Upload
ionut-john
View
431
Download
18
Embed Size (px)
Citation preview
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
1/14
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTIFACULTATEA DE CONTRUCȚII CIVILE, INDUSTRIALE ȘI AGRICOLE
STUCTURI DE LEMN
Lemnul Lamelat Încleiat
STUDENT: ANDREI IONUȚ ALEXANDRU
MASTER: INGINERIE STRUCTURALĂ
ANUL: II, FCCIA
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
2/14
1.INTRODUCERE
Material de construcţ ie tradiţ ional şi regenerabil, lemnul este folosit în ultimeledecenii la realizarea unor clădiri de locuit, social-culturale, sportive şi administrative,datorită calităţ ilor sale de bază, precum şi a tratamentelor pe care tehnica şi
tehnologia actuală i le aplică.Pătrunderea lemnului în existenţ a omului a constituit o adevărată istorie acunoaşterii şi folosirii lui, întâi gospodăreşte şi apoi industrial, care a generat zeci demeşteşuguri, importante ramuri industriale şi de artă, cu semnificaţ ii adânci pentruviaţ a spirituală, culturală şi economică în diferite ţări. Premergător metalului şibetonului armat, ca material de construcţ ie, folosit cu multă artă la construcţ ia delocuinţ e, biserici şi poduri (fig. 1.3), lemnul a supravieţ uit în competiţ ia cu celelaltemateriale de construcţ ie şi este astăzi utilizat la realizarea unui fond important delocuinţ e.
În epoca contemporană, caracterizată printr-o rapidă dezvoltare economico-socială şi o reanalizare a necesităţ ilor, aspiraţ iilor şi exigenţ elor omului, când lemnulserveşte atât la construcţ ia şi amenajarea locuinţ ei, în industrie şi transport, laobţ inerea unor produse de uz curent şi când în acelaşi timp este irosit cu multă uşurinţă, reducerea lui a declanşat în ultimele decenii o îngrijorare la fel dealarmantă ca şi criza energiei. Pentru refacerea fondului forestier şi asigurareacantităţ ii necesare de lemn pentru industrializare şi pentru construcţ ii, în foarte multeţări se depun eforturi susţ inute pentru a creşte suprafaţ a şi calitatea pădurilor,paralele cu valorificarea superioară a masei lemnoase tăiate.
Datorită caracteristicilor fizico-mecanice superioare, precum şi a multipleloravantaje de ordin tehnic şi constructiv pe care le prezintă, lemnul va constitui şi înviitor unul dintre principalele materiale de construcţ ie care va sta la baza realizăriiunui volum important de construcţ ii. Materialul lemnos, mai ales sub forma
produselor moderne răspunde cu prisosinţă actualelor cerinţ e din domeniulconstrucţ iilor, în ceea ce priveşte reducerea greutăţ ii proprii a elementelor deconstrucţ ie şi a reducerii consumului de energie înglobată.
Importanţ a lemnului ca material de construcţ ie mai ales sub formă de produsemoderne (lemn lamelat încleiat, lemn densificat, stratificat, plăci din aşchii şi fibre delemn) îl situează în grupa principalelor materiale utilizate în construcţ ii.
În rapoartele prezentate de Comitetul Exploatării Forestiere şi de ComitetulComisiei Economice Europene se evidenţ iază tendinţ ele actuale privind utilizarealemnului şi a produselor noi pe bază de lemn în construcţ ii, prioritate având caseleprefabricate din lemn.
2. APARIȚ
IA LEMNULUI LAMELAT ÎNCLEIAT
La începutul secolului XX, lemnul lamelar, aşa cum îl definim astăzi, esteinventat de germanul Otto Hetzer. Acest tâmplar are ideea de a înlocui pieselemetalice prin încleierea cu cazeină (care elimină deformaţ iile), permiţ ând montarealamelelor între ele. Între 1906 şi 1907, brevetul pentru materialul nou este depus înGermania, Franţ a şi Elveţ ia.
