+ All Categories
Transcript

Sarpanta din Lemn la o Cabana Turistica

Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti

Facultatea de Construcii Civile Industriale i Agricole

Student: Master:

CUPRINS:

Introducere......pag.3

Elementele componente ale unei sarpante pe scaune...pag.4Grinzi cu zabrele din lemn....pag.6Sarpante pe ferme din lemn.....pag.8Desene figuri si profile ale sarpantei...pag.9Bibliografie......pag.152.

INTRODUCERE

Datorita calitatilor fizico mecanice si a prelucrarii usoare, lemnul a fost folosit la executarea acoperisurilor inca din cele mai vechi timpuri.

Legatura componentelor sarpantei de lemn se realizeaza cu ajutorul imbinarilor dulgheresti. In cadrul acestor imbinari, piesele de lemn ce vin in contact sunt astfel prelucrate, incat sa se intrepatrunda, realizand un sistem in care piesele sa nu-si poata modifica pozitia in planul elementului de rezistenta. Acest sistem de imbinare necesita o prelucrare pretentioasa si greoaie a pieselor de lemn ce se unesc. Tot datorita acestor imbinari, sectiunea activa a acestor piese este simtitor redusa, ceea ce conduce la o utilizare partiala a rezistentei lemnului si o simplificare a geometriei pieselor ce se imbina ( fig. 5 ).

Sarpanta de lemn a unui acoperis poate fi realizata din capriori, pe scaune si cu macaz.

Acest element este format din doua sectiuni dreptunghiulare din lemn, ce se pozeaza de o parte si de alta a capriorilor si popilor ( fig. 6 , fig. 7 , fig. 8 , fig.9 ).

In lungul cladirii aceste sisteme de rezistenta plane se amplaseaza la o distanta de 3,5...5m (aceasta distanta se stabileste din conditia folosirii optime a sectiunilor si lungimilor de livrare a lemnului), iar ntre ele sunt prevazute numai panele si o pereche de capriori asezati la 70...90cm.

In lungul acoperisului, stabilitatea este asigurata de contrafise (bare inclinate la 450 ) care se imbina cu popii si panele, prin chertare si elemente de prindere metalice.

Se caracterizeaza prin greutate redusa si sunt realizate din bare subtiri din lemn, metal sau beton.

Sarpante din lemn. Se intalnesc urmatoarele tipuri constructive:

Sarpante pe scaune

Sarpante pe ferme (grinzi cu zabrele)

Sarpante pe grinzi cu inima plina

3.ELEMENTELE COMPONENTE ALE UNEISARPANTE PE SCAUNE

Astereala

Alcatuita din scanduri negeluite, din placi de fibre din lemn (PEL) sau din placi aglomerate din lemn (PAL).

Elementele asterealei se verifica din punct de vedere al rezistentei si al rigiditatii, ca grinzi continue pe doua deschideri. Sarcinile care solicita astereala sunt: actiuni permanente, actiuni din zapada si incrcarea concentrata a unui om cu unelte in pozitia cea mai defavorabil (fig. 10 ).Aceste actiuni se iau in calcul in urmatoarele grupuri ( fig. 11 )

-actiunea permanenta si din zapada;

-actiunea permanenta si sarcina concentrata (80 daN un om cu unelte);

-actiunea permanenta, presiunea vntului si jumatate din incarcarea zapezii.

Incarcarile ce actioneaza asteriala (actiuni gravitationale) se descompun dupa directia normala si in planul ei.

Deci astereala se va verifica la incovoiere oblica cu componenta normala a incarcarilor (incarcarea din invelitoare, din greutatea proprie a asterialei, din zapada sau incarcare concentrata).

Astereala din sipci ca si cea din scnduri se verifica la incovoiere oblica.

