unor elemente componente de clasa mai mare de rezistenta in zonele mai puternic solicitate si de clasa mai redusa in zonele slab solicitate; de exemplu la elementele incovoiate spre exterior se foloseste lemn de buna calitate iar la interior, spre axa neutra, lemn de calitate mai redusa.

- eliminarea, in exploatare, a deformatiilor datorate uscarii deoarece la realizarea elementelor structurale partile componente sunt uscate la o umiditate de 12%, valoare aproximativ egala cu umiditatea de exploatare din interior fapt ce realizeaza o umiditate de echilibru a lemnului care variaza intre 9 si 12%;

- precizia dimensionala a elementelor datorita uscari in prealabil si datorita procedeului industrial de fabricare.

Executia acestor elemente presupune si folosirea unui personal calificat si existenta unor sectoare cu instalatiile necesare (sector de pregatirea pieselor; atelier unde temperatura si umiditatea pot fi mentinute intre anumite limite si controlate; sector de ambalare a pieselor; sector cu instalatii de incleiere a pieselor intre ele, cu posibilitati de realizare a elementelor drepte sau curbe, etc.).

Elementele incleiate care se folosesc la realizarea grinzilor sau a stalpilor au, in mod curent, sectiune rectangulara. Se pot realiza si elemente ca sectiuni transversale I si sub forma de cheson, cu unele dificultati in procesul de fabricatie care insa sunt compensate prin avantajele in planul stabilitatii si al flambajului elementelor.

Grinzile din elemente de lemn incleiate pot fi drepte sau curbe, cu moment de inertie constant sau variabil. Geometria cea mai des folosita pentru grinzi este cea cu o singura panta, curbe cu sectiune constanta cu doua pante si cu intrados curb (fig. 2.14.).

Aceste grinzi sunt realizate cu extrados din elemente taiate si un extrados din elemente continue drepte sau curbe.

La elementele solicitate la inconvoiere raportul inaltime /deschidere este in general 1/3 . 1/8 si nu este mai mic de 1/10.

La realizarea elementelor, pentru a evita aparitia tensiunilor suplimentare din curbare, se recomanda ca raza de curbura r_in a elementelor componente sa nu fie mai mica decat 200 t_{i ,}daca elementele au grosime t_i <30 mm; aceasta raza poate sa ajunga la 150 t_i cu conditia ca t_i= 625 +0,4 r_in - 25 mm./17/

Se urmareste:

- limitarea razei medie de curbura r;

- stabilirea unei corelatii intre grosimea elementelor componente (t_i) si raza minima de curbura ( r_in);

- reducerea eforturilor maxime admisibile longitudinale si transversale functie de raportul intre inaltimea sectiunii (h_ap) si raza de curbura medie ( r ).

Norma DIN 1052 impune corelarea raportului de curbura (ά_i= r_in _/ t_i) cu grosimea elementelor ( t_i). Astfel pentru 150 < ά_i < 200 se recomanda ca grosimea elementelor sa se reduca la valoarea maxima t_i = 10 + 0,4 (r_in -150).

Alte norme internationale recomanda t_i ≤ 0,01 r_inpentru r_in< 1000mm si t_i≤ 0,006 r_in + 4mm pentru r_in> 1000mm.

Modul de calcul a grinzilor este prezentat in capitolul 4.8.6

Caracteristicile elementelor din lemn incleiat, pentru elemente omogene realizate din acelasi tip de elemente componente, se pot determina pe baza caracteristicilor lemnului din elementele componente /36 / conform relatiilor date in tabelul 2.17.

Fig. 2.14 - Geometrii curente ale grinzilor din elemente de lemn incleiat

a) - cu panta; b) - curbe cu moment de inertie constant; c) - cu doua pante;

d) - in doua pante cu intrados curb si cu moment de inertie variabil

Tabelul 2.17

Caracteristicile mecanice ale lemnului din elemente incleiate

Caracteristica	Notatie	Valoare ( conf. EN11949)
Rezistenta la incovoiere ( N/mm²)	f_m,g,k	1,2 + f_t,0,l,k
Rezistenta la intindere ( N/mm²) Pa - paralela cu fibrele - perpendiculara pe fibre	f_t,0,g,k f_t,90,g,k	9 + 0.5 f_t,0,l,k 1.15 f_t,90,l,k
Rezistenta la compresiune paralela cu fibrele ( N/mm²)	f_c,0,g,k	(1,5 - 0.01 f_c,0,l,k) f_t,0,l,k
Densitate ( kg/m³)	ρ_g,k	0.95 ρ_l,med

Se constata ca majoritatea caracteristicilor mecanice ale elementelor din lemn incleiat 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 slabirii sectiunii datorita nodurilor, prin consolidarea produsa de elementele adiacente;

- asigurarea unui element mai omogen cu efect pozitiv asupra rezistentelor si asupra densitatii generale, care se apropie mult de densitatea medie a elementelor componente.

Tabelul 2.18

Clase de rezistenta a lemnului din elemente incleiate

Caracteristica	Notatie	Clase de rezistenta
Caracteristica	Notatie	GL20	GL24	GL28	GL32	GL36
Rezistenta la incovoiere (N/mm²)	f_m,g,k
Rezistenta la intindere (N/mm²) Pa - paralela cu fibrele - perpendiculara pe fibre	f_t,0,g,k f_t,90,g,k
Rezistenta la compresiune(N/mm²) pa - paralela cu fibrele - p - perpendiculara pe fibre	f_c,0,g,k f_c,90,g,k
Rezistenta la forfecare (N/mm²)	f_ν,g,k
Modulul de elasticitate (N/mm²) - mediu x 10³ - minim x 10³	E_0,me,k E_0,05,k
Densitatea ( kg/m³)	ρ_g,k

Norma EUROCODE 5 iau in considerare valorile din tabelul 2.17 aplicate la elemente cu:

- o inaltime si latime egala cu 600 mm pentru incovoiere si intindere paralela cu fibrele;

- un volum de referinta de 0,01 m³, pentru intindere perpendiculara pe fibre.

La caracteristici diferite de cele mentionate trebuie sa se ia in considerare efectul de scara descris in capitolul 4.8.

In ceea ce priveste clasele de rezistenta a lemnului incleiat in EN 1194 se propun 5 clase conform tabelului 2.18 / 36 /

Pentru realizarea claselor date in tabelul 2.18, elementele componente trebuie sa satisfaca clasele de rezistenta date in tabelul 2.19

Tabelul 2.19

Conditii pentru compozitia lemnului din elemente incleiate

Tipuri de elemente	Conditii pentru:	Clase de rezistenta a elementului
Tipuri de elemente	Conditii pentru:	GL20	GL24	GL28	GL32	GL36
Elemente omogene	Toate scandurile	C18	C22	C27	C35	C40
Elemente neomogene	-Scanduri externe (1/6 din inaltimea elementului la fata superioara si inferioara) -Scanduri interne	C22 C16	C24 C18	C30 C22	C35 C27	C40 C35

1.6 Placaje

Placajele ( STAS 1245-90 ) sunt panouri de diferite dimensiuni, realizate dintr-un numar impar (minimum trei) de straturi de furnir, incleiate prin presare la cald la o temperatura de 90^oC . 150^oC cu diverse tipuri de adezivi. Foile de furnir folosite la placaje se obtin prin derulare longitudinala a trunchiului si au grosime de 1.4 mm.

Fibrele foilor exterioare sunt dispuse in acelasi sens, iar fibrele foilor intermediare in sensuri alternative simetric fata de axa mediana (fig 2.15). In mod obisnuit fibrele sunt dispuse perpendicular unele pe altele la doua foi alaturate.

Fig. 2.15 - Alcatuirea placajelor

directia fibrelor elementelor exterioare

Compozitia placajelor limiteaza variatiile dimensionale si umflarea si asigura proprietati egale dupa diferite directii in planul produselor.

Placajele se caracterizeaza prin cateva particularitati fata de lemnul din care sunt realizate foile de furnir si anume: densitate superioara, variatie mai redusa a umiditatii cu variatia umiditatii mediului ambiant, variatii dimensionale reduse (0,02% pentru 1% variatie de umiditate), deformatie de curgere lenta mai mare, variatie mai redusa a durabilitatii functie de specia de lemn.

Umiditatea placajelor variaza mai putin decat cea a lemnului masiv de rasinoase cu umiditatea mediului ambiant (tabelul 2.20 /30/).

Tabelul 2.20

Umiditatea de echilibru a placajelor/30/

Mediul ambiant cu temperatura de 20⁰ C si umiditate relativa de:

Umiditatea de echilibru

a placajelor

Umiditatea de echilibru

a lemnului de rasinoase

Comportarea elastomecanica este conditionata de directia fibrelor si depinde de unghiul fata de orientarea fibrelor foilor exterioare.

Durabilitatea placajelor este influentata de grosimea foilor, compozitia panoului (atunci cand se folosesc foi provenite de la diferite specii de lemn), cantitatea si calitatile adezivului.

Caracteristicile placajelor sunt influentate de:

- parametrii geometrici (compozitie, numarul si grosimea elementelor componente);

- caracteristicile materialului (esenta, utilizarea diferitelor tipuri de materiale intr-un panou, continut de umiditate);

- cantitatea si proprietatile adezivilor;

- conditiile de solicitare (directia eforturilor fata de directia fibrelor elementelor de fata, durata incarcarii, etc.).

