Основные свойства древесины как конструкционного материала. Достоинства и недостатки

Достоинства древесины как материала

Малая плотность
при относительно высокой прочности.
Малая теплопроводность. Коэффициенты
теплопроводности (ккал/м * ч * град)
Теплопроводность древесины возрастает
с увеличением плотности и влажности.
Хорошая обрабатываемость режущими
инструментами. Возможность склеивания.
Легкая гвоздимость. Усилие, необходимое
для выдергивания гвоздя, забитого в
торец, на 10 — 15% меньше усилия, прилагаемого
к гвоздю, забитому поперек волокон.
Способность хорошо окрашиваться,
лакироваться, полироваться, красивая
текстура (рисунок, образующийся на
поверхности древесины следствие
перерезания анатомических элементов).
Способность благодаря упругости хорошо
поглощать звуки, возникающие при ударе
и вибрации. Звукоизоляционные свойства
древесины имеют большое значение при
использовании в качестве звукоизоляционного
строительного материала, а также для
улучшения акустики общественных зданий.
Звукоизлучающие свойства (резонанс).
Древесина широко применяется для
изготовления инструментов. Стойкость
к действию растворов кислот и щелочей;
в связи с этим древесину хвойных пород
применяют для изготовления емкостей,
труб. Способность к изгибу, что имеет
существенное значение при гнутье
древесины. Более высокой способностью
к изгибу отличается древесина лиственных
пород. Сравнительно большая износостойкость.
Свойства «предупреждать»
(потрескиванием) при критических
нагрузках о своем скором разрушении.

Недостатки древесины как материала

Анизотропность,
т.е. изменение механических характеристик
в зависимости от породы, места
произрастания, зоны в поперечном сечении
ствола (заболонь, ядро, сердцевина),
направления волокон, наличия пороков
и их расположения, влажности и других
факторов; это затрудняет отбор материала
для ответственных изделий и сооружений.
Изменение размеров и формы в результате
усушки, разбухания, коробления, особенно
под воздействием изменения температуры
и влажности воздуха. Из-за неравномерного
удаления влаги возникают напряжения,
которые приводят к растрескиванию
материала. Растрескивание — отрицательное
свойство древесины, но в некоторых
случаях оно приносит пользу, обеспечивая
плотность соединения (в емкостях,
деревянных трубах, судах и т.п.). При
закреплении разбухающих деталей из
древесины возникает давление разбухания
в пределах 8 — 32 кгс/см2. Низкое сопротивление
раскалыванию. Однако это свойство имеет
положительные значения при заготовке
колотых сортиментов. Загнивание,
повреждение насекомыми, возгорание в
неблагоприятных условиях службы.

Промышленное использование древесины

ЛесозаготовительнаяПродукция
ширпотреба Сырье для лесохимических
производств Корье для выработки Шпалы
Дрова всех видов Кругляш

ДеревообрабатывающаяПаркет
Древесная мука Тара Обозные изделия
Столярные изделия Спички Мебель Лыжи
Древесные плиты Строительные детали
Заготовки

ЛесопильнаяПиломатериалы
строганные Шпалы Пиломатериалы не
строганные

ГидролизнаяСпирт
этиловый Дрожжи кормовые и пищевые
Фурфурол

ЛесохимическаяБарасс
Деготь Уксусная кислота Скипидар
Канифоль Уголь древесный Древесная
смола Живица

По окончанию
исследований древесины можно прийти к
следующему заключению, что она — один
из наиболее широко распространённых
материалов в мире, имеющих многовековой
опыт применения в строительстве,
производстве мебели, шпал, авто-,
вагоностроении и других отраслях
народного хозяйства. Основные преимущества
древесины как материала: самовосстанавливаемость
ресурсов; экологическая безопасность
применения; высокая прочность;
атмосферостойкость; химическая стойкость;
небольшая плотность; невысокая
теплопроводность и небольшой коэффициент
линейного расширения; лёгкая
обрабатываемость; гвоздимость; возможность
использования древесных отходов
производства.

Еще наши предки
строили дома и бани из этого материала,
а также мебель и посуду. Из поколения в
поколения этот материал не выходил их
производства, а только приобретал все
больше положительных откликов. Древесными
конструкциями пользуются в каждой семье
и в каждом доме. И, конечно, многовековой
опыт применения древесины не пройдет
даром. Древесное производство не исчезнет
никогда. Но для этого мы должны следить
за природой, регулируя посадку и вырубку
деревьев.

1. Шегельман И.Р.,
Быков Е.Н. Поштучный учет и приемка
лесоматериалов. Пороки и дефекты
древесины. — СПб.: ПрофиКС,
2006. 136 с.

2. Гомонай М.В.
Технология переработки древесины:
Учебное пособие. — М.: МГУЛ (Московский
государственный университет леса),
2002.

