Per a càrregues i vans més elevats, s’obtenen seccions de bigues per càlcul, que són difícils d’obtenir en les longituds requerides. En aquests casos, cal canviar a construccions complexes. Les construccions descrites a 1 i 2 són totalment artesanals. En aquest cas, l’ús de mitjans de connexió moderns és força adequat.
1. Feix connectat per bigues
Dues bigues alhora, i de vegades tres bigues alhora quan es fan ponts, es col·loquen una sobre l’altra i després es connecten mútuament amb tacs i cargols. Fins a quin punt aquesta secció transversal aconseguirà la capacitat de càrrega d’una secció transversal completa corresponent depèn de l’eficiència del cervell, el grau d’humitat del material i la qualitat de la mà d’obra. Aquest no serà mai el cas completament. Segons l’estàndard DIN, el moment resistent per a dues bigues és W=0,85bh__2_/6_, i per a tres bigues ascendeix a W=0,7bh__2_/6._ Per als ponts, aquests coeficients es redueixen a0,8, és a dir0,6. Quan calculeu la deflexió, suposeu que el moment d’inèrcia de dues bigues és I=0,6bh__3_/12_, i per a tres bigues I=0,3bh__3_/12._ Els cargols, en cas de contracció de la fusta, s’han d’apretar en la mesura adequada.
Imatge 1: una biga connectada per bigues, utilitzada com a subestructura en una construcció d’altell.
Per a les embutides rectangulars de fuster, que sempre són de fusta de roure, la profunditat de tall més adequada és1/8a1/10alçada de les bigues individuals; les fibres de la medul·la i les fibres de les bigues han de discórrer en la mateixa direcció.
Per evitar que es dobleguin cap avall, les bigues amb els cervells reben un voladís o fletxa cap a la meitat de la llum abans del muntatge final. Les bigues es connecten entre si amb cargols i el ranurat dels endolls es fa en una fase de treball amb una màquina de ranurar per cadena. A la fig. 1 mostra una biga amb tacs utilitzats per a la subestructura a la construcció de l’entresol. Les bigues amb tirants es fan fins al rang 15 m.
Els feixos amb cervell només s’han d’utilitzar excepcionalment, ja que tots els tipus, a més d’una capacitat de càrrega relativament baixa, requereixen molt treball i un gran consum de material. És important que les deformacions provocades per la càrrega siguin tan petites com sigui possible.
2. Penjador, suport i penjador amb suport
En el cas que la secció transversal normal de la biga sigui insuficient, i hi hagi prou espai en el seu pla a la part inferior o superior (per exemple, en cadires de sostre, ponts, bastides, etc.), hi ha la possibilitat de col·locar un penjador, o. suport o combinació de penjador i suport. Tenint en compte el nombre de punts on es duu a terme la suspensió o el suport, hi ha penjadors simples i dobles, o suports_simples i dobles_suports. En calcular un penjador simple (fig. 2), es considera que les columnes i les _espessores i les __supports són mitjanes. i es traslladen als coixinets per la meitat de la càrrega que, distribuïda uniformement, actua sobre la tensió horitzontal. A la fig. 3 mostra la connexió entre vertical i tensió. A la fig. 4 mostra un doble penjador que representa l’estructura de suport de la coberta (meitat esquerra: coberta amb encavallades, meitat dreta: coberta amb cornises).
Figures 2–5: Penjador simple i doble, connexió de verticals i tensió i nus de correla, columna i travessa.
El pal horitzontal entre dues verticals s’anomena crucifix. A la fig. 5 mostra el node on es troben la barra transversal, la columna i la barra transversal; en el cas de càrregues pesades, es col·loca una làmina nodal. Sobre el suport, l’estructura de suport es troba sota la biga que es recolza en un punt (fig. 6) o dos punts (fig. 7). En aquest cas, el component horitzontal (empenta) ha de ser rebut pel suport. Per augmentar la tensió, l’alternador de la imatge 7 s’hi connecta amb femelles i cargols. La imatge 8 mostra un penjador amb suport, que representa una combinació entre un penjador i un suport. Per poder realitzar els talls sense continuar, la tensió ha de ser el doble.
Imatges 6–8: Suport d’un i dos punts i penjador de suport.
3. Enquadernadors plens
Fixadors de bigues
Les bigues sòlides, modelades a partir de les seccions en I d’estructures d’acer, apareixen en forma de bigues unides amb cervells, enganxades o envernissades amb claus. El límit superior de l’interval és 15 m. Pel que fa a l’alçada estructural, similar a les estructures d’acer, hauria d’estar en el rang 1/8 a 1/12. La forma més senzilla de la costella està representada per una talpa col·locada verticalment, connectada per cargols i cargols amb corretges (fig. 9). Per a aquests suports s’han d’evitar els enduriments verticals, fets de fusta de ferralla i col·locats entre les corretges, perquè quan la fusta s’encongeix, impedeixen la reducció de l’alçada, i poden provocar l’arrancada de la costella.
