Деревянные конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Деревянные конструкции



1. Общие свойства конструкций

деревянный пластмасса строительный

Древесина - древнейший строительный материал. В странах Европы на протяжении многих веков создавались великолепные образцы деревянного зодчества. До XVIII века строительство велось главным образом из дерева, и постройки из него были столь совершенны в художественном и конструктивном отношениях, что породили своеобразный стиль архитектуры, известный под названием деревянного зодчества.

Породы древесины, применяемые в строительстве. Хвойная древесина характеризуется при небольшой плотности достаточной прочностью меньше подвержена усушки и разбуханию. К лиственным породам, применяемым в строительстве, относятся бук, дуб, береза, осина.

Вследствие пористого строения древесина характеризуется низкой теплопроводностью, что обусловливает ее широкое применение в ограждающих конструкциях отапливаемых зданий. Толщина деревянных стен принимается значительно меньше, чем кирпичных, так как брус толщиной 15 см, например, по теплопроводности эквивалентен кирпичной стене толщиной 51 см, т.е. в два с половиной кирпича.

Деревянные несущие и ограждающие конструкции применяют в зданиях и сооружениях, возводимых в районах, лесной фонд которых имеет эксплуатационное значение, а также в районах расположения производственных баз по изготовлению таких конструкций. В других районах страны такие конструкции используют в зданиях с агрессивной средой по отношению к железобетонным или стальным конструкциям, а также в сборно-разборных конструкциях различного назначения при заводском изготовлении.



Рис. 1. Схема конструкции из дерево - Синч

деревянный пластмасса строительный

Деревянные конструкции, как правило, рекомендуются для возведения одно- и двухэтажных жилых (Рис. 1.) и общественных зданий, зрительных залов, мостов, сельскохозяйственных помещений и складов минеральных удобрений, для опор линий электропередачи напряжением до 35кВ (в отдельных случаях до 22кВ), линий связи и др.

Наряду с господствующими в настоящее время видами строительства из камня, бетона, стали, смешанных строительных конструкций проектировщикам нередко предлагаются деревянные конструкции. Области, где они могут применяться, значительно расширились в связи с развитием новых приёмов в строительстве. Широкому распространению дерева как строительного материала способствует легкость его заготовки и обработки, вне сезонность применения, химическая стойкость, диэлектрическая стойкость, а также высокая показатели физико-механических свойств при малой плотности. Основные возможности, обусловленные природными свойствами древесины как строительного материала, остаются прежними. Однако в связи с применением новой техники соединений и возможностью получения различных комбинаций строительства из дерева и древесных материалов стали многообразие.

Решение возвести здание из дерева, возникает в особенности тогда, когда это позволяет оптимально использовать его качества и показать, что при строительстве может быть выявлена красота дерева, заключаясь в его свойствах.

Причина широкого распространения используемых в настоящее время деревянных строительных конструкций главным образом ферм покрытий, а также каркасов и деревянных панелей кроется в основных закономерностях строительства из дерева, которые за тысячелетия по мере технического прогресса выделились и определились. Наглядным показателем служит удельная прочность материала - отношение его расчетного сопротивления R выраженного в МПа?100=тс/м², к плотности тс/м³ отношение представляющею собой высоту столба данного материала, имеющего в своём основании напряжение равное расчетному сопротивлению, которая равна:

для древесины из сосны с на сжатие и изгиб 1300/0,5=2600 м;

для стали класса 38/23 (на растяжение сжатие и изгиб) - 21000/7,85=2670 м;

для бетона М 200 (на сжатие 900 палки 2,2=410 м;)

Из этих данных видно, насколько выгодным является применение древе в сжатых и изгибаемых элементах конструкции. Конструкции из дерева по своей массе лишь немного тяжелее соотносительных стальных и значительно (6,5…6 раз) легче бетонных и железобетонных.

Строительство из дерева имеет следующие преимущества:

А. Древесина - сравнительно лёгкий материал;

Б. Она лёгко поддаётся обработке, как на заводах, так и на строительных площадках;

В. Строительные детали из древесина могут быть соединений различными способами;

Г. Деревянные конструкций позволяют создавать формы, трудно или совсем не осуществимые при использовании др. материалов.

Д. деревянные конструкции особого вида (напр-р оболочки) часто оказываются более экономичными, чем бетонные или другие массивные конструкции;

Е. Древесина обладает рядом ценных строительно-физических свойств, например высокой теплоёмкостью.

Ж. Конструкция из дерева имеет неповторимую архитектурную привлекательность., эстетический калорит и естественность

Недостатки, ограничивающие применение деревянных конструкций, опасность загнивания и возгорания их, усадка, раз буханные, коробление и растрескивание, неоднородность строения и наличие пороков могут быть устранены консервированием и облагораживанием древесины антисептированием и использованием огнезащитных пропиток или покрасок.

Применение производственных материалов из древесины (фанеры, различных видов древесно-слоистых пластиков (ДСП), прессованной древесины, древесно-волокнистых материалов (ДВП) и др.) и зашита древесины существенно повышают долговечность деревянных конструкций и расширяют области их эффективного применения.

Рациональное использования древесина в строительных конструкциях заключаются в совершенствовании конструктивных решений, обеспечении долговечности материала, индустриализации производства детали и конструкций, целесообразным её применении с учетом условий эксплуатации и. т.д. Комплексное использование отходов лесной промышленности, а также отходов при изготовлении конструкции из дерева на основе их химической или химико-механической переработки значительно повышает эффективность использования древесины.

