Generalitati – grinzi lamelare Glulam

Grinzile lamelare (Glulam- Glue Laminated Timber) sunt printre primele elemente inventate de lemn prelucrat folosit la structuri de rezistenta. Aceste grinzi au fost folosite prima data in jurul anului 1900, ulterior fiind inventat placajul de lemn, placile mdf, placile osb si altele.Grinzile stratificate au rezistenta si rigiditate mari, iar raportat la greutatea lor si capacitatea de a prelua incarcari sunt mai rezistente decat otelul.

Grinzile stratificate sunt piese de lemn obtinute din mai multe lamele de lemn asezate si lipite prin presare, una peste cealalta. Exista doua tipuri de grinzi lamelare din punct de vedere al stratificatiei si anume:

  • Grinzi stratificate cu lamele avand acceasi rezistenta mecanica, numite grinzi omogene si notate  ex. GL24h
  • Grinzi stratificate in care lamelele de deasupra, 1/6 din grosimea grinzii, si cele de dedesubt, 1/6 din grosimea grinzii,  au rezistente mecanice mai mari decat lamelele din mijlocul grinzii. Ele se numesc grinzi lamerale combinate si sunt notate ex. GL24c.

Procesul de productie Glulam

Procesul de productie al grinzilor lamelare (Glulam) trece prin mai multe etape:

  1.  Sortarea bustenilor. Sunt eliminati bustenii care prezinta defecte majore.
  2.  Debitarea bustenilor. Se foloseste numai lemnul din inima busteanului , nu si lemnul tanar din margine, cu rezistente mai mici.
  3.  Sortarea grinzilor rezultate. Sunt inlaturate acele grinzi , care in urma taierii bustenilor au defecte majore.
  4. Uscarea grinzilor in camere de tratare specializate. Toate lamelele folosite au un grad de uscare intre 6 si 15%. Intre toate piesele folosite la o grinda lamelara nu trebuie sa fie diferente de umiditate mai mari de 5% .
  5. Clasificarea dupa rezistenta a grinzilor.
  6. Inlaturarea defectelor ( noduri moarte, cazatoare, alte defecte) prin taierea si eliminarea lor.
  7. Realizarea lamelelor de lemn prin imbinarea lor in dinti.
  8. Aplicarea adezivului pe fiecare lamela,asezarea lamelelor una peste alta si presarea lor,in prese speciale, la o anumita presiune si temperatura.
  9. Rindeluirea grinzilor rezultate.

Avantaje, carateristici si performante grinzi Glulam

Rezistenta mecanica grinzi Glulam

Grinzile lamelare- Glulam au rezistente mecanice mari, cele mai uzuale clase de rezistenta fiind GL24, GL 28,GL 32 . Grinzile stratificate au, in medie, aceeasi rezistenta ca cea a lamelelor  de lemn din care sunt realizate. Lemnul utilizat la producerea grinzilor lamelare pentru constructii  trebuie sortat dupa rezistenta conform EN 14081-1.

Testele experimentale au aratat ca desi rezistenta grinzilor lamelare nu este semnificativ mai mare decat cea a grinzilor masive din aceeasi clasa de rezistenta, diferenta majora dintre cele doua este variatia rezistentei. La grinzile lamelare rezistenta variaza pe lungimea grinzii mult mai putin decat la grinzile masive. La o grinda masiva un nod sau un alt defect ,intr-o anumita sectiune,reprezinta o zona cu rezistente scazute,in timp ce la grinzile lamelare ,in orice sectiune rezistenta este aproximativ aceeasi.Grinzile lamelare nu au o sectiune de sus pana jos cu defecte, cel mult o lamela are defecte din sectiunea respectiva.

Rezistenta la foc grinzi Glulam

Rezistenta la foc a grinzilor stratificate -Glulam se determina conform normativului EN 13501-2, pe baza dimensiunii elementelor, a esentei de lemn si a densitatii lemnului. S-a constatat ca grinzile stratificate au o comportare foarte buna la incendiu, mai buna decat a structurilor metalice,care la o anumita temperatura cedeaza complet.

Structurile din grinzi stratificate de dimensiuni mari sunt stabile la incendii. Grinzile lamelare carbonizeaza aproximativ 0.5- 1 mm/min, astfel incat dupa 30 min de expunere la foc, doar 15-20 mm din partea exterioara a grinzi este afectata de foc. Carbunele exterior astfel format,in jurul grinzii, incetineste arderea spre interior,iar lemnul neafectat de foc isi pastreaza in continuare rezistentele mecanice si poate prelua incarcarile.

Stabilitatea dimensionala grinzi Glulam

Datorita umiditatii scazute (10-12% ±2)  prin uscarea in cuptoare profesionale si a faptului ca sunt inlaturate defectele lemnului acesta nu isi modifica dimensiunile considerabil. Aceasta umiditate a grinzilor corespunde  unei temperaturi interioare de 20oC si unei umiditati a aerului de 65%,conditii in care modificarile dimensionale tind spre zero. Chiar si in conditii de umiditate mai ridicate, dimensiunile grinzilor stratificate se modifica in procent de 0.24% la o modificare de 1% a umiditatii.

Abaterea dimensionala mica

Grinzile lamelare sunt de asemenea certificate dimensional conform normativului EN 336, respectand criteriile de tolerante admise aferente , cu abateri maxime admise de ±3mm la elementele cu sectiuni pana in 100 mm , ± 4 mm la elementele cu sectiuni intre 100 si 300 mm si cu pana la 1%/ -0.5% la elemente cu sectiunie intre 400 -2500 mm.