Imatge 9: la forma de costella més senzilla d’una corbata sòlida.
A la fig.10es mostra una biga de llum senzilla14,04 m. Els components de les costelles estan coberts amb peces de fusta contraxapada enganxades. Les costelles estan assegurades amb reforços fets de bigues rascades contra la protuberància. La pressió necessària en enganxar els elements la proporcionen cargols que encara queden a l’estructura després que la cola s’hagi endurit per seguretat. La costella està formada per dues capes de taulers, gruixudes24-40 mm, que es creuen i es claven entre si. Per fer una connexió amb la majoria dels elements, s’utilitzen tacs i cargols, o claus. En el cas que els cinturons estiguin formats per diversos taulons, el seu desplaçament cap a la nervadura augmenta si els taulons estan més allunyats de la nervadura. El cinturó comprimit s’ha de provar per detectar el pavelló. A la fig.11es mostra un exemple segons els estàndards russos.
Imatge10: Biga de llum simple14,04 m.
Imatge11: Un exemple d’un aglutinador de bigues segons els estàndards russos.
Menys rigidesa es mostra amb suports buits (fig.12). El cinturó superior i inferior formen cadascun una biga raspada, a la qual es pot donar fàcilment l’voladís necessari. És útil instal·lar un element premsat inclinat prop del llit, que es recolza contra el cinturó inferior i superior amb una osca; augmenta la rigidesa de la biga, encara que no gaire.
Imatge12: Suport buit.
Enquadernadors d’arc
A la fig.13es mostra una carpeta per a un magatzem d’emmagatzematge de sal als Països Baixos. Les quantitats del rang54 m, la distància de l’enquadernador5,4 m. La pretensió que s’aconsegueix doblegant els taulers que s’enganxen no té cap efecte notable en la capacitat de càrrega de l’estructura. No és necessària la reducció del moment d’inèrcia i del moment de resistència per a les seccions encolades.
Imatge13: Enquadernador d’arc per a un magatzem d’emmagatzematge de sal als Països Baixos.
A la fig.14es mostra un lleuger suport de marc de tres articulacions fet per encolat. Les costelles estan formades per tires d’amplada18 cma20 cm, gruix5 cm, que, després de l’assecat, s’enganxen entre si i al cinturó inferior i superior amb cola de kaurit amb un additiu groc d’enduriment en fred.
Imatge14: Suport de marc lleuger de tres articulacions fet per encolat.
Les fixacions d’arc reblat, la costella dels quals està formada per dues capes de taulons creuats en angle recte, a les quals es claven com a cinturons diversos taulons verticals col·locats segons la forma de l’arc, són molt econòmics. Hi ha la possibilitat d’utilitzar fusta relativament feble i curta fins i tot per a les llums més grans.
4. Elements de fixació de gelosia
Les construccions modernes de gelosia de fusta es comparen majoritàriament amb construccions d’acer pel que fa a formes i sistemes, tot i que no sempre són racionals per a construccions de fusta. Les construccions de fusta estan dissenyades de manera que es produeixi la menor força possible a les connexions laterals. Les tensions secundàries no tenen la importància que tenen en les estructures d’acer. Les barres dominades per illes més petites sovint no necessiten connectar-se centralment, sobretot si s’aconsegueixen simplificacions constructives. Les construccions de gelosia són més econòmiques que els suports complets, si hi ha prou alçada estructural. Ells, però, posen el fuster i el material davant tasques més difícils.
La banda inferior dels elements de fixació de la biga és majoritàriament horitzontal, és a dir, durant la confecció, obté un cert voladís, que es mesura de manera que no es doblegui cap avall a plena càrrega. El valor del voladís depèn dels mitjans externs, de la humitat de l’edifici i de l’alçada estàtica dels elements de fixació. És millor donar un voladís una mica més gran que massa poc. El cinturó superior s’estén majoritàriament paral·lel a la coberta del sostre.
En el cas d’un pendent massa petit (per sota de 6%) hi ha el perill que, amb una alçada estructural reduïda i nusos fluixos, es creïn caigudes oposades prop del rodament amb les seves dolentes conseqüències. El pendent de la vareta estàticament efectiva del cinturó superior al llit no ha de ser inferior a 1:3.