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
3/14
Odată cu apariţ ia lemnului lamelar încleiat debutează o veritabilă revoluţ ietehnică. Practicile tradiţ ionale ale tâmplarilor vor fi transformate radical de noulmaterial deoarece, depăşind capacităţ ile naturale ale lemnului, această tehnică ducedezvoltarea creativităţ ii. Suntrealizate multe clădiri cudeschideri mari: sala de sporta INSEP construită în 1962(139 m deschidere), stadionuldin Poitiers (130 mdeschidere), Pavilionul Utopia
de la Lisabona, construit în1998 (150 m deschidere).
Dintr-un meşteşug tradiţ ional care folosea un material tradiţ ional s-a făcuttrecerea, pe perioada unui secol, la o tehnică inginerească ce foloseşte un materialpentru o tehnologie de nivel înalt.
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
4/14
3. AVANTAJELE ȘI PROPRIETĂȚILE LEMNULUI LAMELAT ÎNCLEIAT
Lemnul lamelat încleiat este un produs modern, cu calităţ i superioarelemnului masiv obişnuit, obţ inut în urma procesului de asamblare (încleiere) a maimultor piese din lemn ecarisat (scânduri, dulapi, rigle) şi prin respectarea anumitorreguli şi condiţ ii tehnice de execuţ ie. Acest procedeu stă la baza realizării uneigame foarte largi de tipuri de elemente de rezistenţă pentru construcţ ii civile,industriale şi agricole (săli de sport, piscine, magazine şi centre comerciale, biserici, poduripietonale şi auto, stâlpi de înaltă tensiune sau telegraf, monumente sau elemente de designinterior).
Prin încleiere se înţ elege operaţ ia în urma căreia două sau mai multe piesedin lemn sunt îmbinate între ele prin intermediul unei pelicule de clei sau adeziv.Lemnul încleiat se consideră, din punct de vedere al proprietăţ ilor mecanice, ca unmonolit, deoarece prin intermediul rosturilor încleiate se realizează practic olegătură perfect rigidă între piesele asamblate. Pentru realizarea elementelor dinlemn lamelat încleiat se utilizează, de obicei, cleiuri rezistente la acţ iunea umidităţ ii,
la intemperii şi biodegradare, iar lemnul folosit trebuie să corespundă anumitorcerinţ e privind conţ inutul de umiditate, clasa de calitate şi dimensiunile în secţ iunetransversală.
Caracteristica principală a lemnului lamelat încleiat constă în faptul că sepoate realiza o varietate foarte largă, practic nelimitată, de elemente şi structuri derezistenţă, atât în ceea ce priveşte tipurile costructive (grinzi, ferme, arce, cadre,etc.), cât şi forma secţ iunii transversale.
Deoarece lemnul lamelat încleiat se obţ ine prin încleierea unor lamele subţ irişi elastice se pot produce uşor diferite sisteme sau elemente curbe, ceea ce pentrualte materiale de construcţ ii este un proces costisitor. Cu ajutorul acestor tipuri de
structuri (arce sau cadre curbe, dublu sau triplu articulate) este posibilă economisirea materiei prime şi, în acelaşi timp, obţ inerea unor soluţ ii arhitecturaledeosebite.
a.
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
5/14
b.
Ferme de acoperi ş de form ă dreptunghiular ă, cu talpi şi montan ţ i din lemn lamelat
încleiat şi diagonale din bare de o ţ el beton galvanizat sau inox:
a – vedere acoperi ş în timpul execu ţ iei; b – detaliu ferm ă.
Detaliu ferm ă depozitat ă la sol
Lemnul lamelar încleiat este o recompunere din lemn masiv cu destinaţ ia dematerial structural de lungimi mari. Termenul de „lemn lamelar” corespune uneitehnici industriale de fabricare precisă şi controlată anume. În acest caz materialuleste compus din lamele de lemn finisate, montate şi încleiate în sensul fibrei. Lemnullamelar este descris ca „omogen” când însuşirile mecanice ale tuturor lamelelor sunt
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
6/14
identice; lemnul lamelar „pestriţ ” corespunde unei suprapuneri controlate de lamelecu însuşiri mecanice diferite.