Sipcile

Inlocuiesc astereala in cazul utilizarii invelitorilor din placi mici (sita, sindrila, tigle, azbociment plan);

Popii

Sunt elemente verticale ale sarpantei realizati din lemn rotund sau ecarisat. Se executa, pe cat e posibil, din lemn rotund. Se imbina cu panele prin chertare si piese metalice;Cosoroabe

Sunt elemente care se dispun la nivelul stresinii pe centurile peretilor exteriori ai cladirii;

Panele

Se executa din lemn ecarisat si se dispun parallel cu coama la distante de 2,504,00 m. In functie de pozitia pe care o ocupa in ansamblul acoperisului se intalnesc: panele de coamana si pane intermediare;Se alcatuiesc, in general din grinzi ecarisate sau din dulapi. Imbinarea panelor se realizeaza prin chertare oblica si dornuri.

Ca schema statica, panele pot fi: grinzi simplu rezemate, grinzi cu console sau grinzi continue (fig. 13 , fig 13 ).Pana este incarcata cu sarcini concentrate, care reprezinta reactiunile din capriori. Incarcarile aferente unei pane se vor determina pe o latime egala cu semisuma deschiderilor capriorilor.

Panele cu contrafise inclinate vor avea deschiderea de calcul mai mica decat distanta intre popi cu 20% din aceasta lungime.

4.

Talpile

Se aseaza sub popi si au rolul de a repartiza incarcarile concentrate transmise de acestia;

Moazele (clesti)Sunt elemente de solidarizare pentru popi si capriori; se confectioneaza din scanduri, dulapi sau lemn semirotund;

Capriorii Se realizeaza din lemn rotund sau ecarisat si se dispun la distande te 70110 cm. Unul de altul, dupa linia de cea mai mare panta (perpendicular pe coama). Capriorii din acelasi plan transversal cu popii poarta numele de caprior de scaun iar ceilalti se numesc capriori curenti;

Sunt rigle de lemn pe care se descarca astereala; la randul lor reazema pe pane. Pentru ca astereala sa aiba grosimi rezonabile, capriorii se vor poza la interax de 70...90 cm. Verificarea capriorilor se face considerandu-se grinzi continue cu 2 sau 3 deschideri.

La sarpantele fara pana de creasta, capriorii vor fi considerati o grinda continua (sau simplu rezemata), cu consola (fig. 12 ).

Asupra capriorilor vor actiona urmatoarele incarcari: permanente, din zapada, din vant si forta concentrata (greutatea unui om cu unelte).

Deschiderile de calcul ale capriorilor se vor considera distantele intre pane. Incarcarile aferente unui caprior se vor calcula pe o latime egala cu deschiderea de calcul a asterealei. Incarcarile ce actioneaza asupra capriorilor se decompun dupa o directie normala si longitudinala in raport cu acestia.

Componentele longitudinale se neglijeaza, fiind mici in comparatie cu cele normale, care produc incovoierea capriorilor.

Semnificatiile din aceste relatii sunt identice cu cele folosite in rezistenta materialelor.

Contravanturi (contrafise)

Se monteaza in general intre pane si popi, sunt alcatuite din lemn rotund sau ecarisat si au rolul de a rigidiza ansamblul sarpantei in sens longitudinal.

Prin scaun de sarpanta se intelege ansamblul de rezistenta plan, indeformabil alcatuit din popi si capriorii dispusi in planul popilor (capriori de scaun) solidarizati prin moaze.

5.GRINZI CU ZABRELE DIN LEMN

Grinzile cu zabrele de lemn sunt elemente de constructie alcatuite din bare, care se intalnesc in puncte denumite noduri.

Grinzile cu zabrele sunt alcatuite din bare pe contur (talpi), bare verticale (montanti) si bare inclinate (diagonale).

Distanta intre doua noduri consecutive defineste un panou al grinzii cu zabrele. Barele grinzilor cu zabrele sunt solicitate, de obicei, la eforturi axiale de compresiune si intindere.

Forma conturului grinzii cu zabrele si sistemul de zabrele vor influenta asupra naturii eforturilor (compresiune sau intindere) si asupra marimii lor.

Conturul grinzilor cu zabrele poate fi: sub forma de segment de cerc, poligonal, triunghiular si dreptunghiular.

