Materialele si elementele de constructii din lemn

Categoria: Referat Chimie

Descriere:

Proprietăţile mecanice ale lemnului. Lemnul, datorită anizotropiei proprietăţilor mecanice, prezintă un modul de elasticitate mai mare pe direcţia longitudinală faţă de cea radială şi tangenţială...

I.                 Materialele şi elementele de construcţii din lemn

În construcţii, lemnul se foloseste ca structură de rezistenţă la acoperişuri, pentru finisaje, la tâmplarii, pentru structuri de rezistenţă la pardoseli, placaje, cofraje etc.

Arborii din care se obţine lemnul pentru construcţii se impart în două grupe: raşinoase (bradul, molidul, pinul, tisa etc.) şi foioase (stejarul, fagul, plopul, nucul, salcia etc.).

Lemnul are ca principali compuşi chimici: celuloza, lignina şi hemiceluloza, iar secundari: uleiuri vegetale, răşini, acizi volatili, tanini, săruri minerale, coloranţi naturali etc.

-          Celuloza face parte din cadrul polizaharidelor, fiind un compus macromolecular, cu structură fibroasă insolubilă în apă, prin încălzire nu se topeste, ci se descompune, iar fără aer se carbonizează, ea constituind scheletul de rezistenţă al membranei celulare.

-          Lignina este un compus macromolecular, amorf, aromatic ce umple spaţiile din jurul fibrelor, marind rezistenţa mecanică a lemnului.

Apa se gaseste în lemn sub formă de apă absorbită şi apă liberă. Apa legată prin absorbţie (apa de higroscopicitate) şi apa liberă constituie, impreună, umiditatea lemnului, care se exprimă sub formă de umiditate absoluta sau de umiditate relativă.

Avantajele lemnului folosit ca material de construcţie:

-          coeficient de calitate ridicat;

-          coeficient de dilatare liniară mic;

-          se prelucrează uşor;

-          se poate folosi în orice anotimp.

Dezavantajele folosirii lemnului:

-          prezintă defecte de structură ca: noduri, crăpături, găuri de insecte etc.;

-          prin debitarea buştenilor materialul lemons este limitat ca lungime şi secţiune;

-          este un material putrescibil şi inflamabil etc.

Folosirea lemnului în construcţii trebuie să ţină seama de proprietăţile acestuia si anume: fizice, termice, mecanice, rezistenţă la solicitari statice, rezilienţă, duritate, durabilitate, rezistenţă la smulgerea cuielor.

Proprietăţile fizice ale lemnului sunt:

-          densitatea aparentă este definită prin raportul dintre masa si volumul aparent. Densitatea aparentă a lemnului uscat variază de la o specie la alta, în raport cu porozitatea. Datorită contracţiei, porozitatea scade şi, ca urmare, compactitatea lemnului creşte, iar acest lucru diferă şi de la o specie la alta (la foioase este mai mare decât la răşinoase).

Proprietăţile termice ale lemnului sunt:

- dilatarea termică, diferă pe direcţiile longitudinală, radială şi tangenţială deoarece lemnul este un material anizotrop (cea mai mare dilatare termică este pe longitudine);

- conductivitatea termică este redusă deoarece lemnul este un material termoizolant;

Proprietăţile mecanice ale lemnului. Lemnul, datorită anizotropiei proprietăţilor mecanice, prezintă un modul de elasticitate mai mare pe direcţia longitudinală faţă de cea radială şi tangenţială.

Rezistenţele lemnului la solicitările statice. Rezistenţele mecanice ale lemnului sunt diferite de la o specie la alta după natura solicitării, în funcţie de densitatea aparentă, direcţia solicitării, umiditatea şi defectele lemnului.

Rezilienţa lemnului reprezintă rezistenţa la încovoiere prin şoc şi caracterizează tenacitatea sau fragilitatea lemnului, ea depinzând de densitatea aparentă şi direcţia aplicării solicitării.

Duritatea  lemnului reprezintă marimea forţei lemnului în plan transversal, după care lemnul se clasifică în: dur (stejarul), mijlociu de moale (fagul) şi moale (molidul).

Durabilitatea lemnului depinde de putrescibilitatea si combustibilitatea acestuia, în funcţie de care distingem: lemn foarte putin durabil (plopul), putin durabil (molidul), durabil (salcamul) si foarte durabil (stejarul). Împotriva putrezirii lemnului se folosesc substanţe antiseptice şi fungicide, iar împotriva inflamabilităţii se utilizează soluţii ignifuge.

În construcţii, materialul lemnos se poate folosi sub formă brută, semiprelucrată, prelucrată sau ca produse derivate din lemn.

a) Materialele lemnoase brute se folosesc sub formă de lemn rotund obţinut prin curăţirea de crăci şi decojirea buştenilor. În funcţie de dimensiuni, lemnul rotund poate fi sub formă de  bile, manele  sau prăjini diferite ca diametru la capătul subţire şi gros, precum şi ca lungimi.

b) Materialele lemnoase semiprelucrate pot avea una sau mai multe fete plane si acestea se folosesc sub formă de cioplitură  care poate fi: de depozit sau de comandă, şi de lemn semirotund, întrebuinţat ca piese supuse la încovoiere sau la fixarea altor piese din lemn.

c) Materialele lemnoase prelucrate  sau  cheresteaua se obţin prin tăierea longitudinală a buştenilor, proces numit debitare, cu ajutorul gaterelor, fierăstraielor cu panglică sau cu circulare. Cherestelele cu muchii vii şi marginile plane se prezintă sub formă de: scânduri, dulapi, şipci, rigle, grinzi, diferenţiate între ele prin lăţime şi grosime.

d) Materialele lemnoase prelucrate, finite se prezintă sub formă de: şiţă, şindrilă, scânduri făţuite, duşumele cu lamba şi uluc, parchete.

e) Produsele derivate din lemn se prezintă sub formă de:
- placaje (obţinut din trei sau mai multe foi de furnir, încheiate cu un adeziv sintetic rezistent la umiditate;

- paneluri (obţinut dintr-un miez gros realizat din şipci sau lemn lamelat încleiat, peste care se lipesc pe ambele feţe câte una sau două foi de furnir). Se utilizează la realizarea foilor de uşă, la finisaje uscate etc.