Uzanţ ele în proiectare necesită clase de lemn recunoscute pentruperformanţ ele lor mecanice. Esenţ ele utilizate trebuie să prezinte caracteristiciadaptate unui rol structural în construcţ ie: să poată fi lipite şi să aibe caracteristici
mecanice necesare. Pentru lemnul lamelar sutn utilizate doar acele esenţ e care îndeplinesc cele două cerinţ e.Sunt stabilite 5 clase de rezistență:
Această alegere a lamelelor este stabilită de un normativ de rezistenţ e mecanice.Fiecare lot de lamele este integrat într-o clasă de rezistenţă proprie lui. Clasa derezistenţă a unei grinzi din lemn lamelar este direct legată de clasa de rezistenţă a
lamelelor care o constituie.Esenţ ele folosite în mod curent pentru fabricarea lemnului lamelar sunt
următoarele:
Alte esenţ e care pot fi utilizate sunt: zada, pinul maritim dar şi fagul, stejarul, iroko.Substanţ ele de încleiere şi de tratare a lemnului reprezintă 3% din masa unei
grinzi din lemn lamelar, adezivii sunt utilizaţ i pentru îmbinările cap la cap şi pentru îmbinările dintre lamelele paralele.
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
7/14
Alese în funcţ ie de caracteristici şi de performanţ e, adezivii utilizaţ i pentrufabricare au vocaţ ie structurală. Ei îndeplinesc eficace exigenţ ele de stabilitate şi defiabilitate care sunt impuse şi îşi dovedesc aptitudinile pentru utilizarea în structuriledin lemn. Stabilitatea este garantată atât în condiţ ii normale de exploatare cât şi încondiţ ii excepţ ionale.
Realizarea satisfăcătoare a încleierii şi fiabilitatea sunt verificate printr-uncontrol continu. Tratamentele şi finisările aplicate materialului aplicate în procesul defabricare corespund solicitărilor la care acesta va fi expus şi mediului de exploatare:interior încălzit, exterior expus etc. Aceste produse îi oferă elementului final odurabilitate crescută împotriva agenţ ilor biologici şi a razelor ultraviolete.
Toate aceste produse corespund corespund exigenţ elor reglementare înmaterie de poluare a aerului. Impactul lor asupra mediului şi sănătăţ ii a fost redus înmare măsură în ultimii ani (melamină-uree-formol şi poliuretan).
4. PROCESUL DE FABRICARE
Etapa 1: uscareaObiectiv – stabilizarea lemnului prin aducerea nivelului său de umiditate la
nivele cerute de procesul de fabricare (între 8 şi 15 % pentru lemnul netratat şi între11 şi 18 % pentru lemnul tratat).
Mijloace – celule artificiale pentru uscare, adaptate exenţ ei de lemn, grosimiilamelelor, umidităţ ii iniţ iale, cu verificări la intervale regulate de timp.
Etapa 2: montarea cap la cap a lamelelor
Obiectiv – realizarea lungimilor necesare pentru fabricareMetoda – après une opération de purge consistant à éliminer les défauts, les
lamelles sont tronçonnées et collées bout à bout (aboutées). L’aboutage est réaliséà l’aide de joints à entures multiples (entures de 5 à 50 mm) avec une tendanceactuelle aux entures courtes (10 à 15 mm). La pression minimale pour l’aboutage estde l’ordre de 20 bars.
Evoluţ ie – scopul iniţ ial al acestui proces este de a pune cap la cap scândurile
(pentru o manipulare mai uşoară). Tehnica a evoluat constant şi astăzi, pentru arealiza asamblaje cu o înaltă rezistenţă mecanică şi cu performanţ e controlate carepermit calificarea materialului compozit Lemn Lamelar.
Etapa 3: rabotarea
Obiectiv – obţ inerea unei planeităţ i constante.
