-
GHID PRIVIND CALCULUL I ALCTUIREA CONSTRUCTIV A PLANEELOR
COMPUSE LEMN-BETON
LA CLDIRI VECHI I NOI
Contract: 418/2009 Faza: 1 Redactarea: I
Beneficiar: MDRT
Director General INCD URBAN - INCERC, conf. univ. dr. arh.
Vasile Mei
____________________________________________________
Director tiinific Construcii INCD URBAN-INCERC, dr. ing. Emil
Sever Georgescu
____________________________________________________
Director Sucursal URBAN- INCERC Timioara, dr. ing. Ion
Scordaliu
____________________________________________________
ef Proiect, ing. Aurelian Gruin
____________________________________________________
- ianuarie 2011 -
-
CUPRINS
1 PREVEDERI GENERALE
.............................................................................................................................
3 1.1
OBIECT.................................................................................................................................................
3 1.2 DOMENIUL DE APLICARE
...............................................................................................................
3
1.2.1 Factorii crora se adreseaz ghidul
....................................................................................................
3 1.2.2 Specificaii privind domeniul de aplicare
..........................................................................................
3
1.3 Referine
principale................................................................................................................................
4 1.4
Terminologie..........................................................................................................................................
5 1.5 Notaii
....................................................................................................................................................
5
2 ELEMENTE DEFINITORII PRIVIND REALIZAREA PLANEELOR COMPUSE
LEMN-BETON ....... 7 2.1 Conlucrarea
lemn-beton.........................................................................................................................
7
2.1.1 Aspecte
teoretice................................................................................................................................
7 2.1.2 Tipuri de
conectori.............................................................................................................................
8 2.1.3 Rigiditatea conlucrrii lemn-beton
..................................................................................................
11
2.2 Materiale
..............................................................................................................................................
14 2.2.1 Betonul
............................................................................................................................................
14 2.2.2
Lemnul.............................................................................................................................................
14 2.2.3
Armturile........................................................................................................................................
15 2.2.4 Conectori lemn-beton
......................................................................................................................
15
3 PROIECTAREA PLANEELOR COMPUSE
LEMN-BETON...................................................................
15 3.1 ncrcri i
solicitri.............................................................................................................................
16 3.2 Calculul limii de conlucrare a plcii
.................................................................................................
16 3.3 Ipoteze generale
...................................................................................................................................
17 3.4 Calculul la starea limit ultim i starea limit de serviciu
..................................................................
17
3.4.1 Caracteristicile seciunii compuse
...................................................................................................
17 3.4.2 Distana ntre
conectori....................................................................................................................
19 3.4.3 Verificarea eforturilor n seciunea compus la starea limit
ultim n stadiul iniial ..................... 19 3.4.4 Verificarea
eforturilor n seciunea compus la starea limit ultim n stadiul final
....................... 21 3.4.5 Verificarea la starea limit de
serviciu n stadiul
iniial...................................................................
22 3.4.6 Verificarea la starea limit de serviciu n stadiul
final.....................................................................
22 3.4.7 Verificarea planeului compus n zonele de moment ncovoietor
negativ....................................... 23
4 PREVEDERI
CONSTRUCTIVE..................................................................................................................
24 4.1
Dimensiuni...........................................................................................................................................
24 4.2 Armare
.................................................................................................................................................
24 4.3
Conectori..............................................................................................................................................
25 4.4 Rezemare
.............................................................................................................................................
25 4.5 Aptitudinea de exploatare
....................................................................................................................
28
5 COMPORTARE N TIMP
............................................................................................................................
28 6 Prevederi de execuie i tehnologie
...............................................................................................................
30
6.1 Prevederi pentru construcii noi
...........................................................................................................
30 6.2 Prevederi pentru construcii
vechi........................................................................................................
30
BIBLIOGRAFIE
...................................................................................................................................................
32 ANEXA A INCERCAREA LA FORFECARE PE EPRUVETE
......................................................................
34
Aspecte
generale................................................................................................................................................
34 Incercarea la forfecare pe
epruvete....................................................................................................................
34 Efectuarea ncercrilor experimentale
...............................................................................................................
34 Determinarea capacitii portante i a modulului de alunecare
.........................................................................
35
ANEXA B EXEMPLE DE CALCUL ANEX INFORMATIV
INCERCRI LA FORFECARE EFECTUATE PE EPRUVETE LEMN-BETON INCERCRI
LA NCOVOIERE EFECTUATE PE GRINZI COMPUSE LEMN-BETON
-
3
Indicativ: GHID PRIVIND CALCULUL I ALCTUIREA CONSTRUCTIV A
PLANEELOR COMPUSE LEMN-BETON
LA CLDIRI VECHI I NOI
1 PREVEDERI GENERALE 1.1 OBIECT
(1) Prezentul ghid se refer la calculul i alctuirea constructiv
a planeelor compuse lemn-beton la cldiri de tip curent ncadrate n
clasa de importan i de expunere la cutremur III;
(2) Prezentul ghid se refer la: calculul i alctuirea constructiv
a planeelor compuse lemn-beton pentru
construcii noi realizate cu perei structurali din zidrie;
posibiliti i modaliti de reabilitare a planeelor vechi din lemn la
cldirii
existente prin nlocuirea acestuia cu un planeu compus lemn-beton
utiliznd grinzile existente din lemn;
(3) Ghidul urmrete asigurarea comportrii corespunztoare n
exploatare, precum i condiiile de rezisten definite prin strile
limit specifice (capitol 3);
(4) Componentele principale ale unui planeu compus lemn-beton
sunt: grinzi din lemn masiv sau lemn lamelat ncleiat; plac din
beton armat turnat la partea superioar a grinzilor din lemn; mijloc
de conlucrare ntre placa de beton i grinzile din lemn.
mijloc de conlucrare placa de beton
grinzi din lemn
Fig. 11 Alctuire de principiu a unui planeu compus
lemn-beton
1.2 DOMENIUL DE APLICARE 1.2.1 Factorii crora se adreseaz
ghidul
(1) Prevederile prezentului ghid se adreseaz experilor tehnici,
proiectanilor, executanilor i beneficiarilor (utilizatorilor) de
lucrri de construcii precum i organelor de verificare, avizare i
control i responsabililor tehnici cu execuia din domeniul
construciilor.
1.2.2 Specificaii privind domeniul de aplicare
(1) Prevederile ghidului se aplic la construcii civile la care
ncrcrile sunt preponderent statice, uniform distribuite i
concentrate, aplicate la partea superioar a planeului compus;
(2) n cazul n care planeele compuse lemn-beton sunt solicitate n
planul lor (aciunea seismic sau vnt), este necesar ca planeul s
ndeplineasc condiiile de aib orizontal, conform reglementrilor n
vigoare;
(3) Prevederile prezentului ghid nu se aplic la
reabilitarea/consolidarea planeelor existente la monumente
istorice;
(4) Prevederile prezentului ghid se refer la calculul planeelor
compuse lemn-beton cu legtura dintre placa de beton i grinzile de
lemn realizat prin elemente de conlucrare semi-rigide (de tip tije
cilindrice);
-
4
(5) Clasa de exploatare a elementelor din lemn la construcii noi
este 1 i 2, conform SR EN 1995-1-1;
(6) Temperatura maxim a mediului ambiant n care pot fi
exploatate elementele din lemn neprotejate, ca parte component a
unui planeu compus lemn-beton, este de 55C;
(7) n cazul executrii unui planeu compus lemn-beton n cadrul
cldirilor existente, se impune expertizarea ntregii construcii
pentru verificarea condiiilor de rezisten i stabilitate, n
conformitate cu prevederile standardelor i reglementrilor (privind
rezistena i stabilitatea), aflate n vigoare;
(8) Aciunile i gruprile acestora luate n considerare la
proiectarea planeelor compuse lemn-beton se stabilesc conform SR EN
1991;
(9) Planeele compuse lemn-beton se pot realiza ca elemente
simplu rezemate sau continue. Modul de armare, realizarea
continuitii n dreptul reazemelor intermediare la elementele
continue i recomandrile privind alctuirea acestor tipuri de planee
sunt prezentate n capitolul 4;
(10) Aplicarea prevederilor din prezentul ghid se face respectnd
normele privind sigurana la foc conform P118, normele privind
protecia elementelor de lemn mpotriva agenilor agresivi conform ST
049 i normele privind izolarea fonic conform C 125.
1.3 Referine principale SR EN 1990-2004 Bazele proiectrii
structurilor SR EN 1991-1-1-2004 Partea 1-1 Aciuni generale. Greuti
specifice, greuti proprii, ncercri utile pentru cldiri SR EN
1991-1-1-2004_NA-2006 Partea 1-1 Aciuni generale - Greuti
specifice, greuti proprii, ncrcri din exploatare pentru construcii.