Новая техника строительства деревянных конструкций привело к тому, что при проектировании и возведение крупных сооружений (Рис. 2.) наряду с архитектурными работниками и плотниками, занимающимся этим традиционно, в дело включились такие инженеры-строители. В тех случаях, когда предстоят, решать сложные технические проблемы, их участие необходимо с самого начала, при разработке принципа сооружения.

Именно при строительстве из древесины возникает стремлении найти оптимальное решение, пользуясь сравнительно недорогими средствами. Свидетельствами того, что может быть достигнуто при строительстве из дерева, служат, например, те классические деревянные каркасные сооружения в Средней Азии, Европе, Америке или Японии, каждый элемент которых отражает принцип формы. Точно также это демонстрируют бревенчатые и брусчатые сооружения или стрежневые мачты на Севере.

Рис. 2. Кленые арки пролетом 45 м одного из складов химико - металлургического комбината

Здание плавательного бассейна в Пти - Куроны с покрытием по трех шарнирным деревянным клееным аркам:

Общий вид здания: б - поперечный разрез; 1 - настил покрытия; 2 - прогоны; 3 - арма - железобетонная колонна.

Каждый раз, когда предполагается построить что-либо из дерева, речь идет о чем-то новом, даже если при этом не пользуется устаревшая техника строительства.

Только, когда архитектурные и конструктивные компоненты находится в максимально соответствии друг с другом, может быть достигнуто некое единство структуры, которые и представляет собой подменную архитектуру. Чтобы добиться высокого качества при строительстве из дерева, нельзя формально подходить к выполнению расчетов, выбору размеров и формы, нельзя втискивать конструкцию в каждую ей по существу форму, а нужно стремиться к достижению общей гармонии.

Основные конструктивные положения. Для деревянных конструкций, применяемых в строительстве, используется цельная древесина, пакеты клееных досок и древесные материалы. Цельная древесина дешевле других древесных материалов, поэтому ее используют в виде бревен, брусьев, пиломатериала и досок там, где их размеры достаточны и не предъявляются особых требований к внешнему виду и наличию трещин и где могут применяться обычные соединения и крепления. Выбор древесного материала (фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит) определяется их техническими свойствами, стоимостью и несущей способностью.

2. Дерево как строительный материал

В несущих и ограждающих строительных конструкциях необходимо более эффективно использовать такие положительные свойства древесины, как невысокую плотность, большой коэффициент теплового сопротивления, малый коэффициент термического расширения, высокую удельную прочность. В ряде случаев это позволит обеспечить не только экономически целесообразную, но и более качественную и долговечную конструкцию. Деревянные конструкции вполне удовлетворяют современным требованиям индустриализации строительства и круглогодичного производства работ. Использование деловой древесины в качестве конструктивного материала позволяет значительно снизить массу здания по сравнению с железобетоном.

Для несущих конструкций применяют сосну, ель, лиственницу, пихту, кедр. Лиственные породы - осину, березу, ольху, липу и тополь - применяют лишь в конструкциях временных зданий и сооружений, а также для устройства опалубки, лесов и подмостей.

В современном строительстве необходимо применять высококачественные, долговечные и экономичные деревянные детали и конструкции, удовлетворяющие требованиям индустриального изготовления, с применением комплексной механизации и переработки отходов производства. По экономическим соображениям для зданий капитального назначения вполне достаточно обеспечить срок службы деревянных конструкций в 40-50 лет.

Клееные деревянные конструкции в наибольшей степени отвечают требованиям современного строительства. Они позволяют повысить качество строительства и широко применять сборные детали любой формы и размеров серийного заводского изготовления; клееные конструкции являются также наиболее экономичными по расходу лесоматериала. Достижения химии в разработке водостойких и грибоустойчивых синтетических клеев позволяют изготовлять как стержневые клееные элементы, так и водостойкую фанеру.

При проектировании и строительстве особое внимание следует уделять защите деревянных деталей и конструкций от загнивания и возгорания, применяя биостойкие и термостойкие кровельные материалы, а также антисептическую обработка. Чтобы уменьшить усушку, разбухание, коробление и растрескивание древесины, ограничить процессы гниения, в дело необходимо применять сухую древесину.

Структура и состав Физические и механические свойства древесины определяют ее строением и структурной клеток. Древесина состоит из трубчатых клеток, расположенных вдоль ствола. Оболочка трубчатых клеток состоит в основном из целлюлозы и лигнина. Трубчатые клетки склеены между собой межклеточным веществом, состоящим главным образом из лигнина. Прочность древесины зависит о сопротивления силовым воздействиям как древесных волокон, так и склеивающего их вещества

Фермы (общение сведения) Фермы относятся к категории плоских сквозных деревянных конструкций балочного типа и отличаются от балок прямоугольного и двутаврового сечения тем, что вместо сплошной стенки в них создается решетка. При узловой нагрузке в элементах ферм возникают только продольные сжимающие и растягивающие усилия. Нормальные напряжения как по длине стержней, так и по сечению распределяются равномерно, и несущая способность материала используется более полно. Поэтому фермами можно перекрывать значительно большие пролеты, чем сплошными балками. Деревянные фермы проектируют однопролетными, разрезными, внешне статически определимыми с шарнирным прикреплением в узлах. Чтобы обеспечить надежную работу ферм, применяемых в покрытиях капитальных зданий, надо исключить работу древа на растяжение. Этому требованию удовлетворяют металлодеревянные фермы, в которых растянутые элементы выполняют из металла, а сжатые и сжато-изогнутые - из дерева.