Crapaturi si fisuri

Prin indepartarea defectelor din lamelele de lemn ce alcatuiesc grinzile lamelare si datorita umiditatii scazute a acestora, tendinta de a crapa sau fisura este mica.Crapaturi datorate contractiei lemnului,ca urmare a expunerii in mediul ambiant si a modificarii frecvente a climatului, pot aparea si sunt acceptate,daca sunt paralele cu fibra lemnului si au adancimea pana la 15% din latimea grinzii pentru crapaturile laterale sau lungimea de 15% x 3 x latimea grinzii pentru crapaturile strapunse la capete.

Durabilitate

Durabilitatea grinzilor stratificate trebuie considerata ca fiind durabilitatea lemnului din care acestea au fost fabricate. Cel mai uzual lemn folosit la realizarea grinzilor stratificate este lemnul de molid si pin , care se clasifica in clasa de durabilitate 4. Aceste esente de lemn nu sunt atacate de ciuperci, atata timp cat umiditatea lemnului se mentine sub 20%.

Aspectul suprafetei

Indiferent daca grinzile stratificate se folosesc  fie pentru rezistenta, fie pentru stabilitatea lor, exista doua clase de sortare din punct de vedere al aspectului. Grinzi lamelare cu aspect vizual ( SI) pentru elemente aparente si grinzi lamelare cu aspect industrial ( NSI). Ambele sortimente au calitati superioare lemnului obisnuit, neclasificat.

Rezistente chimice

Grinzile stratificate au rezistente foarte bune in medii chimice agresive . De aceea structurile realizate din grinzi lamelare sunt recomandate pentru cladiri unde se depoziteaza sare, acizi, fertilizatori. De asemenea, structurile pe grinzi lamelare reprezinta materialul preferat atunci cand vine vorba de piscine, spatii wellnes spa, deoarece combina avantajele structurale cu rezistenta la actiunile chimice ,in timp ce ofera un aspect estetic deosebit.

Dimensiunea si forma sectiunii

Unul dintre marile avantaje ale grinzilor stratificate este ca se pot produce la lungimi foarte mari , de cateva zeci de metri,in functie de necesitati si de posibilitatile producatorului si transportatorului. Cea mai uzuala sectiune a grinzilor lamelare este cea dreptunghiulara, insa pot fi produse si sectiuni de forma celor de mai jos.Grinzile stratificate pot avea sectiuni foarte mari,cu inaltimi de 1-2 m.

Poze Sectiuni grinzi lamelare

Deschideri mari ale constructiilor realizate cu grinzi Glulam

Grinzile stratificate cu aceeasi rezistenta la incarcare, au o greutate mult mai mica decat metalul.Datorita proprietatilor sale deosebite pot fi realizate deschideri ale constructiilor pana la 100 m, folosind un sistem structural si lemnul clasificat potrivit.

Aplicatii in constructii grinzi Glulam

Ca urmare a caracteristicilor sale deosebite lemnul lamelar are o gama larga de aplicatii, de la cladiri rezidentiale, la cladiri industriale ,sali de sport, scoli,hoteluri , sali expozitionale pana la constructii ingineresti (poduri, pasarele).

Sisteme structurale din grinzi lamelare (Glulam)

Stabilitatea dimensionala deosebita face sa fie posibila realizarea unei game impresionante de sisteme structurale,de diferite forme,printre care:

  1. Sisteme in cadre liniare din grinzi si stalpi  – Poze sistem cadre liniare
  2. Sisteme pe grinzi cu zabrele –Poze Sistem de grinzi cu zabrele
  3. Sisteme in forma de arc-Poze Sisteme in forma de arc
  4. Sistem de cadre structurale curbate-Poze Sistem de cadre structurale curbate
  5. Sisteme de grinzi in consola –Poze Sisteme in consola

Clasificare si criterii de calitate grinzi lamelare (Glulam)

Grinzile lamelare se clasifica dupa aspect in:

  • Grinzi cu finisaj aparent-SI – care se folosesc la constructii unde lemnul ramane aparent
  • Grinzi cu finisaj industrial-NSI – care se folosesc la constructii unde lemnul este acoperit cu alte materiale.

Criteriile de clasificare sunt urmatoarele:

Criteriu Calitate vizibila (SI) Calitate industriala (NSI)
Nivelare suprafata Rugozitate/aschiere nepermisa Rugozitate/aschiere permisa
Urme de la nivelare cu adancimea de max 1mm,admise Urme de la nivelare la noduri admise
Noduri Noduri sanatoase integrate in structura lemnului admise Noduri sanatoase integrate in structura lemnului admise
Gauri de la noduri permise astfel:

– gauri cu diametrul < 20 mm permise

– gauri cu diametrul >20 mm permise numai daca sunt remediate

 Gauri de la noduri permise
Pungi de rasina Permise pana la dimensiuni de 5 x 50 mm Permise
Maduva Permis Permis
Infectare de la insecte Gauri de la insecte pana la 2 mm permise Urme de la insecte pana la 2 mm permise
Diferente de culoare Pete albastre si dungi rosii pana la 5% din suprafata acceptate Permis
Crapaturi din contractie Pana la 4 mm adancime Fara restrictii

Concluzii

Perioada indelungata a folosirii  grinzilor lamelare ca elemente structurale in constructii si aria vasta de aplicatii sunt dovada vie a calitatilor acestui material. Desi este un material mai putin cunoscut la noi, el este folosit cu succes la cele mai complexe structuri, asigurand totodata pe langa compenenta structurala , un design deosebit si o comuniune totala cu natura. Structurile din grinzi lamelare, calculul lor, tipuri de structuri si imbinarile lor sunt pe larg dezbatute in normele europene si in special cele  normele nordice.