Anex naional SR EN 1991-1-2-2004 Partea 1-2 Aciuni generale. Aciuni
asupra structurilor expuse la foc SR EN 1991-1-2-2004_NA-2006
Partea 1-2 Aciuni generale - Aciuni asupra structurilor expuse la
foc. Anex naional SR EN 1992-1-1-2004 Partea 1-1 Reguli generale i
reguli pentru cldiri SR EN 1992-1-1-2004_AC-2008 Partea 1-1 Reguli
generale i reguli pentru cldiri SR EN 1992-1-1-2004_NB-2008 Partea
1-1 Reguli generale i reguli pentru cldiri. Anexa naional SR EN
1995-1-1-2004 Partea 1-1: Generaliti. Reguli comune i reguli pentru
cldiri SR EN 1995-1-1-2004_A1-2008 Partea 1-1: Generaliti. Reguli
comune i reguli pentru cldiri SR EN 1995-1-1-2004_AC-2006 Partea
1-1: Generaliti - Reguli comune i reguli pentru cldiri SR EN
1995-1-1-2004_NB-2008 Partea 1-1: Generaliti. Reguli comune i
reguli pentru cldiri. Anex naional P100-1/2006 Cod de proiectare
seismic Partea I Prevederi de proiectare pentru cldiri P100-3/2008
Cod de proiectare seismic - Partea a III-a - Prevederi pentru
evaluarea seismic a cldirilor existente CR 6-2006: Cod de
proiectare pentru structuri din zidrie CR 0-2005: Cod de
proiectare. Bazele proiectrii structurilor n construcii NP
005-2003: Normativ privind proiectarea construciilor din lemn NE
012/1-2007: Normativ pentru producerea betonului i executarea
lucrrilor din beton, beton armat i beton precomprimat - Partea 1:
Producerea betonului NE 012-2/2010 Normativ pentru producerea i
executarea lucrrilor din beton, beton armat i beton
precomprimat-Partea 2: Executarea lucrrilor din beton.
-
5
SR EN 206-1:2002/A2:2005/C91:2008: Beton Partea 1: Specificaie,
performan, producie i conformitate SR EN 12620+A1:2008 : Agregate
pentru beton SR EN 409:2009: Metode de ncercare. Determinarea
momentului plastic al elementelor de fixare SR EN 26891:2002:
Structuri de lemn. mbinri cu elemente mecanice de fixare. Principii
generale pentru determinarea caracteristicilor de rezisten i
deformare SR EN 335-1:2007: Durabilitatea lemnului i a materialelor
derivate din lemn. Definiia claselor de exploatare. Partea 1:
Generaliti SR EN 927-1:2002 : Vopsele i lacuri. Produse de vopsire
i sisteme de vopsire pentru lemn n exterior. Partea 1: Clasificare
i selecie P118-1999: Normativ de sigurana la foc a construciilor ST
049-2006: Specificaie tehnic privind proteciile elementelor de
construcii din lemn mpotriva agenilor agresivi - cerine si criterii
de performan C 58/1996: Norme tehnice privind ignifugarea
materialelor i produselor combustibile din lemn i textile utilizate
n construcii P 130-1999: Normativ privind comportarea n timp a
construciilor C 125-2005 Normativ privind proiectarea i executarea
msurilor de izolare fonic i a tratamentelor acustice n cldiri P
122-1989 Instruciuni tehnice pentru proiectarea msurilor de izolare
fonic la cldiri civile social culturale i tehnico-administrative
STAS 2111-1990: Cuie din srm de oel STAS 1455-1980: uruburi cu
filet pentru lemn. urub cu cap ptrat. Dimensiuni STAS 1454-1980:
uruburi cu filet pentru lemn. urub cu cap hexagonal. Dimensiuni
STAS 1451-1980: uruburi cu filet pentru lemn. urub cu cap bombat
crestat. Dimensiuni STAS 1452-1980: uruburi cu filet pentru lemn.
urub cu cap necat, crestat. Dimensiuni
1.4 Terminologie (1) Se vor aplica termenii i definiiile din SR
EN 1990, SR EN 1991, SR EN
1992 i SR EN 1995. (2) Conector: realizeaz conlucrarea dintre
grinda de lemn i placa de beton; este
utilizat sub form de mbinare cu tije cilindrice din oel, cu sau
fr cap, introduse prin batere, nurubare sau pregurire.
1.5 Notaii Alfabet latin - litere mici a1 distana de la centrul
de greutate al seciunii de beton la centrul de greutate al seciunii
compuse a2 distanta de la centrul de greutate al seciunii de lemn
la centrul de greutate al seciunii compuse b distana dintre grinzi
bef limea efectiv de conlucrare a plcii de beton d diametru fcd
valoarea de proiectare a rezistenei la compresiune a betonului fck
valoarea caracteristic a rezistenei la compresiune a betonului
msurat pe cilindrii la 28 de zile fctd rezistena de calcul la
ntindere a betonului fh2d valoarea de calcul a rezistenei de
strivire local a elementului de lemn fmd valoarea de calcul a
rezistenei la ncovoiere a lemnului fmk valoarea caracteristic a
rezistenei la ncovoiere a lemnului ft0d valoarea de calcul a
rezistenei la ntindere paralel cu fibrele ft0k valoarea
caracteristic a rezistenei la ntindere paralel cu fibrele
-
6
fuk valoarea caracteristic a rezistenei la ntindere a
elementului de mbinare fvd valoarea de calcul a rezistenei la
forfecare fvk valoarea caracteristic a rezistenei la forfecare fyd
valoarea de proiectare a rezistenei la curgere a oelului fyk
valoarea caracteristic a limitei de curgere a oelului kdef factor
de deformaie l deschidere, lungime de contact sef distana
echivalent ntre conectori smax distana maxim ntre conectori smin
distana minim ntre conectori user deformaia la starea limit de
serviciu aferent Fser uu deformaia ultim (lunecare sau rotire) uy
deformaia elastic limit wfin sgeat final wfin,G sgeat final pentru
aciune permanent wfin,Q sgeat final pentru aciune variabil winst
sgeat instantanee final winst,G sgeat instantanee pentru aciunea
permanent winst,Q sgeat instantanee pentru aciune variabil
Alfabet latin -litere mari %G procent din aciunea permanent %Q
procent din aciunea variabil A1 aria seciunii de beton A2 aria
seciunii de lemn Ds ductilitate static E1 modul de elasticitate
longitudinal al betonului E2 modul de elasticitate longitudinal al
lemnului Ecm modul de elasticitate al betonului pentru ncrcri de
scurt durat Ecm,fin valoarea final a modului de elasticitate al
betonului pentru ncrcri de scurt durat Emean,fin valoarea final
medie a modulului de elasticitate al lemnului Emed=Emean valoarea
medie a modulului de elasticitate al lemnului Fd valoarea de calcul
a forei n mbinare Fser fora la starea limit de serviciu I1 momentul
de inerie al seciunii de beton I2 momentul de inerie al seciunii de
lemn K modul de alunecare Kser modul de alunecare la starea limit
de serviciu Kser,fin valoarea final a modului de alunecare la
starea limit de serviciu Ku modul de alunecare instantaneu pentru
stri limit ultime Ku,fin valoarea final a modulului de alunecare
instantaneu pentru stri limit ultime MEd moment ncovoietor de
calcul Myd momentul plastic de calcul al mbinrii Myk momentul
plastic caracteristic al mbinrii Rd valoarea de calcul a capacitii
portante n mbinare Rm = Fest fora de forfecare maxim estimat prin
calcule sau ncercri iniiale Ved fora tietoare de calcul Litere
greceti 1 coeficient de reducere a rigiditii pentru seciunea de
beton
-
7
2 coeficient de reducere a rigiditii pentru seciunea de lemn c
coeficient parial pentru beton
M coeficient parial aplicat proprietilor materialului, ce ine
seama i de aproximri de model i de variaii
k valoarea caracteristic a densitii lemnului c1d valoarea de
calcul a efortului unitar de compresiune n seciunea de beton cd
valoarea de calcul a efortului n fibra comprimat a seciunii de
beton m1d valoarea de calcul a efortului unitar de ntindere din
ncovoiere n seciunea de beton m2d valoarea de calcul a efortului
unitar de ntindere din ncovoiere n seciunea de lemn t2d valoarea de
calcul a efortului unitar de ntindere din traciune n seciunea de
lemn td valoarea de calcul a efortului n fibra ntins a seciunii de
beton max efort tangenial n centrul de greutate al seciunii compuse
0 coeficient pentru valoarea gruprii unei aciuni variabile 1
coeficient pentru valoarea gruprii unei aciuni permanente (,t0)
coeficient de curgere lent pentru beton 0,4 deplasarea aferent la
40% din fora de forfecare maxim estimat 0,6 deplasarea aferent la
60% din fora de forfecare maxim estimat
2 ELEMENTE DEFINITORII PRIVIND REALIZAREA PLANEELOR COMPUSE
LEMN-BETON
2.1 Conlucrarea lemn-beton 2.1.1 Aspecte teoretice
(1) La elementul compus, transmiterea forelor de lunecare prin
elemente de conlucrare se realizeaz concentrat (punctiform) i
conduce la solicitri mari n aceste puncte i n consecin, la
deformaii corespunztoare. Astfel, elementele compuse lemn-beton cu
conlucrarea asigurat prin tije, nu lucreaz ca o seciune unitar
solicitat la ncovoiere, ci ca dou seciuni care conlucreaz
elastic;
(2) Procedeele de calcul propuse pn n prezent pentru planeele
compuse lemn-beton se bazeaz pe teoria conlucrrii elastice. Conform
acestei teorii se admite n locul legturii concentrate o conlucrare
continu avnd rigiditatea constant;
(3) Procedeele de calcul iau n considerare att deformabilitatea
legturii ntre lemn i beton ct i pe cea a elementului compus n
ansamblu. Hotrtoare pentru capacitatea portant a unui element
compus este rigiditatea elementelor de legtur, exprimat prin
modulul de alunecare Kser (respectiv Ku). Capacitatea de cedare i
comportarea elasto-plastic a legturii caracterizeaz capacitatea
portant i deformabilitatea elementului compus;
(4) Elementele de conlucrare ce se preteaz la planeele compuse
lemn beton pot fi clasificate, n funcie de tipul conlucrrii pe care
o realizeaz, n legtur de tip rigid constnd n ncleiere, respectiv
legtur de tip elastic constnd n elemente de legtur elastice, care
la rndul lor se mpart n:
Legturi mecanice cu conectori sub form de tije: cuie, uruburi
(montate drept sau nclinat), cupoane din oel beton profilat; tijele
se fixeaz direct n grinzile de lemn, sau prin intermediul unor
bulbi din beton creai prin ptrunderea betonului plcii n alveole
realizate n prealabil n grinzile din lemn;
Legturi mecanice cu forme speciale constnd n piese metalice n
form de papuc fixate pe grinda de lemn cu uruburi sau cuie.