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
8/14
Metoda – robotarea lamelelor se efectuează înmaxim 24 h înaintea încleierii. Distanţ a maximă admisibilă (grosimea) pentru o lungime a lamelei de 1m este între 0,1 şi 0,2 mm.
Evoluţ ie – sistemele de rabotare din ultimii ani
permit efectuarea acestei operaţ iuni în intervale scurte de timp şi pregătirea cât maibună a suprafeţ ei care va fi unsă cu adeziv.
Etapa 4: încleierea
Obiectiv – asamblarea lamelelor între ele însensul fibrei.
Metoda – altă dată, încleierea era făcută manual. Astăzi, această operaţ iune este realizată cuaparate cu perdea sau rulouri, ceea ce garantează oaplicare uniformă.
Evoluţ ie – tehnicile şi materialele actuale permit dozarea precisă şi variabilă.Fabricanţ ii pot accelera sau întârzia priza adezivilor sau le pot modifica gramajul.
Etapa 5: strângerea şi uscarea
Obiectiv – menţ inerea elementelor încleiate la o presiune anume pentru caacestea să capete forma dorită în timpul polimerizării adezivului.
Metoda – strângerealemelelor pe matriţ e cuforme dorite se face prinintermediul unor sisteme
hidraulice care permit ostăpânire deplină apresiunilor de strângere.
Evoluţ ie – uscareaconvenţ ională în aer esteastăzi completată de unsistem de înaltă frecvenţă, ceea ce reduce timpul de uscare într-o manieră semnificativă. Pentru ameliorarea randamentului lanţ ului de fabricare, preselerotative permit plasarea şi strângerea lamelelor încleiate pe o nouă grindă în timp cealtele sunt în curs de a se usca.
Etapa 6 : rabotarea
Obiectiv : obţ inerea dimensiunii finale a elementuluiEvoluţ ie : dezvoltarea utilajelor de producţ ie a permis creşterea mărimii de
rabotare (până la 2 metri), creşterea vitezei de rabotare, îmbunătăţ irea calităţ iisuprafeţ ei şi mecanizarea lanţ ului de fabricare în amonte şi în aval de poziţ ia derabotare.
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
9/14
Etapa 7 : dimensiuni şi finisaje
Obiectiv : obţ inerea unei grinzi gata de a filivrată
Evoluţ ie :trei modalităţ i de dimensionare şifinisare:
- uzinare de mare viteză aelementelor drepte de cel puţ in1mc;- uzinare complexă a elementelordrepte de peste 1 m3 dar care nu depăşesc
20 m lungime;- cadre de uzinare pentru modelarea complexă a elementelor de mari
dimensiuni, drepte sau curbe şi cu secţ iune variabilă.
Figura urmatoare indica principiul de realizare al unei grinzi. Aceasta tehnicapermite adaptarea formei pieselor la forma diagramei de moment.
5.DEFECTE DE ÎNCLEIERE ȘI REMEDIEREA LOR
Defectele încleierii se pot datora mai multor cauze, dintre care cele mai
importante sunt următoarele: pregătirea necorespunzătoare a suprafeţ elor careurmează să fie încleiate; prepararea, depozitarea şi aplicarea necorespunzătoare aadezivului; nerespectarea limitelor de umiditate şi de temperatură a aerului;nerespectarea condiţ iilor de presare şi condiţ ionare.
Pregătirea necorespunzătoare a suprafeţ elor conduce la neuniformitateagrosimii peliculei în rosturile încleiate, ceea ce conduce, în general, la reducerearezistenţ ei încleierii.
În urma analizării defectelor de încleiere a lemnului masiv, indiferent de tipulde adeziv folosit, se constată, de regulă, ori lipsa continuităţ ii peliculei de adeziv, oriprezenţ a unei pelicule foarte groase.