La solicitarea de incovoiere trebuie sa se aiba in vedere incovoierea dupa fata perpendiculara pe planul panoului (fig.2.16) si cea dupa cant, paralela cu planul panourilor.(fig.2.17)

Placajele se impart in:

- placaje obisnuite sau de uz general, folosite in industria mobilei;

- placaje de exterior sau cu utilizari speciale, folosite in constructii, aviatie, constructii de nave etc.( STAS 1245-90, STAS 7004-86).

a) b)

Fig. 2.16 - Incovoiere perpendiculara pe planul panourilor

a) - paralel cu fibrele placilor exterioare; b) - perpendicular la fibrele

placilor exterioare

directia fibrelor

a) b)

Fig. 2.17 - Incovoiere dupa cant

a) - paralel cu fibrele placilor exterioare; b) - perpendicular pe fibrele

placilor exterioare

directia fibrelor

Din categoria placajelor de exterior sau cu utilizari speciale fac parte:

- placajul melaminat, acoperit cu unul sau mai multe straturi de hartie impregnata cu rasina melaminica;

- placajul emailat, pe fata caruia se aplica prin turnare sau pulverizare unul sau mai multe straturi de email sau lac de rasini sintetice;

- azoplacajul, acoperit cu azbociment pe una sau pe ambele fete;

- placajul acoperit cu hartie decorativa, in scopul inlocuirii acoperirii cu furnir estetic;

- placaj armat cu tesatura din fire de sticla, acoperit pe una sau ambele fete cu tesatura din fire de sticla, imersata in solutie de rasina fenolica sau folosind ca adeziv rasina fenolica sub forma de fibre;

- placaj acoperit cu rasina fenolica sub forma de fibre, pe una sau ambele fete, in scopul cresterii rezistentei la umiditate;

- placaj decorativ, avand pe o fata furnir estetic, iar pe dos furnir tehnic, folosit in industria mobilei si in constructii.

Placajele au grosimi de 2 . 20 mm si sunt impartite, dupa anomaliile si defectele furnirului tehnic al stratului exterior, in 5 categorii (A, B, C, D, E) si, dupa categoria straturilor exterioare, in 5 clase de calitate (A/B, B/C, C/D, D/D, E/E).

Grosimile placajelor folosite la exterior, la noi in tara, sunt de 6, 8, 10, 12, 15 mm fiind formate din 3, 5, 7, 9 straturi iar formatele uzuale sunt de 1000x1220 mm, 1220x2220mm, 1220 x 1525 mm, 2000 x 1250 mm.

Caracteristicile mai importante ale placajelor de exterior din furnir de fag, realizate in tara sunt date in tabelul 2.21, /22 /

Tabelul 2.21

Caracteristicile fizico-mecanice ale placajelor de exterior

din furnir de fag /22/

Nr. crt.	Caracteristica	Tipul de placaj
Nr. crt.	Caracteristica	F(incleiat cu filme de rasina fenolformaldehidrica)	S (incleiat cu solutie de rasina formaldehidica)
	Densitatea aparenta ρ_a( kg/ m³)	min. 680
	Conductibilitatea termica (W / m. grd )
	Modulul de elasticitate la incovoiere la incarcare perpendiculara pe straturi, axa longitudinala a epruvetei fiind paralela cu directia fibrelor straturilor exterioare ( N / mm² ) : - in stare uscata ( U =7% ) - in stare umeda (dupa 24 h imersie in apa)
	Modulul de elasticitate la incovoiere la incarcare paralela cu straturile, axa longitudinala a epruvetei fiind paralela cu directia fibrelor straturilor exterioare (N / mm² ) : - in stare uscata ( U =7% ) - in stare umeda (dupa 24 h imersie in apa)
	Rezistenta la compresiune paralela cu straturile, axa longitudinala a epruvetei fiind paralela cu directia fibrelor straturilor exterioare (N / mm² ) : - in stare uscata (U =7% ) - in stare umeda (dupa 24 h imersie in apa)
	Rezistenta la incovoiere la incarcare perpendiculara pe straturi, axa longitudinala a epruvetei fiind paralela cu directia fibrelor straturilor exterioare (N / mm² ): - in stare uscata ( U =7% ) - in stare umeda (dupa 24 h imersie in apa)
	Rezistenta la incovoiere la incarcare paralela cu straturile, axa longitudinala a epruvetei fiind paralela sau perpendiculara cu directia fibrelor straturilor exterioare (N / mm² ) : - in stare uscata ( U =7% ) - in stare umeda (dupa 24 h imersie in apa)		- 36.0
	Rezistenta la intindere paralela cu straturile (N / mm² ), axa longitudinala a epruvetei fiind: -paralela cu directia straturilor exterioare (U =7% ); -perpendiculara pe directia straturilor exterioare (U =7% )
	Rezistenta la forfecare perpendicular pe straturi (N / mm² ), cu directia fortei: - paralela cu directia fibrelor straturilor exterioare, in stare umeda; - pendiculara pe directia fibrelor straturilor exterioare, in stare umeda.

Valorile caracteristice ale rezistentelor si densitatilor produselor de placaj realizate in diferite tari, date in /30/ dupa documentul CEN / TC 112406 ,, Panouri pe baza de lemn - Valori caracteristice pentru produse reformate" sunt prezentate in tabelul 2.22 iar cele ale modulului de elasticitate in tabelul 2.2

Valorile din tabelele 2.22 si 2.23 sunt date pentru placaje de clasa I si II clasificate dupa EN 635 ,,Placaje - Clasificare dupa aspectul suprafetei" partea 2 pentru foioase si partea 3 pentru rasinoase.

Coeficientii k₁, k₂, k₃, recomandati in tabelele 2.22 si 2.23, pentru placajele fabricate in Germania si Franta se determina cu relatiile 2.1.2.3 , conform figurii 2.18:

k₁ = ( d³_m - d³_{m
- 2} + d³_{m - 4}- . d³₁ ) / d³_m (2.1)

k₂ = ( d_m - d_{m - 2} + d_{m - 4}- . d₁ ) / d_m (2.2)

k₃ = d_{m - 2}/ d_m (2.3)

Tabelul 2.22

Valorile rezistentelor caracteristice pentru placaje / 36/

Rezistenta caracteristica la:	Tip de placaj
Rezistenta caracteristica la:	S	FIN	US	CAN	D
Incovoiere cu incarcare perpendicu-lar pe planul panoului cu axa longitudinala paralela cu fibrele placilor exterioare, fig.2.16 a (f_m,0,k )					77k₁
Incovoiere cu incarcare perpendicular pe planul panoului cu axa longitudinala perpendiculara la fibrele placilor exterioare, fig.2.16 b (f_m,90,k )					77(1-k₁)/k₃
Intindere paralela cu fibrele placilor exterioare (f_t,0,k )					77k₂
Intindere perpendiculara pe fibrele placilor exterioare (f_t,90,k )					77(1-k₂ )
Compresiune paralela cu fibrele placilor exterioare (f_c,0,k )					58k₂
Compresiune perpendiculara pe fibrele placilor exterioare (f_c,90,k )					58 ( 1-k₂)
Forfecare din incovoiere dupa paralel cu fibrele placilor exterioare, fig.2.17a (f_ν,k )
Forfecare din incovoiere cu incarcare perpendicular pe planul panoului, fig.2.16 a (f_r,k )
NOTA: f_k - rezistenta caracteristica, N/mm² S - placaje suedeze P30; grosime 12.0mm respectiv 24.0 mm FIN - placaje finlandeze; grosime 12.0mm respectiv 24.0 mm US - placaje americane din minimum 5 foi ; grosime 12.5mm respectiv 21.0 mm CAN - placaje canadiene; grosime 12.5mm respectiv 25.5 mm D - placaje germane; grosime 12.5mm respectiv 21.0 mm

Pentru calculul deformatiilor, rigiditatea EI, respectiv EA, a panourilor se determina folosind momentul de inertie I si aria A a sectiunii totale si modulul de elasticitate E determinat conform /30/ avand valorile:

- pentru incovoierea perpendiculara pe planul panoului

E_II = 0,80 E₀ pentru incovoiere paralela la fibrele placilor exterioare (fig. 2.16a);

E_L= 0,24E₀ pentru incovoiere perpendiculara la fibrele placilor exterioare (fig.2.17b)

- pentru incovoiere dupa cant:

E_II = 0,61E₀ pentru incovoiere paralela la fibrele placilor exterioare (fig.2.17a);

Fig. 2.18 - Determinarea coeficientilor k1, k2, k3

pentru placaje cu structuri multiple (m foi)

Tabelul 2.23

Valori caracteristice pentru modulul de elasticitate /36/

Caracteristica	Tip de placaj
Caracteristica	S	FIN	US	CAN	D
Modulul de elasticitate la incovoiere cu incarcare perpendicular pe planul panoului, cu axa longitudinala paralela cu fibrele placilor exterioare, fig.2.16 a (E_m,0,mediu )					11000 k₁
Modulul de elasticitate la incovoiere cu incarcare perpendiculara pe planul panoului cu axa longitudinala perpendiculara la fibrele placilor exterioare, fig.2.16 b (E_m,90,mediu)					(1- k₁)
Modulul de elasticitate la intindere si compresiune paralela cu fibrele placilor exterioare (E_t(c),0,mediu )					11000 k₂
Modulul de elasticitate la intindere si compresiune perpendiculara pe fibrele placilor exterioare (E_{t(c) ,90,mediu} )					(1- k₂)
Densitatea caracteristica, ρ_k( kg/ m³)						Modulul de elasticitate caracteristic (E_i,k ) are valoarea 0.8 E_{i, mediu} , ( N/mm² )

E_L= 0,41E₀pentru incovoiere perpendiculara la fibrele placilor exterioare (fig.2.17b);

- pentru intindere si compresiune in planul panourilor:

E_II = 0,60E₀ pentru eforturi paralele la fibrele placilor exterioare;

E_L = 0,40E₀ pentru eforturi perpendiculare la fibrele placilor exterioare.

