GOTOVYE_46_otvetov_po_derevu-chitat


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.
Свойства древесины:
• 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.
Недостатки:
• 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:
столбчатые конструкции
срубные конструкции
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.
- Лиственная - 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 .
Строение древесины. Качество лесоматериалов: пороки и сорт древесины.
Строение древесины изучается на трех главных разрезах: поперечном, радиальном, тангенциальном.
На поперечном сечении ствола различают следующие части: кора; под корой – тонкий слой камбия (образовательной ткани); в центре – сердцевина, имеющая форму небольшого круглого пятнышка диаметром 2 ÷ 5 мм. Вся основная древесина, расположенная между слоем камбия и сердцевиной, состоит из двух частей, отличающихся цветовыми оттенками. Внутренняя зона (более темная), содержащая больше смолы, – ядро; внешняя (более светлая) – заболонь, менее смолистая, но более прочная. Годичные (концентрические) слои, окружающие сердцевину, представляют ежегодный прирост древесины. Ширина годичных слоев колеблется в зависимости от возраста, породы, условий произрастания и положения в стволе. Каждый годичный слой состоит из двух частей: • внутренний более широкий и светлый слой (состоит из мягкой ранней древесины, образующейся весной, когда дерево растет быстро). Клетки ранней древесины имеют более тонкие стенки и широкие полости; • наружный узкий и темный слой (состоит из более твердой поздней древесины, образующейся летом). Клетки поздней древесины имеют более толстые стенки и узкие полости.
Плотность и прочность древесины зависят от относительного содержания в ней поздней древесины, которая у сосны колеблется от 10 до 30 %. Древесина имеет трубчатое слоисто-волокнистое строение. Основную массу древесины составляют древесные волокна, расположенные вдоль ствола. Они состоят из удлиненных пустотелых оболочек отмерших клеток – трахеидов. Это полые клетки из органических веществ (целлюлозы и мегнина), почти прямоугольной формы, сильно вытянутые в длину с заостренными концами средней шириной 50 мкм и длиной 3 мм. Трахеиды занимают 90 % общего объема древесины.
Пороки – допустимые - • сучки; • косослой (наклон волокон относительно оси элемента); • трещины при высыхании; • мягкая сердцевина; • выпадающие сучки; недопустимые - • гниль; • червоточина ; • трещины в зоне скалывания в соединениях.
Сорта древесины – 1 сорт - Для изготовления ответственных элементов конструкций, работающих на растяжение, и
растянутых зон высоких клеедеревянных балок; 2 сорт - Для прочих элементов несущих строительных конструкций; 3 сорт - В мало напряженых настилах и обшивках.
6. Влажность древесины
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): В 12 = В W [1 + α(W-12)].
7. Меры борьбы с увлажнением, биологическими повреждениями и пожарной опасностью
Гниение – это разрушение древесины простейшими растительными организмами (древоразрушающими грибами), для которых она является питательной средой.
Гниение как результат жизнедеятельности растительных организмов невозможно без определенных благоприятных условий:
• температура должна быть не выше 50 0 С. При отрицательной температуре жизнь грибов замирает, но может возобновиться при потеплении. При температуре больше 80 0 С грибница и споры грибов погибают.
• наименьшая влажность, при которой могут расти грибы, – 20 %.
В более сухой древесине жизнь грибов прекращается.
• присутствие воздуха необходимо для роста гриба. Древесина, полностью насыщенная водой или находящаяся в воде без доступа воздуха, гниению не подвергается.
Защита от гниения – это исключение одного из необходимых условий жизнедеятельности грибов. Изолировать древесину от попадания в нее спор, от окружающего воздуха и положительной температуры в большинстве случаев практически невозможно. Можно лишь только уничтожить
грибы и их споры высокой температурой, не допустить повышения влажности древесины до опасного уровня.
Это достигается путем стерилизации, которая происходит в процессе искусственной сушки, когда все споры погибают (при t > 80 0 С).
Конструктивная защита обеспечивает такой режим эксплуатации конструкции, при которой ее влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. Она предусматривает:
а) защиту от увлажнения атмосферными осадками, которая обеспечивается:
– полной водонепроницаемостью кровли;
– соблюдением требования к уклонам кровли;
б) защиту от капиллярной влаги, которая достигается:
– отделением деревянных конструкций от бетонных и каменных конструкций слоями битумной гидроизоляции;
– опиранием деревянных конструкций на фундаменты выше уровней пола и грунта.