Деревянные сооружения специального назначения. Деревянные башни относятся к специальным инженерным сооружениям с развитой по сравнению с поперечными размерами высотой. Башни состоят из ствола, фундамента, рабочих и лестничных площадок.

В статическом отношении ствола представляет собой пространственную конструкцию, (Рис. - 3.) имеющую в плане треугольник, квадрат, многоугольник или круг. Ствол башен может быть решетчатым - из плоских сквозных ферм и сетчатым - системы Шухова. Башни воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки. В водонапорных, башнях, надшахтных копрах, нефтяных вышках вертикальные нагрузки обычно преобладают над горизонтальными.

Рис. 3. Различные варианты купольных покрытий из дерева.

Физико-механические характеристики и несущие конструкции из дерева

Задача заключается в том, чтобы на примере этих объектов показать конструктивные различия между отдельными типами зданий и сооружений и тем самым продемонстрировать много образнее конструктивных возможностей. Приведенные примеры должны помочь архитектору и инженеру выбрать деревянную конструкцию здания или перекрытия, а также подсказать, как ее выполнить. Вслед за прямым однопролетными балками описаны решетчатые балки, стержневые цепи, рамы, арки, висячие конструкции, перекрестные балки, складчатые конструкции, купола и об лачки. Если в качестве строительного материала выбрана древесина, то приведенные иллюстрированные примеры сооружений, в которых дан анализ с точки зрения конструкции и несущей системы, целесообразны еще и потому, что из числа строительных материалов, используемых для разного радо несущих покрытий - стали, железобетона и древесины, последняя в отношении особенностей выполнения конструкций является, пожалуй, самым трудным материалом. Трудность заключается не столько в том, что величины нагрузки сказывают заметное влияние на размеры поперечных сечений, и каждое изменение сечения, также как каждая дополнительная нагрузка, ощутимы и в свою очередь, влиять на соединения, а в отдельных случаях и на внешний вид здания.

В железобетонном элементе, например, можно, если потребуется, не изменяя размеров и формы этого элемента «добавить пару стержней». Когда же речь идет о дереве, то напротив, малейшее изменение любой детали бросается в глаза и может потребовать изменения всех размеров.

Поэтому древесина заставляет предварительно обдумывать, точно детализировать и тщательно выбирать правильную несущею систему. Древесина, используемая как строительный материал для всякого рода несущих покрытий, хотя и позволяет архитектору реализовать многообразные формы и идеи, требует, однако, пожалуй, более чем какой-либо другой материал, параллельной работы инженера

Механические свойства древесины. Древесина обладает реологическими свойствами, которые проявляются в том, что при длительном воздействии нагрузки деформации существенно увеличиваются, и остаточные деформации бывают значительными. Примером может служить остаточный прогиб досок, находящихся долгое время под воздействием нагрузки.

Модуль упругости Е колеблется в значительных пределах даже для одних и тех же пород древесины, причем заметное влияние на него оказывает влажность. При повышении влажности модуль упругости уменьшается и наоборот.

Древесина как строительный материал обладает замечательными свойствами. Главные его достоинство обусловлены удачным сочетанием легкости (дерево почти в 2 раза легче воды и в 14 раз легче стали) со сравнительно высокой прочностью на растяжение, сжатие и изгиб. Если ввести понятие относительной прочности, т.е. прочности, отнесенной к единице объема, то дерево приближается к стали и в 10 раз превосходит бетон. Другими словами, конструкция из древесины во много раз легчи железобетонной того же назначения при тех же нагрузках и одинаковых прочих условиях.

Серьезный недостаток древесины - ее склонность к гниению и разрушению живыми вредителями: жуком древоточцем, термитами и т.п. В зависимости от конкретных условий с момента поражения гниением до полного разрушения проходит от нескольких месяцев до нескольких лет. Строения, простывшие века, доказывают долговечность деревянных элементов, которые не подвергались никакой особой защитной обработке. Древесина, влажность которой длительное время остается ниже 20%, а также древесина, вольностью погруженная в воду, не подвергается гниению.

Древесина очень гигроскопична. С ростом влажности ее объем увеличивается, прочность уменьшается. При этом неравномерное набухание и высыхание приводят к выпучиванию и искривлению деревянных элементов.

Физические свойства древесины. Плотность древесины зависит от пустот, толщины стенок волокон и содержания влаги. Она различна даже в переделах одной и той же породы. Расчетные величины прочностей приведены в табл.

Породы древесины	Плотность, кгм	Предел прочности вдоль волокон, МПа
		При сжатии	При растяжении	При скалывании	При статическом изгибе
Хвойные	Лиственница Сосна Ель	660 500 450	64,5 48,5 44,5	125 103,5 103,5	9,9 7,5 6,9	111,5 86 79,5
Лиственные	Дуб Береза Осина	690 640 495	57,5 55 42,5	- 168 125,5	10,2 9,3 6,3	107,5 109,5 78

Всего (3…5) 10^-6, т.е. в 2…3 раза меньше, чем в стали. Поэтому в деревянных сооружениях можно не устраивать температурных швов. В поперечном направлении изменение линейных размеров в 7…10 раз больше, чем вдоль волокон.