Valorile medii ale modulului deformatiilor transversale Gv, variaza de la 500 N/mm² pentru rasinoase la 700 N/mm² la foioase.

1.7 Lemnul stratificat

Lemnul stratificat sau lamelat, facand parte din produsele de lemn reconstituit, a aparut in anii 1960 si s-a dezvoltat mult in anii 1980. El a fost realizat din necesitatea reducerii efectelor negative a defectelor asupra rezistentelor produsului final. Productia unor astfel de produse era in anul 1993 de circa 440 000 mc in America, 51 000 mc in Europa si 40 000 mc in restul tarilor. El poarta marca de Micro - Lam LVL in America si Kerto LVL in Europa.

In tabelul 2.24 se dau, pentru exemplu, caracteristicile geometrice ale lemnului lamelat Kreto-LVL produs in Finlanda; lungimea produselor poate depasi 20m.

Tabelul 2.24

Produse din lemn lamelat Kreto / 36/

Latime ( mm )	Grosime ( mm )
Latime ( mm )
	x	x	x	x	x	x	x
		x	x	x	x	x	x
			x	x	x	x	x
				x	x	x	x
					x	x	x
						x	x
						x	x
							x
							x

Lemnul lamelat se caracterizeaza, fata de lemnul natural, prin: durabilitate comparabila, umiditate de echilibru in serviciu cu 2% mai mica, caracteristici mecanice superioare, variatii dimensionale in functie de umiditate mai mici. Densitatea caracteristica este ρ_k = 500 kg/m³ iar densitatea medie are valoarea ρ_m = 520 kg/m

Avand in vedere ca un lemn fara defecte are rezistente de 2.4 ori mai mari decat cel cu defecte s-a cautat eliminarea neajunsurilor datorate defectelor prin desfacerea lemnului in lamele fine, de tipul furnirului, care apoi sunt lipite intre ele pentru a se realiza un nou material. Realizarea lemnului stratificat a pornit si de la constatarea ca un produs realizat din lemn incleiat are o rezistenta mai mare decat lemnul component. Acest avantaj este mai mare daca lemnul si, implicit, defectele mari ale acestuia se impart in defecte mici prin divizarea lemnului in foi de 1.5mm grosime. Foile astfel realizate sunt lipite cu adezivi si presate la o temperatura de 150˚ C.

Lemnul lamelat se diferentiaza de placaj prin aceea ca orientarea fibrelor tuturor foilor, sau a majoritatii lor este paralela, astfel incat se pot obtine dimensiuni cu mult mai mari.

Valorile caracteristicilor de calcul pentru lemnul laminat Kreto-LVL sunt date in tabelul 2.25

Tabelul 2.25

Valorile caracteristicilor pentru lemn laminat Kreto - LVL / 36/

Caracteristica

Notatie

Valoare ( N/ mm²)

Incovoiere

- pe cant

- pe suprafata

f_m,k

Intindere

- paralela cu fibrele

- perpendicular pe fibre

f_t,0,k

f_t,90,k

Compresiune paralela cu fibrele

Compresiune perpendiculara pe fibre

- paralela la planul de incleiere

- perpendiculara la planul de incleiere

f_c,0,k

f_c,90,k

Forfecare

- pe cant

- pe suprafata

- intre placi din incovoiere cu incarcare

perpendiculara pe suprafata

f_ν,0,k

f_ν,90,k

f_r,k

Modulul de elasticitate

- minim

- mediu

E_0.05

E_0.mediu

Modulul de forfecare

- minim

- mediu

G_0.05

G_0.mediu

In fig 2.19 se prezinta o comparatie a caracteristicilor de rezistenta pentru lemnul masiv, lemnul incleiat si lemnul laminat iar in figura 2.20 sunt prezentate trei sectiuni transversale realizate cu cele trei materiale pentru aceeasi capacitate portanta la incovoiere.

In Romania lemnul laminat, denumit lemn stratificat, se obtine prin incleierea furnirelor tehnice de fag. Acest produs, dupa gradul de presare, poate fi:

- lemn stratificat nedensificat (LSN), cu densitate de 800 kg/m³;

- lemn stratificat densificat (LSD), cu densitate de 1200kg/m

Dupa modul de orientare a fibrelor straturilor de furnire tehnice lemnul stratificat se imparte in trei tipuri:

- tipul A avand straturile cu fibrele orientate paralel cu una din laturi;

- tipul B cu grupe de zece straturi respectiv cinci pana la zece, la cel durificat, orientate paralel cu una din laturi, alternand cu un strat cu fibrele orientate perpendicular pe aceeasi latura;

- tipul C cu straturile alaturate orientate perpendicular

Fig. 2.19 - Valorile caracteristicilor lemnului masiv (C24),

lemnului incleiat (Gl32) si ale lemnului laminat (LVL)

E- modul de elasticitate, f_m , f_t , f_c , f_v - rezistentele caracteristice la incovoiere, intindere, compresiune respectiv forfecare

Lemnul stratificat nedensificat (STAS 10031-80) se produce cu grosimi de 10.40 mm din 5 in 5 mm si cu formate de 1250 x 920 mm si 2000 x 920 mm, iar lemnul densificat (STAS 10032-80) se produce cu grosimi de 10.50 mm din 5 in 5 mm si cu formate de 1250 x 920 mm, 1250 x 2000 mm si 1250 x 2220 mm.

Principalele caracteristici ale celor doua categorii de lemn stratificat sunt date in tabelul 2.26

Tabelul 2.26

Caracteristicile lemnului stratificat produs in Romania

Panelul (STAS 1575-88) este un produs alcatuit dintr-un miez de sipci de lemn masiv lipite sau nu intre ele si acoperite pe ambele fete cu foi de furnir sau placaj. Fibrele foilor de furnir sunt perpendiculare pe directia fibrelor sipcilor (fig.2.21). Orientarea fibrelor sipcilor de lemn este considerata ca fiind sensul de rezistenta principal.

Produsele finite din lemn pastreaza structura lemnului si se pun in opera fara nici o modificare a dimensiunilor sau cu modificari minime.

Din categoria acestora fac parte elementele folosite la pardosea (parchetele, frizurile, pervazurile, pavelele , etc.), elementele pentru compartimentari si elementele de usi (panouri celulare).

Parchetele se confectioneaza din lemn de rasinoase (STAS 228/5-84), stejar (STAS 228/3-77), fag (STAS 228/4-77).

Pavelele sunt elemente de lemn masiv, cilindrice sau prismatice, folosite pentru pavaje si pardoseli (STAS 3344/1-75).

Panourile celulare sunt formate dintr-un cadru rigid de lemn masiv, avand in interior o serie de celule formate din fasii de PFL, acoperit pe ambele fete cu placi PFL sau placaj (STAS 1624-86).

Produsele care nu pastreaza structura lemnului au aparut din necesitatea de a inlatura inconvenientele lemnului legate de dimensiunile naturale si de anizotropie si complecteaza produsele din lemn compozit care pastreaza structura lemnului( lemn incleiat, placaje, lemn stratificat).

Panourile din lemn compozit sau din lemn reconstituit prezinta, in raport cu lemnul masiv, o serie de avantaje si anume:

Panourile pe baza de lemn au o gama larga de aplicare in numeroase industrii dar peste 50% se folosesc in constructii pentru plansee, acoperisuri, sarpante, cofraje, scari, usi, etc.

Pentru a inlatura inconvenientele lemnului legate de dimensiuni si anizotropie in timp au fost cautate noi solutii de utilizare a lemnului. O prima cale de rezolvare in acest sens o constituie placajele si lemnul stratificat care au la baza furnirele si adezivi de legatura. O a doua rezolvare o constituie elementele tip realizate din particule din lemn (fibre, lamele, aschi, etc.) aglomerate cu aditivi, asigurand astfel punerea in valoare a tuturor rezervelor forestiere, inclusiv a deseurilor si a elementelor mici de lemn (fig.2.10) elemente in care particulele reprezinta aproximativ 85% din volumul panoului si au la baza in principal lemnul de rasinoase.

Placile din aschii de lemn sunt produse semifabricate care se obtin prin prepararea 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 si panourile din lamele de lemn ( OSB - Oriented Strand Board).

La panourile propriu-zise alcatuite din particule de lemn, sunt folosite elemente de lemn (aschii) care pot fi fine, normale (lungime maxima 20 mm) si mari (lungime minimum 32 mm). In masa panoului pot exista un singur tip de particule sau tipuri diferite; structura placilor poate fi omogena sau stratificata cu trei sau cinci straturi. In cazul folosirii tipurilor diferite la suprafata se folosesc particule foarte fine, sub acestea se folosesc particule fine (max. 30 mm) iar particulele mari formeaza zona centrala; orientarea particulelor fiind aleatorie.

Ca si liant se folosesc rasini sintetice continutul fiind de aprox. 11% din masa totala, pentru straturile exterioare si 5% pentru zona centrala. Presarea se realizeaza perpendicular pe fete sau paralel cu fetele (extrudare).

In produs pot fi introduse diferite substante pentru imbunatatirea unor caracteristici iar suprafata exterioara poate fi prelucrata (slefuita) sau acoperita cu alte substante (caserata, furniruita, armata, melaminata, emailata etc.). Pe plan mondial se produc panouri cu grosimi de 6 mm.40mm, densitati de 450 kg/m³ ..700 kg/m³ si dimensiuni de pana la 5m lungime si pana la 2,5m latime; elementele sunt debitate la dimensiuni de 2,4m x 1,2m pentru pereti si 2,4m x 0,6m pentru plansee.

In Romania, in functie de densitate, placile din PAL (STAS 6769-87) sunt clasificate in:

Placile din aschii de lemn se pot folosi in interior sau exterior pentru mobilier, innobilare sau pentru constructii.