3. А.Ф. Шепелев, И.А.
Печенежская, А.С. Туров Товароведение
и экспертиза древесно-мебельных товаров
– М.: Серия: Товароведение и экспертиза;
Издательства: ИКЦ «МарТ», Издательский
центр «МарТ», 2004 г.; Мягкая обложка,
224 стр

4. Уголев Б.Н.
Древесиноведение и лесное товароведение.
– М.; Издательство: » Академия»
Переплет: твердый, 2004, 266 с.

Государственные
стандарты изделий из древесиныОбозначениеНаименованиеСНиП
II-3-79Строительная
теплотехникаСНиП
II-4-79Естественное
и искуственное освещениеГОСТ
23166Окна
и двери балконные деревянные. Общие
технические условияГОСТ
475Двери
деревянные. Общие технические условияГОСТ
8242Детали
профильные из древесины и древесных
материалов для строительства.
Технические условияГОСТ
4981Балки
перекрытий деревянные. Технические
условияГОСТ
7016Древесина.
Шероховатость поверхности. Параметры
и характеристикиГОСТ
6449.1Изделия
из древесины и древесных материалов.
Поля допусков для линейных размеров
и посадкиГОСТ
6449.2Изделия
из древесины и древесных материалов.
Допуски угловГОСТ
6449.3Изделия
из древесины и древесных материалов.
Допуски и формы расположения
поверхностейГОСТ
6449.4Изделия
из древесины и древесных материалов.
Допуски расположения осей отверстий
для крепежных деталейГОСТ
6782.1-75Пилопродукция
из древесины хвойных пород. Величина
усушкиГОСТ
6782.2ГОСТ
19773ГОСТ
3808.1Пиломатериалы
хвойных пород. Атмосферная сушка и
хранениеГОСТ
7319Пиломатериалы
и заготовки лиственных пород.
Атмосферная сушка и хранениеТУ
13-0260215-02-87Плиты
древесностружечные, облицованные
пленками на основе термореактивных
полимеров. Технические условия

Основные пороки
и их учет в различных видах лесопродукции

—
следы от прожилок—-+

—
цветные заболонные пятна+++

повреждение
древесины паразитными растениями

8.Инородные
включения, механические повреждения
и пороки обработки

+ — означает, что
порок учитывается;

+* — означает, что
порок встречается только в древесине
хвойных пород;

+** — означает, что
порок встречается только в древесине
лиственных пород.

Преимущества древесины как конструкционного строительного материала. Свойства древесины и недостатки

Преимущества древесины как конструкционного строительного материала. Свойства древесины и недостатки

Преимущества деревянных конструкций:

• эстетическая привлекательность;

• химическая стойкость;

• возможность перекрывать большие пространства

• изготовлены из природного возобновляемого естественным путем материала;

• экологически безопасны;

• по прочностным показателям единицы веса и по пределу огнестойкости не уступают металлическим конструкциям;

• позволяют создавать покрытия зданий любой формы и пролета;

• экономичны при транспортировании и монтаже.

• относительно легкий и прочный материал, особенно по направлению вдоль волокон, где действуют наибольшие усилия от внешних нагрузок;

• микропористый материал с хорошими теплоизоляционными и санитарно-гигиеническими свойствами;

• малотвердый и поэтому легкообрабатываемый материал, что облегчает и упрощает изготовление деревянных конструкций;

• стойко сопротивляется разрушительному воздействию слабых химически агрессивных сред;

• стойко выдерживает ударные и циклические нагрузки;

• надежно склеивается водостойкими синтетическими клеями.

• древесина подвержена гниению;

• деревянные конструкции сгораемы;

• относительно малая прочность дерева;

• малая продолжительность службы.

Исторический обзор развития деревянных и пластмассовых констркций.

Первобытное общество — Первобытные люди строили жилища на земле и на сваях, небольшие ограды и мосты.

Древний Рим — Деревянные дома, храмы и мосты через крупные реки.

I век -Легионами Цезаря построен деревянный мост через реку Рейн.

Средние века -В Китае и Японии построены деревянные храмы с применением бамбуковой ревесины. В Европе широко применялись деревянные стропила крыш; дома, храмы, дворцы строились деревянными со стенами из круглых бревен;

X в. В Новгороде построена 13-главая церковь святой Софии из дуба;

XIII в. Построены из дуба башни Московского кремля и соединяющие их стены;

XIV в. Построена церковь Воскрешения Лазаря в г. Муроме

1551 г. Построена деревянная крепость на берегу Волги

Конец XVII в. Появилась возможность вначале ручной, а затем и механической распиловки бревен, создания стержневых систем в виде брусчатых и дощатых конструкций;

1736 – 1738 г. Построен шпиль Адмиралтейства в Санкт-Петербурге

1792 – 1793 г. Построен Останкинский дворец

1817 г. Возведены деревянные фермы бывшего манежа в Москве пролетом 48 м

Начало XX в. — В.И. Шухов разработал первые деревянные пространственные конструкции. В Нижнем Новгороде построен деревянный свод пролетом 21 м, в Орске – градирня высотой 36 м сетчатой конструкции

После революции Внедрены дощато-гвоздевые конструкции

1932 – 1936 г. Разработаны брусчатые конструкции на пластинчатых нагелях

После Великой Отечественной войны- Преобладали железобетонные элементы заводского изготовления и металлические конструкции.