Работа древесины на растяжение и сжатие. При кратковременной растягивающей нагрузке вдоль волокон древесина до определенного предела себя практически упруго, т.е. деформация, вызванная растяжением, исчезает, как только снимается нагрузка. При напряжениях, превышающих предел упругости, возникают пластические деформации, растущие вплоть до предел прочности.

Работа древесины на изгиб. При поперечном изгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и прочностью на растяжение. Определение краевого напряжения при изгибе по формуле s = M /W верно лишь при небольших величинах напряжений. При дальнейшем росте нагрузки эпюра сжимающих напряжений в соответствии с диаграммой работы на сжатие принимает криволинейный характер. Одновременно положение нейтральной оси смещается в сторону растянутой кромки сечения, т.е. древесина при работе на изгиб ведет себя как физически нелинейный материал. При этом в стадии разрушения сначала в сжатой зоне образуются складки, после чего в растянутой зоне происходит разрыв наружных волокон. Предел прочности при изгибе от формы поперечного сечения. Так, например, у круглого сечения он больше, чем у прямоугольного. В расчете это учитывают введением соответствующих коэффициентов



3. Виды деревянных конструкций

В деревянном корпусном строительстве имеется много видов конструкций с различным расположением несущих элементов и различным исполнением конструктивных узлов. Способ соединения в месте горизонтальных, вертикальных или диагональных строительных элементов в конструктивную точку узел - определяет структуру несущей конструкции. По расположению несущих горизонтальных и вертикальных строительных элементов размечается восемь основных типов конструкций. У этих конструкций балки или стойки бывают неразрезными цельными или состыкованными.

Несущие конструкции

Пространственная общая система для передачи основанию вертикальных и горизонтальных нагрузок. Хотя отдельные системы между собой не связаны, тем не менее, они зависят друг от друга.

Фахверковые конструкции

В фахверковой конструкции несущая система состоит из стоек (подпорок, столбов), главных балок (рам, прогонов, отвязок) и лежащих на них вспомогательных балок (брусьев, залок). Несущие нижние элементы фахверка образуют ригели, расположенные между стойками. Стойки соединены с балками и нижними обвязками шинами или врубками. Вся конструкция опирается на основную нижнюю обвязку, у многоэтажных фахверковых конструкций нижняя обвязка повторяется на каждом этаже.

Балки на стойке одноэтажные

Конструкции этого вида состоят из стоек, на которые уложены в одном направлении главные балки. В другом направлении идут вспомогательные балки - брусья доски.

Балки на стойке двухэтажные

При этой конструкции неразрезные балки укладываются на стойки. Стойки прерываются главными балками, а на следующем этаже вновь надставляются и идут дальше.

Ригельные конструкции

Ригели (главные балки) прикрепляются к неразрезным стойкам одинаково во всех четырех к случаях (направлениях). Это позволяет обеспечить одинаковую высоту всех наружных и внутренних стен.

Конструкции со схватками

Парные балки проходят как схватки вдоль ряда стоек. Схватка присоединяется с обеих сторон к стойке шпонками.

Конструкции с составными стойками

Неразрезные главные балки пропущены между неразрезными составляющими стойками. При парных стойках мы имеем дело в известной стене ни с перевернутой конструкцией со схватками. Связки стоек, каждая из четырех элементов, позволяют располагать балки в двух направлениях.

Ребристые системы. В основном расположены в Северной Америке. Несущие элементы каркаса состоят из стандартных деревянных досок с основным сечением 5х10 см. Особенности данной конструкций связанна с малым расстоянием между каркасом стен и балками перекрытый (вертикальные доски устанавливаются с шагом 60 см). Стойки соединяются с балками гвоздями или нагелями.

Основные конструктивные положения. Клееные деревянные конструкций изготавливаются в специальных цехах в соответствии с требованиями, и относиться к категории индустриальных. Качество этих конструкций должно отвечать требованиям ГОСТ 20850-75.

Для несущих конструкций рекомендуется применять элементы из массивной цельной или клееной древесины преимущественно прямоугольного сечения как боле технологичные и огнестойкие. Конструкции, выполняемые из дерева, подразделяются на несущие и ограждающие. Несущие конструкций воспринимают различные нагрузки и подвергаются статическому расчету. Ограждающие конструкции отделяют производственные или жилые помещения от внешней среды и рассчитываются на ее воздействия.

По форме конструкции делятся на плоские и пространственные.

Первое предназначенный для работы в своей плоскости (обычно вертикальной) и воспринимают чаще всего вертикальные нагрузки (например: вес снега), вторые должны восприниматься нагрузки любого направления (на пример: ветер). По форме конструкции различают: плоские простейшие - балочные, подкостные, непренгельные, подвесные, плоские сплошные плиты, панели, составные балочные и арочные фермы, рамы, комбинированные системы, пространственные в покрытиях здании своды, купала, складки, гипары, структурные конструкции, сооружения башенного мачтового и мостового типов (Мости, галереи, эстакады).