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

Principalele caracteristici fizico-mecanice ale placilor de interior sunt date in tabelul 2.27

Placile de exterior PAL - CON ( STAS 10371-86), incleiate cu rasini fenolice, au grosimi de 8; 12; 16; 18; 22; 25 mm si dimensiuni de 2500x1220 mm si 3000x1220 mm. Placile de exterior se produc in doua tipuri:

- I.100, cu incleiere rezistenta la fiertul in apa, la atacul ciupercilor si al insectelor.

Panourile OSB se realizeaza din lamele de lemn legate cu rasini sintetice, care reprezinta 2 .4 % din masa totala.

In America se folosesc lamele de dimensiuni mari avand sectiune patrata cu latura de 75 mm si grosime de 0.4 mm . 0.6mm iar in Europa lamelele folosite sunt cu sectiune rectangulara de lungime 50mm .70mm si latime de 20mm .30mm.

Panourile se realizeaza din trei straturi. Straturile exterioare, egale ca grosime, au lamelele orientate paralel cu lungimea panoului iar stratul interior, care reprezinta 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.

In Europa, panourile OSB sunt realizate de grupul elvetian KRONO iar in Romania se folosesc produsele KRONOPOL (Polonia ) care au caracteristicile din tabelul 2.28a.

Conform standardului european produsele OSB se fabrica in urmatoarele sortimente: OSB2 , de uz general utilizate in mediu uscat, la interior ; OSB 3 , utilizate la interior si exterior in mediu cu umiditate moderata; OSB4, utilizate ca elemente structurale in medii cu umiditate ridicata.

Placile se pot folosi la realizarea peretilor structurali, la realizarea elementelor planseelor (placi, grinzi cu inima plina sau cu goluri, etc.) sau ca si astereala la sarpante.

Aceste tipuri de panouri s-au dezvoltat intre anii 1950 si 1960 si se obtin din aschii fine de lemn sau particule de lemn legate cu ciment. Particulele, care au o orientare aleatorie, se amesteca cu ciment si apa in raport 3:1:1 si cu eventuale substante acceleratoare de priza.

Amestecul se pune in opera de obicei in 3 straturi presate, dupa care panourile se usuca la 70..80 ⁰C timp de 6.8 ore iar apoi se taie la dimensiuni si se lasa 12..18 zile pentru intarirea cimentului.

Panourile sunt fabricate din fibre lignocelulozice, a caror coeziune se realizeaza fie prin presare la cald sau uscare, fie datorita proprietatile adezive proprii, fie prin adaugare de lianti. In acest produs pot fi incorporati diferiti adjuvanti (adezivi, hidrofuganti, antiseptizanti, ignifuganti, etc) in scopul modificarii uneia sau a mai multor proprietati.

Pe plan international se fabrica, prin procedeul umed sau uscat, 7 tipuri de panouri, diferentiate in functie de densitatea si proprietatile lor (tabelul 2.28b)

Se pot obtine si panouri extra - dure din panourile dure prin tratare intr-o baie de huila calda cu amelioratori de rezistenta sub forma de rasini.

Procedeul uscat foloseste ca si lianti rasini sintetice, in proportie de 10% din masa si tehnologia presarii. Produsul obtinut are grosimi de pana la 40 mm si densitate de 600.1100 kg / mc.

In Romania placile din fibre de lemn PFL (STAS 6986-88) pot fi realizate cu structura omogena, dintr-un singur strat sau cu structura stratificata (STAS 8561-80) compusa dintr-un miez si doua straturi exterioare. Pentru fabricare se folosesc trei procedee (STAS 6964-88): umed, uscat si semiuscat.

Caracteristicile fizico-mecanice mai importante pentru placile fibrolemnoase dure si extradure sunt date in tabelul 2.29.

- placi moi, nepresate (STAS 7840/78) cu densitate mai mica de 350 kg/m³ realizate in trei tipuri (standard - S, bitumate - B, bitumate si antiseptizate - BA);

Umiditatea lemnului reprezinta o caracteristica deosebit de importanta care influenteaza toate proprietatile fizice, mecanice, de deformatie si tehnologice ale lemnului si ale produselor derivate din lemn. Variatia umiditatii duce, de asemenea, la modificarea in anumite limite a dimensiunilor elementelor.

In tabelul 1 sunt date valorile cuantificate ale efectului umiditatii asupra principalelor proprietati mecanice ale lemnului fara defecte, in domeniul umiditatii 8%.20%. Practic se poate considera o variatie lineara intre umiditate si caracteristicile mecanice.

Variatia caracteristicilor lemnului pentru variatia umiditatii cu 1% /30/

Datorita variatiei caracteristicilor lemnului cu umiditatea valorile lor sunt date pentru un continut standard de umiditate (in mod curent 12%) urmand ca in practica sa fie corectate in functie de conditiile efective de lucru ale lemnului si umiditate. Coeficienti de corectie a rezistentelor sunt m_uidupa norma romaneasca /40/ respectiv k_moddupa norma europeana /30/,/38/. Coeficientul k_mod ia in considerare efectul cumulat al umiditatii si duratei de incarcare.

Umiditatea relativa (u_r) sau absoluta (u_a) a lemnului se determina prin metoda uscarii epruvetelor si se exprima prin raportul intre cantitatea de apa si masa lemnului in stare naturala respectiv uscata (masa constanta dupa o uscare la o temperatura de 1032^oC) folosind-se relatiile:

Determinarea umiditatii se poate face si cu metoda extractiei de apa (STAS 83-89) sau cu ajutorul unor instrumente de masuratoare electrice care au la baza urmatoarele procedee:

- masurarea rezistentei intre doi electrozi introdusi in lemn si alimentati cu un curent continuu;

- masurarea proprietatilor dielectrice ale lemnului plasat intr-un camp electric produs de doi electrozi amplasati pe suprafata lemnului, sub un curent alternativ.

apa legata (hidroscopica sau coloidala) care se fixeaza pe peretii celulelor, intre micelele ce compun acesti pereti;

apa de constitutie, care face parte din substantele chimice ce alcatuiesc masa lemnoasa.

Din punct de vedere al umiditatii masei lemnoase, respectiv a cantitatii de apa din interiorul lemnului se disting doua domenii:

- domeniul higroscopic, cand continutul de umiditate a lemnului este inferior punctului de saturatie a fibrelor, care variaza la majoritate esentelor intre 25%.35% (stabilit practic la aprox. 28%); in acest domeniul umiditatea lemnului variaza functie de umiditatea relativa a aerului si de temperatura mediului ambiant;

- domeniul capilar, cand umiditatea este superioara punctului de saturatie a fibrelor.

Exista de asemenea situatia in care lemnul este complet umed (umiditatea este mai mare de 40%, caracteristic lemnului aflat total in contact cu apa).

Punctul de saturatie are o mare importanta practica deoarece variatia umiditatii sub aceasta valoare duce la schimbari importante ale proprietatilor lemnului, la schimbarea dimensiunilor acestuia si da nastere fenomenelor de contractie si de umflare.

domeniul lemnului semiuscat, cu umiditate ≤ 30% sau maximum 35% pentru sectiuni transversale de peste 200 cm²;

In constructii, pentru evitarea unor fenomene negative cauzate de deformatii de contractie mari trebuie ca lemnul si produsele de lemn sa fie puse in opera cu o umiditate cat mai redusa posibil.

Valoarea normala a umiditatii lemnului la punerea in opera se coreleaza cu domeniul de utilizare. Normele germane DIN 1052 recomanda urmatoarele valori pentru umiditatea lemnului la punerea in opera:

Normele romanesti de calcul si alcatuire /40/ nu dau recomandari speciale privind umiditatea lemnului pus in opera, in diferite elemente si spatii, dar recomanda o valoare maxima de 18% si adoptarea unor solutii constructive, masuri de protectie si detalii de alcatuire care sa permita ventilarea elementelor, fara a induce in structura de rezistenta deformatii periculoase sau cresterea eforturilor sectionale. Caracteristicile lemnului sunt date insa pentru o umiditate de referinta de 12%.

Uscarea lemnului se poate face natural (uscare in aer) dar aceasta dureaza mult timp chiar pentru elemente de dimensiuni transversale mici (scanduri, sipci, etc.). Pentru a reduce durata de uscare se recurge la uscarea artificiala, lemnul fiind expus in camere de uscare la un curent de aer dirijat cu o umiditate si temperatura prescrisa. In acest mod se poate obtine, intr-un timp relativ scurt, un lemn cu o umiditate de 6%.25%.

Din punct de vedere al conditiilor in care functioneaza elementele de constructii din lemn sunt incluse in clase de exploatare care, conform normelor romanesti /40/ si EUROCOD 5 / 38/, sunt urmatoarele :

- clasa 1 de exploatare, caracterizata prin umiditatea continuta de materialul lemnos corespunzatoare unei temperaturi θ = 20 2˚C si unei umiditati relative a aerului ≤ 65% ;

- clasa 2 de exploatare, caracterizata prin umiditatea continuta de materialul lemnos corespunzatoare unei temperaturi θ = 20 2˚C si unei umiditati relative a aerului ≤ 80%;

- clasa 3 de exploatare, caracterizata prin umiditatea continuta de materialul lemnos superioara celui din clasa 2 de exploatare.

Conform claselor de exploatare mentionate, la elementele de constructii umiditatea de echilibru este aprox. 12% pentru clasa 1 de exploatare si aprox. 18% pentru clasa 2 de exploatare.

