Despre proiectarea de rezistență a unei case pe structură din lemn

„Paza bună trece primejdia rea” – cam așa am putea sumariza rolul important pe care îl joacă etapa de proiectare de rezistență pentru orice construcție, inclusiv a caselor din lemn pe structură de tip timberframe, cum sunt cele pe care le realizăm noi.

Vei afla în cele ce urmează care sunt etapele proiectării de rezistență și ce presupune fiecare.

Ce este proiectarea de rezistență? Proiectarea de rezistență stabilește regulile, principiile și indicatorii de bază în funcție de care se va realiza efectiv construcția.

Această etapă – care este mai mult teoretică și presupune numeroase calcule – este vitală deoarece dictează sistemul structural al clădirii, funcționalitatea, durabilitatea, precum și costurile finale ale proiectului. Astfel, scade riscul de apariție a unor probleme în timpul execuției și mai ales în perioada de utilizare a casei.

Mai mult, dacă proiectarea de rezistență se face eficient, atunci se pot ține sub control toți parametrii: consumul de materiale, costurile, termene de livrare, condițiile, calitatea, eficiența, asigurându-se la final satisfacția și siguranța clientului.

Când se face? Nu te lăsa păcălit: proiectarea de rezistență este una dintre primele etape ale realizării unei construcții și începe, de fapt, de la eliberarea certificatului de urbanism – asta pentru că întreaga echipă de proiectare trebuie să știe de la început dacă sunt cerute o serie de avize, acorduri speciale sau studii de specialitate, deoarece acest lucru poate influența proiectarea clădirii.

Cine o face? Specialistul capabil de un asemenea proiect este inginerul proiectant: acesta este cel care urmărește îndeplinirea condițiilor de siguranță (rezistență, stabilitate, durabilitate) atât la acțiuni gravitaționale, cât și la acțiunea vântului și mai ales a acțiunii seismice seismice.

De asemenea, el mai urmărește un aspect important. În baza experiențelor anterioare, a cunoștințelor detaliate în domeniul construcțiilor, poate realiza o economie în ceea ce privește materialele necesare realizării construcției, eficientizând astfel investiția.

Proiectul realizat de inginerul structurist cuprinde și toate pericolele ce pot apărea pe durata de execuție și, acolo unde este cazul, pe durata exploatării. Mai mult, este de datoria sa să stabilească vizite pe șantier ca să se asigure că totul merge conform planului. Tot acesta este cel care dă date referitoare la sarcinile maxime ce se pot aplica asupra construcției, astfel încât să se evite utilizarea necorespunzătoare a spațiilor proiectate.

Este foarte important de înțeles faptul că realizarea unei construcții implică o

întreagă echipă, de la arhitect, la ingineri (care se ocupă de partea de calcul structural și higrotermic al clădirii, precum și de calculul instalațiilor), până la executant.

Ce normative trebuie respectate: Toate calculele realizate pentru dimensionarea unei clădiri sunt bazate pe o serie de normative naționale, coduri de proiectare, metodologii de calcul și standarde europene (așa-numitele eurocoduri).

Aceste documente prezintă, printre altele, o serie de recomandări, limitări, formule de calcul, verificări, condiții minimale de respectat, condiții constructive și multe alte aspecte ce sunt luate în considerare atât pentru calculul infrastructurii (fundațiilor), cât și a suprastructurii.

Printre cele mai importante normative pe care le folosim pentru proiectarea caselor noastre din lemn pe structură de tip timberframe, putem aminti:

• P100-1/2013 Cod de proiectare seismic – partea I – prevederi de proiectare pentru clădiri
• NP 112-2014 – Normativ privind proiectarea fundațiilor de suprafață
• CR 0-2012 – Cod de proiectare. Bazele proiectării construcțiilor
• CR 1-1-3/2012 – Cod de proiectare. Evaluarea acțiunii zăpezii asupra construcțiilor
• CR 1-1-4-2012 – Cod de proiectare. Evaluarea vântului asupra construcțiilor
• NP 0005-03 – Normativ privind proiectarea construcțiilor din lemn
• SR EN 1990 – EUROCOD: Bazele proiectării structurilor (inclusiv anexa națională SREN 1990/NA și eratele aferente)
• seria SR EN 1991-1-1 – SR EN 1991-7 – EUROCOD 1: Acțiuni asupra structurilor (inclusiv anexele naționale și erate)
• SR EN 1995-1-1 – EUROCOD 5: Proiectarea structurilor din lemn. partea 1-1: generalități – reguli comune și reguli pentru clădiri (inclusiv anexele naționale și erate)

Predimensionarea elementelor structurale constă într-o etapă în care pe baza experienței de proiectare și a anumitor reguli prevăzute în normele de proiectare, inginerul structurist stabilește o serie de valori pentru secțiunile transversale (lățime și înălțime) ale elementelor structurale.

De ce e importantă? Cu cât aprecierea inițială a dimensiunilor necesare ale elementelor este mai bună, cu atât acestea vor fi modificate mai puțin în fazele următoare ale proiectării. Acest pas este extrem de important a fi realizat într-un mod cât mai corect și complet deoarece:

• pe baza secțiunilor transversale determinate, se calculează greutatea întregului ansamblu structural care influențează masiv încărcările gravitaționale (în direcție verticală) care acționează asupra clădirii;
• dimensiunile rezultate în această etapă influențează modul global de răspuns al clădirii în etapa de modelare a structurii.

După predimensionarea elementelor structurale, e nevoie ca inginerul structurist să stabilească valorile celor mai importanți factori care acționează asupra structurii:

• încărcările permanente (greutatea proprie a elementelor care compun clădirea)
• încărcările variabile (încărcări utile, vânt, zăpadă sau împingerea pământului)
• încărcările datorate acțiunii seismice (cutremur).

Calculul încărcărilor e important pentru a asigura rezistența clădirii – dacă nu se iau în seamă, atunci e posibil să ai parte de surprize neplăcute, iar casa să nu fie pe cât de sigură ai vrea să fie.

Așa cum ai observat, tot în această etapă, se analizează și parametrii care vor fi luați în calcul în determinarea efectelor acțiunii seismice – pentru că oricine vrea ca locuința sa să se comporte bine la un cutremur, corect?

Folosind un program de calculul dedicat se modelează structura de rezistență a clădirii. Acolo se introduc și valorile încărcărilor determinate în etapa anterioară și se rulează o analiză. Aceasta va furniza rezultatele și vom putem vedea, de exemplu, cum e influențată structura de un cutremur, cum se deformează structura, precum și valori care ne arată care sunt eforturile înregistrate în elementele structurii.

Un cutremur poate provoca pagube serioase unei structuri, așa că etapa de verificare a deplasărilor laterale este foarte importantă, în ideea ca funcțiunea unei clădiri să fie menținută pe durata de exploatare chiar dacă au fost seisme. Practic, prin această verificare se urmărește limitarea degradărilor elementelor nestructurale și ale instalațiilor, și cel mai important, evitarea pierderilor de vieți omenești prin colapsul elementelor nestructurale.

Numită și verificarea de rezistență, această etapă presupune verificarea rezistenței elementelor structurale la eforturile dezvoltate în structură (pe ideea dacă „ține” sau nu).

Noi, la casele Dimmer folosim pereții de OSB pentru rigidizarea cadrului de lemn, acestea având rol structural, fiind foarte rezistente – „țin” casa la vânt și cutremur. Punctele de prindere sunt calculate astfel încât placa de OSB să facă corp comun cu cadrul și să nu existe nici cel mai mic risc de cedare structurală. Astfel, e nevoie să se știe încă din faza de proiectare numărul de cuie cu care se prinde o placă din OSB de montanții din lemn.

În această etapă se dimensionează și se verifică ancorele de forfecare care preiau acțiunile orizontale (seism și vânt) și ancorele de tip hold-down care au principalul rol în a ține panourile de pereți pe pozițiile inițiale fără a le permite o răsturnare.