Конструкция крыш. Ступенчато расположенные плоскости перекрытия и крыши требуют конструкции, которая дала бы возможность простого крепления главные балок в любой точке стойки. Так были выбраны неразрезные стойки 16?16 см и в качестве главных балок - неразрезные схватки 2 (8?36) см. крепление схваток к стойкам осуществляется шпонками и может выполняться на любой отметки. В другом направлении уложены балки перекрытия 8?20 см с шагом 60 см, идущие по осям стоек также как и схватки, плоскости крыши и перекрытия статически превращены с помощью древесностружечных плит и шпунтованной обшивки в мембраны. Передача ветровых усилий от этих горизонтальных дисков фундаменту происходит с помощью раскосов из брусьев 16?16 см, установленных в виде полу рам между главными и вспомогательными балками, выполненными в виде схваток.

Раскосы закреплены в фундаменте с помощью анкеров с боковыми накладками.

Плоские сплошные деревянные конструкции. К плоским сплошным конструкциям относятся составные балки, трех- и двухшарнирные арки, рамы. Элементы сплошных конструкций соединяют гвоздями, цилиндрическими и пластинчатыми нагелями и водостойкими клеями.

Простейшие деревянные конструкции в виде балок цельного сечения из - за ограничений длины и сечения лесоматериала могут перекрывать пролеты на более 6-9 м. При пролетах, превышающих естественную длину лесоматериала (6-9 м), а также при меньших пролетах, но больших нагрузках, при которых элементы цельного сечения не могут обеспечить требуемую несущую способность, применяют конструкции, составленные из нескольких элементов, как по сечению, так и по длине.

Конструкции на клеях в наибольшей степени и удовлетворяют индустриальному способу изготовления. Клееные конструкции наиболее перспективны, но изготовлять их надо на деревообрабатывающих предприятиях, специальным оборудованием и приспособлениями для высококачественной склейки.

Конструкции на гвоздевых соединениях обычно изготовляют в построечных условиях и в современном строительстве имеют ограниченное применение.

О расчете составных (типа синч) стержней на податливых связях Для увеличения несущей способности деревянных стержней, работающих на поперечный изгиб, центральное и внецентренное сжатие, их составляют из нескольких элементов цельного сечения. Совместная работа этих составных стержней обеспечивается связями на гвоздях, нагелях, шпонках и клеях.

Все связи, применяемые для соединения деревянных элементов (за исключением клея), обладают значительной податливостью (деформацией), которая приводит к сдвигу сопрягаемых элементов относительно друг друга при работе на поперечный и продольный изгиб. Вследствие этого уменьшается несущая способность и увеличивается деформативность элемента составного сечения на податливых связях по сравнению с элементами цельного сечения. Изменяется и распределение сил сдвига по длине элемента.

По характеру работы составной стержень на податливых связях занимает промежуточное положение между стержнями цельного сечения и составными стержнем при отсутствии связей между элементами.

Сплошные конструкции балочного типа. Применение для строительных целей водостойкой фанеры открывает широкую возможность значительного расширения ассортимента клееных конструкций.

В строительстве рекомендуется применять клееную и бакелизированную фанеру. Для несущих конструкций применяется фанере повышенной водостойкости. Фанера изготовляется из березы, бука, осины, ясеня, дуба, липы, сосны, кедра и пихты.

Водостойкая фанера марки ФСФ, применяемая для несущих конструкций, склеивается клеями типа фенолоформальдегидных. Бакелзизированная водостойкая фанера марки БФС, применяется для наиболее напряженных частей конструкций и в открытых, не защищенных от атмосферных влияний, сооружениях.

Клееные цельнодеревянные конструкции или деревянные в сочетании в сочетании с фанерой применяют в несущих и ограждающих частях зданий промышленного, гражданского, сельскохозяйственного назначения и в мостах.

В несущих конструкциях зданий и сооружений их применяют в виде балок, ферм и арок треугольного или криволинейного очертания, рам, стоек, свай, шпунтов, мостовых брусьев и др.

Клееные балки применяют в несущих конструкциях покрытиях покрытий, перекрытий холодных и отваливаемых зданий; их изготовляют прямоугольного и двутаврового сечений.

Конструкция деревянных ферм. Фермы (Рис. 4) относятся к категории плоских сквозных деревянных конструкций балочного типа и отличаются от балок прямоугольного и двутаврового сечения тем, что вместо сплошной стенки в них создается решетка.



Рис. 4. Разные варианты покрытий из деревянных конструкций

При узловой нагрузке в элементах ферм возникают только продольные сжимающие и растягивающие усилия. Нормальные напряжения как по длине стержней, так и по сечению распределяются равномерно, и несущая способность материала используется более полно. Поэтому фермами можно перекрывать значительно большие пролеты, чем сплошными балками. Деревянные фермы проектируют однопролетными, разрезными, внешне статически определимыми с шарнирным прикреплением в узлах. Чтобы обеспечить надежную работу ферм, применяемых в покрытиях капитальных зданий, надо исключить работу дерева на растяжение. Этому требованию удовлетворяют металлодеревянные фермы, в которых растянутые элементы выполняют из металла, а сжатые и сжато - изогнутые - из дерева.

4. Защита деревянных конструкций от гниения

Краткие сведения о гниении древесины

В зданиях с постоянным температурно - влажностным режимом, в которых влажность древесины не превышает 20%, а также под водой и в условиях вечной мерзлоты дерево является долговечным строительным материалом. Однако известны случаи, когда деревянные конструкции, пораженные гниением, оказались непригодными к эксплуатации через несколько месяцев.