-
8
2.1.2 Tipuri de conectori
(1) Realizarea elementelor compuse lemn-beton i comportarea n
exploatare a acestora depind de tipul de conlucrare realizat ntre
grinzile din lemn i placa din beton;
(2) n cazul unei conlucrri rigide (prin ncleiere) deplasrile
ntre lemn i beton sunt nule, ceea ce face ca elementul s se
comporte ca o grind cu seciune compus (nu face obiectul prezentului
ghid);
(3) Conlucrarea semi-rigid (elastic) permite o anumit deplasare
ntre lemn i beton, n funcie de rigiditatea acesteia, clasificndu-se
astfel:
cu conectori de tip tije: cuie, uruburi, cupoane de oel; cu
conectori i piese speciale de tip: pene inelare, pene cu crampoane,
plci
multicuie; cu sisteme integrate: legtur continu sub form de
grinzi cu zbrele; legtur
continu din tabl ndoit; cu piese papuc. (4) Pe plan internaional
a fost studiat i aplicat o mare varietate de mijloace de
conlucrare ntre lemn i beton, n cele ce urmeaz prezentndu-se
cteva variante semnificative;
(5) Conlucrare lemn-beton cu tije cilindrice/alveole de beton
(fig. 2-1):
Piroane i tirfoane
Tieturi nclinate i tirfoane
Cuie verticale pe unul sau dou rnduri
Cupoane de oel verticale ndoite la 90, ancorate n grinda de lemn
cu rin epoxidic n goluri pregurite
Cupoane de oel sau dibluri verticale ndoite la 90 n alveole
(goluri) n grinda de lemn, ancorate cu rin epoxidic n goluri
pregurite
-
9
uruburi verticale sau nclinate dispuse pe unul sau dou rnduri
alternant n cruci
Cupoane de oel beton verticale n alveole de beton
uruburi nclinate la 45, pe dou rnduri alternant n cruci
uruburi tensionate
Fig. 21 Conlucrare lemn-beton cu tije cilindrice/alveole de
beton
-
10
(6) Conectori lemn-beton cu evi i piese speciale (fig. 2-2)
Cupoane de eav
Conector tip bulon
Plci multicuie ndoite la 90 mbinate pe feele laterale sau la
partea superioar a grinzilor din lemn
Fig. 22 Conlucrare cu evi i plci metalice (7) Elemente de legtur
lemn-beton cu conectori de tip sistem integrat (fig. 2-3)
Conlucrare cu papuc special i bare de oel beton
-
11
Conlucrare cu conectori i nervuri din beton armat
Plcu multicuie introdus ntr-un canal executat n grinda din lemn
Fig. 23 Conlucrare cu conectori de tip sistem integrat
2.1.3 Rigiditatea conlucrrii lemn-beton
(1) Rigiditatea elementelor de legtur, exprimat prin modulul de
alunecare Kser (respectiv Ku), se determin prin calcule sau ncercri
la forfecare, pe epruvete compuse lemn-beton, n conformitate cu SR
EN 26891;
4,0
4,0
estser
FK = 21
unde: Fest fora de forfecare maxim estimat prin calcule sau
ncercri iniiale 0,4 deplasarea aferent la 40% din fora de forfecare
maxim estimat
(2) Pentru luarea n considerare, n calculele statice, a
comportrii conlucrrii lemn-beton la starea limit ultim i la starea
limit de serviciu, se propune o repartizare a conectorilor pe baza
ductilitii statice conform rel. (2-2) i a modelelor de conlucrare
din fig. 2-4:
y
u
Su
uD = 22
F
tan-1(K)
Fu
uy uuu
F
user
ser
Kser
R
uu
d
Ku
F
R d uu
K u
R d
/K u
a). b).
c). d).
(a) Definiia parametrilor;
(b) Model pentru starea limit de serviciu;
(c) i (d) Model pentru strile limite ultime
Fig. 24 Modele de conlucrare
-
12
Unde Ds ductilitate static uu deformaie ultim (lunecare sau
rotire) uy deformaie elastic ultim user deformaie la starea limit
de serviciu, aferent lui Fser Fser fora la starea limit de serviciu
Rd valoarea de calcul a capacitii portante n mbinare
(3) Chiar dac n realitate pot aprea deformaii plastice n beton i
n elementele de legtur la starea limit de rezisten, pentru
determinarea eforturilor se poate considera o comportare
linearelastic a elementului compus conform fig. 2-5;
(4) Efectul deformaiilor plastice intervine, lund n considerare
un modul secant nominal aferent modulului de elasticitate al
betonului i un modul secant real aferent modulului de lunecare al
conlucrrii;
(5) Rigiditile betonului, luate n considerare la calculul
eforturilor unitare, se determin pentru seciunea transversal
nefisurat. La verificarea eforturilor unitare normale,
corespunztoare seciunilor componente ale structurii compuse, se
neglijeaz rezistena la ntindere a betonului;
(6) Pe faa comprimat se consider, ca rezisten la compresiune,
efortul limit la compresiune, cruia i corespund deformaiile
plastice ale betonului;
(7) n cazul n care axa neutr este poziionat n placa din beton se
va prevedea o armtur corespunztoare la partea inferioar a plcii din
beton;
(8) Modulul de alunecare al conlucrrii la starea limit ultim
este:
6,0
6,0
estu
FK = 23
0,6 deplasarea aferent la 60% din fora de forfecare maxim
estimat
pentru simplificare se poate considera: seru KK 32
;
Fig. 25 (9) Pentru conectorii de tip tije cilindrice (cuie sau
uruburi) se admit urmtoarele
criterii pentru determinarea modulilor de alunecare Kser
(respectiv Ku), pe baza curbei teoretice de variaie a deplasrilor
dintre lemn i beton f, n funcie de ncrcarea P fig. 2-6, astfel:
Pentru stabilirea forei de exploatare se pornete de la valoarea
admis a deplasrii dadm=0,09. Aceast deplasare corespunde unei fore
de forfecare Pd1;
-
13
Pentru fora limit de forfecare (capacitate portant la forfecare)
Pd2 se consider o deplasare lemn-beton d=2,5dadm=0,225;
Fora admis de forfecare Padm se apreciaz considernd coeficientul
de siguran 3,0 fa de capacitatea portant la forfecare
(Padm=Pd2/3);
Modulul de alunecare se determin pe baza raportului:
af
hotser d
PK = 24
unde: 232
dhot PP = [kN]
daf deplasarea relativ [cm] ntre lemn i beton, corespunztoare
ncrcrii Phot
Fig. 26 (10) Exemplificarea i notaiile acestui mod de
determinare a modulilor de
alunecare sunt prezentate n anexa informativ, pe baza unor
ncercri la forfecare efectuate pe epruvete compuse lemn-beton;
(11) n SR EN 1995-1-1 este propus determinarea modulului de
alunecare Kser, la mbinarea lemn-lemn cu tije cilindrice, n funcie
de densitatea lemnului i diametrul elementului de conlucrare,
astfel:
Tip de mbinare Kser [N/mm] Cuie
25
8,05,1 dk
Cuie btute n goluri pregurite, dornuri, uruburi 20
5,1 dk
Buloane 30
5,1 dk
Not: k = valoarea caracteristic a densitii lemnului
(12) ncercrile experimentale efectuate n ar i la nivel
internaional pe epruvete lemn-beton au dovedit c modulul de
alunecare al conlucrrii lemn-beton cu tije cilindrice
-
14
este exprimat mai corect n funcie de diametrul elementului de
conlucrare d i modulul de elasticitate al lemnului Emean,
astfel:
dEK meanser 08,0= 25 (13) Dac la partea superioar a grinzilor de
lemn se prevede un strat intermediar
(scndur, plci rigide stratificate cu rol de cofraj pierdut) cu
grosimea de 25 mm, atunci:
3*12
lIEK ssser = 26
unde: Es - modulul de elasticitate al lemnului Is - momentul de
inerie al seciunii grinzii din lemn
l* - lungimea ideal a elementului de conlucrare dat de relaia
2-7
dtkkl tc 34,488,000894,0000572,03,17* +++ 27
unde: kc - rigiditatea betonului n N/mm2 kt - rigiditatea
lemnului n N/mm2
t - grosimea stratului intermediar n mm d - diametrul
elementului de conlucrare
Not : Notaiile de la punctul (13) sunt explicate n Gelfi et
all.