Parèntesis paral·lels
El famós Howe’s encara s’utilitza avui dia (Fig.15). Les diagonals es col·loquen de manera que rebin pressió a plena càrrega, mentre que les verticals estan tensades. Les verticals són varetes d’acer de secció circular amb femelles a banda i banda (fig.15, dreta). En cas que el suport es doblegui cap avall a causa de la contracció de la fusta o d’una construcció incorrecta, les femelles es poden estrènyer després. Per a llums més petites o amb menys càrrega, també es poden fer verticals en forma de pinces (fig.15, esquerra). Es recomana l’alçada de construcció, similar als suports complets, que sigui1/8a1/12rang; per a llums més grans i càrregues més pesades, fins a1/6.
Imatge15: feix paral·lel de Howe.
Subjeccions de sostre unidireccional
A la fig.16i17Es presenten sistemes d’unió d’un sol fil per a llums petites i mitjanes i per a càrregues lleugeres.
Imatges16-20: Sistemes de corbata de sostre d’un sol cable i triangular.
Imatge21: Detalls de l’enquadernador de gelosia.
Enquadernadors triangulars
Elements de fixació triangulars (fig.18a22) per a llums més petites i mitjanes representen els elements de fixació més econòmics i estès de les construccions de fusta. Les forces més grans del cinturó no es produeixen a la meitat de l’envergadura, sinó als suports. Com que les varetes s’omplen, fins i tot amb una càrrega asimètrica, només es produeix tensió, és a dir, pressió, sense voltatges alterns, simplifica molt la producció de nusos, especialment en construccions de fusta. A la fig.22es mostra una carpeta per a l’ajuntament de Holzminden. En el cas de vans més grans, es fan fixacions triangulars amb ràfec elevat (fig.23).
Imatges22i23: Enquadernadora triangular per a l’ajuntament i enquadernadora amb ràfec elevat.
Subjeccions de mansarda
Elements de fixació de mansarda (fig.24a26) per a intervals de15 ma35 mvan demostrar ser molt econòmics. Es recomanen per alçades del sistema1/8a1/6rang. Per a la cobertura, es consideren: làmines ondulades de fibres d’amiant, així com papers per a sostres. Per al pendent de la part lleugerament inclinada del sostre, també s’ha d’adoptar aquí el mínim6%. A la fig.26es mostra la línia de sistema d’aglutinants per a les plantes de treball de München-Ost, juntament amb diversos nodes més importants: el sistema Kübler. Les quantitats del rang26,5 m, i la distància de l’enquadernador7 m.
Imatges24i25: Enquadernadors mansardats.
Imatge26: Línia del sistema i nodes de l’enllaç de mansarda per a la planta de München-Ost.
Fixacions parabòliques i d’arc
Per a cobertes amb un gran pes propi i un petit pendent, és a dir, petites zones exposades al vent amb una càrrega de neu aproximadament uniformement distribuïda, és racional ajustar la forma dels elements de fixació a la línia de suport. Les barres de farciment de lligams parabòlics no reben cap força quan la càrrega es distribueix uniformement. La seva tasca és rebre desnivells aleatoris de la càrrega i evitar que el cinturó superior es pavelli al pla dels elements de fixació. Les barres de farciment s’han de lligar perquè puguin agafar tensió i pressió. La vora superior es conforma en arc mitjançant serra (fig. 27). A la fig. 28 mostra la línia del sistema i tres nodes d’enllaç característics.
Imatge 27: Subjecció parabòlica amb vora superior arquejada.
Figura 28: Línia del sistema i nodes d’enllaç característics.
Si, en el cas de vans molt grans, només s’utilitza el suport de coberta de coberta com a suport de gelosia (Fig.29) llavors el cinturó inferior de la figura, que rep pressió, ha de reposar sobre les còrnies amb tacs. A causa del pendent variable per cobrir la coberta, es té en compte el cartró no enterrat. Hi ha la possibilitat de crear un pendent uniforme de la coberta, ja sigui amb bigues aixecades que descansin sobre el ràfec i el carener, o amb un mur de ràfec, és a dir, instal·lant una coberta a dues aigües amb un pendent el més suau possible.
Enquadernadors de dues i tres articulacions
Els marcs de dues unions es presenten a la fig.30i31. Fer nusos rígids a les cantonades crea certes dificultats, que es poden superar fàcilment utilitzant plaques de nusos enganxades amb resina artificial. Es produeixen tensions alternatives a les barres de farciment, cosa que fa que els nusos siguin incòmodes de construir. A la fig.32es mostra un marc de reixeta de dues articulacions per a un abric d’embarcacions (la distància entre els llaços és5,6 m). A la fig.33es presenta una carpeta de tres articulacions. Les articulacions reals són majoritàriament fora de qüestió; només una mica de mobilitat és suficient. Els elements de fixació de tres articulacions s’utilitzen principalment per a grans i grans llums, perquè són econòmics per a aquest propòsit i es poden processar tècnicament bé.