Datorita caracterului sau higroscopic, lemnul isi schimba permanent umiditatea functie de umiditatea mediului inconjurator, tinzand spre o valoare de echilibru. In figura 1 sunt prezentate dupa /30/, cu titlu exemplificativ, curbele de echilibru intre continutul de umiditate a lemnului (ω %) si umiditatea relativa a mediului inconjurator (ψ %) pentru o temperatura de 20˚C. Izoterma A reprezinta realizarea echilibrului prin absorbtie, izoterma B prin pierderea apei iar izoterma O prin variatia ciclica a umiditatii mediului. Experientele au aratat ca raportul dintre realizarea echilibrului prin absorbtie si prin pierderea apei (A/B) este de 0,8.0,9.

In conditii climaterice constante realizarea echilibrului se produce intr-o perioada relativ lunga (de cateva saptamani) in functie de dimensiunile elementelor, rezultand ca acest fenomen nu este afectat de variatiile de umiditate de scurta durata.

Pentru cazurile practice au fost propuse curbe de echilibru higroscopic a lemnului in functie de factorii de mediu (umiditatea relativa si temperatura aerului interior), din spatiul in care functioneaza elementele de constructie (fig. 2).

Lemnul, prin structura sa, este un material mai mult sau mai putin poros dar densitatea reala a substantei lemnoase este de 1,55 g/cm³ si este aceeasi pentru toate esentele.

Densitatea aparenta reprezinta una din caracteristicile foarte importante ale lemnului deoarece proprietatile fizice, mecanice si tehnologice ale lemnului sunt conditionate de valoarea de acesteia.

Variatia densitatii lemnului influenteaza caracteristicile mecanice ale acestuia. Astfel s-a constatat, de exemplu pentru rasinoase ca variatia densitatii caracteristice de la 500 kg/m³ la 400 kg/m³ duce la scaderea rezistentei la compresiune cu pana la 30%; din acest motiv nu se foloseste la elemente de rezistenta lemn de rasinoase cu densitate sub 400 kg/m

Densitatea aparenta depinde de specia lemnului, de continutul de umiditate (tabelul 2), de pozitia lemnului si de zona din trunchi de unde este prelevata proba.

Densitatea aparenta a diferitelor specii de lemn

In practica se utilizeaza densitatea aparenta a lemnului verde, densitatea in conditii climaterice normale (+20˚C si 65% umiditate), densitatea lemnului uscat (ρ_o), si densitatea conventionala (ρ_u) corespunzatoare unei anumite umiditati, u% .

Densitatea aparenta ( ρ_u), influentata de esenta si umiditatea lemnului, se exprima ca fiind raportul dintre masa epruvetei, m_u si volumul ei, V_{u ,} la umiditatea u%.

Practic densitatea lemnului uscat ( ρ_o ) se considera, in mod curent, pentru un continut de umiditate de 12% si este notata cu ρ₁₂

Pentru a determina densitatea la umiditatea de 12% functie de densitatea la o anumita umiditate u % = 7...17% se poate folosi relatia:

β - coeficient de umflare in volum pentru variatia umiditatii de 1% (STAS 85/1-91 si anexa STAS 84-87).

Valoarea ρ₁₂ este considerata ca valoare medie (ρ_12,m). Valorile caracteristice ale densitatilor (ρ_12,k) se determina, aplicand functia de distributie normala si luand coeficientul de variatie maxim admis de 10% ( conf. STAS 2682-83), cu relatia:

La stabilirea celor mai defavorabile conditii de solicitare luate in considerare in calcul pentru greutatea proprie a elementelor de lemn se adopta dupa /30/ valori caracteristice maxime ale densitatii (ρ_0,95= 1,16 ρ_12,m) si valori minime (ρ_0,05= 0,84 ρ_12,m ) functie de efectul greutatii in actiunea totala.

Valorile maxime (ρ_0,95) si minime (ρ_0,05) ale densitatii diferitelor specii de lemn care pot fi considerate la stabilirea greutatii proprii a elementelor de constructii sunt date in tabelul 3 dupa /40/ iar valorile caracteristice (ρ_k), dupa EN338, sunt date in tabelele 9 si 10.

In anumite situatii densitatea se poate exprima si ca raport intre masa lemnului uscat si volumul lemnului verde (numita densitate bazala). Aceasta exprimare asigura aprecierea masei lemnoase uscate continuta intr-un volum de lemn pe picioare (lemn netaiat).

Densitatile ρ_o si ρ₁₂ pot fi exprimate functie de densitatea bazala cu expresiile /30/:

Valorile densitatii lemnului pentru stabilirea greutatii elementelor de constructii

Prin contractie si umflare se intelege schimbarea dimensiunilor lemnului sub influenta variatilor de umiditate.

Deoarece din punct de vedere higroscopic peretii celulelor cuprind o cantitate de apa corespunzatoare umiditatii mediului inconjurator aceasta cantitate variaza cu umiditatea exterioara si provoaca contractia sau umflarea lemnului.

Deformatiile datorita variatiei umiditatii sunt influentate de specia lemnului, de structura si densitatea lui precum si de prezenta in volumul elementelor din lemn a unei cantitati mari de lemn de alburn, care determina deformatii mai mari.

Intre variatia umiditatii lemnului si modificarea dimensiunilor exista, in domeniul higroscopic, o relatie practic lineara, care permite trasarea unor curbe de contractie sau umflare si arata ca peste punctul de saturatie a fibrelor (aprox.30%) nu se mai produc schimbari de dimensiuni (fig. 3).

Contractia si umflarea sunt in mare majoritate reversibile si au valori mult diferite pe cele trei directii ale lemnului (longitudinal, radial sau tangential - fig3). Schimbarile dimensiunilor sunt minime (practic neglijabile) pe directie paralela cu fibrele, maxime in directie tangentiala la fibre si au valori medii in directie radiala (fig. 3).

Desi deformatiile longitudinale paralele cu fibrele sunt practic neglijabile la lemnul masiv, exista unele elemente de inaltimi mari (cum sunt grinzile incleiate) la care, datorita diferentelor de umiditate din fibrele extreme, pot aparea deplasari verticale importante de care trebuie sa se tina seama. Acest fenomen este accentuat iarna in situatia elementelor cu izolatie termica pe o anumita inaltime cand partea inferioara a grinzilor, situata la interior, este incalzita iar partea superioara este amplasata in zona rece si cu umiditate mai mare.

Contractia si umflarea sint caracterizate prin valorile coeficientilor de deformatie in sens longitudinal (α_l), radial ( α_r) si tangential (α_t), calculati in % pentru 1% modificare de umiditate (tabelul 4).

Coeficientii deformatiilor de contractie si umflare

Daca deformatiile produse de variatiile de umiditate nu sint reduse de alte elemente de constructii, de adezivi, etc., se pot calcula variatiile dimensionale (Δ% ) pentru o variatie de umiditate (Δu % ) tinand cont de valorile coeficientilor de deformatie (fig. 4).

Dupa normele europene /30/ fenomenele de contractie si umflare sunt grupate sub denumirea de retractibilitate iar pentru schimbarile dimensionale in intervalul de umiditate 5% si 20% se poate folosi formula :

β - coeficientul de retractibilitate (in procente pentru o variatie de umiditate de 1%).

Pentru majoritatea tipurilor de lemn coeficientul de retractibilitate pe directia paralela cu fibrele ( β₀) este practic neglijabil si considerat 0,01 iar pentru directie perpendiculara pe fibre (β₉₀) se considera 0,2 ; pentru unele foioase (ca de exemplu fagul) se pot considera si valori β₉₀ = 0,

In practica se poate folosi si coeficientul deformatiei volumetrice ( β_v) cu o valoare egala de 10^-3din valoarea numerica a masei volumetrice a lemnului; deoarece β₀este practic neglijabil rezulta o valoare a coeficientului deformatiei transversale (β₉₀) practic egala cu valoarea coeficientului deformatiei volumetrice ( β_v).

Variatiile de contractie in raport cu umiditatea pot cauza, in timpul uscarii, pe langa variatia dimensiunilor si fenomene de torsiune, deformare si fisurare a lemnului a produselor din lemn, fenomene care pot afecta calitatea produselor si rezistenta (fig.5).

Fenomenele de contractie si umflare pot crea de asemenea dificultati pentru imbinarile elementelor de lemn ducand la jocuri si la pierderea unei parti a rezistentei mecanice a ansamblului. In astfel de situatii este recomandabil ca imbinarile sa fie realizate in asa fel incat sa permita asigurarea unei eventuale reglari periodice a imbinarii.

Deformatiile pronuntate din contractie si umflare, mai ales in cazul elementelor subtiri (scanduri), pot fi contracarate, in afara de masurile de uscare si de evitare a variatiilor de umiditate si printr-o serie de reguli de utilizare.

Pentru elementele la care deformatia de contractie nu este de dorit sa apara se recomanda folosirea unor scanduri radiale iar pentru asezarea si prinderea scandurilor tangentiale trebuie respectate o serie de reguli constructive (fig.6) atunci cand acestea se folosesc /30/.

Astfel, la scandurile tangentiale asezate pe un rand, dispunerea lor cu inelele anuale asezate alternativ cu concavitatea in sus si in jos (fig.6a) este cea corecta pentru contracararea deformatiei.

De asemenea dispunerea cuielor sau a buloanelor de fixare trebuie sa tina seama de tendinta de deformare a elementelor asamblate. Spre exemplu in figura 6b se arata dispunerea incorecta si corecta a cuielor de prindere a scandurilor pentru a impiedica tendinta de deformare iar in fig. 6c dispunerea corecta si incorecta a clestilor la un pop de sarpanta si modul de prindere a lor.

La grinzi, deoarece crapaturile verticale exercita o influenta mai mica decat crapaturile orizontale asupra capacitatii portante, se recomanda ca atunci cand exista posibilitatea aparitiei unor contractii mari sa se execute in axa grinzii crestaturi verticale, avand adancimi de 2.2,5 cm si latimi de 4.5 mm( fig.6d.).

