Lemn structural

Instrumentele tradiționale de prelucrare a lemnului structural

Lemnul structural se referă la lemnul utilizat pentru construcția clădirilor . Lemnul este cel mai vechi material de construcție folosit de om pentru casa sa, dovadă arheologia experimentală .

Exemple semnificative de clădiri și construcții realizate cu acest produs al pădurii și lemnului sunt teramarul , trebuchetele , Baptisteriul Lateran , cupola Primazialei din Pisa , Biserica Mamă Bazilica San Leone di Assoro , Teatrul Globe , biserica din Karlskrona , casele Lessinia , Bryggen și Tomsk , acoperișul boltit al Oude Kerk (Amsterdam) , Knochenhaueramtshaus din Hildesheim , acoperișul Castelului Donegal , stadionul Lansdowne Road și podul Giulianova .

Descriere

Realizări italiene moderne sunt Auditorium Parco della Musica de Renzo Piano la Roma, Forumul Modigliani din Livorno, Palasport della Spezia , Noul Ponte Vecchio din Ponte San Giovanni (Perugia) , Nuova Fiera di Rimini , noul stadion pentru Luigi Atletismul Ridolfi din Florența , noul terminal de croazieră din Brindisi . Lemnul a fost folosit în clădiri din cele mai vechi timpuri.

Una dintre cele mai vechi metode de construire a caselor este cea numită blockbau , în care trunchiurile sau grinzile sunt suprapuse orizontal pentru a forma pereți. Cuplajul se obține la colțuri, unde se obțin conexiuni care permit adâncirea și, în același timp, o rigidizare a structurii. Cantitatea de lemn pentru construirea acestui tip de locuință este mare. ^[1] Utilizarea lemnului ca material structural a fost o practică consolidată până la sfârșitul secolului al XIX-lea . Gara Milano Cadorna , inaugurată în 1879 , avea o structură inițială din lemn, cu aspect de cabană. Introducerea oțelului și betonului armat a marcat regresia sa progresivă la sfârșitul secolului al XIX-lea, limitându-și utilizarea la câteva domenii precum ingineria naturalistă sau aplicații ușoare precum sere sau cofraj .

Acest declin a fost mult mai accentuat în Italia decât în ​​alte țări europene, chiar și în Scandinavia nu s-a oprit niciodată, în timp ce în America de Nord a continuat să fie utilizat pe scară largă, în special în construcții civile, cum ar fi la Veneția .

Doar dezvoltarea recentă a proiectării arhitecturale și a noilor tehnici de construcție, precum și aprofundarea analizei structurale și a rezistenței la arderea lemnului, împreună cu introducerea de noi produse conservante împotriva degradării și a insectelor sociale , ne-a permis să recâștigăm posesia nenumărate posibilități arhitecturale, de natură estetică extraordinară și compatibilitate totală cu criteriile de dezvoltare durabilă pe care le poate oferi o structură din lemn.

Fiecare arhitect celebru a încercat întotdeauna să folosească lemnul structural, de la Renzo Piano la Frank Lloyd Wright , de la Glenn Murcutt la Arne Jacobsen , de la Peter Harrison la Arthur Erickson . Inginerul a apreciat întotdeauna proprietățile sale mecanice deosebite, ca în Universul lui Gert Wingårdh din Suedia . Walter Gropius în 1921 a proiectat și a construit la Dahlem ( Berlin ), în contextul activităților didactice ale Bauhaus, Casa Sommerfeld cu scândurile unei nave vechi donate de negustorul omonim de lemn. Casa din lemn masiv l-a interesat în special, deoarece el considera sistemul blockbau esența constructivă a unui material specific, unde utilitatea constructivă, forma structurală și arhitectura coincid într-o singură clădire. Potrivit unui studiu foarte recent, toate companiile italiene din sectorul intervievat furnizează o estimare pozitivă a pieței, cu o creștere de 15%, deși în general construcțiile din Italia încetinesc.

Produse structurale din lemn și utilizarea acestora

Londra, Marea Britanie. Teatrul Globe

Produsele și elementele de construcție derivate din lemn utilizate în lucrările de construcții pot fi de diferite tipuri, dar toate derivă din tăierea, decojirea și tăierea, mărunțirea sau defibrarea trunchiului de molid , pin , zada sau pin . Castan , care reprezintă cele mai utilizate specii de arbori în scopuri structurale ale arboriculturii italiene.