Imatges29i30: Suport de gelosia per a la coberta del sostre i marc de dues articulacions.
Imatges31i33: Marc de dues articulacions i carpeta de tres articulacions.
Imatge 32: marc de gelosia de dues articulacions per a refugi d’embarcacions.
Sales multinau
A la fig. 34, 35 i 36 es mostren com a tipus pràctics de sales de naus múltiples. A la fig. 36 es presenta com a aglutinador de la sala de cerimònia de la societat cantant de Viena. Per a la construcció de les connexions s’han utilitzat barres d’anell.
Imatges 34 i 35: tipus pràctics de sales de naus múltiples.
Imatge 36: Enquadernador de la sala de cerimònia de la societat cantant de Viena.
5. Torres, bastides i tribunes
La fusta com a material de construcció es considera per a la construcció de torres d’observació i miradors, torres d’esglésies, així com torres per a plantes industrials. L’estabilitat dels edificis permanents s’aconsegueix principalment subjectant les columnes als fonaments. Els objectes destinats a finalitats temporals sovint s’asseguren lligant-los amb cordes d’acer estirades en almenys tres direccions. La base és majoritàriament quadrada o rectangular. Els fonaments triangulars poden arribar a ser econòmics. S’ha de tenir especial cura que no s’acumuli aigua ni brutícia als nusos de les torres que no tinguin revestiment i que l’aire pugui circular per totes les parts. Per als objectes permanents, només s’ha d’utilitzar fusta impregnada. La impregnació aconsegueix completament el seu objectiu només si es realitza després de tallar el material, però abans del muntatge. Es recomana utilitzar fusta rodona per als pilars, tot i que fer les connexions és més difícil.
Imatge 37: tribuna de fusta a Leipzig.
A més, la fusta s’utilitza útilment per a la construcció de bastides i tribunes. A la fig. 37 mostra una tribuna a Leipzig. Per a mitjans externs, es van utilitzar cervells de caiman amb anells dents. Si els estands han de servir només per a finalitats temporals, mai es cobreixen. No obstant això, s’ha de procurar que el disseny es realitzi amb la màxima cura i que, en primer lloc, es col·loquin els reforços longitudinals i transversals necessaris. Perquè el material es pugui reutilitzar després del desmuntatge, els nodes s’han de construir de manera que el dany sigui el més petit possible.
6. Ponts
Per a la construcció de ponts, la fusta, a més de la pedra, tenia anteriorment un paper important. Pel que fa a la durabilitat de l’objecte, les relacions han canviat significativament. A causa de l’augment constant de les pressions dels eixos i les càrregues dinàmiques, aquest camp de la construcció es perd gairebé completament per a les estructures de fusta. Els ponts de fusta no s’utilitzen avui dia, però el text següent descriurà com es van construir i utilitzar en el passat.
Per als ponts, només es pot utilitzar fusta de classe de qualitat II o I; en la instal·lació, la fusta ha d’estar almenys semi-seca i s’ha d’instal·lar de manera que es pugui assecar encara més. Amb aquesta finalitat, els recobriments d’impregnació i de protecció, que en aquest cas s’han d’aplicar després del processament i abans del muntatge, no són suficients per si mateixos.
Les connexions de claus estan permeses per als ponts si es pot evitar que la humitat penetri entre els elements de fusta units per claus si d’aquesta manera es poden protegir els claus de fallades a causa de l’oxidació. Les connexions encolades només es permeten si s’utilitza una cola de resina artificial, que és completament resistent a la humitat.
Figura 38: secció transversal del tauler del paviment del pont temporal sobre el Weser a Höxter.
Per als ponts temporals, es van aplicar majoritàriament sistemes estructurals combinats, per als principals suports dels quals s’utilitzaven perfils en I d’acer, mentre que la resta de parts de la maquinària superior i inferior eren de fusta. A la fig. 38 mostra una secció transversal del paviment del pont temporal sobre el Weser a Höxter. Els ponts poden ser sense bigues longitudinals, i de vegades sense bigues transversals, que depèn del tipus de pont i la seva finalitat. En aquest cas, el paviment descansa directament sobre els suports principals. Molts d’aquests ponts van ser dissenyats per al trànsit de vianants. A la fig. 39 es mostra un pont de protecció sota un telefèric.
Imatge39: Pont de protecció sota el telefèric.
Temes relacionats
Vegeu més sobre el material a la pàgina Materials, i sobre com treballa l’empresa a la pàgina Producció. Per a l’ús de la fusta en fusteria, vegeu finestres de fusta i finestres fusta-alumini.