Области применения деревянных конструкций.

В послевоенные годы развитие народного хозяйства потребовало дальнейшей индустриализации строительства. Этому требованию в наибольшей мере отвечали конструкции заводского изготовления. Поэтому главной чертой, характеризующей прогресс в области деревянных конструкций, является ориентация на клееные деревянные конструкции.

Развитие и распространение клееных деревянных конструкций неразрывно связано с успехами в производстве синтетических полимерных материалов, поскольку клеи на их основе являются наилучшими для склеивания древесины.

Клееные деревянные конструкции используют преимущественно в следующих областях строительства: сельскохозяйственные, животноводческие и складские постройки, общественные здания и сооружения (спортзалы, бассейны, стадионы и пр.), одноэтажные жилые здания, сборно-разборные здания и автодорожные мосты. С учетом требований противопожарных норм их применяют также для производственных зданий, в особенности для складов и зданий с химически агрессивной средой, применение металла и железобетона в которых связано с большими затратами на их антикоррозионную защиту.

Разработка и применение клееных несущих и ограждающих конструкций началась в 50-е годы.

Разнообразен ассортимент клееных деревянных конструкций, применяемый в практике зарубежного строительства (США, ФРГ, ЧССР, Финляндия, Швеция, Канада, Франция и др.). Этот опыт представляет значительный интерес и может быть использован в отечественном строительстве.

Наиболее распространенными несущими деревянными конструкциями являются балки, арки, рамы, фермы, а также оболочки.

В современном строительстве применяются балки, склеенные из досок, уложенных плашмя (дощатоклееные балки), и балки с дощатыми поясами и фанерной стенкой (клеефанерные балки). Дощатоклееные балки изготовляют постоянного и переменного сечения пролетом от 10 до 30 и даже до 40 м. Применяют также балки криволинейного очертания. Из клеефанерных балок наиболее индустриальными оказались балки с волнистой фанерной стенкой, применяемые для пролетов до 14—17 м.

3. Какие лесоматериалы применяются для деревянных конструкций?

В строительстве применяют хвойные и лиственные породы деревьев.

Хвойные породы: сосна, лиственница, кедр, пихта и ель.

Сосна имеет прочную и легко обрабатываемую древесину, идет на изготовление оконных рам, дверей и полов, опалубки, стен, мостов и др. Лиственница отличается повышенной стойкостью против загнивания, но склонна к растрескиванию.

Пихта применяется преимущественно в антисептированном виде в конструкциях с безгвоздевыми соединениями.

Кедр используют для изготовления высококачественных столяр-но-строительных деталей.

Ель имеет мягкую, легкую и хорошо склеивающуюся древесину, в строительстве применяется на малоответственные части зданий.

Лиственные породы: дуб, бук, граб, береза, липа, ясень, ольха, клен и каштан используются в основном для изготовления столярных изделий, различного инвентаря и вспомогательных строительных конструкций.

Древесина дуба прочна и не подвержена загниванию на воздухе и в воде. Из нее делают паркет, двери, оконные рамы, разные детали, мебель, бочки, изготавливают различные конструкции при строительстве подземных и подводных сооружений.

Из ольхи делают колодезные срубы и сваи. Бук, березу, ольху, липу, тополь и осину в строительстве можно применять при изготовлении открытых, доступных для осмотра и проветривания стоек, подкосов, ригелей, прогонов, наслонных стропил и обрешетки (кроме березы) в сооружениях с чердаками, а также вспомогательных конструкций — опалубки, лесов, кружал, временных ограждений и заборов, обносок, временных креплений котлованов и траншей, древесно-волокнистых плит и т. п.

В строительстве применяют круглый лес и пиломатериалы. К круглому лесу относятся бревна строительные (диаметром от 12 см, длиной 4...9 м), пиловочные (диаметром 14 см и более, длиной 4...7,5 м) и кругляк (табл. 29, 30).

Различают кругляк двух видов: подтоварник (тонкие бревна диаметром 8...11 см в верхнем отрубе) и жерди (бревна диаметром до 8 см). Обмер бревен производят в тонком конце по верхнему отрубу.

В строительстве применяют пиломатериалы.

Пластины получают распиловкой бревен по оси ствола на две части (табл. 31).

Четвертины — бревна, распиленные вдоль оси ствола на четыре части.

Горбыль — отход при распиловке бревна параллельно оси ствола.

Брусья — толщина 13...25 см, ширина не более двойной толщины (табл. 32).

Бруски — толщина 4... 12 см, ширина менее двойной толщины.

Рейки — толщина до 3,5 см, ширина менее 7 см.

Доски — толщина до 8 см, ширина 8...25 см (табл. 33).

Широкую сторону досок и брусьев называют пластью, узкую — кромкой, а линию их пересечения — ребром. По характеру обработки доски и брусья могут быть необрезные с обзолом (необработанной кромкой), полуобрезные и обрезные.

Стандартная длина досок и брусьев 1...6,5 м с градацией в 25 см. В зависимости от качества древесины пиломатериалы подразделяются на сорта: доски и бруски изготавливают шести сортов (отборные марки С и рядовые — I, II, III, IV и V), а брусья пяти сортов.

Полуфабрикаты из лесоматериалов обычно изготавливают в виде шпунтованных досок, плинтусов, галтелей, порочней, наличников, карнизов, рустиков, вагонки, дверных и оконных коробок, паркета, фанеры и т. п. ( 5.1). Шпунтованные доски применяют для устройства полов, перегородок и других конструкций, требующих продольной связи между досками.