2.2 Materiale 2.2.1 Betonul
(1) Rezistenele caracteristice (normate) i de calcul ale
betonului, ckf i cdf , precum i alte caracteristici de calcul ale
betonului realizat cu agregate obinuite, grele sau uoare, se
stabilesc n conformitate cu SR EN 1992-1, respectiv NE 012-1 i SR
EN 206-1;
(2) Clasa minim de beton recomandat este C20/25; (3) Se recomand
ca diametrul maxim al agregatelor s fie dmax=16 mm, conform
SR EN 12620; (4) Pentru a evita umezirea lemnului n timpul
turnrii, dar i pentru limitarea
fenomenului de contracie, se recomand un raport ap-ciment ct mai
redus, conform NE 012-1.
2.2.2 Lemnul
(5) Lemn masiv Grinzile din lemn masiv se pot confeciona att din
lemn masiv de rinoase ct i
din lemn masiv de foioase; Rezistenele caracteristice (normate)
ale lemnului, fmk, ftok i fvk, precum i alte
caracteristici de calcul, se stabilesc n conformitate cu SR EN
1995-1-1. (6) Lemn lamelat ncleiat Rezistenele caracteristice
(normate) ale lemnului lamelat ncleiat, fmk, ftok i fvk,
precum i alte caracteristici de calcul, se stabilesc n
conformitate cu SR EN 1194. (7) Grinzi din lemn la cldiri existente
Evaluarea i analiza degradrilor grinzilor existente din lemn se va
realiza conform
P100-3; Interveniile asupra grinzilor de lemn se vor realiza
conform P100-3;
-
15
n funcie de posibiliti, se recomand extragerea unor epruvete din
grinzile de lemn existente pentru determinarea rezistenelor
caracteristice la ncovoiere fmk, la ntindere paralel cu fibrele
ftok i forfecare fvk.
2.2.3 Armturile
(1) Armturile prevzute n plcile din beton ale planeelor compuse
lemnbeton se vor realiza sub form de plase sudate sau bare montate
individual, formnd plase legate cu srm;
(2) Rezistenele caracteristice (normate) i de calcul ykf i ydf ,
precum i alte caracteristici de calcul se stabilesc n conformitate
cu SR EN 1992-1-1, respectiv ST009.
2.2.4 Conectori lemn-beton
(1) Conectorii utilizai se clasific astfel: Cuie cu seciune
rotund cu form torsionat sau cu striviri la suprafaa, conform
STAS 2111 (fig. 2-7); uruburi pentru lemn cu cap seminecat (STAS
1453), cu cap necat crestat (STAS
1452), cu cap bombat crestat (STAS 1451), cu cap hexagonal (STAS
1454), cu cap ptrat (STAS 1455) (fig. 2-7);
Fig. 27 Tipuri de cuie i uruburi (2) Conectorii trebuie protejai
mpotriva coroziunii fie prin galvanizare, vopsire
sau se vor realiza din oel inoxidabil. (3) Valorile modulilor de
alunecare Kser (respectiv Ku) se vor determina pe baza
precizrilor de la pct. 2.1.3.
3 PROIECTAREA PLANEELOR COMPUSE LEMN-BETON
(1) Calculul se face n conformitate cu principiile metodei de
calcul la stri limit, lundu-se n considerare:
proprietile diferite ale materialelor rezistena; comportarea
diferit n timp sub ncrcare a materialelor componente a
planeului
compus curgerea lent, durata de aplicare a ncrcrii;
-
16
(2) Calculul planeelor compuse lemn-beton trebuie s satisfac
verificarea la starea limit ultim i starea limit de serviciu att
pentru ncrcri de scurt ct i de lung durat;
(3) Starea limit ultim este apreciat prin evaluarea eforturilor
maxime n materialele componente (lemn, beton i conectori);
(4) Starea limit de serviciu este apreciat prin evaluarea sgeii
maxime; (5) Verificarea eforturilor n elementele componente a
planeului compus la strile
limit SLU i SLS se va face n stadiul iniial (lund n considerare
modulii de elasticitate medii ai lemnului i betonului) ct i n
stadiul final (lund n considerare fenomenul de fluaj care conduce
reducerea modulilor de elasticitate ai materialelor
componente);
(6) Verificarea planeelor compuse lemn-beton la ncrcri
orizontale are ca scop asigurarea capacitii de rezisten i a
rigiditii necesare pentru ca planeul s poat fi considerat diafragm
rigid n plan orizontal. Forele seismice de nivel se vor determina
conform prevederilor din P100-1;
(7) La cldiri cu forme simple n plan, care pot fi nscrise ntr-un
dreptunghi, pentru calculul eforturilor secionale (for tietoare i
moment ncovoietor) provenite din forele seismice orizontale,
planeul compus lemn-beton va fi considerat ca grind continu,
rezemat pe pereii structurali. n acest caz calculul eforturilor
secionale se va face conform modelului de calcul prezentat n
CR6;
(8) Verificarea planeului compus lemn-beton n faze de execuie nu
este necesar avnd n vedere c se realizeaz sprijiniri provizorii pe
perioada execuiei;
(9) Dup ntrirea betonului, grinda de lemn i placa de beton
conlucreaz, ncrcrile fiind preluate de elementul compus;
(10) Planeul compus lemn-beton continuu poate fi calculat ca o
succesiune de plci compuse simplu rezemate deoarece n zonele de cmp
seciunea transversal a grinzilor de lemn asigur n general o
capacitate portant la ncovoiere mai mare dect este necesar din
verificarea la ncovoiere. Verificarea planeului compus n zonele de
moment ncovoietor negativ este explicitat la punctul 3.4.7.
3.1 ncrcri i solicitri (1) Clasificarea aciunilor/ncrcrilor i
gruparea efectelor structurale ale
aciunilor/ncrcrilor pentru proiectarea planeelor compuse
lemn-beton se vor realiza conform SR EN 1991-1-1;
(2) Coeficienii pariali de siguran pentru aciunile permanente i
variabile se vor considera conform SR EN 1990.
3.2 Calculul limii de conlucrare a plcii (1) Limea de conlucrare
a plcii bef este dependent n principal de raportul
dintre limea plcii (distana dintre grinzi b) i deschiderea
grinzii l i este variabil n lungul deschiderii grinzii n funcie de
tipul ncrcrii i de schema static. La baza determinrii limii de
conlucrare a plcii st distribuia n direcie transversal a
eforturilor tangeniale n talpa de beton (fig. 3-1);
-
17
Fig. 31 Variaia eforturilor unitare tangeniale n talpa de
beton
(2) n diferitele norme de calcul se propun relaii acoperitoare
pentru determinarea limii de conlucrare a plcii, valabile pentru o
conlucrare continu ntre grinzile de lemn i placa de beton;
(3) Relaiile 3-1 i 3-2 in cont de tipul ncrcrii n determinarea
limii de conlucrare a plcii din beton:
- pentru ncrcri uniform distribuite:
blbbef
=
2
4,11 31
- pentru ncrcri concentrate:
blb
lbbef
= 8,04,11
2
32
(4) n calcule se recomand utilizarea relaiilor 3-1 i 3-2; (5)
Grosimea plcii se stabilete din condiia ca raportul rigiditilor
celor dou
elemente ce conlucreaz s fie subunitar:
122
11 IEIE
33
3.3 Ipoteze generale (1) Metoda de calcul a planeelor compuse ia
n considerare urmtoarele ipoteze: - grinda de lemn este simplu
rezemat; - elementele componente ale planeului compus sunt
interconectate prin intermediul
unor conectori avnd drept caracteristic de referin modulul de
alunecare K; - distana ntre conectori este constant sau variaz
uniform n funcie de fora
tietoare, ntre smin i smax, unde smax 4smin; smin pentru zona
marginal; smax pentru zona de mijloc.