70-ые годы — Разработаны прочные водостойкие синтетические клеи (фенолформальдегидные, резорциновые), развиваются деревянные клееные конструкции: клееная водостойкая фанера, клеедеревянные балки, стойки, рамы, клеефанерные плиты и панели, клеедеревянные фермы со стальным нижним поясом

1972 г. Построен первый завод клеедеревянных конструкций в России

Настоящее время — Применяются деревянные конструкции для покрытия спортзалов, теннисных кортов, бассейнов, конноспортивных манежей, мансард, торговых и выставочных павильонов, помещений с агрессивной средой, коттеджей.

Основные направления применения деревянных конструкций в Беларуси:

• строительство жилых малоэтажных домов заводского изготовления:

– с каркасной схемой;

– деревянные щитовые дома;

– со стенами из клееного бруса;

• строительство мансардных этажей;

• производство деревянных клееных конструкций, применение легких дощатых ферм, собираемых на коннекторах.

История и современное состояние развития деревянных конструкций в РБ.

Сейчас леса покрывают 1/3 нашей республики. Больше всего хвойных лесов, особенно сосны – 68 %. Мелколиственные породы (береза, осина) занимают 27 %, а широколиственные (дуб, клен) – 5 %.

В Полесье лучше растут дуб и граб. Беларусь – территория максимального распространения в Европе черной ольхи.

Дешевизна, доступность древесины, ее теплотехнические и механические свойства с древнейших времен определяли дерево как основной строительный материал.

По конструктивному решению жилые постройки подразделяются:

1) столбчатые конструкции

2) срубные конструкции

3) каркасные конструкции

4) смешанные конструкции

В настоящее время в Беларуси деревянные конструкции выпускает Гомельский комбинат строительных конструкций (ГКСК). ГКСК был создан в 1974 году. Сейчас мощность ГКСК составляет 2800 м 3 деревянных клееных несущих конструкций и 30 тыс. м 2 ограждающих конструкций в год. Интерес представляют спортивные сооружения с большими свободными пролетами, спортзалы, рынки, большепролетные промышленные сооружения. При возведении используются различные конструктивные схемы – арки, рамы, балки, купола.

Классификация древесины по породе. Круглые и пиленые лесоматериалы.

— Хвойная — сосна, ель, пихта, кедр, лиственница. Применение — для изготовления основных элементов деревянных конструкций и строительных деталей. Основные свойства — • имеет прямые высокие стволы с небольшим количеством сучков, что позволяет получить прямослойные пиломатериалы с ограниченным количеством пороков

• содержит смолы, благодаря чему лучше, чем лиственная, сопротивляется увлажнению и загниванию.

— Л иственная — дуб, береза, осина, тополь. Применение — для небольших соединительных деталей. Основные свойства — • имеет относительно небольшую высоту; • менее прямолинейная;• имеет больше сучков;• более, чем хвойная, подвержена загниванию.

Круглые (брёвна) — Это части стволов с гладко опиленными торцами, очищенными от сучков.

Они имеют стандартную длину: 4,0;4,5; 5,0; 5,5; 6,0 и 6,5 м. Бревна имеют естественную усечено-коническую форму. Уменьшение их толщины называют сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины. Толщина

бревна определяется диаметром его тонкого верхнего торца – d.

В зависимости от формы и размеров поперечного сечения бревна бывают:

• крупные – d ≥ 26 см; • средние – d = 14 ÷ 26 см; • подтоварник – d < 13 см.

Пиломатериалы — Имеют прямоугольное или квадратное сечение. Пиломатериалы с поверхностями, опиленными по всей длине, называются обрезными. Если часть поверхности не опилена в результате сбега бревна, материал называют обзольным. Если не опилены две поверхности пиломатериала при распиловке бревна, его называют необрезным. В зависимости от формы и размеров поперечного сечения пиломатериалы подразделяются: • на брусья (δ = 130÷250; b = 130÷250); • на бруски (ширина не более удвоенной толщины; δ = 50÷100; b = 100÷180); • на доски (ширина более удвоенной толщины): а) тонкая: δ = 40÷100; b = 100÷200; б) толстая: δ = 100 и более; b = 100÷180.

