Construcții din lemn

Lemnul, ca material de construcţie, are calităţi deosebite faţă de alte materiale, fiind folosit la o gamă variată de construcţii şi elemente de construcţii.

1. AVANTAJELE SI DEZAVANTAJELE UTILIZARII LEMNULUI IN CONSTRUCTII

a) Avantajele construcţiilor de lemn

1. Densitatea aparentă redusă faţă de rezistenţa relativ mare.

Comparativ cu densitatea celorlalte materiale principale de construcţie (zidărie, beton armat, oţel, etc.) se poate constata că lemnul este de 3,5 … 16 ori mai uşor iar raportul dintre rezistenţă şi densitate are valoarea comparabilă pentru lemn şi oţel, atât la compresiune cât şi la întindere.

2. Greutatea redusă a lemnului face ca toate construcţiile realizate din acest material să prezinte o comportare favorabilă la acţiunea seismică, să poată fi amplasate cu mai multă uşurinţă pe terenuri dificile de fundare şi să necesite consumuri mai reduse de materiale în structurile de fundaţii.

3. Prelucrarea şi fasonarea uşoară a lemnului atât în uzină cât şi pe şantier, datorită rezistenţelor reduse la prelucrare, cu posibilitatea executării construcţiilor în orice anotimp, fără ca să necesite măsuri speciale de execuţie. Viteza de execuţie este mare, prin eliminarea lucrărilor umede specifice construcţiilor din beton armat sau zidărie, iar darea în exploatare a construcţiilor de lemn este posibilă imediat după terminarea lucrărilor.

4. Existenţa mai multor sisteme de asamblare, cu posibilitatea demontării şi a refacerii parţiale sau totale a elementelor şi construcţiilor.

5. Posibilitatea realizării unor forme şi gabarite deosebite care sunt dificil sau chiar imposibil de realizat cu alte materiale de construcţie. Există construcţii din lemn sub formă de arce sau cupole cu deschideri ce ating 100 m.

6. Proprietăţile termice sunt favorabile pentru construcţii.

În comparaţie cu oţelul, betonul şi chiar cărămida, lemnul are :

- coeficientul de conductibilitate termică ( λ ) mult mai redus, ceea ce justifică folosirea lui ca material pentru izolaţie termică cu bună eficacitate. Lemnul opune o rezistenţă termică, la trecerea unui flux de căldură prin el, de 300 – 400 ori mai mare decât oţelul şi de 7 – 10 ori mai mare decât betonul.

- coeficientul de dilatare termică liniară în lungul fibrelor ( α ) redus face să nu fie necesare rosturi de dilataţie termică la construcţiile din lemn şi să prezinte o comportare bună din punct de vedere a rezistenţei la foc. Pentru lemnul de răşinoase, de exemplu, coeficientul α este de 4•10-6…5•10-6, adică aproximativ de 2-3 ori mai mic decât coeficientul de dilatare termică a oţelului şi al betonului armat.

7. Durabilitatea mare a construcţiilor din lemn, aflate într-un regim optim de exploatare, din punct de vedere a condiţiilor mediului ambiant

Cheltuielile de întreţinere sunt cele de tip curent cu excepţia finisajului exterior care necesită întreţinere periodică (vopsea la 7…8 ani).

Intervenţiile asupra elementelor de lemn, pentru consolidare sau refacere, se fac uşor şi la faţa locului.

8. Comportarea relativ bună din punct de vedere a rezistenţei la foc.

Lemnul, deşi este un material combustibil, se comportă bine din punct de vedere a rezistenţei structurale la foc deoarece elementele masive se consumă relativ lent, cu o viteză de 0,5 … 0,7 mm / minut, ceea ce presupune o scădere a secţiunii transversale de 1 cm pe fiecare faţă într-un sfert de oră timp în care temperatura incendiului poate să ajungă la 700 – 800oC. Pe de altă parte, rezistenţa şi rigiditatea lemnului în interiorul secţiunii carbonizate rămân practic neschimbate.

9. Posibilitatea refolosirii lemnului, după o perioadă de utilizare, la realizarea altor elemente de construcţii şi utilizarea lui pentru producţia de energie face ca deşeurile să fie reduse.

10. Caracteristicile arhitecturale deosebite şi senzaţia de căldură pe care o dă lemnul făcând să fie folosit nu numai ca şi material structural dar şi ca material de finisaj sau aparent, cu efecte estetice deosebite.

11. Posibilitatea asocierii lemnului cu oţelul sau cu betonul şi formarea unor structuri mixte eficiente.

b) Dezavantajele construcţiilor de lemn

Lemnul, ca şi produs natural, de natură organică, având structura neomogenă şi anizotropă pe lângă calităţi are şi o serie de inconveniente şi dezavantaje cum ar fi:

1. Variabilitatea foarte mare a caracteristicilor atât între specii cât şi în cadrul aceleiaşi specii datorită unor surse de variabilitate foarte diverse

2. Variaţia caracteristicilor mecanice şi fizice pe diferite direcţii faţă de direcţia fibrelor.

Datorită neomogenităţii structurii lemnului rezistenţele sunt diferite în lungul trunchiului lemnului şi pe secţiune transversală, variaţia acestora fiind cuprinsă între 10 … 40 %.

3. Influenţa mare a umidităţii asupra caracteristicilor fizico-mecanice, a dimensiunilor şi durabilităţii lemnului. Spre exemplu variaţia umidităţii de la 5 până la 15% duce, la unele specii de lemn, la scăderea cu aproape de 2 ori a rezistenţei la compresiune. Creşterea umidităţii favorizează, de asemenea, degradarea biologică a lemnului , în special datorită acţiunii ciupercilor şi crează probleme de sănătate pentru ocupanţii construcţiilor.

4. Sortimentul limitat de material lemnos atât în ceea ce priveşte dimensiunile secţiunii transversale cât şi în privinţa lungimilor. Folosirea unor elemente, sub formă de grinzi sau stâlpi, cu dimensiuni transversale mari (de obicei peste 20 cm) sau cu lungime mare ( peste 5-6 m) duce, de multe ori, la preţuri ridicate. Această deficienţă se poate elimina prin folosirea unor elemente compuse sau a unor elemente realizate din scânduri încleiate.

5. Defectele naturale ale lemnului (defecte de formă şi structură, crăpături etc.), defectele cauzate de ciuperci, insecte sau de unele substanţe chimice precum şi efectele fenomenelor de contracţie şi de umflare reprezintă inconveniente importante ale materialului lemnos de construcţie.

6. Degradări produse de ciuperci şi insecte atunci când nu există un tratament corespunzător împotriva acestora.

2. STRUCTURA SI CALITATEA LEMNULUI

2.1 Structura lemnului

Lemnul este un material solid, alcătuit din substanţe organice (celuloza, lignina, etc.) având ca principale elemente chimice carbonul, oxigenul şi hidrogenul .

Din punct de vedere microstructural, este alcatuit din tesuturi de sustinere si de conducere.

Din punct de vedere macrostructural alcătuirea lemnului poate fi pusă în evidenţă prin trei secţiuni principale: secţiunea transversală; secţiunea longitudinală radială şi secţiunea longitudinală tangenţială (fig.2.1 ).