Химическая защита используется, когда увлажнение древесины неизбежно, и представляет собой пропитку или покрытие деревянных элементов антисептиками:
– водорастворимыми (фтористый и кремнефтористый натрий);
– маслянистыми: каменноугольное масло, антраценовое масло, сланцевое масло и древесный креозот.
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).
8. История развития конструкций с применением пластмасс
В отличие от дерева – природного материала, столетиями используемого в строительных конструкциях, – пластмассы и другие синтетические материалы начали применяться в строительстве всего несколько десятилетий назад.
Пластмассовые конструкции начинают свою историю с 1872 г., когда был получен первый целлулоид – жесткий прозрачный материал.
Впервые пластмассы для строительных конструкций начали использовать за рубежом в 1956 – 57 гг., когда во Франции были созданы экспериментальные цельнопластмассовые жилые дома (из пенопласта, винипласта, стеклопластика). Первое здание в России с применением в покрытии светопрозрачного полиэфирного стеклопластика было построено под Москвой над бассейном санатория «Пушкино» в 1963 г.
Пластмассы как конструктивный строительный материал имеют существенные достоинства и недостатки.
Пластмассы:
Достоинства
• 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
Недостатки
• 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
9. Основные компоненты пластмасс, применяемых в строительстве
Основа пластмасс – полимеры – это высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из многих звеньев одинаковой структуры. Получают полимеры от исходных органических веществ (мономеров), отдельные молекулы которых благодаря двойным или тройным связям способны соединяться с образованием веществ с многократно повторяющейся структурой.
1.Синтетические смолы образуют основную массу материалов, служат связующими аналогично цементному раствору в бетоне и делятся на два основных класса:
1. Термопластичные смолы (поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен и др.); при нагревании размягчаются и становятся пластичными, а при охлаждении снова твердеют.
Применяются для изготовления листовых материалов (органическое стекло, винипласт), клеев для склеивания, пенопластов, пленок.
2.Термореактивные (фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные) смолы; переходят из вязкотекучего в твердое состояние только один раз – в процессе отверждения. Этот процесс происходит под воздействием отвердителя или при нагреве. Применяются для изготовления стеклопластиков, пенопластов, клеев, древесных пластиков.
Наполнители уменьшают расход связующего, что снижает стоимость готового изделия, и применяют для улучшения механических и технических свойств. Могут быть неорганического и органического происхождения. Их
вводят в виде порошков, волокон, листов (древесная мука, стеклянные и асбестовые волокна, бумага, хлопчатобумажные и стеклянные ткани).
Пластификаторы – вещества, уменьшающие хрупкость готового материала, увеличивающие его гибкость и эластичность, улучшающие условия переработки пластмасс.
Стабилизаторы помогают сохранить механические свойства пластмасс во времени и снижают скорость разрушения под воздействием атмосферных условий, повышенной температуры, света и т.д.
Ускорители – вещества, ускоряющие отверждение.
Катализаторы – вещества, которые не участвуют в отверждении, но присутствие которых необходимо для протекания процесса отверждения.
Антистатики предотвращают накопления на материале статического электрического заряда.
Ингибиторы – вещества, замедляющие процесс отверждения.
Красители вводят в массу материала для придания цвета.
Парообразователи – добавки для получения газонаполненных материалов (пенопластов).
10. Основные виды пластмасс, их область применения
Конструкционные пластмассы в строительстве применяют в составе элементов несущих и ограждающих конструкций сравнительно недавно. К ним относятся:
• стеклопластики - это листовой материал из стеклянных волокон или тканей, связанных синтетической смолой.
• пенопласты - это ячеистые газонаполненные конструкционные пластмассы;
• оргстекло - полностью состоит из термопластичной смолы полиметилметакрилата без каких-либо наполнителей и изготовляется в виде листов или плит. Применяют для создания светопрозрачных участков в покрытиях и
стенах.
• винипласт, как и оргстекло, полностью состоит из термопластичной смолы без наполнителей. Применяют в конструкциях, работающих в химически агрессивных средах.
• воздухо- и водонепроницаемые ткани и пленки; Применяют для изготовления пневматических конструкций:
• древесные пластики – материалы, полученные соединением продуктов переработки натуральной древесины синтетическими смолами.
11. Строительная фанера. Ее строение и достоинства как конструктивного материала.