Влажность – это процентное содержание свободной и связанной воды в порах древесины. Наибольшую влажность имеет сплавная древесина (W = 200 %). Свежесрубленная древесина имеет влажность до 100 %.

Предел гигроскопичности (30 %) – максимальное количество связанной влаги. Дальнейшее увеличение влажности может происходить только за счет свободной влаги, т.е. заполнением пустот в древесине.

При изменении влажности от 0 до 30 % объем древесины увеличивается, происходит разбухание, снижение влажности в этих пределах уменьшает ее размеры, происходит усушка.

При увеличении влажности более 30 %, когда влага занимает все полости клеток древесины, дальнейшего разбухания не происходит.

Для сравнения показателей прочности и жесткости древесины независимо от ее влажности установлено значение стандартной влажности – 12 %, т.е. при испытании образцов древесины, имеющих нестандартную влажность, предел прочности (или другой показатель) должен быть приведен к его значению при стандартной влажности с учетом поправочного коэффициента α (α = 0,05 – при сжатии вдоль волокон, α = 0,04 – при изгибе, α = 0,03 – при скалывании вдоль волокон):

Защита от возгорания

Цель защиты от возгорания – повышение предела огнестойкости.

Это достигается мероприятиями конструктивной и химической защиты.

Конструктивные меры защиты:

• в производственных зданиях с горячими процессами применение древесины запрещено;

• деревянные конструкции должны быть отделены от печей и нагревательных приборов достаточными расстояниями или огнестойкими материалами;

• для предотвращения распространения огня деревянные строения должны быть разделены на части противопожарными преградами и зонами из огнестойких конструкций;

• деревянные ограждающие конструкции не должны иметь сообщающихся с тягой воздуха полостей, по которым может распространяться пламя, недоступное для тушения;

• элементы деревянных конструкций должны быть более массивными клееными или брусчатыми, имеющими большие пределы огнестойкости, чем дощатые;

• применение штукатурки.

Химическая защита от возгорания применяется, когда от ограждающих деревянных конструкций требуется повышенная степень огнестойкости (например, в помещениях, где находится легковоспламеняющие предметы). Химическая защита включает в себя противопожарную пропитку и окраску.

Для пропитки применяют антипирены – вещества, которые при нагреве плавятся или разлагаются, покрывая древесину огнезащитной пленкой или газовыми оболочками. Пропитка антипиренами производится одновременно с пропиткой антисептиками.

Для окрашивания применяют защитные краски на основе жидкого

стекла, суперфосфаты и др. (во время пожара их пленки вздуваются и соз-

дают воздушную прослойку, временно препятствующую возгоранию).

• материал легкий (малая плотность, не превышающая 1500 кг/м 3)

• высокая прочность при относительно малом весе

• стойкость в агрессивной химической среде

• стойкость в отношении гниения

• сгораемы и имеют невысокие пределы огнестойкости

• жесткость невелика (за исключением высокопрочного стеклопластика) и существенно ниже, чем у дерева, и как следствие, повышена деформативность

• малая поверхностная твердость

• подвержены старению при атмосферных воздействиях

• пока дороги и дефицитны

Расчет сжатых элементов

На сжатие работают стойки, подкосы, верхние пояса и отдельные стержни ферм и других сквозных конструкций.

Древесина работает на сжатие более надежно, чем на растяжение, но не вполне упруго. Примерно до половины предела прочности древесина работает упруго, а рост деформаций происходит по закону, близкому к линейному. При дальнейшем увеличении напряжений деформации растут быстрее, чем напряжения, указывая на упругопластическую работу древесины. Разрушение образцов происходит пластично в результате потери местной устойчивости, о чем свидетельствует характерная складка на образце. Поэтому сжатые элементы работают более надежно, чем растянутые, и разрушаются только после заметных деформаций.

Пороки реальной древесины меньше снижают прочность сжатых элементов, т.к. сами воспринимают часть сжимающих напряжений. Поэтому сжатые элементы рекомендуется изготовлять из древесины II сорта.

Сжатые элементы конструкций имеют длину, как правило, намного большую, чем размеры поперечного сечения, и разрушаются не как малые стандартные образцы, а в результате потери устойчивости, которая происходит раньше, чем напряжения сжатия достигнут предела прочности. При потере устойчивости сжатый элемент выгибается в сторону. При дальнейшем выгибе на вогнутой стороне появляются складки, свидетельствующие о разрушении древесины от сжатия, на выпуклой стороне древесина разрушается от растяжения.

Расчет изгибаемых элементов

Изгибаемые элементы – это балки, настилы, обшивки. В изгибаемом элементе от нагрузок, действующих поперек его продольной силы, возникают изгибающие моменты и поперечные силы.