Este bine, deasemenea, ca gaurile pentru buloane de strangere sa fie ovale, pentru a nu impiedica deformatia libera si pentru a evita despicarea pieselor.

Folosirea lemnului si a derivatelor sale in constructii si in special pentru izolatii si finisaje depinde in mare masura de proprietatile termice favorabile pe o plaja foarte mare de temperaturi.

Din punct de vedere al conductibilitatii termice, exprimata prin coeficientul de conductibilitate termica λ a lemnului uscat (sub 20% umiditate), acesta se poate considera un material bun izolator termic (λ = 0,14..0,21 W/mk). Perpendicular pe fibre, λ este cu mult mai mic decat paralel cu acestea.

Conductibilitatea termica depinde de densitatea lemnului si de umiditatea lui. Pentru densitati de 300.800 kg/m³ si umiditate care nu depaseste 40% coeficientul de conductibilitate, pentru un flux perpendicular pe fibre, poate fi determinat cu relatia /41/:

Incercarile experimentale au aratat ca in intervalul de temperatura de la +20 ⁰C

la +100 ⁰C, coeficientul de conductibilitate termica se poate determina cu relatia:

Asemanator tuturor materialelor si lemnul isi schimba dimensiunile proportional cu variatia de temperatura, in limitele normale de temperatura. Aceasta modificare caracterizata prin coeficientul de dilatatie termica α_T este diferita pe cele trei directii principale (longitudinala, tangentiala si radiala), dar valoarea acestuia pe directie longitudinala de (3.6)x10^-6 are importanta practica in comparatie cu valoarea perpendiculara pe fibre care este de (10.15)x10^-6 . Comparativ cu otelul si betonul, coeficientul de dilatatie termica longitudinala a lemnului este mult mai redus ceea ce face ca pentru constructiile din lemn sa nu fie necesare rosturi de dilatatie termica. Acest lucru este favorizat si de faptul ca schimbarea de temperatura duce la schimbari de umiditate care provoaca contractii si umflari in sens invers deformatiilor din temperatura.

Caldura specifica (c), pentru o umiditate a lemnului sub 20% are o valoare de aproximativ 5,07 W/kg.K

Caldura specifica este foarte mult influentata de umiditatea lemnului, fiind cu aceasta intr-o relatie de urmatoarea forma:

In partea 1.2 a normei EUROCOD 5 se propune calculul calduri specifice, pentru o umiditate ω si o temperatura Θ_w, cu relatia :

Proprietatile mecanice ale lemnului depind de o serie de factori, dintre care cei mai importanti sunt: caracterul si natura solicitarii, directia solicitarii fata de fibre, viteza de incarcare si durata de mentinere a incarcarii, structura si defectele lemnului, specia, umiditatea, etc.

Caracteristicile mecanice si de deformatii se determina in laborator pe epruvete de dimensiuni mici executate dintr-un lemn fara defecte, obtinandu-se astfel rezistentele normate ale lemnului ideal sub incarcari de scurta durata.

La incercari trebuie sa se aiba in vedere prevederile STAS 2682-83 privind luarea probelor si debitarea epruvetelor, STAS 6300-81 privind atmosfera de conditionare si incercare si STAS 83-89 privind determinarea umiditatii.

Caracteristicile lemnului sunt influentate de umiditatea lemnului si, din acest motiv, toate sunt determinate pentru o umiditate de 12%.

Limitele in care variaza principalele caracteristici mecanice ale lemnului de constructie din Europa /17/, pentru o umiditate de 12%, sunt date in tabelul 6, luand in considerare directia solicitarii( paralela cu fibrele, II si perpendiculara pe fibre, ┴);

Recalcularea caracteristicilor de la umiditatea din momentul incercarii la umiditatea de 12% se face cu relatiile:

σ₁₂, τ₁₂, E₁₂- caracteristicile mecanice si de deformatie corespunzatoare umiditatii de 12% ;

σ, τ, E - caracteristica mecanice si de deformatie corespunzatoare umiditatii din momentul incercarii;

C - coeficient de corectie, cu valori date in functie de felul solicitarii, pentru:

Cu ajutorul rezistentelor normate ale lemnului ideal se determina rezistentele caracteristice ale lemnului ideal si rezistentele caracteristice ale lemnului natural tinand cont si de defecte. De asemenea in calculele practice se are in vedere si efectul duratei de incarcare asupra caracteristicilor de rezistenta.

In functie de unghiul format de directia solicitarii cu fibrele, se disting rezistenta la compresiune longitudinala (paralela cu fibrele) si rezistenta la compresiune transversala (perpendicular pe fibre). In calcule, pentru anumite situatii, in special la imbinari, un rol important revine si rezistentei la compresiune sub un anumit unghi fata de fibre.

Rezistenta la compresiune paralela cu fibrele se determina conform STAS 86/1-87, pe epruvete prismatice cu latura de 20 cm si cu lungimea de 30.60mm . Functie de esenta lemnului, rezistenta la compresiune paralela cu fibrele este de 30...90 N/mm², pentru rasinoase valorile curente sunt de 40.50 N/mm².

La epruvete cu lungimi mari (cu lungime mai mare de sase ori decat cea mai mica latura a sectiunii transversale) ruperea la compresiune longitudinala se produce prin flambaj lateral, fenomen care trebuie luat in considerare la aprecierea rezistentei.

La lemnul folosit in structuri, rezistenta la compresiune paralela cu fibrele este influentata de umiditate, zveltetea barelor si de prezenta defectelor, ajungand la valori de 25.40 N/mm²/30/.

Rezistenta la compresiune transversala, perpendicular pe fibre (STAS 1348/87) se determina cu epruvete prismatice ca si rezistenta paralela la fibre, forta fiind aplicata tangential sau radial la inelele anuale. Rezistenta la compresiune perpendiculara pe fibre este de circa 5.10 ori mai mica decat rezistenta paralela cu fibrele si are valori curente de 2.4 N/mm². Influenta defectelor asupra acestei rezistente este mai redusa.

Solicitarea la compresiune transversala se poate intalni atat sub forma compresiunii si strivirii pe intreaga suprafata a elementului cat si sub forma solicitarii pe o parte din lungime si latime. Rezistenta la solicitarea pe intreaga suprafata este mai mica decat in celelalte cazuri, cand poate ajunge la valori de 6.8 N/mm². Pentru elementele structurale, la calculele de proiectare se tine cont de efectul cresteri rezistentei la compresiune locala functie de suprafata comprimata, prin afectarea rezistentelor cu un coeficient supraunitar. Acest lucru se explica prin faptul ca fibrele care nu sunt supuse la compresiune impiedica deformatia fibrelor comprimate, fapt care mareste rezistenta in ansamblu.

In situatii practice in special la imbinari apar cazuri de compresiune si sub un anumit unghi fata de fibre ( in mod curent de 20⁰ .70⁰)

Conform /30/ in cazurile cand forta de compresiune face un anumit unghi (α) cu directia fibrelor, rezistenta la compresiune (f _c,α) se calculeaza functie de acest unghi, de rezistenta la compresiune paralela cu fibrele (f_c,o) si de rezistenta la compresiune perpendicular pe fibre (f_c,90), cu relatia data in /30/:

Valoarea rezistentei creste o data cu micsorarea unghiului α dintre directia fibrelor si directia de solicitare.

Rezistenta la intindere se determina pe directie paralela cu fibrele (STAS 336/1-88) si perpendiculara pe fibre, radial sau tangential (STAS 6291-89).

Determinarea se face pe epruvete de forma din fig.7a, pentru incercarea paralela cu fibrele si de forma din fig.7b, pentru incercarea perpendiculara pe fibre.

Rezistenta la intindere paralela cu fibrele este superioara de 2 pana la 2,5 ori rezistentei la compresiune si are valori de 60..150 N/mm² pentru rasinoase (valorile curente fiind de 80.100 N/mm²).

Rezistenta la tractiune perpendicular pe fibre este cu mult mai mica decat cea paralela cu fibrele fiind aproximativ de 2.2,5% din rezistenta la intindere paralela cu fibrele fiind 1,5.4,0 N/mm²(in mod curent ea este de 1..2 N/mm²). Valorile rezistentei sunt foarte mult dependente de volumul de lemn solicitat.

Valoarea rezistentei la intindere sub un anumit unghi fata de directia fibrelor se poate determina cu o relatie similara cu relatia 9. Incercarile experimentale au aratat insa ca rezistenta la intindere sub un anumit unghi fata de fibre este cu mult mai sensibila la variatia unghiului decat rezistenta la compresiune.

Rezistenta la intindere este influentata mai putin de umiditate decat rezistenta la compresiune.

Slabirile sectiunii, neomogenitatile si defectele lemnului (noduri, fibre inclinate, fisuri, etc.) duc la micsorarea simtitoare a rezistentei la intindere ceea ce face ca marimea defectelor admise sa fie limitata mult iar dimensiunile sectiunii transversale ale elementelor intinse sa nu coboare sub anumite valori minime.

Rezistenta la incovoiere statica (STAS 337/1-88) se determina pe epruvete prismatice cu sectiune transversala patrata de latura 20 mm si lungime (in directie paralela cu fibrele lemnului) de 300 mm; inelele anuale trebuie sa fie paralele cu doua fete longitudinale si perpendiculare pe celelalte doua fete (fig. 8a).

In faza initiala, cand solicitarile sunt mici, variatia eforturilor pe sectiunea transversala este lineara (fig. 8 b) .