3.4 Calculul la starea limit ultim i starea limit de serviciu
3.4.1 Caracteristicile seciunii compuse (1) Modul de lucru al
seciunii compuse i caracteristicile luate n calcul sunt
prezentate n fig. 3-2;
-
18
(2) Rigiditatea echivalent la ncovoiere a seciunii compuse se
determin cu relaia 3-4:
)()()( 22222222111111 aAEIEaAEIEEI ef +++= 34
unde: E1, E2 - valorile modulului de elasticitate longitudinal
la beton i lemn A1, A2 - aria seciunii de beton (cu bef calculat
conform relaiilor 3-1 i 3-2), respectiv
aria seciunii de lemn I1, I2 - momentul de inerie al seciunii de
beton (cu bef conform relaiilor 3-1 i 3-2),
respectiv momentul de inerie al seciunii de lemn
Fig. 32
(3) Coeficientul de reducere a rigiditii se determin cu relaia
3-5, astfel:
- pentru placa din beton:
211
21
1
1
lKsAE ef
+
=
pi 35
- pentru grinda din lemn: 2=1
unde: sef - distana echivalent ntre conectori K - modulul de
alunecare al elementului de conlucrare, care pentru calculul la
starea limit ultim este Ku, iar pentru starea limit de
exploatare normal este Kser
l
- lungimea grinzii simplu rezemate
Not : 1 placa de beton 2 grinda de lemn
-
19
(4) Distanele de la centrul de greutate al seciunii de beton,
respectiv al seciunii de lemn pn la centrul de greutate al seciunii
compuse, a1 respectiv a2, se determin cu relaiile 3-6 i 3-7,
astfel:
221
1 2a
hha
+= 36
222111
211112
)(AEAE
hhAEa
+
+=
37
unde: h1 - grosimea plcii de beton h2 - nlimea grinzii de
lemn
(5) Grosimea plcii se va verifica cu relaia 3-3.
3.4.2 Distana ntre conectori
(1) Distana ntre conectori variaz n funcie de efortul de
lunecare ntre o valoarea minim smin la reazeme i smax n zona median
a grinzii. Pentru simplificare, n calcule se va considera o distan
echivalent, astfel:
sef = 0,75 smin + 0,25 smax 38
(2) Se va respecta pct. 3.3 (1).
3.4.3 Verificarea eforturilor n seciunea compus la starea limit
ultim n stadiul iniial
(1) Eforturile normale de compresiune i ntindere n placa de
beton i n fibra extrem ntins a lemnului se determin cu
relaiile:
ef
Eddc EI
MaE)(111
1
=
39
ef
Eddm EI
MhE)(
5,0 111
= 310
ef
Eddt EI
MaE)(222
2
=
311
ef
Eddm EI
MhE)(
5,0 222
= 312
unde: MEd - moment ncovoietor de calcul
(2) Eforturile n placa de beton vor ndeplini condiiile: - la
partea superioar:
cddmdccd f+= 11 313
-
20
- la partea inferioar:
ctddcdmtd f= 11 314 (3) Eforturile la faa inferioar a seciunii
de lemn se verific cu condiia:
122 +md
dm
tod
dt
ff
315
unde: cdf , ctdf - rezistena de calcul la compresiune i ntindere
axial a betonului, conform SR EN 1992-1-1
dtf 0 , mdf - rezistena de calcul la ntindere respectiv
ncovoiere a lemnului conform, SR EN 1995-1-1
(4) Verificarea eforturilor tangeniale n centrul de greutate al
seciunii compuse se realizeaz astfel:
vdef
Ed fEIb
VhbE
= )(5,0
2
222
max 316
unde: 222a
hh += - distana de la faa ntins a seciunii de lemn i centrul de
greutate al
seciunii compuse VEd - fora tietoare de calcul
(5) Valoarea de calcul a forei n mbinare va respecta
condiia:
def
Edid REI
VsaAEF = )(min1111
317
unde: Rd - valoarea de calcul a capacitii portante n mbinare
conform pct. (8)
(6) Momentul plastic de calcul al mbinrii se determin
astfel:
M
ykyd
MM
= 318
unde: ykM - momentul plastic caracteristic al mbinrii, conform
relaiilor 3-19 la 3-22 M - coeficient parial aplicat proprietilor
materialului (7) Momentul plastic caracteristic al unei mbinri cu
tije metalice, determinat
conform formulelor empirice date n SR EN 409, are valorile:
- pentru mbinri cu cuie rotunde cu suprafa neted: 6,2180dM yk =
319
- pentru cuie cu seciune ptrat: 6,2270dM yk = 320
- pentru buloane i dornuri: 6
8,0 3dfM ukyk = 321
- pentru uruburi: 6
583,0 3dfM ukyk = 322
-
21
unde: fuk - valoarea caracteristic a rezistenei la ntindere a
elementului de mbinare, conform tabelelor 3-2 i 3-3
d - diametrul tijei n zona neted la uruburi sau latura ptratului
la cuie cu seciune ptrat (mm)
Tab. 3-1 Rezistena caracteristic ultim la ntindere pentru
buloane obinuite
Clasa bulonului 4,6 4,8 5,6 5,8 6,8 fuk N/mm2 400 320 500 500
600
Tab. 3-2 Rezistena caracteristic ultim la ntindere pentru bare
din oel obinuit
Tipul oelului S235 S275 S355 fuk N/mm2 400 400 500
(8) Rezistena mbinrii se determin ca valoare minim din
urmtoarele condiii:
- cedarea betonului la compresiune local la suprafaa de contact
dintre beton i elementul de conlucrare:
c
cmckd
EfdR
223,0= 323
c - coeficient parial pentru beton fck - valoarea caracteristic
a rezistenei la compresiune a betonului msurat pe
cilindri la 28 de zile
- ruperea la forfecare a elementului de conlucrare:
M
ukd
dfR
pi
48,0 2
= 324
- cedarea lemnului: dfMR dhydd 225,1= 325
fh2d - valoarea de calcul a rezistenei de strivire local a
elementului de lemn
3.4.4 Verificarea eforturilor n seciunea compus la starea limit
ultim n stadiul final
(1) Fenomenul de curgere lent al elementelor compuse lemn-beton
este influenat de particularitile comportrii n timp a materialelor
componente precum i de condiiile de mediu existente (temperatur,
umiditate);
(2) Comportarea diferit sub ncrcri de lung durat a elementelor
componente ale unui planeu lemn-beton se va lua n considerare prin
reducerea modulilor de elasticitate ai lemnului i betonului i
modulului de alunecare al conlucrrii, astfel:
- pentru beton: )),(11(
0, t
EE cmfincm+
=
326
),( 0t - coeficient de fluaj pentru beton conform SR EN
1992-1-1
-
22
- pentru lemn: )1
%1
%(1
,
defdefmeanfinmean k
Qk
GEE+
++
=
327
kdef - coeficient care ia n considerare deformaia n funcie de
timp sub efectul fluajului i umiditii, conform SR EN 1995-1-1
tabelul 3.2 pentru lemn i materiale lemnoase
%G, %Q - procent din ncrcarea permanent, respectiv variabil -
pentru conectori:
def
ufinu k
KK+
=
1, 328
Ku,fin - valoarea final a modulului de alunecare instantaneu
pentru starea limit ultim kdef - coeficient pentru mbinri conform
SR EN 1995-1-1 pct. 2.3.2.2.(4) (3) Se va reface calculul cu
relaiile de la pctele 3.4.1 i 3.4.3 utiliznd modulii de
elasticitate la lemn i beton, precum i modulul de alunecare,
calculai conform pctului 3.4.4.
3.4.5 Verificarea la starea limit de serviciu n stadiul
iniial
(1) Verificarea sgeii n stadiul iniial se va efectua lund n
considerare modulii de elasticitate medii pentru beton Ecm i lemn
Emean, respectiv modulul de alunecare Kser;
(2) Se vor reface calculul i verificrile elementului compus
conform pct. 3.4.1. i 3.4.3;
(3) Sgeata instantanee final se va calcula conform SR EN
1995-1-1, astfel:
QinstGinstinst www ,, += 329
winst,G; winst,Q - sgeata instantanee pentru aciunea permanent G
respectiv, aciunea variabil Q
(4) Sgeata instantanee final trebuie s se ncadreze n domeniul
recomandat al valorilor limit indicat n SR EN 1995-1-1.