Древесина подвергается гниению в результате жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. В свежесрубленном состоянии в лесу дерево поражается лесными грибами, во время транспортирования и при хранении на складках - складскими грибами, а в процессе эксплуатации деревянных конструкций - домовыми грибами. Особенно опасны складские и домовые грибы. Заражение древесины возможно при любых условиях и повсеместно. Но развитие процесса гниения начинается в древесине с влагосодержанием выше 20% при свободном доступе воздуха и температуре от 5 до 45⁰С. при осуствии хотя бы одного из этих факторов развитие гниения невозможно. Основным мероприятием по защите дерева от гниения является сушка лесоматериала и предохранение его всевозможных видов увлажнения.

Различают два вида увлажнения - непосредственное и конденсационное. Источник непосредственного увлажнение - атмосферные осадки, гидрогеологические увлажнение грунтовыми водами, высокая относительная влажность эксплуатируемого здания, неисправности санитарно - технического оборудования и др. Следовательно, если начался процесс гниения, то он может бурно развиваться без поступления дополнительной влаги извне, вследствие биологического увлажнения.

Самое опасное - конденсационное увлажнение. В зависимости от постоянных или временных температурных колебаний процесс конденсации может происходить непрерывно (систематическая конденсация) или периодически (дифференциальная конденсация).

Систематическая конденсация наблюдается в ограждающих конструкциях отапливаемых зданий. Наиболее интенсивное образование конденсата происходит в период максимальных температурных перепадов - осенью и зимой.

Дифференциальная конденсация возникает при кратковременном периодическом колебании температуры. В строительных конструкциях влага может конденсироваться на плоскостях соприкасания дерева со сталью, в особенности в замкнутых частях (стальные башмаки опор), а также в местах примыкания дерева к материалам большей теплопроводности, например, при оперении концов деревянных конструкций на железобетонные, кирпичные, каменные опоры и. т. п. Подогрев воздуха приводит к интенсивному поглощению влаги из окружающей среды. Таким образом, создается осушающий эксплутационный режим, который устраняет возможность конденсационного увлажнения конструкций.

Конструктивные меры защиты от гниения. Конструктивные меры борьбы с непосредственным увлажнением включают в себя устройство надежного гидроизоляционного ковра кровли, своевременный его ремонт, организованный отвод с крыш, гидроизоляцию от грунтовых вод, сушку помещений перед сдачей их в эксплуатацию, вентиляцию подполья в отапливаемых помещениях, применение сухих штукатурок, плитных утеплителей и др.

Защита деревянных конструкций от конденсационных увлажнении, в особенности в наружных многослойных стенах и бес чердачных покрытиях, в значительной степени зависит от порядка расположения в толще ограждения паро- и теплоизоляционных слоев. При правильном расположении этих слоев можно избежать образования конденсата в толще ограждений. Обычно слой пароизоляции должен быть расположен в начале теплового потока, т.е. со стороны преобладания положительных температур. Теплоизоляционный слой необходимо располагать в конце теплового потока, т.е. с. со стороны преобладания положительных температур. Теплоизоляции слой необходимо располагать в конце теплового потока, т.е. с холодной стороны ограждения.

Если слой пароизоляции должен быть расположен в конце теплового потока (в многослойных бес чердачных конструкциях кровельных покрытий с гидроизоляционным ковром), под кровельным материалом необходимо предусматривать устройство осушающих продухов, через которые водяные пары выводятся наружу.

При бесчердачных покрытиях несущие деревянные конструкции рекомендуется располагать внутри помещения, а если есть чердак, то снаружи, т.е. за утепленным подвесным потолком; конструкции должны быть открытыми и доступными для осмотра.

Для защиты деревянных конструкций от дифференциальной конденсации следует избегать глухой заделки опорных узлов ферм в каменные или бетонные стены; их надо устанавливать в открытые гнезда. При наличии стальных опорных башмаков или соприкасания дерева с полосовыми стальными элементами между деревом и сталью необходимо прокладывать слой пароизоляции, а заделываемую в башмак древесину надежно антисептировать.

Опирание деревянных элементов на каменные или бетонные опоры выполняется через деревянные креозотированные прокладки, укладываемые на слой пароизоляции.

Антисептирование. Если в период эксплуатации конструктивными мерами невозможно обеспечить влажность древесины ниже 20%, применяют химическую обработку - антисептирование. С этой целью пропиткой или поверхностной покраской вводят различные химические составы, которые предотвращают развитие жизнедеятельности грибов.

Нормами рекомендуется антисептики следующих: неорганические, растворимые в воде или в органических растворителях, и маслянистые.

Антисептики должны быть безопасными для людей и животных, не нарушать механической прочности материала, не увеличивать его гигроскопичность, электропроводность и не разрушать металлических частей конструкции.

Способы антисептирования назначают в зависимости от производственных условий, требований, предъявляемых к продолжительности срока службы, и размеров обрабатываемых элементов. Наибольшее распространение в практике строительства нашли следующие способы: нанесение раствора на поверхность деревянных элементов краскопультом или кистями, пропитка в горячих, холодных и высокотемпературных горче - холодных ваннах, пропитка в автоклавах под давлением.