Din pătratul mecanic al tijei, pot fi obținute atât elemente monolitice cu secțiuni dreptunghiulare având raporturi diferite de lățime / înălțime (cu inima sau fără inimă) , cât și elemente subțiri, precum plăci, benzi sau moravuri. Elementele subțiri pot fi apoi îmbinate împreună cu un lipici specific, cu un șurub (mecanic) sau cu conexiuni din oțel de tâmplărie , pentru a da naștere unui element monolitic recompus.

Cel mai folosit este „Guerci” , un lemn foarte prețios și greu de prelucrat, de fapt se remarcă pentru formele sale rotunde modeste și când îl atingi observi că este foarte neted.

Caracteristici mecanice

Aspectul unei case structurale tradiționale din lemn

Lemnul este ușor, deoarece greutatea sa specifică este mai mică de 500 kg / m³, față de, de exemplu, 2.000-2.500 pentru betonul armat și 7.800 pentru oțelul.

Este rezistent, deoarece eficiența performanței lemnului în scopuri structurale are calități similare cu cele ale oțelului. Eficiența performanței poate fi definită ca raportul dintre modulul de elasticitate E și un parametru de rezistență f (de exemplu, rezistența la compresiune (mecanică) ).

Este economic, deoarece ciclul său de producție optimizează utilizarea unei resurse naturale care este în sine săracă, dar regenerabilă, oferind elemente altfel neutilizabile în natură și limitate doar de dimensiunile transportului. Lemnul structural este, de asemenea, fiabil, inovator și atractiv în aspect. Este fiabil, deoarece întregul proces de producție urmează o practică reglementată și monitorizată continuu. Rezultatul final este un produs cu performanțe definite și certificate. Este inovator, deoarece tehnicile de proiectare, prelucrare, asamblare și îmbinare evoluează constant și oferă întotdeauna noi posibilități atât în ​​ceea ce privește fezabilitatea, cât și limitarea costurilor. Are un aspect plăcut, deoarece materialul este, de asemenea, selectat din punct de vedere estetic pentru a fi prezentat, în toată naturalețea sa, compact și lipsit de defecte. Printre numeroasele sale avantaje putem include și faptul că este

• un bun izolator termic, electric și acustic;
• un material higroscopic, prin urmare capabil să absoarbă modificările umidității mediului;
• un material organic, compus din aproximativ 50% carbon , 42% oxigen , 6% hidrogen , 1% azot și 1% din diferite elemente.

O altă mare oportunitate pentru utilizarea lemnului în construcții de astăzi este oferită de centrele de prelucrare controlate numeric. Aceste tehnologii, cu adevărat sofisticate și rafinate, proiectează proiectul cu lemn către scenarii nici măcar imaginabile până acum. Cu aceste mașini, prelucrarea lemnului depășește condiționarea timpului - prelucrarea anumitor detalii de construcție dificile și complicate se efectuează în câteva secunde - și prezența oțelului, adesea o sursă de patologii în multe componente din lemn, poate fi eliminată din ce în ce mai mult.

Comportamentul seismic

Performanța structurilor din lemn în cazul unui cutremur este deosebit de interesantă, legată de caracteristicile mecanice ale materialului. Spre deosebire de structurile din cărămidă sau zidărie, lemnul are o bună rezistență nu numai la compresiune, ci și la tracțiune, combinată cu elasticitatea, care permite o oscilație bună și ușurință. Această ultimă caracteristică face clădirile cu o masă totală mai mică, o proprietate care limitează efectele undelor seismice.

Caracteristicile tehnice ale lemnului laminat

Caracteristici de mediu

Miyajima, Japonia. Unul dintre podurile simbolice ale templului

Dintre particularitățile lemnului, ar trebui evidențiate unele aspecte legate de mediu și de protecția acestuia. De fapt, lemnul este un material natural și una dintre energiile regenerabile , necesită un conținut scăzut de energie în timpul fazei de producție și este biodegradabil, precum și ușor de inserat în procesul de regenerare. Cultivarea materiei prime ajută planeta Pământ . De fapt, pentru uz industrial, cheresteaua este supusă tăierii numai în faza de îmbătrânire, în timp ce plantele tinere transformă mai mult dioxid de carbon în oxigen , prin fotosinteza clorofilei .

