Solutii de realizare a unor ferme din lemn de rasinoase cu consum mediu de otel

Lemnul, suferind diverse prelucrari, este folosit inca din cele mai vechi timpuri in scopul satisfacerii a numeroase cerinte, constituind un material de baza in constructii, datorita proprietatilor sale fizico – mecanice favorabile si a multiplelor avantaje de ordin tehnic si constructiv.

In etapa actuala, in tara noastra, folosirea lemnului este puternic concurata de alte materiale cum sunt: otelul, betonul armat, materialele plastice, aluminiul, devenind, dintr-un material structural, unul folosit in special pentru cofraje, sprijiniri, elemente de finisaj etc.

Incercam sa evidentiem avantajele acestui material pentru a repune in atentia investitorilor si proiectantilor folosirea lemnului la structura de rezistenta a acoperisurilor sub forma de ferme din lemn de rasinoase, cu consum redus sau mediu de otel.

Avantajele constructiilor din lemn sunt numeroase.

Dintre ele mentionam:

• coeficient de calitate (raport intre rezistenta mecanica si masa volumica) ridicat, fiind comparabil cu otelul si superior zidariei si betonului;

• coeficient de dilatare termica liniara redus a = (3… 8) x 10-6 in sens longitudinal fibrelor;

• prelucrare usoara cu „mana de lucru“ mai putin calificata;

• executarea si montarea constructiilor din lemn se poate face in orice anotimp, fara masuri speciale;

• constructiile din lemn pot fi asamblate, demontate si remontate cu usurinta si cu costuri minime;

• realizarea unor forme arhitecturale placute;

• consum mic de energie la prelucrare si la punerea in opera (de cca. 5 ori mai redus decat la beton);

• in cele mai multe zone din tara noastra, lemnul este un material local;

• durabilitatea constructiilor din lemn creste, in cazul unui regim optim de exploatare si cand lemnul este protejat impotriva putrezirii si a focului.

Evident, lemnul prezinta si dezavantaje, insa neajunsurile acestuia pot fi inlaturate prin tratare cores­punzatoare, cu substante ignifuge si fungicide, si printr-o tehnologie mo­derna de prelucrare si de fabricatie.

In ultima perioada s-au construit diverse spatii de productie, depo­zitare etc. de tip hala cu o singura deschidere, avand frecvent deschi­de­­rea cuprinsa intre 10 m si 15 m. In astfel de situatii, sunt preferate deseori structurile metalice, atat pentru stalpi si grinzi, cat si pentru structura acoperisului, realizate din europrofile care au nu numai avantaje, ci si dezavantaje, unele dintre ele constand in:

• debitarea, uzinarea si montajul se fac cu echipe care necesita grad ridicat de calificare, de regula, in unitati de productie specializate, dotate corespunzator (spatii relativ mari, pod rulant, echipamente speciale de debitare si sudare);

• materialele nu sunt locale si, prin urmare, necesita cheltuieli de transport, manipulare si depozitare;

• de cele mai multe ori, profilele metalice, panourile de inchidere, acce­soriile devin importante ca pondere.

Propunerea noastra pentru aceste tipuri de hale consta in folo­sirea betonului armat la executarea fundatiilor, stalpilor si grinzilor sau numai pentru fundatii si utilizarea lemnului la confectionarea fermelor de acoperis sau a fermelor de aco­peris si a peretilor de inchidere.

Fermele triunghiulare, cu consum mediu de otel, sunt realizate din lemn masiv ecarisat, cu imbinari pasuite (chertare), care pot transmite numai eforturi de compresiune. Alegerea tipului de ferma se face prin dirijarea eforturilor de intindere catre montantii din otel beton si dia­gonale descendente comprimate, care se vor executa din lemn de rasinoase, talpile superioare si inferioare fiind realizate, de asemenea, din lemn de rasinoase (foto 1).

Capacitatea portanta a imbina­rilor cu chertare este destul de mare; prin urmare, aceste tipuri de ferme sunt potrivite pentru deschideri de 10 m – 20 m (fig. 1).