От действия изгибающего момента в сечениях элемента возникают напряжения изгиба, которые состоят из сжатия в верхней половине сечения и растяжения в нижней. Нормальные напряжения в сечениях

распределяются неравномерно по высоте.

Пороки древесины, длительное действие нагрузок уменьшают прочность изгибаемых элементов из реальной древесины, как и при сжатии. Изгибаемые элементы работают еще более надежно, чем сжатые, и предупреждают об опасности разрушения заранее большими прогибами. Отсюда следует, что изгибаемые элементы, как и сжатые, рекомендуется изготавливать из древесины 2 сорта, в малоответственных элементах можно использовать древесину 3 сорта. Расчет изгибаемых элементов, устойчивость которых обеспечена, на прочность по нормальным сечениям производят по формуле

Скалывание и срез древесины

Скалывание древесины происходит в продольных сечениях элементов от действия скалывающих усилий. Прочность древесины при скалывании очень мала ввиду ее волокнистого строения. Волокна древесины имеют относительно слабые связи между собой, которые легко разрываются при скалывании. Разрушение элементов происходит почти мгновенно.

Пиломатериалы, применяемые в строительстве, имеют ограниченные размеры поперечного сечения (250 ÷ 275 мм) и максимальную длину до 6,5 м. Лесоматериалы, имеющие большие размеры, поставляются по особому заказу по повышенной стоимости. В связи с этим для создания конструкций

больших пролетов или высоты необходимо соединять отдельные элементы.

Анизотропия строения, малая прочность древесины при скалывании, растяжении поперек волокон и смятии являются причиной большой сложности и многообразия соединения конструкций из дерева.

Для осуществления соединений используют различные средства (связи). Это различные детали, позволяющие не только обеспечить заданную форму конструкции, но и передавать значительные усилия с одного элемента на другой. Самым распространенным видом соединений деревянных элемен-

тов являются нагели – гибкие стержни или пластинки из стали, пластмасс или древесины твердых пород (дуба или антисептированной березы).

По характеру работы соединения могут быть разделены на следующие группы:

• без специальных связей, требующих расчета (лобовые упоры, врубки). Чаще всего это сжатые элементы, в которых усилия передаются от элемента к элементу и не требуют рабочих связей;

• со связями, работающими:

– на сжатие (шпонки, колодки);

– на изгиб (болты, стержни, гвозди, винты, пластинки);

– на растяжение (болты, винты, хомуты);

– на сдвиг, скалывание (клеевые швы);

• податливые (податливость – способность связей давать возможность соединяемым элементам сдвигаться друг относительно друга). Деформации в податливых соединениях возникают в результате:

– неплотностей, образующихся при изготовлении, от усушки и смятия древесины, особенно поперек волокон;

– изгиба связей;

• жесткие – соединения, не обладающие податливостью. К жестким соединениям относятся клеевые соединения.

Клеевые стыки по их расположению и особенностям работы могу быть разделены:

Расчет нагельных соединений

Нагель работает как балка в упруго-пластичной среде. Разрушение нагеля может произойти:

1) от изгиба нагеля (нагель – балка, лежащая на сплошном основании);

2) от смятия древесины нагельного гнезда;

3) от скалывания древесины (от нагеля до торца или между нагелями);

4) от раскалывания (разрыв поперек волокон).

Несущая способность нагеля определяется из условия изгиба и смятия древесины нагельного гнезда (в крайних и средних элементах пролета).

Несущую способность по скалыванию и раскалыванию обеспечивают соответствующей расстановкой нагелей.

Расстановка нагелей в соединениях бывает нормальная, в шахматном порядке и косыми рядами (рис. 7.2) и производится по правилам, исключающим опасность преждевременного разрушения древесины от скалывания и растяжения поперек волокон.

Промежутки и расстояния между осями не должны быть меньше приведенных в строительных нормах значений.

Сплошные трехслойные плиты (рис. 8.10) – плиты со сплошным безреберным средним слоем (за рубежом такие плиты называют «сэндвичи»). Плита состоит из тонких наружных слоев (обшивок из прочных материалов) и толстого среднего слоя (очень легкого пластмассового материала). Эти три слоя соединены между собой клеем, обеспечивающим их совместную работу на изгиб.

Обшивки сплошных трехслойных плит могут изготавливаться: 1) из металлических листовых материалов (например, алюминиевые плоские, крупно- и мелкогофрированные листы толщиной приблизительно 1 мм); 2) из неметаллических листовых материалов (плоские асбестоцементные листы и листы водостойкой строительной фанеры).

Обшивки защищают средний нежесткий слой от механических повреждений и климатических воздействий, воспринимают напряжения, возникающие при изгибе плиты, и являются гидро- и пароизоляционными слоями.