Фанера – это листовой материал, состоящий из нечетного количества слоев тонких шпонов (δ ≈ 1 мм) березы или лиственницы, получаемых лущением прямолинейных отрезков ствола дерева. Волокна соседних шпонов располагаются во взаимно перпендикулярных направлениях. Наружные шпоны называются рубашками, средние – срединками. Смежные шпоны в пакете склеиваются между собой горячим или холодным прессованием.
Классификация фанеры:
• клееная
– марки ФСФ – фанера на смоляном фенолформальдегидном клее;
– марки ФК – фанера на карбамидном клее.
• бакелизированная– марки ФБС – фанера бакелизированная с пропиткой наружных слоев и намазыванием срединок спирторастворимыми смолами;
– марки ФБ(С)В – с пропиткой наружных слоев спирторастворимыми смолами и намазыванием срединок водорастворимыми смолами.
Бакелизированная фанера отличается от клееной фанеры более высокой водостойкостью и прочностью, поэтому применяется в конструкциях, которые работают в особо неблагоприятных влажностных условиях.
• облицовочная – фанера, облицованная с одной или с двух сторон строганым шпоном из древесины ценных пород с красивой текстурой, поэтому используется для отделки помещений. Марки облицовочной фанеры:
– ФОК – фанера облицовочная, склеенная карбамидным клеем;
– ФОФ – фанера облицовочная, склеенная фенолформальдегидным клеем.
• декоративная – обычная фанера, облицованная пленочными покрытиями, иногда в сочетании с декоративной бумагой. В отличие от облицовочной фанеры поверхность листов можно мыть холодной и теплой водой.
• армированная – фанера, в которой между слоями шпона расположена металлическая сетка, или поверхность которой облицована с одной или двух сторон тонким слоем (0,4 ÷ 0,6 мм) металла: стали, цинка, алюминия.
Применяют в конструкциях особо важных сооружений, теплопроводящих и светоотражающих частях зданий.
• гофрированная – фанера, которой в процессе прессования придается волнистая форма. Такая форма обеспечивает повышенную жесткость листа.
Применяют в качестве кровельного материала без дополнительных элементов жесткости.
• кровельная – фанера, получаемая из обычных листов фанеры, покрываемых одним или двумя слоями толя. Применяют в качестве кровельного материала.
12. Пневматические конструкции. Воздухонепроницаемые ткани, их строение и применение.
Воздухо- и водонепроницаемые ткани и пленки – материал, состоящий:
• из технического текстиля (прочностная основа тканей). Технический текстиль изготавливается из высокопрочных синтетических волокон:
– полимерных волокон типа «капрон»;
– полиэфирных волокон типа «лавсан».
Текстиль имеет полотняное переплетение. Более прочные нити располагаются вдоль рулона (основа), а менее прочные – поперек него (уток).
• из эластичных покрытий (обеспечивают воздухонепроницаемость тканей, служат для связи нитей и слоев текстиля между собой, замедляют процесс старения). В качестве покрытий применяют резину на основе синтетических каучуков, эластичный пластифицированный поливинилхлорид.
Промышленность выпускает следующие воздухонепроницаемые ткани:
– однослойные У-93;
– двухслойные У-92, № 109 Ф;
– трехслойные № 110 Ф.
Применяют для изготовления пневматических конструкций:
• воздухоопорных пневмооболочек, состоящих из тканевой оболочки, опорного контура, входного шлюза, воздуходувной установки. Воздухоопорные оболочки могут образовывать покрытия пролетом до 60 м. Они имеют небольшую массу (1 кг/м 2 ), могут перевозиться любым видом транспорта в
сложенном виде и устанавливаться на опорный контур в считанные дни.
• пневмовантовых конструкций, представляющих собой такую же воздухоопорную оболочку, в состав которой включены стальные тросы – ванты, которые воспринимают основную часть усилий, действующих в оболочке, и поэтому пролеты пневмовантовых конструкций могут быть
значительно больше и достигать 100 м.
13. Основные принципы расчетов. Предельные состояния конструкций из дерева и пластмасс.
Предельное состояние – состояние, при достижении которого конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней в процессе эксплуатации или возведения требованиям, заданным в соответствии с назначением и ответственностью сооружения.
Предельные состояния первой группы связаны с обрушением или другими формами разрушения конструкций, которые могут угрожать здоровью и жизни людей, и включают в себя следующие расчеты:
• по прочности, чтобы предотвратить хрупкое, вязкое, усталостное и иного характера разрушение;
• по потере устойчивости формы конструкций (расчет на общую и местную устойчивость);
• по потере устойчивости положения конструкций (расчет на опрокидывание и скольжение).