Fermele in segment de cerc prezinta avantajul ca eforturile din panourile talpii superioare au valori apropiate (talpa superioara are conturul apropriat de forma curbei de presiune), iar in zabrele eforturile sunt relativ mici.

Forma grinzilor cu zabrele triunghiulare si dreptunghiulare este dezavantajoasa, din cauza variatiei mari a eforturilor din bare (talpa superioara se abate mult de la curba de presiune).

Spre exemplu: la grinzile triunghiulare, eforturile in talpi se micsoreaza mult de la margine spre mijloc, iar cele dreptunghiulare - invers. Eforturile in zabrele la grinzile triunghiulare vor creste spre mijloc, iar cele dreptunghiulare invers (fig. 14 )

Grinzile poligonale se situeaza, din punct de vedere al starii de eforturi din bare, intre grinzile triunghiulare si cele dreptunghiulare. Panourile cele mai solicitate, la grinzile poligonale, sunt cele de la mijlocul deschiderii.

Alaturi de forma conturului grinzilor cu zabrele, si sistemul zabrelelor influenteaza asupra naturii eforturilor.

La grinzile triunghiulare, barele descendente sunt comprimate, iar cele ascendente intinse; la diagonalele grinzilor dreptunghiulare si poligonale natura eforturilor este inversa fata de a celor triunghiulare.

Folosirea barelor descendente este avantajoasa in cazul formelor dreptunghiulare, pentru ca barele, lungi, sunt intinse (diagonale), iar cele scurte (montanti) comprimate . (fig. 15)Barele ascendente se recomanda a fi folosite la grinzile triunghiulare, unde barele lungi, inclinate, sunt intinse.

Pentru alegerea tipului de grinda cu zabrele, trebuie analizate:

-cerintele de exploatare si intretinere;-un calcul tehnico economic comparativ;

-ponderea elementelor auxiliare (pane, astereala) poate ajunge pana la 70 %;

-posibilitatea de executie (prefabricarea sau mijloace simple, pe santier);

-forma talpii superioare, care infuenteaza asupra consumului de lemn (cele mai usoare sunt grinzile in segment de cerc; cele triunghiulare sunt de doua ori mai grele);

-materialul de invelitoare; placile ceramice si de azbociment, spre exemplu, necesita grinzi cu talpa superioara rectilinie grinzi triunghiulare.

6.Alcatuire constructivaGrinzile cu zabrele din lemn se impart in panouri, a caror lungime se ia astfel, incat coeficientul de subtirime (al tapii superioare) sa fie in limite acceptabile.

Inaltimea grinzilor este influentata de:

-natura invelitorii care impune panta minima;

-rigiditatea generala la incovoiere a grinzii.

La talpa superioara comprimata, elementele de lemn se imbina cap la cap cu ajutorul ecliselor; rosturile de imbinare se pozeaza la o distanta fata de nod de 1/4...1/5 din lungimea panoului pentru a nu fi influentata de flambaj. In cadrul talpii inferioare, imbinarea se realizeaza la noduri cu eclise si buloane. Panele care transmit sarcinile la grinzi se vor amplasa in noduri. Daca din necesitati functionale, trebuie prevazut tavan suspendat, acesta se prinde de nodurile talpii inferioare. In zonele expuse umiditatii, elementele de lemn ale nodurilor de reazem trebuie antiseptizate.

CALCULUL GRINZILOR CU ZABRELEIncarcarile din greutatea invelitorii, zapada si vant vor actiona asupra grinzilor, fiind transmise prin pane in nodurile talpii superioare.

Greutatea proprie a grinzii se repartizeaza, pentru calcul, la toate nodurile.

Determinarea eforturilor in bare se face in urmatoarele ipoteze:

-barele sunt inlocuite prin axele lor (axe ce trec prin centrul de greutate al sectiunii);

-barele sunt considerate articulate in extremitati;

-incarcarile actioneaza ca forte concentrate in dreptul nodurilor.