Средний слой выполняют чаще всего из пенопластов. Наиболее эффективно применение пенополиуретана или пенополистерола, вспениваемого из гранул непосредственно в процессе изготовления. Средний слой является связующим элементом между обшивками, воспринимает скалывающие напряжения, возникающие при изгибе плиты,

обеспечивает совместно с клеем устойчивую работу тонкой сжатой обшивки и воспринимает вместе с ней сосредоточенные нагрузки.

Ребристые плиты имеют такие же тонкие и прочные обшивки и пенопластовый средний слой, как сплошные трехслойные плиты. Кроме того, у них устраиваются жесткие ребра, которые являются обрамляющими и располагаются по боковым кромкам плитывое; з – заклепочное; кс – клеесварное; кв – клеевинтовое; кг – клеегвоздевое.

Ребристые прозрачные плиты состоят из двойных обшивок и средних ребристых слоев. Обе (верхние и нижние) обшивки состоят из плоских прозрачных стеклопластиковых листов. Средний слой может иметь различную конструкцию – волнистый стеклопластик или ряд стеклопластиковых полос, швеллеров, двутавров.

Сплошные трехслойные плиты – плиты со сплошным безреберным средним слоем (за рубежом такие плиты называют «сэндвичи»).

Средний слой является связующим элементом между обшивками, воспринимает скалывающие напряжения, возникающие при изгибе плиты, обеспечивает совместно с клеем устойчивую работу тонкой сжатой обшивки и воспринимает вместе с ней сосредоточенные нагрузки.

Варианты конструктивных решений связевых систем при различных узловых соединениях

Каркасные деревянные здания с плоскими конструкциями в зависимости от особенностей узловых соединений элементов каркаса между собой и фундаментами можно разделить на четыре основных типа.

Первый тип – здания с защемленными во всех направлениях колоннами и линейными элементами покрытия (т.е. жесткое защемление колонн и жесткое соединение колонн с элементами покрытия). Такой каркас является устойчивым как в продольном, так и в поперечном направлении и не требует постановки связей при условии, что все элементы каркаса закреплены в узлах от взаимных смещений.

Второй тип – здания с каркасом из плоских трехшарнирных рам или арок. Поперечная устойчивость таких зданий обеспечена геометрически неизменяемыми конструкциями рам или арок без постановки связей, а продольная – не обеспечена.

Третий тип – здания с защемленными в поперечном направлении колоннами и плоскими стропильными конструкциями (двухшарнирная рама). Поперечная устойчивость здания обеспечивается без связей самой конструкцией двухшарнирной рамы.

Четвертый тип – здания с шарнирно опертыми колоннами и плоскими стропильными конструкциями.

Расчет связевой системы

Расчет связевой системы производится на горизонтальные нагрузки, действующие на здание. Они складываются:

1) из внешних силовых воздействий:

• тормозных усилий кранов;

2) из внутренних усилий в несущих конструкциях, возникающих под воздействием вертикальных нагрузок вследствие отклонения от вертикали при монтаже.

При расчете связевой системы несущие конструкции заменяются их силовыми воздействиями в плоскости связей по верхним граням конструкций. Для связи указанное воздействие является внешним воздействием, которое приближенно принимается равномерно распределенным. Интенсивность этой горизонтальной нагрузки от каждой несущей конструкции (арки, балки, фермы) определяется по формуле.

где d f – расчетная равномерно распределенная вертикальная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции несущей конструкции покрытия; kсв – коэффициент, зависящий от вида и геометрических параметров несущей конструкции: для балок постоянного сечения, ферм, пологих арок с f/l ≥ 1/6, kсв = 0,02; для покрытий по двускатным балкам kсв = 0,024; для покрытий по рамам и аркам с f/ l ≥ 1/3 kсв = 0,01.

Нагрузку на каждую поперечную связевую ферму определяют по формуле

Связи рассчитывают как обычные фермы с параллельными поясами. Если контур криволинейный, то пролет фермы равен развертке поясов несущих конструкций.

Если решетка принята деревянной раскосной, то раскосы и стойки решетки ферм рассчитывают на растяжение или сжатие. Если решетка принята перекрестной из стальных тяжей, то сжатые раскосы, восходящие от опор, исключаются.

Нагрузки, действующие на рамы и арки, определяются в соответствии со СНиП 2.01.07 «Нагрузки и воздействия». Временные нагрузки включают в себя вес снега и давление ветра. Снеговая нагрузка определяется в зависимости от снегового района.

Ветровая нагрузка определяется в соответствии с ветровым районом и зависит от профиля, размеров здания и направления ветра.

При расчете рам и арок нагрузки принимаются линейно распределенными, для чего они определяются с учетом шага расстановки арок или рам.

Схемы нагружения (сочетание нагрузок):

а) постоянная и временная снеговая на всем пролете;

б) постоянная (на всем пролете) и временная снеговая на половине пролета;

в), г) по схемам а) и б) и с учетом ветровой нагрузки.