Вагонкой обшивают потолки и стены, наличниками обрамляют оконные и дверные проемы, плинтусы и галтели используют для закрытия щелей между полом (потолком) и стенами.

Фанера бывает клееная и облицовочная. Клееную фанеру, или дикт, применяют при изготовлении внутренних дверей, оснований под паркет, легких перегородок, а облицовочную — из ценных пород дерева для мебели.

Фанеру клееную изготавливают обычно размерами 1525 х 1220 и 1525 мм толщиной 2...15 мм с количеством шпонов (слоев) 3...13. По качеству фанеру изготавливают пяти сортов.

4. От каких факторов зависит прочность древесины?

Влияние различных факторов на прочность древесины зависит от следующих факторов:

1) Влияние угла м\у направлением действующего усилия и направления волокон древесины:

древесина облад. анизотропией строения, т.е. при изменении угла м\у направлением действ. усилия и направ. волокон древесины от 0 до 90 градусов расчетная прочность древесины на сжатие смятие по всей поверх-ти уменьщ.в 7р.

2) Влияние длительности действия нагрузки:

Древесина обладает cв-вом ползучести, т.е. под возд. приложенн пост. нагрузки в древесине наблюд. рост деформации, кот.со временем прекращается, если нагрузка не превыш. определ. предела. При снятии нагрузки в этом случае часть деформаций исчезает сразу, а другая постепенно. Если же нагрузка превысила опред. предел, то деф-ции в деревян. эл-те возраст. до разрушения образца.

3) Влияние влажности:

Влажность древесины - отношение массы влаги, содержащ. в данном объеме древесины к массе абсолютно сухой древесины (%) Влага:1. свободная / капиллярная (в клетках); 2. связан. гигроскопическ (в оболочках клеток); 3. химически связанная (в вещ-х, образующ. др).

Предел гидроскопичности (точка насыщения клеточных оболочек) - 30% при t=20градусов - такое свободное состояние древесины, при кот. свобод. влаги в древесине нет, а в клеточ. оболочках содержится макс. кол-во влаги.

Влияние влажности на прочность древесины при растяж. вдоль волокон не значит. Каждому сочетанию t и относит. влажности вохдуха соотв. определ. установивш. влажность древесины - равновесная влажность; опред. по спец. диаграмме в завис. от усл-й эксплуатац. деревян. констр-ций.

Сушка древесины - процесс удаления влаги с древесины путем испарения: 1. естеств (атмосфер.); 2. искуст. (камерное); 3. комбинир.

Удаление свободной влаги происх. легко без измен. лин. размеров и объемов, уменьш. только плотность. При дальнейшей сушке в рез. удаления связанной влаги измен-ся лин. размеры и объем древесины. Сушка древесины -важный этап в проц. изгот. дерев. кон-ций. Неравном. сушка привод. к деформации дерев. эл-ов. Чем медленнее идет процесс сушки, тем меньше внутр. напряж., возник.за счет измен-я дерев.эл-та, меньше вероятность появления дефектов.

Пиломат-лы рекомен. сушить в 2 стадии: 1. естеств. сушка до W=25-30%; 2. камерная сушка при мягких режимах до стандарт. W=13%.

4) Влияние t: При > t с 20 до 50° предел прочности на сж< на 20-30%, предел прочности на растяжение – на 12-15%.

При отрицат. t предел прочности на сж при любой W несколько > за счет включения в раб замерзшей воды. Но др. при этом – хрупкая, т.е. < прочность на раскалывание.

5) Вляние пороков др. Пороки древесины - изменение внеш. вида древесины, нарушение правильности ее строения, целостности ее тканей, клеточных оболочек: 1. Сучки; 2. грибные окраски и гнили; 3. хим.окраски; 4. повреждение насекомыми; 5. деформация и растрескивание; 6. пороки формы ствола; 7. пороки строения древесины; 8. раны; 9. ненормал. отложения (засмолки); 10. механич. повреждения и дефекты обработки.

Все пороки < прочность древесины: в меньшей мере - на проч. древесины на сжатие, смятие и изгиб; большее - на растяжение и скалывание.

Наиб. сущ-но на прочность влияют: 1. сучки, кот. нарушают однородность строения древесины, вызыв. образование местных косослоев, затрудняют механич. обработку древесины; 2. пороки формы ствола и строения древесины.

В зависимости от наличия, кол-ва, месторасположения пороков различ. пиломатериалы на сорта: в строит. констр-х м. прим-т 1, 2, 3 сорт, но 1 – дефицитен, 3 – низкое качество => н. прим-то 2 сорт.

5. Как принять расчетное сопротивление древесины?

При проектировании деревянных конструкций нужно знать расчетные сопротивления древесины, прочность реальных деревянных бревен и брусьев, из которых делаются эти конструкции. Их прочность намного ниже, чем нормативное сопротивление малых чистых лабораторных образцов.

Расчетные сопротивления древесины - это те напряжения в сечениях деревянных элементов от действия расчетных нагрузок, которые древесина может выдерживать как угодно долгое время. Они имеют разные значения при действии различных нагрузок, вызывающих растяжение, сжатие, изгиб, смятие или скалывание. В расчетных сопротивлениях учтены снижения прочности Древесины и в результате длительного действия нагрузок и в результате неоднородности ее строения.

Расчетное сопротивление древесины определяют как нормативное сопротивление, деленное на коэффициент надежности по материалу.