3.4.6 Verificarea la starea limit de serviciu n stadiul
final
(1) Verificarea sgeilor n stadiul final se va efectua lund n
considerare modulii de elasticitate transformai funcie de
deformaiile n timp i ncrcare pentru beton i lemn, respectiv
reducerea modulului de alunecare Kser, astfel:
- pentru aciuni permanente:
- beton: )),(11(
0, t
EE cmfincm+
=
330
),( 0t - coeficient de fluaj pentru beton conform SR EN 1992-1-1
- lemn: )
11(1
,
defmeanfinmean k
EE+
= 331
- conectori: def
serfinser k
KK+
=
1, 332
- pentru aciuni variabile:
- beton: )),(11(
0, t
EE cmfincm+
=
333
-
23
- lemn: )1
1(,
defmeanfinmean k
EE+
= 334
- conectori: def
serfinser k
KK+
=
1, 335
(2) Se vor reface calculul i verificrile elementului compus
conform pct. 3.4.1 i 3.4.3;
(3) Sgeata final se va calcula conform SR EN 1995-1-1, astfel:
QfinGfinfin www ,, += 336
wfin,G, wfin,Q - sgeata n stadiul final pentru o aciune
permanent G respectiv o aciune variabil Q
(4) Sgeata final trebuie s se ncadreze n domeniul recomandat al
valorilor limit indicat n SR EN 1995-1-1.
3.4.7 Verificarea planeului compus n zonele de moment ncovoietor
negativ
(1) Momentul ncovoietor capabil al seciunii compuse n direcia
longitudinal a grinzilor de lemn se determin ca i pentru o seciune
din beton armat, pe baza distribuiei eforturilor unitare normale
conform fig. 3-3. Se neglijeaz aportul seciunii transversale de
lemn.
Fig. 33 Distribuia eforturilor unitare normale pentru moment
negativ Unde:
Ns - rezultanta eforturilor de ntindere; MRd - moment ncovoietor
negativ; Ncm - rezultanta eforturilor unitare normale de
compresiune z - bra de prghie As - seciunea armturii de rezisten
dispus pe reazem, n mm2/m; as - distana de la centrul de greutate
al armturii pn la fibra superioar de beton
a plcii compuse xpl - distana ntre axa neutr plastic i fibra cea
mai comprimat a seciunii de
beton ds - nlimea util a seciunii de beton
zNM sRd = 337
-
24
(2) Rezultanta eforturilor de ntindere sN din armtura de pe
reazem i braul de prghie z se determin cu relaiile: sdss fAN = 338
spl a-0,5x-hz = 339
(3) Rezultanta eforturilor unitare normale de compresiune din
beton, calculat pentru o lime unitar de plac b = 1 m, este: cdplcm
fxbN = 340
Poziia axei neutre plx se determin din ecuaia de proiecie cms NN
= :
cdspl bfNx /= 341
4 PREVEDERI CONSTRUCTIVE
4.1 Dimensiuni (1) Grosimea minim a plcii de beton este h1=60
mm; (2) Dac placa de beton are rol de diafragm orizontal grosimea
minim va fi
h1=80 mm; (3) Se recomand ca deschiderea maxim a grinzilor din
lemn s fie:
o pentru grinzi din lemn masiv : lmax=5,0 metri o pentru grinzi
din lemn ncleiat : lmax=8,0 metri
(4) Se recomand ca raportul dintre nlimea grinzilor din lemn h2
i deschiderea planeului l s fie: 16...25
2
=
hl
.
4.2 Armare (1) Armtura utilizat trebuie s respecte prevederile
punctului 2.2.3; (2) Acoperirea minim cu beton este cmin=10 mm; (3)
Toleranele admisibile n poziionarea armturilor vor respecta
condiiile din
SR EN 1992-1-1; (4) n cazul n care din calcule nu este necesar
armarea la partea inferioar a
plcii din beton se va prevedea armtur constructiv, astfel: -
distana dintre bare, att pe direcia transversal ct i longitudinal
trebuie s fie
maxim 250 mm; - aria minim a armturii, pentru fiecare direcie,
este de 250 mm2/m; - diametrul minim al armturilor este dmin=6 mm;
(5) Armturile din plase legate cu srm, utilizate la armarea plcilor
compuse, se
amplaseaz din diferite considerente n anumite zone, astfel: - n
zonele de reazem, la partea superioar a plcii: avnd rol de rezisten
pentru
preluarea momentelor negative; - n zonele de cmp, la partea
inferioar a plcii: avnd rol de rezisten pentru
preluarea momentelor pozitive;
-
25
(6) Dac planeul a fost calculat ca o succesiune de plci simplu
rezemate, la partea superioar a elementului de reazem se prevede o
armtur minim, respectnd ambele condiii:
- procent din seciunea de beton: As,min = 0,4%Ac; - minim 80
mm2/m. (7) Armtura utilizat trebuie s respecte prevederile
punctului 2.2.3;
4.3 Conectori (1) Conectorii de tip cuie se dispun pe unul sau
dou rnduri alternant n cruci
perpendicular pe grinda de lemn. Diametrul minim al cuielor este
dmin= 8 mm; (2) Conectorii de tip urub se dispun pe unul sau dou
rnduri alternant n cruci,
nclinai la un unghi de 45 fa de grinda de lemn. Diametrul minim
al urubului este dmin= 6 mm;
(3) Dispunerea conectorilor pe grinda de lemn se face conform
fig. 4-1.
Fig. 41 Dispunerea conectorilor
(4) Distana ntre conectori se recomand a se ncadra ntre
urmtoarele valori:
smin = 80 mm ... 150 mm smax = 150 mm ... 300 mm
4.4 Rezemare (1) Planeele compuse lemn-beton reazem pe tot
conturul lor prin intermediul
centurilor din beton armat, pe perei portani din zidrie de
crmid. Sunt excluse reazemele concentrate (stlpi);
(2) La construcii noi se vor respecta: - condiiile de rezemare
prevzute n SR EN 1995-1-1 pentru grinzile de lemn; - condiiile de
ancorare a plcii de beton pe tot conturul n centuri din beton
armat,
realizate conform CR 6; (3) n fig. 4-2 este prezentat o
modalitate de rezemare a planeului compus pentru
construcii noi; (4) La construcii vechi se va proceda conform
rezultatelor evalurii i analizei
efectuate dup P100-3. Placa de beton se va ancora n centuri
create la faa interioar a pereilor (fig. 4-3), la faa exterioar
(fig. 4-4) sau sub grinzile din lemn (fig. 4-5); continuitatea
plcii de beton n dreptul reazemelor intermediare se va asigura prin
turnarea betonului din plac n goluri create n zidria existent.
Armtura prevzut n aceste goluri se va dimensiona astfel nct s fie
asigurat transmiterea eforturilor dintr-o deschidere a plcii n
cealalt;
(5) La contactul elementelor de lemn cu alte materiale, unde se
produc umeziri din diferite cauze, lemnul se protejeaz prin
straturi hidroizolante sau, dac este posibil, contactul se face
prin piese din materiale rezistente la umiditate, astfel nct s se
poat crea spaii libere de continu aerare a elementelor de lemn;
(6) Poriunile grinzilor de lemn care se afl n contact cu zidria
se protejeaz n dreptul reazemului cu hidroizolaie, alctuit din unul
sau dou straturi de carton sau pnz
-
26
bitumat. Captul grinzii se monteaz la o distan de aproximativ 2
cm de zidrie, crend astfel un loca de aerisire.