Предельные состояния второй группы соответствуют состояниям, при достижении которых конструкция не отвечает эксплуатационным требованиям, и включают в себя следующие расчеты:
• по определению деформаций или прогибов, влияющих на внешний вид, эффективное использование конструкции или вызывающих повреждение отделки и других элементов.
Предельные прогибы устанавливаются исходя из следующих требований: • технологических (обеспечение условий нормальной эксплуатации технологического и подъемно-транспортного оборудования, контрольно-измерительных приборов);
• конструктивных (обеспечение целостности примыкающих друг к другу конструкций и их стыков, обеспечения заданных уклонов);
• физиологических (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях);
• эстетико-психологических (обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций, предотвращение ощущения опасности).
14. Воздействия. Нормативные и расчетные значения
Воздействия – это нагрузки, усилия, приложенные к конструкции (прямые воздействия), или вынужденные деформации (косвенные воздействия), возникшие в результате изменения температуры. Величины воздействий определяются строительными нормами СНиП 2.01.07-85 с учетом изменения №1 (от 11.06.2004 г.).
Воздействия: -постоянные-временные:• длительные• кратковременные
• особые
К постоянным нагрузкам относится вес частей сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих конструкций.
К длительным нагрузкам относятся:
• вес временных перегородок, подливок под оборудование;
• вес стационарного оборудования;
• нагрузки от складируемых материалов и стеллажного оборудования;
• нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с пониженным нормативным значением;
• снеговые нагрузки с пониженным нормативным значением.
К кратковременным нагрузкам относятся:
• снеговые нагрузки с полным нормативным значением;
• ветровые нагрузки;
• вес людей, ремонтных материалов в зоне обслуживания и ремонта оборудования.
К особым нагрузкам следует отнести:
• сейсмические воздействия;
• взрывные воздействия.
Каждая нагрузка имеет нормативное и расчетное значение. Нормативное значение обозначается индексом «k», расчетное – «d».
Нормативные нагрузки являются исходными значениями. Постоянные нормативные нагрузки вычисляются по значениям собственного веса и объема конструкций и других элементов. Временные нормативные нагрузки определяются в результате обработки данных многолетних наблюдений и измерений.
Нормативные нагрузки учитываются при расчете по второй группе предельных состояний.
Расчетные нагрузки определяются на основе нормативных с учетом их возможной переменчивости, особенно в большую сторону.
15. Нормативное и расчетное сопротивления древесины
Нормативное сопротивление древесины является основной характеристикой прочности древесины чистых от пороков участков. Эта величина определяется по результатам многочисленных лабораторных кратковременных испытаний малых стандартных образцов сухой древесины влажностью 12 % на растяжение, сжатие, изгиб, смятие и скалывание.
Статическая обработка таких испытаний позволяет определить нормативное сопротивление, для которого доверительная вероятность установлена не ниже 0,95. Это значит, из 100 % отобранных образцов не менее 95 % должны иметь прочность, большую нормативного сопротивления или равную ему.
Расчетное сопротивление древесины – это основная характеристика прочности реальной древесины, т.к. древесина имеет естественные допускаемые пороки (которых не бывает в лабораторных образцах) и работает под нагрузками в течение многих лет.
Качество древесины естественно влияет на величины ее расчетных сопротивлений. Древесина 1 сорта (с наименьшими пороками) имеет наибольшее расчетное сопротивление.
Модуль упругости древесины вдоль волокон независимо от породы принимается МПа 10000. Это значение получено путем снижения в 1,5 раза модуля упругости (Е = 15000 МПа), полученного из кратковременных испытаний образцов древесины; поперек волокон Е 90 = 400 МПа.
16. Расчет центрально-растянутых элементов.
Растянутые элементы – это нижние пояса ферм, затяжки арок и стержни других сквозных конструкций. Разрушение растянутых элементов происходит хрупко, в виде почти мгновенного разрыва наименее прочных волокон по пилообразной поверхности без заметных предварительных деформаций.
Поэтому работа деревянных элементов при растяжении является наиболее ответственной и растянутые элементы надо изготовлять, как правило, из наиболее прочной древесины 1 сорта. Но при отсутствии такого материала допускается в мало напряженных элементах применять древесину 2 сорта.
Прочность растянутых элементов в тех местах, где они ослаблены отверстиями или врезками, снижается в результате дополнительной концентрации напряжений у их краев.