Pentru diferite scheme de incarcare, cu ajutorul metodei Cremona (aceasta metoda asigura suficienta precizie, este rapida si da posibilitatea unui control sistematic ), din statica grafica , se determina eforturile in bare.

Pentru dimensionare, este necesar sa se insumeze aceste eforturi in functie de gruparile, cele mai defavorabile posibil, de incarcari simultane.

Dimensionarea se incepe cu panourile cele mai solicitate, continuandu-se cu restul barelor; acestea vor fi corectate dupa definitivarea imbinarilor nodurilor, care influenteaza mult asupra dimensiunilor barelor.

La barele comprimate, lungimea de flambaj se considera distanta intre centrele de greutate ale nodurilor.

REZOLVAREA INCHEIERII SARPANTELOR

Se face cu mai multe plane inclinate in functie de structura de rezistenta a sarpantei. Planul inclinat frontal are capriorii pozati dupa linia de cea mai mare panta. Capriorii se vor intalni perechi pe linia de coama si dolie. Aceste linii sunt marcate pe grinzi (capriori de coama sau dolie) pe care reazema capriorii. Capriorii de coama sau dolie sunt incarcati cu sarcini de pe cele doua plane inclinate adiacente. Asadar, acesti capriori au deschideri si incarcari mai mari decat capriorii curenti.

7.SARPANTE PE FERME DIN LEMN

Se folosesc la constructii cu deschideri mari (9,0030,00 m.) fara reazeme intermediare.

Fermele pot avea in elevatie forme triunghiulare, poligoanele sau pot fi cu talpa superioara curba.Fermele din lemn pot fi:-ferme cu consum redus de otel, realizate in totalitate din lemn sub forma de scanduri sau dulapi, otelul fiind utilizat numai in elementele de imbinare (cuie, buloane, coliere);

-ferme cu consum mediu de otel, realizate din lemn rotund ecarisat, cu imbinari prin chertare intre elementele componente. Elementele intinse se executa din otel-beton;

-ferme cu consum mare de otel, ferme mixte, cu alcatuire rationala, folosind optim proprietatile fiecatui material. Se mai numesc si ferme inigineresti. In general toate elementele comprimate din compunerea lor sunt din lemn (talpa superioara si zabrelele comprimate). In timp ce elementele intinse (talpa inferioara si zabrelele intinse) sunt confectionate din otel.

ACOPERISURI CU SUPRAFETE PLANE INCLINATE

Acoperisul cu suprafete plane inclinate este alcatuit din sarpanta, invelitoare si elemente accesorii (jgheaburi si burlane).

Sarpanta este elementul portant cu rolul de a prelua incarcarile de la invelitoare (din greutatea proprie, zapada si vant) si a le transmite la planseul sau la zidurile portante ale cladirii.

Sarpanta se poate excuta din lemn, metal sau beton armat.

Invelitoarea este elementul de constructie care asigura etansietatea, fiind alcatuita din materiale hidroizolante, care protejeaza cladirea contra actiunii directe a apei din precipitatii.

Forma acoperisului cu suprafete plane inclinate trebuie sa fie cat mai simpla, deoarece intr-o forma complexa de acoperis apar multe dolii portiuni cu etanteitate scazute iar iarna se ivesc aglomerarile de zapada, ceea ce sporeste incarcarea pe elementele componente ale sarpantei.

La cladirile dreptunghiulare, acoperisurile se pot realiza cu unul pana la patru plane de scurgere. In practica se mai intalnesc si alte forme de acoperisuri: acoperisurile-turn sau piramidele, ori acoperisurile curbe, sub forma de bolti sau cupola.

Structura de rezistenta a acoperisurilor din lemn poate fi astfel clasificata:

-sarpante de lemn (max. 15 m) care transmit incarcarea prin intermediul unor elemente ce reazema pe zidurile portante sau pe plansee din beton armat;

-ferme cu zabrele din lemn ( la cladiri cu o latime mai mare de 12m ) o structura ce se caracterizeaza prin aceea ca nu are reazeme intermediare, zidurile exterioare fiind singurele reazeme.