Защита деревянных конструкций от возгорания. При температуре 250-300⁰С происходит сухая перегонка древесины с выделением легковоспламеняющихся газов, которые при наличии открытого пламени начинают гореть, своим теплом разлагать все новые и новые части древесины, а при соединении с кислородом воздуха бурно поддерживать горение. При длительном воздействии тепла в деревянных конструкциях, примыкающих к источнику тепла, возможно самовоспламенение даже при температуре 150-160⁰С. фаза тления может бурно притекать лишь при условии интенсивного притока извне кислорода воздуха и поступления его в толщу древесины. В более плотной древесине хвойных пород фаза тления протекает замедленно, а в массивных элементах горение может совсем прекратиться.

Для защиты деревянных конструкций от возгорания наиболее эффективны конструктивные меры. Применение бес пустотных кровельных покрытий с утеплителем из несгораемых материалов, а также массивных цельных или клееных элементов, выполненных из сухого лесоматериала без щелей и острых ребер, создает условия, затрудняющие воспламенение древесины и развитие пожара. Кроме этого, при проектировании зданий и сооружений с применением дерева и других горючих материалов следует предусматривать устройство брандмауэров, огнезащитных зон, нормативных разрывом между зданиями, автоматически действующих систем пожарного водопровода, а также надежных теплоизоляционных разделок вокруг печей и дымовых труб.

Если одних конструктивных мер недостаточно, применяют химические средства защиты.

Наиболее распространенными огнезащитными пропиточными составами (антипиринами) являются диаммонийфосфат (аммонийный фосфорнокислый двух замещенный) и сульфат аммония (аммоний сернокислый, бура и борная кислота). Антипирины легко вымываются водой, поэтому их применяют для элементов, защищенных от непосредственного воздействия воды и находящихся в помещениях с относительной влажностью менее 75%. Древесину пропитывают антипиринами в горяч - холодных ваннах, в автоклавах под давлением и обмазкой.

Кроме пропитки, для защиты деревянных элементов от возгорания применяются огнезащитные покрытия, наносимые на поверхность кистью или краскопультом.

5. Общие сведения о пластмассах основные виды конструкционных пластмасс

Общие сведения Пластические массы представляют собой искусственные материалы, получаемые на основе синтетических высокомолекулярных соединений.

В состав пластических масс обычно входят: связующее вещество, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и др. В качестве связующего используются различные синтетические смолы: полиэфирные, фенолоформальные, эпоксидные, карбамидные, поливинилхлоридные, полистирольные и др. Содержание связующего в пластических массах составляет по весу от 5 до 30% и достигает 60%.

Наполнители определяют в основном механическую прочность пластмасс, придают им теплостойкость, негорючесть и уменьшают усадку. Пластификаторы увеличивают эластичность и гибкость пластмасс. Для предотвращения старения при экслуатации материала, изготовляемого на основе синтетических смол, а также разложения от действия высоких темпиратур в процессе их переработки пременяют стабилизаторы.

Универсальность, легкая обрабатываемость, антикоррозионносить, красивый внешний вид обусловили возможность и целесообразность широкого использования пластмасс в строительстве. Кроме того, некоторые виды пластмасс обладают высокий механической прочностью, теплозвукоизоляционными, диэлектрическими, адгезионными свойствами.

Пластические массы применяют в строительстве как конструкционный, отделочный, тепло и звукоизоляционный материал. Многие пластмассы легко обрабатываются, их можно пилить, строгать, сверлить, вытягивать.

Материалы, изделия и конструкции из пластмасс изготовляют горячим и непрерывным прессованием, каландрированием, литьем, выпучиванием и методом обмазки.

Пластмассы - многокомпонентные материалы, состоящие из полимеров (связующих веществ), пластификаторов, наполнителей и некоторых специальных добавок (красителей и др.). Полимеры являются главной частью любой пластмассы, их получают синтетическим путем из простых органических соединений. Они отличаются огромной молекулярной массой (5000 - 10000 и выше). Сырьем для производства полимеров являются нефтяной и природный газы, каменноугольная смола, отходы деревообработки и сельскохозяйственного производства.

Пластификаторы снижают хрупкость пластмасс, повышают их эластичность и морозостойкость. В качестве пластификаторов применяют дибутилфталат, трибутилфосфат, трикрезилфосфат и др. В качестве наполнителей используют стеклянные волокно, нити и ткани, древесные стружки и опилки, асбестовое волокно, тальк и т.п. Наполнители уменьшают расход основного дорогостоящего полимера, повышают прочность и предотвращают усадку пластмасс при отвержении.

Непрерывный рост объема производства и применения пластмасс в строительстве во всем мире обусловлен наличием у них ряда преимуществ: высокая прочность при небольшой массе; стойкость по отношению к большинству химически агрессивных сред; хорошие тепло-звукоизоляционные качества (коэффициент теплопроводности пенопластов в 10-15 раз меньше, чем у других материалов); прекрасные оптические свойства (некоторые пластмассы почти полностью могут быть прозрачными и пропускать более 70% ультрафиолетовых лучей, окрашиваться в любые цвета); легкость обработки; наличие сырьевой базы (для изготовления пластмасс используют широкого распространенные материалы, а главное - отходы основных производств, утилизация или уничтожение которых часто являются само по себе большой народнохозяйственной задачей).

Применение пластмасс в строительстве позволяет получить ряд технико - экономических преимуществ: уменьшение массы конструкций, повышение индустриализации и сокращение сроков строительных работ, сокращение расхода дефицитных материалов и др.