Fig. 42
Fig. 43
-
27
Fig. 44
Fig. 45
-
28
4.5 Aptitudinea de exploatare (1) Pentru a se asigura
durabilitatea planeelor compuse lemn-beton, n procesul
de exploatare este necesar ca: elementele de lemn ale planeului
s nu fie expuse aciunii umiditii; s fie asigurate msuri de protecie
pentru a evita apariia condensului sau crearea
de umiditi prea mari n ncperi; executarea de perei despritori
sau sobe pe planee s se fac n urma unei
expertize tehnice i n baza unui proiect conform reglementrilor n
vigoare; n cazul spaiilor nchise (subsoluri, poduri) s se prevad
msuri de aerisire i
ventilare; dispunerea traseelor de instalaii sanitare, electrice
sau gaze s se fac conform
reglementrilor n vigoare; (2) Sistemele de protecie a
elementelor din lemn mpotriva agenilor chimici i
biologici se vor alege n funcie de natura i starea grinzilor din
lemn, de natura i agresivitatea mediului, de durabilitatea estimat
a proteciei;
(3) Natura si gradul de agresivitate a mediului se stabilesc de
ctre proiectant n baza evalurii rezultatelor analizelor calitative
i cantitative de ageni agresivi (chimici i biologici) i ale
umiditii relative i temperaturii aerului. Agenii agresivi chimici i
biologici care acioneaz asupra construciilor din lemn sau a
elementelor sale sunt clasificai conform ST-049;
(4) Definirea claselor de exploatare din punct de vedere al
agresivitii mediului se stabilesc conform ST-049, SR EN 335-1 i NP
005;
(5) Clasele de risc de atac biologic se stabilesc conform SR EN
335-1, NP 005; (6) Sistemele de protecie aplicate pe suprafaa
elementelor din lemn mpotriva
agenilor agresivi trebuie s ndeplineasc criteriile de performan
i cerinele eseniale, funcionale i tehnologice menionate n
ST-049;
(7) Criteriile i nivelurile de performan pentru grinzile de lemn
i pentru sistemele de protecie sunt definite n ST 049 pentru:
stratul suport: grinzile de lemn sau cofrajul pierdut; sistemele
de protecie mpotriva agenilor fizicochimici, prezentate ca
valori
concrete, minime, pentru a obine o protecie eficient a lemnului;
sistemele de protecie mpotriva agenilor biologici; (8) Condiiile
minimale se refra la sa le ndeplineasc elementele principale
ale
construciei astfel nct ntreaga construcie s corespund unui
anumit grad de rezisten la foc, ce caracterizeaz stabilitatea la
foc a acesteia, trebuie s ndeplineasc condiii minime de
combustibilitate i de rezisten la foc precizate n P118; Trebuie sa
fie in concordamt cu P118
(9) Pentru grinzile de lemn ce fac parte integrant din planeul
compus, prin tratament ignifug se va asigura minim clasa de
combustibilitate C2(CA2b) dificil inflamabile, n conformitate cu
P118/99 (clasa de reacie la foc echivalent conform ordin 269/2008)
respectiv conform propunerii de modificare a P118;
(10) Produsele de ignifugare trebuie s respecte prevederile
generale ct i condiiile de pregtire a suprafeelor, condiiile i
tehnologia de aplicare prevzute n C58.
5 COMPORTARE N TIMP (1) Urmrirea comportrii n exploatare se va
realiza conform cu in rereinte fara
titlul Regulamentul privind urmrirea comportrii n exploatare,
interveniile n timp i postutilizarea construciilor precum i P130
prin urmrirea curent, care este o activitate de urmrire a
comportrii construciei prin observarea i nregistrarea unor aspecte,
fenomene
-
29
i parametri ce pot semnala modificri ale capacitii construciei
de a ndeplini cerinele de rezisten, stabilitate i durabilitate
stabilite prin proiect;
(2) Urmrirea curent are un caracter permanent, durata ei
coinciznd cu durata de serviciu efectiv a cldirii;
(3) Organizarea urmririi curente a comportrii construciilor noi
sau vechi revine n sarcina proprietarilor i/sau a utilizatorilor,
care o execut cu personal i mijloace proprii sau n cazul n care nu
au personal cu mijloace necesare pentru a efectua aceast
activitate, pot contracta activitatea de urmrire curent cu o firm
abilitat n aceast activitate;
(4) Prevederi de urmrire curent la construciile noi: Se vor avea
n vedere identificarea prin observaii vizuale sau cu dispozitive
de
msurare a urmtoarelor fenomene: tasri n zona de rezemare a
grinzilor de lemn, crpturi longitudinale n grinzile de lemn,
deformaii exagerate pe vertical la mijlocul deschiderii planeului,
apariia local a unor pete pe finisajul existent din umezire sau
prezena mucegaiurilor;
Principalele zone avute n vedere la urmrirea curent sunt: zonele
de rezemare i la mijlocul deschiderii grinzilor din lemn;
n funcie de finisajul aplicat la partea inferioar a planeului
compus se va prevede accesul la elementele necesare a fi
inspectate;
Beneficiarul/ utilizatorul are obligaia verificrii comportrii o
dat la ase luni, precum i dup orice eveniment deosebit (cutremur,
inundaie, ploi toreniale, cderi masive de zpad, suprancrcri
accidentale cu materiale, explozii, incendii, etc.);
Personalul nsrcinat cu efectuarea activitii de urmrire curent,
va ntocmi rapoarte ce vor fi menionate n Jurnalul evenimentelor i
vor fi incluse n Cartea Tehnic a construciei. n cazul n care se
constat deteriorri avansate ale structurii construciei,
beneficiarul va solicita ntocmirea unei expertize tehnice;
(5) Prevederi de urmrire curent la construciile vechi: Se vor
avea n vedere identificarea prin observaii vizuale sau cu
dispozitive de
msurare a urmtoarelor fenomene: tasri n zona de rezemare a
grinzilor de lemn, crpturi longitudinale n grinzile de lemn,
deformaii exagerate pe vertical la mijlocul deschiderii planeului,
apariia local a unor pete pe finisajul existent din umezire sau
prezena mucegaiurilor, apariia unor degradri a centurilor noi
turnate pe zidria existent.
Principalele zonele avute n vedere la urmrirea curent sunt:
zonele de rezemare i la mijlocul deschiderii grinzilor din lemn ct
i cele care se vor stabili mpreun cu expertul tehnic.
n funcie de finisajul aplicat la partea inferioar a planeului
compus se va prevede accesul la elementele necesare a fi
inspectate.
Beneficiarul/ utilizatorul are obligaia verificrii comportrii,
trimestrial n primii doi ani dup care o dat la ase luni, precum i
dup orice eveniment deosebit (cutremur, inundaie, ploi toreniale,
cderi masive de zpad, suprancrcri accidentale cu materiale,
explozii, incendii, etc.).
Personalul nsrcinat cu efectuarea activitii de urmrire curent va
ntocmi rapoarte ce vor fi menionate n Jurnalul evenimentelor i vor
fi incluse n Cartea Tehnic a construciei. n cazul n care se constat
deteriorri avansate ale structurii construciei, beneficiarul va
solicita ntocmirea unei expertize tehnice;
(6) Orice modificare a destinaiei spaiului se va realiza n baza
unei expertize tehnice i conform reglementrilor n vigoare.
-
30
6 PREVEDERI DE EXECUIE I TEHNOLOGIE
6.1 Prevederi pentru construcii noi
(1) Procedura general pentru executarea unui planeu compus
lemn-beton la construcii noi este urmtoarea:
Distribuirea grinzilor din lemn pe pereii portani din zidrie la
distanele precizate n proiect;
nainte de pozarea grinzilor din lemn se prevede hidrolizolarea
capetelor acestora; Executarea de sprijiniri provizorii a grinzilor
din lemn, de regul la 1/3 din
deschidere; Executarea cofrajului prin dispunerea acestuia la
partea superioar a grinzilor din
lemn sau n interspaiile dintre grinzile de lemn; Dispunerea unei
folii PVC sau carton asfalt pentru protejarea grinzilor din
lemn
contra umezirii n urma turnrii betonului; Repartizarea
conectorilor la distanele prevzute n proiect; Dispunerea armturilor
din placa din beton i ancorarea acestora n centurile din
beton armat de pe contur conform proiectului; Verificarea
dispunerii conectorilor i a armturilor conform proiectului;
Turnarea betonului din plac i centuri cu respectarea normelor n
vigoare; Protejarea betonului proaspt turnat mpotriva
deshidratrii.
6.2 Prevederi pentru construcii vechi (2) Procedura general
pentru realizarea unui planeu compus lemn-beton la
cldiri existente este: Evaluarea strii de degradare a grinzilor
existente din lemn. Se vor urmri
degradri ca: - putrezirea capetelor grinzilor din lemn - apariia
unor defecte sau crpturi n cmpul grinzilor - apariia unor deformaii
mari datorit modificrii ncrcrilor Remedierea
degradrilor/consolidarea grinzilor din lemn. Cele mai frecvente
soluii sunt: - nlocuirea grinzilor din lemn ale cror capete sunt
putrezite - dispunerea unor eclise laterale din dulapi de lemn,
antiseptizate, care se
solidarizeaz de grinda existent cu ajutorul cuielor sau
uruburilor - dispunerea unor reazeme din profile U, solidarizate de
grinda existent cu buloane Introducerea unor grinzi noi din lemn,
poziionate ntre cele existente Executarea de sprijiniri provizorii
ale grinzilor din lemn, de regul la 1/3 din
deschidere ndeprtarea pardoselii existente, a straturilor de
izolaie (pmnt, zgur, etc.) i a
tavanului n cazul n care este degradat; Realizarea cofrajului
pentru centurile perimetrale prevzute pentru ancorarea
armturilor din plaeul compus; Executarea cofrajului planeului
compus prin dispunerea acestuia la partea
superioar a grinzilor din lemn sau n interspaiile dintre grinzi;
Dispunerea unei folii PVC sau carton asfalt pentru protejarea
grinzilor din lemn
contra umezirii n urma betonrii; Repartizarea conectorilor la
distanele prevzute n proiect;
-
31
Dispunerea armturilor din placa din beton i ancorarea acestora n
centurile din beton armat de pe contur; n cazul plcilor continue se
vor realiza golurile de continuitate cu placa alturat;
Verificarea dispunerii conectorilor i a armturilor conform
proiectului; Turnarea betonului din centuri i plac conform normelor
n vigoare; Protejarea betonului proaspt turnat mpotriva
deshidratrii.