8.SARPANTE CU GRINZI CU INIMA PLINA

Sunt alcatuite din astereala, pane si grinzi cu inima plina. Grinzile cu inima plina s-au realizat in doua variante constructive: cu inima din scanduri incrucisate batute in cuie sau cu inima din placaj incleiat.

Grinzile cu inima plina din lemn se foloseau da deschideri de 615m. la acoperisuri cu pante mici pentru constructii industriale, agrozootehnice sau provizii. Distanta dintre grinzile sarpantei este in mod obisnuit de 34m. aceasta solutie este mai putin folosita astazi fiind inlocuita cu o varianta moderna in care grinzile se realizeaza din pachete de scanduri incleiate (lemn lamelat incleiat). Desene figuri si profile ale sarpanteiFig.5. Sarpanta din lemn

Sectiune transversala Sectiune longitudinala

Nod de coama (A)

Nod intermediar (B)

9.Fig.6 Rigidizarea sarpantei la vnt Transversal

Longitudinal

Fig. 7 Sarpanta din lemn. Structura de rezistenta a acoperisului cu plane inclinateSectiune transversala

Nod de coama(1)

Sectiune longitudinala A-A 10.Fig. 8 Detalii noduri transversale si longitudinaleVedere in plan Sectiune B-B

Nod (1) Nod intermediar(2) Nod (3)

Fig.9 Detaliu Nod longitudinal 11.Schemele de calcul ale elementelor sarpantei din lemn.Fig. 10 Astereala

Fig. 11 Actiuni permanente zapada vant concentrate

(om cu unelte)

Fig. 12 Caprior

Fig.13 Pana 12.Fig. 13 Scheme de calcul pentru elementele sarpentei din lemnPana cu contrafise

Pana contravantuita Fig. 14 Tipuri de grinzi

Segment de cerc

Triunghiulare Talpa superioara poligonala

Dreptunghiulare

Diagonale ascendente Diagonale descendente

C = efort de compresiune

I = efort de intindere

13.

Grinzi cu zabrele din lemn

Fig. 15 Scheme statice si diagrame de eforturi

Segment de cerc

Dreptunghiulare

Triunghiulare

14.Bibliografie

1. Utilaje si tehnologii structurale de contructii, manual pentru cls a XII a, licee industriale cu profil de contructii si scoli profesionale

Autorii: Radu Popa, Maria Darie, Mihai Teodolesa, Radu Margineanu (Editura Didactic si Pedagogic Bucuresti 1981)

2. Utilaje si tehnologii de contructii, lucrari de contructii manual cls a XI si a XII a licee industriale cu profil contructii si scoli profesionale

Autori: Anatolie Nihul, Radu Popa, Maria Darie, Mihai Teodorescu,

Razvan Georgescu, Tiberius Culita, Dumitru Popescu, Elena

Gorbonescu, Dumitru Tanasa, Eugen Famfil, Stefan Carlan (Editura

Didactic si Pedagogic Bucuresti1992) 3. Constructii

Autori: Contantin Pesisanu, M. Voiculescu, Maria Darie, Radu Vierescu

(Editura Didactic si Pedagogic RA Bucuresti 1995)

4. Constructii civile

Autorii: Florin Gavita, Maria Ispas, Viorica B., Horia Asarache, Maria Darie, Veronica Nicolae, Liviu Popescu, Rodica Vierescu (Editura Didactic si Pedagogic Bucuresti)

5. Studiul materialelor si constructii

Autorii: Adriana Tibrea, C. Carmen, Mandriala Ana, Szact Irina (Editura Preuniversitara)

6. Tehnologiile lucrarilor decorative

Autorii: Arhitect Delia, Adr. Prundeanu (Editura Didactic si Pedagogic Bucuresti 1995)

7. Normative standarde, prescriptii tehnice in vigoare

8. Internet

15.


Top Related