- produse din aşchii din lemn –PAL- (obţinute prin aglomerarea aşchiilor din lemn neindustrializabil sau din deşeuri, sub presiune şi la temperatură ridicată, cu ajutorul unui liant dintr-o răşină sintetica şi clei. În construcţii se folosesc la: pereţi despărţitori, foi de uşi, finisaje uscate, straturi-suport pentru pardoseli, izolari fonice şi termice etc.

- produse din fibre din lemn – PFL – (obţinute prin încleierea sub presiune şi la temperatură ridicată a fibrelor de lemn, formând plăci. Plăcile se pot finisa prin aplicare de lacuri sau emailuri. Se utilizează ca straturi izolante termice şi fonice, la pereţi desparţitori, tencuieli uscate, cofraje, tavane etc.

În urma asamblării diferitelor piese din lemn, după diverse reguli, cu ajutorul mijloacelor de îmbinare, se obţin diferite elemente de construcţie, respectiv: grinzi cu inimă plină, grinzi cu zăbrele, arce, cadre etc., acestea constituind sistemele de rezistenţă ale respectivei construcţii.

Grinzile cu inimă plină pot fi din scânduri încrucişate bătute în cuie sau realizate prin încleiere, respectiv:

-          grinzile cu inima plină din scânduri încrucişate se folosesc la acoperiđuri cu pantă mică (10%) şi cu deschideri realtiv mici (6-12 m), fiind constituite din: tălpi, inimă şi nervuri;

-         grinzile cu inimă plină încleiate se folosesc la acoperişuri cu deschiderea până la 15 m, forma lor fiind la fel cu cea din scânduri încrucişate, respective dreptunghiulară sau trapezoidală.

Grinzile cu zăbrele, se folosesc la acoperişuri cu deschiderea între 10-40 m, putând fi:

-          triunghiulare;

-         dreptunghiulare;

-         poligonale;

-         cu talpă superioară curbă.

Alegerea sistemului constructiv se face în funcţie de deschidere, de sortimentul de lemn disponibil, de tipul îmbinărilor şi de posibilităţile de dispunere a montanţilor şi a diagonalelor.

Barele ce delimitează conturul fermei se numesc tălpi (superioară şi inferioară), barele verticale se numesc montanţi, cele încleiate se numesc diagonale, iar intersecţia între talpă, montant şi diagonale formează nodul. Având în vedere consumul de metal folosit, fermele din lemn pot fi:

-          cu consum mic de oţel (sunt realizate din scânduri sau dulapi având tălpile din două sau trei elemente între care pătrund diagonalele şi montanţii care sunt realizaţi din unul sau două elemente. Metalul este utilizat în îmbinări, sub formă de cuie sau buloane;

-          cu consum mediu de oţel (sunt realizate din lemn masiv ecarisat sau rotund, cu îmbinări prin chertare. Montanţii tensionaţi sunt din oţel-beton, iar consumul de metal la aceste tipuri de ferme este de 12-20% din greutatea fermei;

-          cu consum mare de oţel (sunt ferme care au barele din lemn şi cele tensionate din oţel. Consumul de metal este de 20-40% din greutatea fermei.

Având în vedere că lemnul este un material putrescibil şi inflamabil, la realizarea construcţiilor din lemn se iau o serie de măsuri de protecţie, atât a materialului lemons, cât şi a construcţiei în sine, pentru a se evita apariţia unor fenomene de degradare. Aceste măsuri sunt:

-          împotriva putrezirii;

-          împotriva focului.

Împotriva putrezirii, la realizarea construcţiilor din lemn se prevăd măsuri chimice de antiseptizare pentru distrugerea sporilor de ciuperci şi măsuri constructive pentru a feri lemnul de umezire. Antiseptizarea se realizează prin impregnarea în profunzime sau vopsire superficială cu substanţe antiseptice uleioase sau solubile ca: creuzot, sulfat de cupru, clorură de zinc etc. Măsurile constructive constau în proiectarea construcţiilor din lemn astfel încât să se evite umezirea lemnului sau să se permita uscarea acestuia în cazul unei eventuale umeziri. Pentru aceasta trebuie ca:

-          soclul construcţiilor din lemn sa se realizeze din beton, zidărie de piatră sau de cărămidă având înălţimea minimă de 40 cm;

-          se evită încastrarea stâlpilor de lemn în fundaţii de beton;

-          grinzile planşeelor din lemn se reazămă pe zidărie prin intermediul unei cosoroabe, capetele grinzilor se impregnează sau se izolează cu carton bituminat şi se prevăd orificii pentru aerisire;

-          se evită îmbinările care permit acumularea sau stagnarea apei.

Împotriva focului se utilizează ignifugarea. Ignifugarea se face prin spoire cu var sau prin impregnare cu substanţe (fosfat de amoniu, silicat de sodiu, etc.). Măsurile chimice urmăresc:

-          evitarea folosirii lemnului în încăperi cu temperaturi ridicate sau unde este foc deschis;

-          îndepărtarea lemnului de sursele de căldură;

-          evitarea secţiunilor cu goluri care activează arderea, etc.

Bibliografie:

Honţuş Adelaida – Construcţii agroturistice