При наличии ослаблений в пределах длины равной 20 см в разных сечениях поверхность разрыва всегда проходит через них.
По 2-й группе предельных состояний (по деформациям) растянутые элементы не проверяются.
17. 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.
18. 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
19. Расчет элементов, подверженных изгибу с осевым растяжением
Растянуто-изгибаемые элементы работают одновременно на растяжение и на изгиб:
• при одновременном действии в сечении продольной силы и изгибающего момента (например, нижний пояс ферм, в котором, кроме растяжения, действует изгиб от межузловой нагрузки, веса подвесного оборудования и др.);
• при внецентренном нагружении (т.е. растягивающие силы в элементе действуют с эксцентриситетом относительно его оси или растягивающие усилия приложены к элементу, имеющему несимметричное ослабление).
В сечениях от продольных растягивающих усилий возникают равномерные растягивающие напряжения, от изгибающего момента – напряжения изгиба, состоящие из сжатия на одной половине и растяженияна другой половине сечения. Эти напряжения суммируются с учетом их знаков, благодаря чему растягивающие напряжения увеличиваются, а сжимающие уменьшаются. Наибольшие напряжения растяжения действуют в крайних растянутых кромках сечения в месте действия максимального изгибающего момента. Здесь и начинается разрушение элемента из-за разрыва растянутых волокон древесины. Растянуто-изгибаемые элементы – это такие же ответственные эле-
менты, как и растянутые, и их рекомендуется изготовлять из древесины 1 сорта.
Расчет элементов при изгибе с осевым растяжением производят по формуле
20. Расчет элементов, подверженных изгибу с осевым сжатием
Сжато-изгибаемые элементы работают одновременно на сжатие и изгиб:
• при одновременном действии продольной сжимающей силы и изгибающего момента (например, верхние пояса ферм, в которых, кроме сжатия, возникает еще изгиб от межузловой нагрузки);
• при действии сжимающей силы с эксцентриситетом относительно их осей (например, в криволинейных элементах, нагруженных продольной силой).
В сечениях сжато-изгибаемого элемента действуют продольные сжимающие усилия, от которых возникают равномерные напряжения сжатия, и изгибающий момент, от которого возникают и сжимающие, и растягивающие напряжения, максимальные в крайних волокнах и нулевые на нейтральной оси. Разрушение сжато-изгибаемого элемента начинается с потери устойчивости сжатых волокон, что обнаруживается появлением складок и повышенными прогибами, после чего элемент ломается. Такое разрушение частично пластическое. Поэтому сжато-изгибаемые элементы работают
более надежно, чем растянутые, и их рекомендуется изготавливать из дре-
весины 2 сорта.
21. 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.
22. Классификация соединений
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.
23. Конструктивные врубки и лобовые упоры


Врубка в полдерева – соединение концов брусьев, бревен с вырезками до половины их толщины, стянутое болтом.
Косой прируб – продольное сращивание болтами брусьев или бревен, в концах которых сделаны односторонние вырезы.
Применение: для соединения прогонов и балок по длине.
Сплачивание в четверть – сплачивание досок кромками по ширине.
Механически образуют пазы, в которые входят выступы соседних досок.
Применение: обшивки наружных стен.
Сплачивание в шпунт – сплачивание досок или брусьев кромками, в одной из которых вырезан выступ, а в другой – шпунт, равный 1/3 толщины доски, в который входит выступ соседней доски.
Применение: настилы из досок.
24. Клеевое соединение
Клеевые стыки по их расположению и особенностям работы могу быть разделены:


25. Классификация нагельных соединений

Нагели – это стержни или пластины, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов и работающие в основном на изгиб.

Нагели применяются при сплачивании (в составных стержнях или балках), при наращивании деревянных элементов (в стыках), при узловых соединениях (в узлах ферм).
В зависимости от способа приложения внешних сил и числа швов, пересекаемых одним нагелем, различают два вида соединения: симметричные и несимметричные.
Гвоздевые соединения должны отвечать следующим требованиям:
• диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины пробиваемых элементов;
• при определении расчетной длины защемления конца гвоздя не следует учитывать заостренную часть гвоздя длиной 1,5 d ; кроме того, из длины гвоздя следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами; если расчетная длина защемления гвоздя получается
меньше 4 d , его работу в примыкающем к нему шве учитывать не следует;
• при свободном выходе гвоздя из пакета расчетную длину последнего элемента следует уменьшать на 1,5 d ;
• в соединении должно быть не меньше двух гвоздей;
• под гвозди диаметром 6 мм и более следует предварительно сверлить отверстия диаметром 0,8 d .