În primul caz, defectul se datorează unei cantităţ i mult prea reduse deadeziv, fie din cauza unei pregătiri necorespunzătoare, ceea ce face ca adezivul să fie stors din peliculă, fie din cauza folosirii unor soluţ ii prea diluate. În al doilea caz,defectul se datorează fie aplicării unei soluţ ii mult prea vâscoase, fie pregătiriinecorespunzătoare a suprafeţ ei lemnului sau datorită unor lufturi prea mari.Caracterizarea defectelor de încleiere se poate face astfel:
- încleiere săracă, prin lipsa totală sau parţ ială a adezivului în pelicule(rosturi);
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
10/14
- încleiere în peliculă cu grosime mare şi neuniformă şi cu o rezistenţă scăzută la acţ iunea apei.
Un alt defect important îl constituie băşicile de aer, care pot interveni maiales în cazul tehnologiei de încleiere la cald. Prin încălzirea pachetului de materiale în presă, la temperaturi peste 1000C, apa existentă în soluţ ie şi în lamelele de lemn
se transformă în vapori, care sunt evacuaţ i pe la margini, după reducerea presiunii.Pentru eliminarea tuturor acestor defecte, care pot afecta considerabilcalitatea încleierii, ducând în general la reducerea rezistenţ ei acesteia, se impunerespectarea cu stricteţ e a tuturor condiţ iilor privind: pregătirea suprafeţ elor şiconţ inutul de umiditate a lamelelor; compoziţ ia, modul de pregătire, depozitarea şiaplicarea adezivului, precum şi cele cu privire la presarea pachetelor şicondiţ ionarea elementelor după încleiere.
6. PROTECȚIA ELEMENTELOR DIN LEMN LAMELAT ÎNCLEIAT
Lemnul lamelat încleiat se produce din lemn de esenţă moale şi se recomandă să fie
protejat corespunzător deoarece acesta se poate deteriora în timp datorită influenţ elorbiologice şi climaterice.Metoda constructiv ă: este cea mai bună metodă de protecţ ie pentru menţ inerea
umidităţ ii constante a elementelor din lemn lamelat încleiat dispuse în aer liber. Această metodă este preferabilă deoarece protejarea lemnului prin impregnare nu este eficientă încazul elementelor care prezintă crăpături.
Tratamentul de suprafa ţă: oferă impermebilitate oferind în acelaşi timp şi protecţ ie împotriva putrezirii, mucegaiului şi împotriva radiaţ iilor solare ultraviolete.
Impregnarea cu lichid sub presiune: nu se recomandă deoarece prin această metodă lemnul nu va fi protejat în profunzime împotriva ciupercilor. Alte metode de impregnare princare se asigură şi protecţ ia în profunzime a lemnului sunt mai potrivite.
Metoda constructivă Prin această metodă suprafeţ ele longitudinale şi transversale ale elementului sunt
protejate integral împotriva umezirii prin acoperire cu alte tipuri de materiale rezistente laacţ iunea apei. În cazul în care se foloseşte şi tratamentul de suprafaţă se va obţ ine o protecţ iefoarte bună a lemnului.
Sisteme constructive deprotejare a elementeloracoperi şului realizat din lemnlamelat încleiat
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
11/14
Picăturile de apă împroşcate datorită contactului acestora cu pămantul pot avea oacţ iune negativă asupra lemnului şi din această cauză se recomandă înălţ area elementelordin lemn lamelat incleiat cu 10 cm deasupra betonului, asfaltului sau a dalelor şi cu 20 - 30 cmdeasupra suprafeţ elor cu pământ.
În cazul în care elementele din lemn lamelat încleiat se află sub acţ iunea directă a
soarelui, se va produce o uscare rapidă a suprafeţ elor neprotejate ale acestora, în timp ce îninterior lemnul va rămâne umed. În acest caz, apariţ ia fisurilor va fi vizibilă deoarece părţ ileuscate au tendinţ a să se contracte în timp ce partea umedă se va opune acestei contracţ ii.Apariţ ia fisurilor este mai întâlnită la extremităţ ile elementelor, deoarece transferul umidităţ iieste mai rapid în sensul fibrelor lemnului. Din această cauză se recomandă protecţ iaextremităţ ilor elementelor împotriva acţ iunii soarelui prin acoperirea cu o scândură sau cu obucată de metal.