1. На прочность рам и арок в плоскости выполняется по правилам расчета сжато-изгибаемых элементов

2. На устойчивость плоской формы деформирования верхнего пояса исключает опасность выхода пояса из вертикальной плоскости до момента потери им несущей способности. Верхние пояса закрепляются от выхода из вертикальной плоскости скатными связями. Эти связи, как правило, располагаются близ верхних кромок конструкции.

Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирных рам и арок, закрепленных по внешнему контуру, допускается проверять по формуле

Внецентренно сжатые стойки

1) на сжатие с изгибом 2) на устойчивость по формулегде σ c. o. d – расчетное сжимающее напряжение.

Расчет ферм с разрезными и неразрезными поясами следует производить по деформированной схеме с учетом податливости узловых соединений.

1. При расчетах надо учитывать следующие случаи загружения:

• ферма нагружена постоянной и временной нагрузкой на всем пролете;

• ферма нагружена постоянной нагрузкой на всем пролете и временной на половине пролета, панель находится на незагруженной половине пролета;

• ферма нагружена постоянной нагрузкой на всем пролете и временной на половине пролета, панель находится на загруженной половине пролета.

2. При геометрическом расчете определяют:

• длины стержней;

• углы наклона к горизонтальной проекции;

3. При статическом расчете определяют усилия в стержнях фермы

от всех нагрузок и их сочетаний.

При расчете неразрезной фермы верхний пояс рассматривается как многопролетная неразрезная балка.

Верхний пояс рассчитывают как сжато-изгибаемый элемент на прочность и устойчивость по обычным формулам расчета сжато изгибаемых элементов:

Не забудь поделиться страницей с друзьями:

Защита деревянных конструкций (дк) от гниения и возгорания.

Гниение–это разрушение древесины
простейшими растительными организмами
– дереворазрушающие грибы, для которых
дерево является питательной средой;
домовые грибы, разрушающие дерево в
период эксплуатации.

Для процесса гниения необходимы
определенные благоприятные условия:

1)температура не более 50°C

2)наименьшая влажность, при которой
могут расти грибы 20%

3)доступ кислорода (жизнедеятельность
грибов невозможна в средах с ядовитыми
веществами)

Защита от гниения состоит в том, чтобы
исключить хотя бы одно из перечисленных
условий, необходимый для жизнедеятельности
грибов, изолировать древесину от
попадания в нее спор, от окружающего
воздуха и положительных температур.

Возможно уничтожить грибы при действии
высокой температуры либо пропиткой
ядовитыми веществами. Это достигается
путем стерилизации или химической
защиты.

Стерилизация происходит в процессе
естественной высокотемпературной
сушки. Прогрев древесины при температуре
выше 80°С приводит к гибели всех домовых
грибов. Такая древесина гораздо дольше
сопротивляется загниванию.

– диффузионный (обмазка пастами);

– поверхностный, т. е. антисептирование
растворами, наносимыми кистями или
методом опрыскивания.

Средства, используемые для огнезащиты
древесины, условно можно разделить
на огнезащитные покрытия (лаки,
краски, пасты, обмазки) и огнезащитные
пропиточные составы (пропитки).
Огнезащитные покрытия, как правило,
ухудшают декоративные свойства древесины
и используются преимущественно для
защиты непросматриваемых конструкций.
В отличие от покрытий, пропиточные
составы, как правило, сохраняют текстуру
и природную красоту древесины,
и поэтому находят более универсальное
применение.

Огнезащитные пропитки, подобно
антисептикам, делят на водорастворимые
и органорастворимые. Органорастворимые
препараты требуют применения опасных
и горючих растворителей. Среди
органорастворимых огнезащитных составов
широкую известность получили соединения,
имеющие в своем составе атомы фосфора
и галогенов. Из водорастворимых
огнезащитных средств наиболее известны,
например, пропитки в состав которых
входят соли фосфорной кислоты.

Быстрая навигация по статье (содержание)

Деревянные дома популярны во всем мире. И не просто так. Древесина обладает множеством преимуществ по сравнению с другими материалами. Вот шесть самых главных достоинств, если речь идет о строительстве.

Фото взято: https://kirillica35.ru/wp-content/uploads/2017/07/lumber_1600x550.e2autover-201611241406.jpg

Простота и универсальность

Дерево — гибкий и универсальный материал. Деревянная конструкция может быть облицована любым внешним материалом: винилом, кирпичом, камнем и т. д.

Кроме того, древесина обладает относительно небольшим весом. Это тоже имеет свои плюсы:

Если на участке «сложная» почва, деревянный дом — оптимальный вариант.

Экологичность

Оно является одним из немногих натуральных строительных материалов, экологично и относится к возобновляемым ресурсам.