Болтовые соединения должны отвечать следующим требованиям:
• диаметр отверстия под болт не должен превышать диаметра болта более чем на 1 мм;
• под головкой болта и гайкой должны быть использованы шайбы с боковым размером или диаметром не менее 3d и толщиной не менее 3d (d – диаметр болта). Шайбы должны плотно прилегать к древесине.
Сопряжение несущих деревянных конструкций с фундаментом выполняется с помощью фундаментных анкерных болтов.
Соединения на шурупах должны отвечать следующим требованиям:
• защемление шурупа (т.е. длина его в элементе, принимающем острие) должно быть как минимум 4d;
• шурупы завинчиваются в предварительно просверленные отверстия;
• длина гладкой части шурупа больше толщины элемента под его головкой;
• длина гладкой части шурупа в элементе, принимающем острие,
составляет не менее 2d.
26. 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.
27. Соединения на вклеенных стальных стержнях. Конструирование и расчет.
Соединения на вклеенных стальных стержнях представляют собой клеевые соединения клеедеревянных элементов при помощи коротких стержней из арматуры периодического профиля классов S240, S400 диаметром 15 ÷ 25 мм. Они вклеиваются в прямоугольные пазы с накладками или в круглые отверстия клеем, обеспечивающим надежное соединение древесины со сталью. Диаметр отверстий принимается на 4 ÷ 6 мм больше номинального размера вклеенного стержня.
Стержни, работающие на выдергивание или продавливание, воспринимают продольные растягивающие (выдергивание) или сжимающие (вдавливание) силы.
Скрытые в толще древесины стальные стержни защищены от химически агрессивной среды и быстрого нагревания при пожаре, что повышает коррозионную стойкость соединения и предел огнестойкости конструкции.
Соединения на продольно склеенных стержнях работают на скалывание древесины вдоль волокон. Разрушаются они почти мгновенно без заметных деформаций, в основном от скалывания древесины по площади внутренней поверхности бывших отверстий.
28. Классификация ограждающих конструкций.

29. Прогоны. Конструирование и расчет.
Прогоны, на которые укладывается настил, бывают трех типов:
• разрезные однопролетные);
• консольно-балочные; • спаренные неразрезные.
Более экономичные по расходу материалов являются консольнобалочные и спаренные неразрезные прогоны.
Разрезные прогоны представляют собой горизонтальные ряды брусьев или бревен, расположенные вдоль скатов покрытия и опертые на верхние кромки основных несущих конструкций покрытия.
1 – прогон; 2 – болт; 3 – гвозди; 4 – бобышки
Консольно-балочные прогоны представляют собой продольные ряды брусьев или бревен со встречным расположением стыков за пределами опор. Такие прогоны применяются при шаге конструкций не более 4,5 м.

Прогоны в зависимости от расположения стыков (шарниров) могут быть:
а) равномоментными; б) равнопрогибнымиСпаренные неразрезные прогоны (рис. 8.3.) применяются при шаге конструкций от 4,5 до 6 м и состоят из двух досок, поставленных на ребро и соединенных гвоздями, рабиваемыми конструктивно в шахматном порядке с шагом 50 см.
Расчет: Разрезные прогоны работают и рассчитываются на косой изгиб как однопролетные шарнирно-опертые балки, оси которых расположены наклонно к горизонтальной плоскости. Нагрузки – собственный вес всех элементов покрытия, отнесенный к горизонтальной проекции покрытия, и вес снега с учетом шага прогонов: Максимальный изгибающий момент возникает в середине пролета и определяется по формуле

Консольно-балочные прогоны. Расчет проводят по схеме многопролетной статически определимой балки с пролетом l на нормальные составляющие нагрузок.
Спаренные неразрезные прогоны. Расчетной схемой является горизонтальная многопролетная неразрезная шарнирно опертая балка с равными пролетами. Максимальные изгибающие моменты возникают над средними пролетами и над вторыми от концов прогона опорами
30. Настилы, обрешетка. Конструирование и расчет.
Для изготовления дощатых настилов применяется древесина 2 и 3 сортов. Они изготавливаются из досок на гвоздях и укладываются на прогоны или основные несущие конструкции при расстоянии между ними не более 3 м. Рабочие доски настилов должны иметь длину, достаточную для опирания не менее чем на 2 опоры с целью увеличения их изгибной жесткости.