-
32
BIBLIOGRAFIE
/1/ Becker, H- Vorschlag zur Bemessung von
Holz-Beton-Verbundkonstruktionen nach den einheitlichen Regeln der
europischen Gemeinschaft (Eurocodes).Lucrare de diplom, Ecole
Polytechnique Fdral de Lausanne, Elveia 1990. /2/ Blass, H.J.;
Ehlbeck, J; Van der Linden, M.L.R; Schlager, M- Trag- und
Verformungsverhalten von
Holz-Beton-Verbundkonstruktionen.Forschungsbericht der
Versuchsanstalt fr Stahl, Holz und Steine, Universitt Karlsruhre
(TH), 1995 /3/ Blass, H.I, Schlager, M, Van der Linden, M. Trag und
Verformungsverhalten von Holz eton Verbundkonstruktionen. Teil 1
u.2 Bauen mit Holz 5/96,6/96. /4/ Ceccotti, A,; Covan, C Behaviour
of Timber and Concrete Composite Load-Bearing Structures. IUFRO
Timber Engineering Group Meeting,Saint John, New Brunswick, Canada,
1990. /5/ Girhammar, U.A. Nail plates as shear connectors in
composite timber and concrete structures. Proceedings of 12 th
IABSE Congress, Vancouver, 1984. /6/ Godycki, T; Pawlica, J;
Klesczewski, J Verbunddecke aus Holzrippen und Betonplatte.
Bauingenieur, nr. 59, 1984. /7/ Kreuzinger, H Berechnungsmethoden
Verbundkonstruktionnen Holz-Beton,QS- Bauweise. Technische
Universitt Mnchen, oktober 1994. /8/ Kng, R. Verbunddecke Holz
Leichtbeton. Theoretische und experimentelle Untersuchung der
Verbundkonstruktion aus Holz und Leichtbeton mit Holzschrauben als
Verbundmittel. Teil 1- Bericht F 1108, Graz, 1997. /9/ Linden,van
der, M.L.R. Calculation Methods for Creep of Timber-Concrete
Composite Beams. T.U.Delft, december 1995 /10/ Linden, van der,
M.L.R. Monte Carlo Simulations of Timber-Concrete Composite Beams
Tests. T.U. Delft, march 1996. /11/ Marusceac, D Construcii moderne
din lemn . Editura Tehnic Bucureti,1997 /12/ Meierhofer,U-
Untersuchungen und Entwicklungen zum mechanischen Verbund von Holz
und Beton. Schweizer Ingenieur und Arhitekt 37, 1994. /13/
Natterer, I; Hoeft, M- Zum Tragverhalten von
Holz-Beton-Verbundkonstruktionen Forschungsbericht CERS, nr. 1345,
Ecole Polytechnique Fdral de Lausanne, Elveia, 1997. /14/
Scheiflinger, G. Deckenkonstruktionen aus Holz und Holzwerkstoffen.
Diplomarbeit, T.U. Graz, 1995. /15/ Thomi, M; Waibel, H Entwicklung
und Fertigung von Verbundelementen. Fortbildungskurs 1994 Holzbau
der EMPA. /16/ Gelfi M, Giuriani E, Marini A - Stud shear
connection design for composite concrete slab an wood beams.
Journals of Structural Enineering, 2000 /17/ Frangi A, Fontana M A
design model for the fire resistance of timber-concrete composite
slabs. International Association for Bridge an Structural
Engineering (IABSE) Conference Innovative Wooden Structures and
Bridges, Lahti, Finland (2001) /18/ Cercetri de laborator privind
conlucrarea lemn-beton. Contract 9/1996 faza A.115.2, INCERC
Timioara, noiembrie 1997. /19/ Liana Bob : Contribuii privind
utilizarea elementelor compuse pentru realizarea structurilor de
rezisten. Tez de doctorat, februarie 1999. /20/ Elaborarea unor
metodologii perfecionate de evaluare a strii construciilor n
vederea precizrii soluiilor de reabilitare i a modului de ntreinere
a construciilor. Contract 9/1996, faza A. 16.1, INCERC-Timioara,
octombrie 1999.
-
33
/21/ Studiu de sintez privind utilizarea elementelor compuse
lemn-beton la reabilitarea planeelor existente din lemn.Contract
9/1996,faza A.16.3 INCERC-Timioara, decembrie 1999. /22/ Planee
compuse lemn beton. Studiu de sintez asupra cercetrilor efectuate
pn n prezent asupra planeelor compuse lemn beton. Contract nr.
34484/2002, Faza 1, Program grant A, cond CNCSIS 1397
INCERC-Timioara iulie 2002. /23/ Studii i cercetri experimentale pe
epruvete asupra conlucrrii lemn-beton Contract nr. 34484/2002 Grant
program A cod CNCSIS 1397 faza 2 INCERC-Timioara, octombrie 2002.
/24/ Planee compuse lemn-beton cu grinzi din lemn masiv i plac din
elemente prefabricate de beton. Studiu i ncercri experimentale.PN
06-11-04-05/2006. Contract nr. 11N/2006. Faza 1/2006 INCERC
Timioara. /25/ Planee compuse lemn-beton cu grinzi din lemn masiv i
plac din elemente prefabricate de beton.PN 06-11-04-05/2006.
Contract nr. 11N/2006. Faza 2/2007 INCERC Timioara. /26/
Reglementari privind calculul si alcatuirea planseelor compuse
lemn-beton. PN 06-11-04-05/2006. Contract nr. 11N/2006. Faza 3/2007
INCERC Timioara. /27/ Cercetri experimentale privind comportarea
planeelor compuse lemn-beton. Contract 9/1996, faza A.127.1,
INCERC-Timioara, aprilie 1998
-
34
ANEXA A INCERCAREA LA FORFECARE PE EPRUVETE Aspecte generale
(1) Prin ncercrile specifice se urmrete determinarea modulului
de alunecare al conectorilor alii dect cei la care face referire
prezentul ghid;
(2) Incercarea la forfecare se realizeaz conform prevederilor
din SR EN 26891;
Incercarea la forfecare pe epruvete (1) Se vor confeciona cel
puin cel puin ase epruvete, alctuite conform fig.A-1, (2)
Conectorii se vor dispune la o distana s ntre ei.
Fig. A1
(3) Parametrii utilizai la procedura de ncrcare sunt definii n
baza unei estimri iniiale a ncrcrii maxime Fest. Aceast valoare
este obinut din experienta, din calcule sau din rezultatele
ncercrilor preliminare pe o epruvet lemn-beton i este meninut pe
toat durata ncercrilor fiind modificat numai dac pe parcursul
ncercrilor, valoarea medie a forei maxime difer cu peste 20% din
cea estimat Fest;
Efectuarea ncercrilor experimentale (1) Incercarea epruvetelor
se realizeaz pe un stand specializat; (2) Incercarea se efectueaz
urmrind ncrcarea pn la 70% din fora de
forfecare maxim estimat, dup acest punct verificndu-se
deformaia; (3) Incercarea se va considera ncheiat atunci cnd:
- fora de forfecare maxim estimat Fest este atins - deplasarea
dintre lemn i beton este 15 mm.
(4) Durata total a ncercrii unei epruvete trebuie s fie ntre un
minim de 10 de minute i maximum de 15 minute. n fig.A-2 este trasat
curba de timp-ncrcare;
-
35
Fig. A2 Curba timp-incrcare
Determinarea capacitii portante i a modulului de alunecare
(1) Fora maxim Fmax rezult din diagrama for-deplasare trasat cu
valorile obinute n urma ncercrilor experimentale;
(2) Modulul de alunecare al mbinrii Kser se determin n funcie de
valoarea forei de forfecare maxime estimate i deformaia
corespunztoarea valorilor a dou fore din timpul ncercrii,
astfel:
)(34
4,0
1,04,0
=est
ser
FK A1
unde: 4,0 - deformaia aferent unui procent de 40% din Fest; 1,0
- deformaia aferent unui procent de 10% din Fest;
Fest- fora estimat prin calcule sau ncercri iniiale