În comparație cu materialele metalice, plastice sau cimentate, elementele structurale din lemn necesită puțină energie primară pentru a fi produse. Presupunând MJ / tonă ca unitate de măsură: valoarea pentru structurile din lemn este 1, pentru betonul armat 4, pentru cărămida 6, pentru sticla 24, pentru oțelul 60, pentru aluminiu 250, pentru titanul 800 și pentru fibrele compozite 4.000. ciclul complet de viață al unei construcții, eliminarea și reciclarea aferentă a deșeurilor dintr-o structură din lemn este mai puțin o povară decât alte tehnologii de construcție, dacă nu o resursă, dacă este posibil, reutilizează-le sub alte forme.

Conținutul de umiditate al lemnului

Proiectare cadru structural din lemn

În timp ce, din motive comerciale, grinzile din lemn masiv nu mai sunt tratate în uscător , plăcile și furnirurile utilizate pentru fabricarea lemnului laminat și a placajului trebuie să fie în mod necesar supuse controlului umidității lemnului .

Cel mai dificil fenomen de gestionat, din punct de vedere estetic, este punctul de saturație al fibrelor lemnoase .

Lanț de custodie

Jena, Germania. Executarea cadrului structural din lemn al unei case

Întrucât a fost întotdeauna un element de comerț , cheresteaua trebuie selectată cu atenție în funcție de origine, pentru a evita distrugerea pădurilor din Amazon sau Asia . Prin urmare, este întotdeauna bine să verificați dacă este supus certificărilor de calitate PEFC sau FSC (Forest Stewardship Council).

Construcție durabilă

Asamblarea pereților prefabricați din lemn structural

Prin clădire durabilă înțelegem o clădire care, eventual, satisface fiecare nevoie a generației actuale, fără a limita capacitatea generațiilor viitoare de a le satisface. Este un proces care promovează dezvoltarea economică prin protejarea sănătății indivizilor, a societății și a ecosistemului , fără a irosi resurse . Identifică adaptarea progresivă la principiul durabilității modului de construire și transformare a teritoriului. Utilizarea lemnului ca material structural devine o alegere naturală pentru o construcție durabilă. De fapt, principiile generale pe care se bazează sunt:

• utilizarea materialelor regenerabile, respirabile și plăcute la atingere și invers reducerea consumului de resurse neregenerabile;
• reducerea consumului de energie în toate fazele ciclului de viață al clădirii: producție , transport, construcție, exploatare, demolare și eliminare;
• minimizarea impactului asupra solului , apei și aerului în toate fazele ciclului de viață al clădirii;
• simplificați mutările, înlocuirile sau completările.
• minimizați poluarea mediului locuit și posibilele daune asupra sănătății ocupanților.

Prin urmare, lemnul structural în construcții este un produs valabil atât pentru tehnicile de producție, cât și pentru respectarea mediului și eco-compatibilitate.

Aspecte de reglementare

Hildesheim. Knochenhaueramtshaus

La fel ca toate celelalte materiale de construcție , lemnul structural este, de asemenea, supus respectării reglementărilor tehnice în vigoare în Italia, indiferent dacă acestea sunt stabilite la nivel național sau implementate de Comunitatea Europeană.

Reguli

București, România. Grajd de lemn în „Muzeul Satului”

Standarde CEN privind lemnul structural:

• EN 14080 Lemn laminat lipit
• EN 14081 Rezistența clasifică cherestea structurală cu secțiune transversală dreptunghiulară
• EN 15228 Conservant structural pentru lemn tratat împotriva atacurilor biologice
• EN 14250 Cerințe despre produs pentru prefabricate. elemente structurale asamblate cu elemente de fixare perforate
• EN 14374 Furnir laminat structural
• EN 14732 Prefab. elemente structurale de perete, podea și acoperiș
• EN 14229 Stâlpi de lemn
• Conectori EN 14545
• ETAG 007 Seturi de clădiri prefabricate din lemn
• ETAG 011 Grinzi și coloane din lemn compozite ușoare
• ETAG 012 Seturi de clădiri prefabricate din jurnal
• ETAG 015 Plăci de cuie tridimensionale

Standarde deja puse în aplicare în Italia:

• UNI EN 14080: 2005 - Structuri din lemn - Lemn laminat lipit - Cerințe.