Основными типами дощатых настилов являются:
• разреженный;
• двойной перекрестный;
• сплошные однослойные щиты.
Разреженный настил (или обрешетка)– это несплошной ряд досок, уложенный с шагом, определяемым расчетом в зависимости от типа кровли. Зазоры между кромками досок для их проветривания должны быть не менее 2 см.

Разреженный настил (обрешетка): 1 – доски; 2 – гвозди
Двойной перекрестный настил состоит из двух слоев: нижнего – рабочего и верхнего – защитного. Рабочий настил – разреженный или сплошной ряд более толстых досок – несет на себе все нагрузки, действующие на покрытие.
Расчет дощатых настилов, работающих на поперечный изгиб, производят по схеме двухпролетной шарнирно опертой балки при двух сочетаниях нагрузки .Сочетания нагрузок: первое и второе
В двойном перекрестном настиле рассчитывается на изгиб только рабочий настил и только от нормальных составляющих, поскольку скатные составляющие воспринимаются с помощью защитного настила.
31. Плиты. Конструирование и расчет.
Клеефанерные плиты подразделяются:
• на коробчатые;
• на ребристые обшивкой вверх;
• на ребристые обшивкой вниз.

Клеефанерные плиты или панели настила: конструкция и расчетные схемы;
1 – коробчатая; 2 – ребристая обшивкой вверх; 3 – ребристая обшивкой вниз; 4 – клей;
5 – утеплитель; 6 – пароизоляция; 7 – осушающий продух; 8 – фанерная обшивка;
9 – продольные ребра; 10 – поперечные ребра
Расчет клеефанерных плит: Расчет плит производят по прочности и по прогибам при изгибе по
схеме однопролетной свободно опертой балки. При расчете клеефанерной плиты производят семь проверок:

Асбестоцементные плиты. Расчет и конструирование.
Расчет асбестоцементных плит производится на изгиб по схеме однопролетной свободно опертой балки с учетом податливости соединения между обшивками и каркасом.

Проверку прочности элементов асбестоцементных конструкций выполняют исходя из условий: а) для обшивок б) для каркаса
Первый этап расчета носит предварительный характер и заключается в определении коэффициента податливости связей m
Следующий этап расчета состоит в проверке соединений.
Пластмассовые плиты.
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.
32. Асбестоцементные плиты. Конструирование и расчет.
Плиты с каркасом и плоскими асбестоцементными обшивками имеют такие же размеры, как и клеефанерные плиты. Они применяются в холодных и утепленных покрытиях помещений с асбестоцементной и рулонной кровлей, потолок которых должен быть несгораемым. Асбестоцементную обшивку прикрепляют к каркасам оцинкованными шурупами, которые обладают податливостью, необходимой для соединения разнородных материалов.
Расчет асбестоцементных плит:
Расчет асбестоцементных плит производится на изгиб по схеме однопролетной свободно опертой балки с учетом податливости соединения между обшивками и каркасом.
Определение напряжений в расчетном сечении при наличии податливости в соединениях обшивок с каркасом производится в два этапа, причем при назначении расчетного сечения каркасной плиты учитывается только часть обшивок, редуцируемых к ребрам (рис. 8.9): (но не более половины расстояния между ребрами каркаса 1/2 a).

33. Пластмассовые плиты.

Сплошные трехслойные плиты – 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 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.
34. Функции связей. Классификация
Плоскостные конструкции (балки, арки, рамы, фермы) предназначены для восприятия нагрузок, действующих только в их плоскости.
Сооружение, выполненное только из одних плоских элементов, расположенных в вертикальной плоскости, будет геометрически изменяемым в пространстве. Поэтому для обеспечения пространственной жесткости и геометрической неизменяемости плоские конструкции объединяют между собой в геометрически неизменяемый пространственный каркас при помощи связей.
В каркасных зданиях связи выполняют следующие функции:
• создание геометрической неизменяемости сооружения;
• обеспечение устойчивости сжатых элементов путем уменьшения их расчетной длины (поясов стропильных ферм, колонн, ригелей);
• восприятие нагрузок, действующих из плоскости несущих конструкций (давление ветра, торможение крана), и передача их через другие элементы каркаса на фундаменты;
• перераспределение нагрузок между элементами каркаса (например, при торможении крана, действии случайных эксплуатационных нагрузок);
• фиксирование положения и обеспечение устойчивости конструкции во время монтажа.