La momente incovoietoare mari repartitia eforturilor pe sectiunea transversala nu mai este lineara ( fig. 8.c ); in zona comprimata se trece in domeniul plastic si se atinge rezistenta limita la compresiune iar in zona intinsa rezistenta limita la intindere care este sensibil mai mare decat cea la compresiune, face ca diagrama sa-si pastreze mai mult timp variatia lineara, in final ajungandu-se si aici in zona plastica. Atat timp cat materialul ramane in intregime in domeniul elastic axa neutra trece prin centrul de greutate al sectiunii transversale dar ea incepe sa se deplaseze spre fibrele intinse indata ce fibrele extreme din zona comprimata au trecut in domeniul plastic.

Ruperea barelor incovoiate se produce in urma ruperii fibrelor intinse, cu formarea in prealabil pe fata comprimata a unor cute, la inceput mici si putin remarcate, care se extind apoi treptat de-a lungul fetelor zonei comprimate si a sectiunii.

Rezistenta la incovoiere se poate determina cu relatia 12, care admite ipoteza sectiunilor plane si a comportarii elastice, cu toate ca in stadiul de rupere tensiunile marginale reale de compresiune sunt mai mici iar tensiunile marginale reale de intindere sunt mai mari decat cele calculate.

Rezistenta la incovoiere este influentata de umiditate , de prezenta nodurilor , de directia fibrelor, de raportul dintre inaltimea si lungime grinzii precum si de forma sectiunii transversale.

La elementele structurale rezistenta la incovoiere poate fi influentata de fenomenul de instabilitate laterala a grinzii, care duce la scaderea capacitatii portante.

- rezistenta la forfecare longitudinala paralela cu fibrele, cu planul fortelor aplicat radial sau tangential la inelele anuale (fig.9a);

- rezistenta la forfecare transversala la fibre, cu planul fortelor aplicat radial sau tangential la inelele anuale (fig.9b).

Epruvetele utilizate pentru incercarea lemnului la forfecare au forme si dimensiuni diferite, in functie de rezistenta care se determina.

Forfecarea paralela cu fibrele apare in practica la elementele incovoiate in lungul axei neutre sau la diferite tipuri de imbinari (imbinari prin chertare frontala cu piesele asezate sub un anumit unghi, imbinari cu pene prismatice si circulare).

Forfecarea perpendicular pe fibre poate aparea la reazeme si in zonele de aplicare a unor forte concentrate.

Paralel cu fibrele, rezistenta la forfecare este de 1/8...1/10 din rezistenta la compresiune. Rezistenta la forfecare perpendicular pe fibre (transversala) este de aproximativ 3 ori mai mare decat rezistenta longitudinala paralela cu fibrele dar ea are importanta practica mai redusa.

Diferentele dintre rezistentele la forfecare in plan radial si tangential sunt, in toate cazurile, neinsemnate.

In practica are importanta mare rezistenta la forfecare in plan longitudinal, care apare la elementele incovoiate. Efortul tangential maxim (τ_max)la nivelul axei neutre se determina cu relatia :

Eforturi de taiere longitudinale se produc, de asemenea, la nivelul imbinarilor dintre piesele de lemn, eforturile fiind paralele cu fibrele .

Eforturile determinate cu relatia 13b dau valori mai mici decat eforturile reale determinate experimental care cresc o data cu cresterea lungimii de forfecare l_f si depind de raportul dintre lungimea de forfecare si excentricitatea ( e ) de aplicare a fortei de forfecare. Acest fenomen se datoreaza faptului ca repartitia reala a eforturilor tangentiale in lungul suprafetei de forfecare este neuniforma (fig.10); neuniformitatea este mai mare in cazul forfecarii unilaterale (fig.10a) si mai mica la forfecare bilaterala (fig.10b).

In cazul unei forte de forfecare excentrice, cedarea se poate produce si prin actiunea momentului incovoietor (M = F.e) care duce la o smulgere perpendiculara pe fibre (fig.10). Pentru a evita aceasta cedare, actiunea fortei care produce componenta de forfecare trebuie sa creeze si o apasare pe suprafata de forfecare .

In calculele practice a elementelor structurale solicitate la forfecare (unilaterala sau bilaterala), se tine seama de lungimea de forfecare (l_f ) si de excentricitatea de aplicare a fortei de forfecare (e) prin afectarea capacitatii portante cu un coeficient de forfecare (m_f).

Daca un element din lemn este solicitat la torsiune, rezistenta se poate calcula cu o relatie, valabila la materiale izotrope, de forma:

Modulul de rigiditate la torsiune are valoarea πr³/2 la elemente cu sectiune circulara (r este raza sectiunii) si α h b² la elemente cu sectiune rectangulara (h ≥ b). Coeficientul α depinde de raportul h/b si are valorile din tabelul 7.

Tabelul 7

Valorile coeficientului α pentru calculul rigiditatii la torsiune a sectiunilor rectangulare.

Practic rezistenta la torsiune se poate considera de acelasi ordin de marire cu rezistenta de forfecare, fiind de 3,0..5,0 N/mm² pentru rasinoase si 4,0.7,0 N/mm² la elementele de lemn incleiat.

Sub incarcari continue de scurta durata, aplicate longitudinal paralel cu fibrele lemnul are o deformatie elastica pana la o anumita limita a incarcarii. Daca se depaseste limita de elasticitate, deformatiile plastice devin importante si cresc progresiv pana la rupere.

Limita de proportionalitate la intindere se extinde practic pana la rupere (ruperea fiind de tip fragil) pe cand la compresiune ea reprezinta 65%..85%. din rezistenta limita (fig.11), la compresiune ruperea fiind ductila.

Sub limita de proportionalitate lemnul se comporta practic elastic putandu-se aplica legea lui Hooke pentru relatia dintre efort si deformatie.

Modulul de elasticitate la intindere si cel la compresiune a lemnului au practic aceleasi valori ca si modulul la incovoiere daca efortul de compresiune nu depaseste limita de proportionalitate la compresiune.

In practica este important modulul de elasticitate paralel cu fibrele E_II dar pot fi intalnite si situatii cand se foloseste modulul de elasticitate perpendicular pe fibre E_┴.

Modulul de elasticitate la compresiune paralela cu fibrele se determina, conform STAS 86/2 - 87, pe acelasi tip de epruvete prismatice, cu lungime de 60 mm, pe care se determina si rezistenta la compresiune, deformatiile epruvetelor fiind masurate pe intervalul cuprins intre o sarcina cu valoare minima de 800.900 N si o valoare maxima de 4000 N.

Modulul de elasticitate la tractiune paralela cu fibrele (STAS 336/2 -88) se determina pe acelasi tip de epruvete pe care se determina rezistenta la intindere (fig.7a) paralela cu fibrele. Deformatiile se masoara pe intervalul cuprins intre o incarcare minima de 400 N si una cu valoare maxima de 1500 N.

Modulul de elasticitate la incovoiere statica se determina, conform STAS 337/2-89, pe acelasi tip de epruvete pe care se determina rezistenta la incovoiere. Sagetile epruvetelor se determina pentru o incarcare aplicata prin doua cutite la distanta de 80 sau 120 mm intre ele, perpendicular pe suprafata radiala a epruvetei, cu valoarea minima de 300 N si valoarea maxima de 800 N (valoarea maxima poate sa creasca dar nu va depasi 50% din sarcina de rupere a epruvetei).

In mod curent modulul de elasticitate paralel cu fibrele (E_II) are valori de 11000.15000 N/mm² iar modulul de elasticitate perpendicular pe fibre (E_┴) are valori de 400.500 N/mm²/30/.

Daca sarcina este aplicata cu un unghi α fata de directia fibrelor modulul de elasticitate scade cu cresterea unghiului α (fig.12). Pentru determinarea modulului de elasticitate E_αse poate folosi relatia:

Modulul de elasticitate a lemnului variaza functie de esenta lemnului si de continutul de umiditate (fig.13).

Pentru determinarea modulului de elasticitate corespunzator umiditatii de 12% (E_u,12) functie de modulul de elasticitate corespunzator umiditatii lemnului la incercare (E) se foloseste relatia 10.

Unele incercari experimentale /30/ au pus in evidenta faptul ca modulul de elasticitate mediu perpendicular pe fibre (E_90,med) poate fi determinat ca fiind 1/30 din modul de elasticitate mediu paralel cu fibrele (E_0,med). Modulul de elasticitate longitudinal caracteristic (E_0,05) are valoarea 0,67E_0,med .

Valorile medii ale modulului de elasticitate pentru o solicitare paralela cu fibrele (E_II) si valorile caracteristice ale modulului de elasticitate paralel cu fibrele (E_0,05) sint date, pentru lemnul de la noi din tara /40/, in tabelul 8

Valorile caracteristice ale modulului de elasticitate (E_0,05) au fost determinate, considerand o distributie normala a valorilor si un coeficient de variatie de 8.13% , folosind relatia:

Valorile medii si cele caracteristice ale modulului de elasticitate si a modulului deformatiilor transversale, pentru clasele de rezistenta ale lemnului din EN 338 sunt date in tabelul 9 (pentru rasinoase) si in tabelul 10 (pentru foioase).

La elementele de lemn, modulul deformatiei tangentiale (G) si modulul de torsiune (G_T) se considera de acelasi ordin de marime. In ceea ce priveste relatia dintre G si E nu exista o corelatie fixa dar incercarile experimentale arata ca raportul E/G ia valori de 12.25.

Normele din unele tari din Europa indica pentru G valori de 500 N/mm² (E/G = 20) pentru rasinoase si 1000 N/mm² pentru foioase (E/G=12,5) iar in /30/ se recomanda raportul G_med = E_0,med/ 10.

Valorile medii (G) si caracteristice (G_0,05) propuse la noi in tara pentru modulul deformatiei tangentiale la diferite specii de lemn sunt date in tabelul 8, valorile caracteristice fiind determinate printr-o prelucrare statistica folosind relatia 16.