Acest standard este versiunea oficială în limba engleză a standardului european EN 14080 (ediția iunie 2005). Standardul specifică cerințele pentru lemnul laminat lipit utilizat în structurile portante. Standardul prevede, de asemenea, metodologia pentru evaluarea conformității și marcarea lemnului laminat lipit

• UNI EN 14081-1: 2006 - Structuri din lemn. Lemn structural cu secțiune dreptunghiulară clasificată în funcție de rezistență. Partea 1: Cerințe generale.

Acest standard este versiunea oficială în limba engleză a standardului european EN 14081-1 (ediția noiembrie 2005). Standardul specifică cerințele pentru clasificarea vizuală și mecanică a lemnului structural cu secțiune dreptunghiulară.

• UNI EN 14250: 2005 - Structuri din lemn. Cerințe de produs pentru elementele structurale prefabricate asamblate cu elemente de legătură în tablă perforată.

Acest standard este versiunea oficială în limba engleză a standardului european EN 14250 (ediția noiembrie 2004). Standardul specifică cerințele produsului pentru elementele structurale prefabricate (ferme, grinzi etc.) pentru utilizare în clădiri și poduri construite cu elemente structurale din lemn (cu sau fără îmbinări degetelor) asamblate cu elemente de legătură din tablă perforată. Standardul specifică, de asemenea, metodele pentru efectuarea evaluării conformității și a marcării.

• UNI EN 14374: 2005 - Structuri din lemn - LVL - Cerințe.

Acest standard este versiunea oficială în limba engleză a standardului european EN 14374 (ediția noiembrie 2004). Standardul specifică cerințele pentru panourile LVL pentru aplicații structurale. Standardul prevede metodele care trebuie utilizate pentru evaluarea conformității și conținutul marcajului care trebuie aplicat pe produse.

Marcaj CE

Odată cu intrarea în vigoare definitivă Decretul ministerial care conține noile standarde tehnice pentru construcții, începând din aprilie 2007 de , fiecare element de construcție structurale derivate din lemn, la fel ca toate celelalte produse structurale, trebuie să poarte o CE mark (marcaj în conformitate cu 89 CE / 106 / CE) pentru a fi introdus pe piața italiană și europeană și pentru a fi acceptat de către managerul de construcții la intrarea pe șantier .

Hornburg. Case structurale din lemn

Obligația de marcare CE nu se aplică grinzilor depozitate în depozit, atâta timp cât acestea îndeplinesc cerințele standardelor specifice. Cu toate acestea, până la epuizarea stocurilor.

Cerințe esențiale

1. Rezistență și stabilitate mecanică ( Ministerul Infrastructurii și Transporturilor )
2. Siguranță în caz de incendiu ( Ministerul de Interne )
3. Igienă, sănătate și mediu ( Ministerul Dezvoltării Economice )
4. Siguranță în utilizare
5. Protecție împotriva zgomotului
6. Economisirea energiei și reținerea căldurii

Standarde tehnice pentru construcții

Jawor, Polonia. Biserica Păcii

Mai întâi cu decretul din 14 septembrie 2005 , apoi revizuit de Standardele tehnice pentru construcții din 2008, se consideră, de asemenea, lemnul ca material structural și sunt dictate metodele de calcul, execuție, testare, în special în ceea ce privește certificarea și controlul calității. În sfârșit, prin urmare, și în Italia există o normă care legitimează lemnul și produsele derivate pentru utilizare constructivă. Standardele tehnice conțin multe inovații interesante și la nivel științific, în special în domeniul seismic și în abordarea semiprobabilistică a siguranței.

Verificări ale lemnului structural

Managerul de lucrări este responsabil pentru verificarea exactității documentației însoțitoare.

Acest control trebuie să aibă loc în primul rând prin verificări specifice de acceptare indicate la punctul 4 din UNI / TR 11499. De fapt, raportul tehnic UNI / TR 11499 oferă directorului de lucrări principiile pentru a continua cu controlul conformității în timpul faza de acceptare la fața locului, lemn masiv și produse pe bază de lemn care contribuie la siguranța structurală a lucrărilor și care permit lucrării în sine să satisfacă cerința „rezistenței și stabilității mecanice” cu prioritate, cu referire la legislația actuală. ^[2]

Cadru balon

O casă blockbau din lemn

Rama balonului (literalmente „structura balonului”) este o tehnică de construcție inventată la începutul secolului al XX-lea (în mod corespunzător în secolul al XIX-lea sau în secolul al XIX-lea, deoarece aceasta este traducerea „în secolul al XIX-lea”), utilizată pentru construcția de lemn clădiri în principal în Scandinavia , Canada și SUA . Se compune dintr-o serie de benzi din lemn de dimensiuni unificate, unite prin cuie și punctate prin secvențe modulare. Mesele aranjate în diagonală vor asigura contravântuirea , în timp ce alte scânduri dispuse orizontal protejează clădirea din exterior chiar și prin formarea fațadei .