Недостатками пластмасс являются: относительно небольшой модуль упругости, высокий коэффициент температурного расширения, старение, горючесть некоторых из них, ползучесть и пока еще сравнительная дороговизна.

Наиболее распространенными пластмассами, применяемыми для изготовления строительных конструкций, являются: стеклопластики, термопласты, древесные пластики, воздухонепроницаемые ткани и пленки, пенно - и сотопласты.

Стеклопластики - это пластмассы, в которых в качестве связующего применяются фенольные, эпоксидные, полиэфирные и другие смолы и их модификации, а наполнителями являются стеклянные волокна, нити или ткани. Их выпускают в виде листов и профилей (СВАМ, КАСТ-В), плоских и волнистых светопрозрачных или окрашенных листов (полиэфирный стеклопластик), брикетов и лент (АГ - 4В и АГ - 4С). Стеклопластики являются наиболее прочными пластмассами; их расчетные сопротивления изгибу составляют от 78 (полиэфирный стеклопластик) до 525 Мпа (СВАМ). Стеклопластики применяют для изготовления наиболее напряженных элементов и деталей, в обшивках трехслойных панелей сооружений с агрессивными средами в радио прозрачных, немагнитных и других сооружениях специального назначения (СВАМ, КАСТ - В, АГ - 4В, АГ - 4С), для устройства световых фонарей, навесов, ограждений балконов, перегородок (полиэфирный стеклопластик).

Термопласты - (оргстекло или полиметилметакрилат и винипласт) применяют в светопрозрачных конструкциях стен и покрытий, в теплицах, парниках, оранжереях. Оргстекло получают блочной полимеризацией метилового эфира метакриловой кислоты и выпускают в виде прозрачных листов. Винипласт получают на основе поливинилхлоридной смолы. Он выпускается в виде окрашенных или светопрзрачных или непрозрачных листов, а также в виде пленки, труб и различных профилей. Винипласт обладает высокой стойкостью к воздействию кислот, щелочей, растворов солей, что обусловило его широкое применение в качестве антикоррозионного материала в обшивках трехслойных панелей, перегородках и. т. п.

Древесные пластики - получают прессованием пропитанных различными смолами древесных шпонов (ДСП), волокон (древесноволокнистые плиты) и стружек (древесностружечные плиты). ДСП выпускают листами толщиной до 60 мм и применяют для изготовления шпонок, нагелей, вкладышей, а древесные плиты - для обшивок трехслойных панелей, перегородок, подвесных потолков и др.

Воздухонепроницаемые ткани и пленки - применяют в пневматических (надувных) конструкциях. Ткани одно-, двух - или трехслойные, покрытие слое резины, выпускают на основе капронового текстиля в рулонах шириной 0,9 м при толщине 0,6 - 1,8 мм. Пленки (полиэтиленовые, полиамидные и полиэфирные), армированные капроновыми сетками, выпускают также в рулонах шириной 0,85 - 0,9 м, толщиной 0,45-0,7 мм. Пленке дешевле тканей, но менее прочны и недолговечны.

Пенно и сотопласты используют в среднем слое трехслойных панелей в качестве тепло - и звукоизоляционных материалов. Пенопласты (полистирольный, поливинилхлоридный, фенольный и полиуретановый) получают вспениванием соответствующих полимеров. Они имеют объемную массу, равную всего 20-100 кг/м³, и теплопроводность 0,035-0,045 Вт/(м. К). Сотопласты изготовляют из хлопчатобумажных тканей, крафт - бумаги или изоляционной бумаги, пропитанных синтетическими смолами и антипиринами, имеют вид пчелиных сот, которые в панелях могут заполняться крошкой пенопласта.



Литература

1. Картошина проектирования металлических конструкций. Учебное пособие / МАДИ (ГТУ). - М., 2007

2. Картошина расчета железобетонных конструкций. Учебное пособие / МАДИ (ГТУ). - М., 2008.

3. Агеев указания к лабораторным работам. М.: МАДИ (ГТУ), 2005.

4. Железобетонные конструкции. Курсовое проектирование 1 и 2 части. Учебное пособие под ред. проф., М.: МАДИ, 1988.

5., Седов железобетонных и каменных конструкций. Учебное пособие: М.: Изд. АСВ, 2010. - 216 с.

6., Сигалов конструкции. Общий курс. Учебник для вузов. - 6-е изд. - М.: АСВ, 2010.

7., Забегаев и расчет железобетонных и каменных конструкций. Учебник для вузов. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 1989.

8. Павлова задач по строительным конструкциям. Учебное пособие. - М.: ИНФРА-М, 2009.

9., Трекин железобетонных конструкций из тяжелого бетона по прочности, трещиностойкости и деформациям. - Монография. М.: Изд. АСВ, 2010.

10. Кузнецов конструкции многоэтажных зданий. Учебное пособие. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: Изд. АСВ, 2010.

11. Митюгов металлических конструкций. Учебник для архитектурно-строительных вузов. - М.: Изд. АСВ, 2008.

12., Прокуронова монолитные перекрытия и каменные конструкции многоэтажных зданий. Курсовое и дипломное проектирование: Учебное пособие: - М.: Изд. АСВ, 2009.

13., Казбек-Казиев конструкции многоэтажных зданий. Учебное пособие. - М.: Архитектура-С, 2007.

Размещено на Allbest.ru