Pentru intervalul (travea) de dispu­nere a fermelor exista doua variante: o varianta consta in dispunerea acestora la distante de 4 m – 6 m, caz in care, longitudinal, in dreptul nodurilor fermei vor fi dispuse pane din lemn, peste care se va bate astereala orientata dupa panta fermei. In aceasta varianta este necesara contravantuirea in planul aco­perisului transversal si longitudinal. O a doua varianta o reprezinta dispunerea fermelor la distante de cel mult 1 m, caz in care astereala va fi batuta direct pe talpile superioare ale fermelor, in sens perpendicular pe linia de panta. In acest fel, se asigura contravantuirea in planul acoperisului si, implicit, o rigiditate sporita a acestuia.

Fixarea fermelor pe zidurile longitudinale se face prin intermediul unei subgrinzi, pe o cosoroaba montata si ancorata de partea superioara a acestora (foto 2).

Pentru a evita imbinarile solicitate la intindere, respectiv prin ecli­sarea talpii inferioare, s-a limitat lungi­mea talpii inferioare la cca. 14,50 m, lungime pe care cele mai multe ateliere de prelucrare a lemnului brut au garantat-o.

Calculul pentru astfel de ferme se face conform Normativului privind proiectarea constructiilor din lemn NP 005-2003.

Trebuie acordata o atentie sporita imbinarilor si, in special, imbinarii nodului de capat. Aici imbinarea prin chertare solicita la forfecare in lungul fibrelor talpa inferioara. Prin urmare, poate rezulta, in cele mai multe cazuri, o imbinare cu prag dublu. Suplimentar, pentru a obtine o rigiditate sporita a nodului, se pot prevedea buloane inclinate intre talpa superioara si subgrinda sau eclisare de o parte si de alta a nodului, cu scanduri (fig. 2), dulapi sau placi tip TEGO.

Nu intotdeauna intersectiile de axe ale elementelor sunt corelate, astfel incat pot sa apara excentri­citati in nodurile talpilor. In astfel de situatii, pentru nodurile talpii inferioare sunt preferabile imbinari cu saboti, capabile sa asigure o astfel de axare, dupa cum se vede in figura 3 si foto 3.

Plansele pentru executie, in afara de schemele generale, respectiv deta­liile de noduri, este bine sa contina sabloanele elementelor, cu toate cotele chertarilor, pentru a se asigura precizia de executie (fig. 4).

Asamblarea se poate face, practic, in orice anotimp, la sol. Montarea la pozitie se poate executa cu o macara, cu asigurarea cel putin a sagetii la mijlocul fermei egale cu zero, prin intermediul unor popi meta­lici extensibili sau din lemn (foto 4).

Avantajele unor asemenea tipuri de ferme:

• lemnul de rasinoase poate fi considerat „local“ in aproape toate zonele tarii noastre;

• atelierele de prelucrare a lemnului brut sunt amplasate, de regula, foarte aproape de zonele in care lemnul este taiat, ceea ce conduce la cheltuieli minime de transport, depo­zitare, manipulare;

• prelucrarea (debitarea, cher­tarea), precum si montajul se face in santier, dupa sabloane, cu mana de lucru putin calificata;

• toate materialele pentru executarea acestor ferme sunt usor de procurat, necesita prelucrari primare si montaj facil;

• prelucrarea si montajul se pot realiza, practic, in orice anotimp.

Bibliografie

1. PESTISANU C., VOICU­LESCU M., DARIE M., VIERESCU R., Constructii, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1995;

2. *** Normativ privind proiec­tarea constructiilor din lemn, NP 005-2003;

3. *** Ghid pentru calculul la stari limita a elementelor structurale din lemn, NP 019-1997.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 58 – aprilie 2010, pag. 54

Autor:
ing. Mugurel CLOSCA
ing. Dumitru DUNGA – SC STUB SRL, Radauti
prof. univ. dr. ing. Nicolae FLOREA
drd. ing. Sergiu CALIN – Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi“, Iasi