Diferă de structurile tradiționale din lemn , datorită absenței elementelor principale și secundare. Această tehnică de construcție face posibilă accelerarea fazei de construcție la fața locului, permițând ca cea mai mare parte a lucrărilor să fie efectuate în atelier .

Deschiderile, ușile și ferestrele sunt în mod necesar multiple ale modulului de bază.Din acest sistem de construcție derivă actualul sistem de prefabricare pentru clădiri din lemn răspândit pe scară largă pe piața rezidențială extraurbană din SUA .

X-LAM (CrossLam)

X-LAM sau crosslam (lemn laminat încrucișat) este cea mai recentă evoluție a tehnologiei lemnului, utilizată pentru utilizare structurală. Născut în Europa în anii 90, a permis revenirea unei utilizări masive a lemnului în construcțiile rezidențiale, garantând construcția de clădiri cu mai multe etaje . Se compune din panouri realizate din lamele de lemn (sau scânduri) lipite în straturi încrucișate la 90 ° față de straturile adiacente.

Este bine cunoscut faptul că lemnul are o rezistență mai bună la îndoire, tracțiune, compresiune și forfecare în funcție de unghiul de incidență al forței în comparație cu fibra sa naturală, prin urmare lipirea lamelelor în straturi încrucișate crește semnificativ rezistența elementului structural.

Panourile X-LAM pot fi utilizate atât ca pereți, cât și ca podele în funcție de necesități. Acestea sunt conectate între ele și la fundație prin plăci metalice și mențin conexiunile apăsate. ^[3]

Terminologie

Proiectarea pereților structurali din lemn (platformă).

Este posibil să consultați un glosar în limba italiană a termenilor referibili la lemnul structural. ^[4]

Există un glosar mai complet, însoțit de desene explicative, în limba engleză. ^[5]

Proiectarea pereților structurali din lemn (sistem cadru balon)

Deoarece cultura actuală a lemnului structural este predominant străină, poate fi util un traducător de termeni tehnici. ^[6]

Exemple

Produse: grinzi din lemn masiv monolitic; grinzi din lemn masiv îmbinate; grindă realizată cu scânduri lipite; grinzi din lemn laminat ; grinzi de furnir stratificat; placaj de scânduri; placaj furnir.

Elemente de construcție: fermă , nervură .

Lucrări de construcții: mansardă din lemn structural, cherestea structurală pentru acoperiș , acoperire casă structurală din lemn din lemn structural, casă pasivă , lemn structural pentru pod .

Galerie de imagini

• 

  Hagia Sophia, Istanbul. Clădire tipică din lemn structural

• 

  Chiar și structurile mai vechi din lemn pot fi ușor renovate

• 

  Bergfelde , Germania. O casă modernă din lemn structural

• 

  Lillehammer, Norvegia. Clădire sportivă

• 

  Pereții structurali din lemn pot fi prefabricați în întregime

• 

  Lillehammer, Norvegia. Clădire sportivă

• 

  Kielce, Polonia. Clădire sportivă

• 

  Miskolc, Ungaria. Clădire sportivă

Notă

Elemente conexe

• Lemn
• Cherestea
• Reglementarea lemnului

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe lemn structural

linkuri externe

• Utilizarea lemnului structural în zone seismice , pe legnosismica.googlepages.com .
• Marcajul CE al lemnului structural , pe marcaturace.googlepages.com .
• Directiva 2002/91 / CE privind eficiența energetică și DL 192 , pe 200291ce.googlepages.com .
• Animarea construcției unui proiect tipic de pe site-ul ARSIA , pe arsia.toscana.it . Adus la 18 noiembrie 2006 (arhivat din original la 19 iulie 2014) .
• Informații și imagini de case din lemn pe case-in-legno-progettolegno.it .
• Imagini ale unei case din lemn într-un context natural ^{[ link întrerupt ]} , pe colaiorigroup.it.

Portal de arhitectură	Portalul Energiei
Portal de inginerie	Portalul de materiale