Фото взято: http://www.sergiev-posad.ru/www/news/2019/9/2712541903044245.jpg

В развитых странах на замену срубленным деревьям активно высаживают новые. А старые деревянные стройматериалы и мебель перерабатывают, стараясь использовать полученный продукт вновь. К тому же, на переработку этого материала требуется немного энергии и ресурсов.

Кроме того, древесина безопасна для здоровья. Она не токсична и не выделяет в атмосферу вредных химических веществ.

Прекрасная изоляция

Древесина является естественным изолятором. Так что может успешно использоваться в качестве материала для окон, дверей, стен и полов.

Теплоизоляционные свойства дерева намного лучше, чем у кирпича, бетона или камня. Поэтому дом теплее и энергоэффективнее. Он требует гораздо меньше ресурсов для отопления и вентиляции. В таком здании тепло зимой и комфортно летом.

Большие возможности для дизайна

Внешний вид постройки — важный фактор. Дерево и тут превосходит многие материалы:

Из дерева можно соорудить конструкцию любой сложности.

Скорость возведения

Здания с деревянным каркасом возводятся гораздо быстрее, чем кирпичные или каменные постройки. Это значительно экономит время и деньги.

Фото взято: https://shelf93.ru/assets/components/gallery/files/48/1157.jpg

Кроме того, после возведения данных домов остается меньше строительного мусора.

Прочность и простота обслуживания

Древесина является очень прочным материалом. Качественные деревянные конструкции могут стоять веками.

Также оно легко и дешево обслуживать по сравнению с другими материалами. Оно долго сохраняет свои свойства и физические качества. Единственная особенность — со временем дерево может изменить цвет. Однако эта проблема решается пропиткой и покраской.

Таким образом, это — недорогой и качественный материал. Он экологичен, универсален и прост в обслуживании. Главное — грамотно соблюдать технологию во время строительства.

Почему так востребованы сегодня деревянные здания? Актуальность древесины не является сомнительной. Ее доля весьма велика в строительном секторе жилых и коммерческих помещений, а так же в строительстве промышленных объектов и она все больше день ото дня. В состязании кирпича, бетона, стали или легких металлических конструкций древесина и ее применение предлагается как экономически рентабельная альтернатива.

Способы применение древесины в строительстве

Древесина — высококачественный строительный материал, обладающий высокой прочностью, удобно обрабатываемостью, малой теплопроводностью, небольшой массой; имеет приятный внешний вид и характеризуется другими полезными свойствами.

Дерево используемое при постройке жилья

Древесина может быть использована в качестве конструкции для грубой работы, может быть использована не только для фасада, но и для внутренней отделки. Это означает, что если семья отказывается от деревянного строительства из-за напряженной работы для создания уютной квартиры, хорошей тепловой защиты и быстрого способа строительства, то она может решить иначе, когда речь идет о создании фасадов и интерьеров.

Фасад с древесины

В каждом случае применяется следующее правило: внутренняя и внешняя отделка определяется вашим собственным вкусом. Зачастую деревянные дома снаружи вы не можете распознать, поскольку они скрыты за штукатуркой или кирпичным фасадом.

Требуется ли дополнительная лесохимическая защита?

Химическая защита при работе с древесиной играла важную роль только в первые годы второй половины прошлого века. Сегодня это правило не применяется в отношении действительно существующих технических стандартов, которые имеют большое значение в практике. На текущий момент, как многие столетия ранее, в первую очередь важна прочная и надежная конструкция.

Простой дом построенный с древесины

И, как показывает опыт, использование древесины с технически сухой структурой, а также при надлежащем использовании диффузного режима конструкция обеспечивает прочные и устойчивые объекты.

Базовые знания о «конструктивной защиты дерева» описаны в соответствующих каталогах и доступны каждому. На практике же только в очень редких случаях необходимо использовать химикаты для защиты древесины, и это в первую очередь связано с его внешней защиты от стихийных бедствий.

Upload

Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Дерево в архитектуре.Агапова А-31

Многие недостатки можно
устранить или ограничить. КДК снимает
проблему ограниченного сортамента.
Фанера, ДСП, ДВП и другие листовые
материалы – анизотропию строения
древесины. С помощью конструктивных и
химических мер защиты уменьшается
опасность загнивания и возгорания ДК.

Древесина – строительный материал

Химический состав древесины
зависит от породы дерева. Органическое
вещество абсолютно сухой древесины
содержит в среднем, % :

Эти элементы образуют
сложные соединения, % :

Кроме выше перечисленных
веществ в состав древесины входят
неорганические соединения, которые при
сгорании образуют золу. Остальные
вещества называют экстрактивными –
извлекаемые из материала различными
способами (смолы, эфирные масла, дубильные
вещества).

Физические свойства

Ольха
Дуб
Груша

Амарант
Берёза Клён

Вишня
Орех