Lemn

ELEMENTE GENERALE

STRUCTURA LEMNULUI

• Lemnul este un material complex.

• Lemnul este produsul arborilor, ale caror organe lemnoase (tulpina, radacinile etc.) sunt in mod normal de forma aproximativ circulara in sectiune transversala, avind un centru fiziologic numit maduva sau inima.

• Dupa esenta, arborii al caror lemn este folosit in constructii se pot grupa in:

foioase si rasinoase.

• Din punct de vedere chimic, lemnul este alcatuit din substante organice (50% carbon, 44% oxigen si 6% hidrogen) si din aceasta cauza este combustibil si poate fi atacat si distrus de microorganisme si insecte, daca nu se iau masurile de protectie necesare.

• Din punct de vedere structural, lemnul este un material fibros, directia principala a fibrelor fiind paralela cu axul trunchiului, din care cauza proprietatile mecanice ale lemnului variaza in functie de unghiul facut de directia solicitarii cu directia fibrelor, astfel ca, din acest punct vedere, lemnul este un material anizotrop.

Clasificarea elementelor şi a construcţiilor din lemn

1. Din punctul de vedere al raportului dimensiunilor geometrice elementele de construcţie din lemn se clasifică în:

• elemente lineare (bare), la care lungimea elementului sensibil mai mare decât dimensiunile secţiunii transversale (grinzi simple sau compuse, stâlpi);

• structuri plane, la care una dintre dimensiunile elementului este sensibil mai mică decât celelalte două şi care pot prelua forţe în planul acestora (grinzi cu zăbrele, arce, cadre etc); pentru asigurarea stabilităţii în plan transversal pe planul elementului se iau măsuri suplimentare de rigidizare: contravântuiri;

• structuri spaţiale, dezvoltate tridimensional, care preiau solicitări pe trei direcţii.

• Construcţiile şi elementele de construcţie din lemn se clasifică, în funcţie de durata de exploatare în:

definitive şi provizorii.

În categoria elementelor şi construcţiilor provizorii se includ: elementele din lemn pentru cofraje, eşafodaje şi susţineri precum şi construcţiile demontabile şi remontabile cu durata de exploatare pe un amplasament sub doi ani.

3. Din punctul de vedere al condiţiilor în care se exploatează elementele de construcţie din lemn, se definesc următoarele clase de exploatare:

• clasa 1 de exploatare, caracterizată prin umiditatea continuta de materialul lemnos corespunzătoare unei temperaturi θ = 20 ± 2°C şi a unei umidităţi relative a aerului φi ≤ 65%;

• clasa 2 de exploatare, caracterizată prin umiditatea conţinută de materialul lemnos corespunzătoare unei temperaturi θ = 20 ± 2°C şi a unei umidităţi relative a aerului 65% ≤ φi ≤ 80%;

• clasa 3 de exploatare, caracterizată prin umiditatea conţinuta de materialul lemnos superioară celei de la clasa 2 de exploatare.

4. Dupa destinatie:

• Constructii civile, industriale si agricole, cuprinzind cladiri, hale, ateliere etc.

• Poduri si podete de sosea, de cale ferata, de serviciu, pasarele etc.

• Constructii hidrotehnice, cuprinzind baraje, deversoare etc.

• Constructii speciale, cuprinzind silozuri, buncare, turnuri de racire, turle de foraj, stilpi si piloni pentru linii electrice si de telecomunicatii etc.

Avantajele constructiilor de lemn

1. Rezistenta relativa mare, intelegind prin aceasta raportul dintre rezistenta admisibila sau de calcul si densitatea materialului. Daca se compara densitatea lemnului cu densitatea celorlalte materiale principale de constructie (otelul, betonul armat si zidaria de caramida), se constata ca lemnul este de 3,5…15 ori mai usor. Indicii comparativi pentru principalele materiale de constructii sint prezentati in tabelul 1.1. Din datele prezentate de tabelul 1.1 rezulta ca numai lemnul si otelul se comporta la fel de bine la intindere si la compresiune, avind aproximativ aceleasi rezistente relative, spre deosebire de betonul armat si zidaria de caramida, la care rezistentele relative la compresiune si indeosebi la intindere sint incomparabil mai mici.

2. Prelucrarea usoara, este o alta caracteristica specifica lemnului ca material de constructie. Cheltuielile necesare pentru exploatarea padurilor, cit si pentru amenajarea fabricilor de cherestea sint mult mai reduse fata de cele necesare pentru fabricarea cimentului, respectiv a otelului. De asemenea, amenajarea atelierelor pentru confectionarea constructiilor de lemn este cu mult mai simpla decit a celor pentru constructii meta- lice si beton armat. Totodata, constructiile din lemn se pot executa in orice anotimp, fara a necesita masuri speciale.

3. Asamblarea, demontarea, mutarea, refacerea si consolidarea constructiilor de lemn se poate face fie total, fie partial, cu cheltuieli minime si cu foarte multa usurinta.

4. Coeficientul de dilatare termica liniara in lungul fibrelor este foarte redus (4X10-6), de 2-3 ori mai mic decit cel al otelului si al betonului armat si ca urmare, la constructiile de lemn nu este necesar sa se prevada rosturi de dilatatie.

5. Coeficientul de conductibilitate termica al lemnului (λ) este de asemenea mult mai redus decit in cazul otelului, al betonului armat sau chiar al zidariei de caramida. Valoarea mica a coeficientului de conductibilitate termica face ca, la trecerea unui flux termic, lemnul sa opuna o rezistenta de 300-400 ori mai mare decit otelul si de 7-10 ori mai mare decit betonul obisnuit, ceea ce justifica folosirea lui ca material termoizolant.

6. Totodata, durabilitatea constructiilor de lemn poate fi considerabil imbundtatita in cazul in care este asigurat un regim optim de exploatare, iar materialul lemnos folosit este protejat impotriva putrezirii si a focului.

Dezavantajele constructiilor de lemn

1. Anizotropia si neomogenitatea structurii lemnului: spre deosebire de alte materiale de constructie, lemnul are o structure anizotropa, neomogena, din care cauza rezistentele mecanice a acestuia variaza cu unghiul pe care it formeaza directia fortei (efortului) cu directia fibrelor. Anizotropia si neomogenitatea lemnului se manifesta cu atit mai mult, cu cit dimensiunile acestuia sint mai mari.

2. Influenta negativa a umiditiltii asupra proprietatilor fizico-mecanice ale lemnului este foarte mare. Cresterea umiditatii, pina la atingerea punctului de saturatie al fibrei, determina pe linga micsorarea rezistentei mecanice la rupere si o crestere insemnatä de volum prin umflare.

3. Sortimentul limitat de material lemnos, atit in ceea ce priveste forma si dimensiunile sectiunii transversale, cit si lungimea limitata a pieselor, ingreuneaza proiectarea si executia constructiilor din lemn.

4. Tot ca dezavantaje ale materialului lemnos trebuie citate: defectele naturale (defecte de forma, de structura si crapaturile), defecte cauzate de insecte si moluste, contragerea si umflarea, putrezirea si inflamabilitatea lemnului etc.