Lemnul, considerat in general ca fiind un material vasco-elastic, are in timp deformatii de fluaj sub efectul unei incarcari constante. Deformatiile de fluaj apar dupa deformatiile instantanee si se caracterizeaza printr-o zona cu crestere rapida a deformatiei in prima perioada de timp si printr-un domeniu de stabilizare, in care cresterea deformatiilor se realizeaza cu o viteza constanta.

Deformatiile plastice sub incarcari constante (fluaj) variaza in functie de marimea si durata incarcarii, de umiditate si de temperatura. Deformatiile includ atat deformatiile propriu-zise ale lemnului cit si deformatiile din elementele de asamblare, atunci cand elementele fac parte dintr-o structura compusa.

In realitate exista o interactiune intre factorii mentionati anterior si influenta lor asupra fluajului, dar normele de calcul iau in considerare doar combinatia intre modul de aplicare a incarcarii si continutul de umiditate.

In fig 14. se prezinta curbele de deformatie in functie de timp constatandu-se ca atata timp cat efortul nu depaseste un efort admisibil (limita de fluaj) raportul intre deformatia de fluaj si deformatia elastica este aproximativ 1,0 (curba 1). Daca efortul depaseste limita de fluaj (curba 2) deformatia, dupa o perioada de crestere constanta, creste repede ducand la ruperea elementului, fenomen asemanator cu cel intalnit si la alte materiale. Cu cat efortul este mai mare, cu atat viteza de deformatie este mai mare si timpul pana la rupere este mai scurt.

La conceptia elementelor structurale trebuie sa se aiba in vedere atingerea unor eforturi maxime pentru ca fluajul sa ramana limitat in domeniul de stabilitate, caracterizat printr-o viteza de deformatie mica si stabila pe durata de viata a constructiei.

Pentru majoritatea esentelor, limita de fluaj poate fi considerata 50% - 60% din rezistenta de rupere sub incarcari de scurta durata, iar pentru a realiza stabilitatea fluajului se recomanda o marime a eforturilor sub 35% din rezistenta instantanee /30/. Incercarile experimentale au aratat o legatura aproape lineara intre deformatia de fluaj si efort pentru valori ale efortului care nu depasesc 35% - 40% din efortul de rupere.

Deformatia totala pentru un element (ε_tot) luand in considerare atat deformatia elastica (ε_el ) cat si deformatia de fluaj (ε_φ ) se poate determina cu relatia:

Modulul de deformatie corespunzator unei deformatii de lunga durata (E_φ) este:

Coeficientul η de scadere a modulului de elasticitate pentru obtinerea modulului de deformatie sub incarcari de lunga durata poate fi determinat cu relatia:

Incercarile experimentale / 30 / efectuate pentru studierea fenomenului de fluaj a lemnului au aratat efectul important al marimii incarcarii precum si efectul altor factori (duritatea lemnului, esenta lemnoasa, tipologia structurala, durata de incarcare, temperatura, umiditatea etc.) asupra deformatiilor de fluaj.

S-a constatat, de exemplu, o crestere a fluajului sub o incarcare data ce poate varia intre 2 . 4 pentru o durata de incarcare intre 6 luni si 20 de ani /30/.

In normele de calcul sunt definite mai multe clase de durata a incarcarii, functie de care se iau in considerare si deformatiile, astfel:

- in normele romanesti /40/ sunt introduse trei clase de durata a incarcarilor (incarcari permanente, incarcari de lunga durata, incarcari de scurta durata);

- in normele EUROCOD 5 /38/ sunt definite cinci clase de durata a incarcarilor (permanente, de lunga durata, de durata medie, de scurta durata, instantanee).

O atentie deosebita in cadrul incercarilor experimentale s-a dat influentei umiditatii si a temperaturii care pot modifica substantial deformatiile de fluaj, si care arata o comportare foarte complexa a lemnului in functie de acesti factori.

Incercarile efectuate in ultimul timp privind influenta umiditatii asupra comportarii vasco-elastice a lemnului au avut in vedere doua aspecte si anume:

- comportarea lemnului la alte umiditati decat umiditatea de referinta de 12%, cu mentinerea constanta in timp a temperaturii aerului;

S-a constatat, de exemplu, ca la utilizarea in interior a lemnului sub sarcini permanente deformatia de fluaj este de aproximativ de doua ori deformatia instantanee la umiditate de peste 20% a lemnului, fluajul ajungand la de ..4 ori deformatia instantanee.

O situatie specifica apare in cazul in care la punerea in opera lemnul masiv are o umiditate apropiata de cea de saturatie (25.30%) cand variatia umiditatii poate sa duca la o accelerare foarte importanta a fluajului.

Din punct de vedere a temperaturilor se poate constata ca atat cresterea temperaturii cat si variatia acesteia duce la cresterea fluajului si accelereaza fenomenul. Din punct de vedere practic insa se considera ca pana la temperaturi ce nu depasesc 50˚C influenta acestora asupra fluajului este practic neglijabila.

Plecand de la aceste constatari, in normele din diferite tari se propune majorarea deformatiilor elastice instantanee cu unii coeficienti care tin cont de durata incarcarii si umiditatea relativa a aerului inconjurator. Astfel in norma romaneasca de calcul /40/ se foloseste coeficientul k_def care majoreaza sagetile instantanee ale elementelor incovoiate.

Caracteristica	Lemn nedensificat			Lemn densificat
Caracteristica	Tip A	Tip B	Tip C	Tip A	Tip B	Tip C
Umiditatea la livrare (%)
Densitatea aparenta (g/cm³)
Absortia de apa dupa 24 de ore de imersie (%)
Rezistenta la compresiune paralela cu fibrele straturilor exterioare (N/mm²)
Rezistenta la incovoiere statica perpendiculara pe straturi (N/mm²)
Rezistenta la tractiune paralela cu fibrele straturilor exterioare (N/mm²)

Caracteristica	PAL cu fete normale		PAL cu fete fine
Caracteristica	Cal.A,B	Cal. C	Cal. B	Cal. B	Cal.C
Densitatea ( kg/m³ )
Umiditate la livrare (% )
Umflarea in grosime dupa 2h imersie in apa (% )	max 14	max 16
Rezistenta la incovoiere statica ( N/mm²) pentru : - placi de 8-12 mm - placi de 16-18 mm - placi de 22 mm

Caracteristica	Tipul produsului
Caracteristica	OSB2		OSB3		OSB4
Grosime (mm)		>10. <18		>10. <18		>10.<18
Densitate (kg/m
Rezistenta la incovoiere (N/mm² ) - longitudinal - transversal
Rezistenta la intindere (N/mm²)
Modulul de elasticitate (N/mm²) - longitudinal - transversal
Umflarea in grosime dupa 24h (% )

Procedeul de obtinere	Densitatea
Procedeul de obtinere	Scazuta <400 kg/m³	medie 400.900 kg/m³	mare ≥900 kg/m³
Umed	Izolant SB	mediu densitate scazuta MLB	dur HB
Umed	Impregnat SBI	mediu densitate mare MBH	extra - dur MBI
Uscat	MDF

Caracteristica	Variatia caracteristici (%)
Compresiune paralela cu fibrele
Compresiune perpendicular pe fibre
Incovoiere
Intindere paralela cu fibrele
Intindere perpendicular pe fibre
Forfecare perpendicular pe fibre
Modul de elasticitate paralel cu fibrele

PRODUSE DIN LEMN FOLOSITE IN CONSTRUCTII

Constructii

DOCUMENTE SIMILARE

Clase de rezistenta a elementului

GL20

GL24

GL28

GL32

GL36

C18

C22

C27

C35

C40

C22

C16

C24

C18

C30

C22

C35

C27

C40

C35

Tabelul 2.26

Caracteristicile lemnului stratificat produs in Romania

Variatia caracteristicilor lemnului pentru variatia umiditatii cu 1% /30/

Compresiune paralela cu fibrele

Densitatea aparenta a diferitelor specii de lemn

Specia

Larice

Plop

Cer, gorun, stejar

Coeficientii deformatiilor de contractie si umflare

Tabelul 7

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comenteaza documentul:

Densitatea aparenta a lemnului ( kg/mc) pentru lemn:
Specie	Verde	Umiditate de 15%	Uscat
Brad
Molid
Pin
Stejar
Fag
Frasin
Salcam
Tei

Specia	Densitatea (kg/m³)	Specia	Densitatea (kg/m³)
Specia		Specia
Brad		Fag
Larice		Mesteacan
Molid		Paltin
Pin negru		Plop
Pin silvestru		Salcam
Carpen		Cer, gorun, stejar

Specia de lemn	Densitatea ρ_o ( g/cm³)	Coeficientii deformatiilor
Specia de lemn	Densitatea ρ_o ( g/cm³)	α_t	α_r	α_l
Rasinoase
Foioase

Specia	Modul de elasticitate (N/mm² )	Rezistenta la compresiune (N/mm² )	Rezistenta la intindere (N/mm² )	Rezistenta la incovoiere (N/mm² )	Rezistenta la forfecare (N/mm² )
Brad II ┴				-	-
Pin II ┴	-			-	-
Zad II ┴	-			-	-
Fag II ┴	-			-	-
Stejar II ┴	-			-	-

Specia	Modulul de elasticitate paralel cu directia fibrelor la limita de propor-tionalitate (N/mm² )		Modulul de elasticitate transversal (N/mm² )
	E_0,05	E	G_0,05	G
Molid, brad, larice, pin
Plop
Stejar, gorun, cer, salcam
Fag, mesteacan, frasin, carpen

Clasa	C14	C16	C18	C22	C24	C27	C30	C35	C40
Modulul de elasticitate (kN/mm²)
E_0,med
E_0,05
E_90,med
G_med
Densitatea aparenta (kg /m³)
ρ_k