În cazul în care lemnul se umezeşte, este important să fie posibilă ventilarea acestuiapentru o uscare mai eficientă. Trebuie să se împiedice umezirea lemnului, prin contact cu alteelemente de construcţ ie umede (fundaţ ii sau grinzi din beton), folosindu-se membrane deprotecţ ie făcute, de exemplu, din carton asfaltat sau elemente metalice.
Detaliu de îmbinare stâlp din lemn lamelat încleiat - funda ţ ie
Tratamentul de suprafaţă
Scopul tratamentului de suprafaţă nu se limitează numai la impermeabilitatea lemnului,acesta trebuie să asigure şi o creştere lentă şi uniformă a umidităţ ii pentru a reduce riscul deapariţ ie a fisurilor în lemn. Se recomandă ca tratamentul de suprafaţă să se facă cu pigmenţ i
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
12/14
de culori neutre, culoarea neagră nu se recomandă deoarece duce la supraîncălzirea lemnului în zilele însorite, ceea ce va mări riscul de apariţ ie a fisurilor în lemn.
Pigmenţ ii protejează lemnul şi împotriva radiaţ iilor ultraviolete ale soarelui. Pentru a împiedica schimbarea culorii din cauza mucegaiului, trebuie ca suprafaţ a să se grunduiască cu un grund rezistent la putrezire şi ciuperci (grund pe bază de terebentină). Numai suprafeţ ele
exterioare vor fi protejate, deoarece pătrunderea grundului în lemn este foarte redusă. Acolounde lemnul tratat la suprafaţă este supus acţ iunii condiţ iilor atmosferice, trebuie aplicatperiodic un tratament de întreţ inere. Cu cât lemnul lamelat încleiat este mai bine protejat cuatât periodele dintre tratamentele de întreţ inere vor fi mai lungi. Un tratament de suprafaţă aplicat lemnului laminat încleiat care este fisurat şi crăpat poate determina creşterea umidităţ ii,deoarece apa poate pătrunde prin fisuri şi în acelaşi timp tratamentul de suprafaţă încetineşteprocesul de uscare a lemnului.
Impregnarea
Impregnarea cu lichid sub presiune nu se recomandă pentru elementele din lemn
lamelat încleiat. Cea mai folosită metodă în acest sens constă în încleierea lamelelor din molidimpregnate în prealabil dar prin această metodă se reduce clasa de rezistenţă a lemn lamelat încleiat.
7. EXEMPLE DE STRUCTURI DIN LEMN LAMELAT ÎNCLEIAT
Structura de rezistență a unui manej din lemn lamelat încleiat din cadrulComplexului Turistic Panicel situat in localitatea Rasnov, judetul Brasov.Proiectul se desfasoara pe o suprafata de 1.800 m². Solutia oferita pentru acoperireaspatiului destinat activitatilor de echitatie, a reprezentat utilizarea structurii formatedin cadre triplu articulate. Deschiderea manejului este de 33,3 m, lungimea acestuia
este de 54,05 m, iar inaltimea maximă la coamă este de 10,20 m.Cadrele triplu articulate reprezinta cea mai buna solutie pentru acoperirea spatiilormari fara stalpi intermediari si cea mai rapida soluție din punct de vedere almontajului.
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
13/14
Bazin de înot cu structura de rezistență din lemn lamelat încleiat aparținând ClubuluiSportiv Steaua. Structura de rezistenta a acoperisului este formata din arce tripluarticulate duble pentru corpul principal al bazinului cu deschidere de 38 m si olungime de 42 m având ca structură secundară pane de acoperiș simplu rezemate.Structura a fost rigidizata prin folosirea unui sistem de contravântuiri metalice .
8/9/2019 Referat Lemn lamelat incleiat
14/14
8.BIBLIOGRAFIE
• Note de Curs - Structuri din lemn,2014, prof. univ.emerit. dr. ing. Maria DARIE•
scridb.com• proidea.ro• wikipedia.org