Связевые фермы располагают поперек здания в плоскости верхнего пояса или поверху основных ферм, балок, арок, рам непосредственно у торцевых стен или между ближайшими к ним несущими конструкциям и в промежутках не реже чем 30 м (в тех же секциях располагают вертикальные связи между колоннами). Связевые фермы у торцов здания могут не устраиваться, если торцевые каменные и железобетонные стены в состоянии воспринимать горизонтальные нагрузки.
Связевые жесткие диски выполняют в виде двойных дощатых перекрестных настилов, из сборных дощатых щитов панелей покрытия, однако при этом должно быть обеспечено надежное крепление одних элементов, образующих диск, к другим, а также к раскрепляемым конструкциям.
Жесткость покрытий с одинарным настилом или обрешеткой без диагональных элементов недостаточна для восприятия ветровой нагрузки и закрепления плоскостных деревянных конструкций в проектное положение. В этом случае при наличии деревянных каркасных стен необходимо устройство в плоскости верхних поясов несущих конструкций горизонтальных (скатных) связей.
Отдельные элементы изготавливают из цельной древесины при длине до 6,5 м, иначе применяют связи двухъярусные, металлические, клееные.
Конструктивные решения связевых ферм. Связевые фермы аналогичны по конструкциям стропильным фермам, но в состав фермы включаются элементы несущих и ограждающих конструкций. Поясами связевых ферм являются пояса ригелей (ферм, клеефанерных балок) или все сечения несущих конструкций (дощатых рам, арок, стоек). Стойками ферм служат прогоны или ребра каркаса.
Решетки крестовые выполняют из металлических тяжей с муфтами. Раскосные выполняются деревянными. При частом расположении прогонов (через 1,5 ÷ 2 м) рекомендуется применять полураскосную решетку.
Вертикальные связи, расположенные в плоскости стен, выполняют либо металлическими крестовыми в виде тяжей с муфтами, либо деревянными. Расположенные по глухим стенам вертикальные связи целесообразно выполнять деревянными в виде раскосных или полураскосных ферм. Связи, размещенные в местах оконных проемов, рекомендуется выполнять металлическими крестовыми из тяжей или портальными. Они не затемняют оконных проемов, не нарушают внешнего вида и интерьера здания.
35. 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.
36. Расчет связевой системы
Расчет связевой системы производится на горизонтальные нагрузки, действующие на здание. Они складываются:
1) из внешних силовых воздействий:
• ветровых;
• сейсмических;
• 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 ≥ 1/3kсв = 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.
37. Деревянные арки. Классификация. Конструирование и расчет.
Деревянные арки применяются в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий, имеющих пролеты 12 ÷ 60 м. В практике за рубежом имеются отдельные примеры применения арок с пролетом 100 м.
Классификация арок:
1. По статическим схемам
а) трехшарнирные б) двухшарнирные2. По особенностям опиранияа) без затяжек б) с затяжками (или с нижними поясами)
3. По форме осей
а) сегментные (или кругового очертания) б) стрельчатые в) треугольные (или треугольные распорные системы) без затяжки г) безраскосные треугольные фермы (с затяжками)
д) ломаные.
Расчет арок
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.
Расчет:
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.
38. Рамы. Классификация. Конструирование и расчет.
Рамы состоят из горизонтальных или наклонных элементов – ригелей и вертикальных – стоек.
Благодаря совместной работе этих элементов значительно снижается изгибающий момент в ригеле, что позволяет увеличить пролет конструкции до 18 ÷ 24 м.
Деревянные рамы можно разделить по ряду признаков:
• по статическим схемам:
– статически определимые (трехшарнирные);
– статически неопределимые (двухшарнирные).
• по применяемым материалам и форме:
1.Клеедеревянные : а) Бесподкосные (Гнутоклееные, Ломаноклееные)
б) Подкосные (Четерехподкосные, Двухподкосные, С внутренними опорными подкосами, С наружными опорными подкосами)
2. Цельнодеревянны 3. КлеефанерныеРасчет:
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 кон-
струкции.
Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирных рам и арок, закрепленных по внешнему контуру, допускается проверять по формуле.
40. Стойки. Конструирование и расчет.
Стойки:
Цельнодеревянные стойки представляют собой деревянные элементы (брусья, толстые доски, круглые или окантованные бревна). Размеры стоек и их несущая способность ограничена сортаментом лесоматериала. Длина должна быть не более 6,5 м, а размеры сечения – до 20 см.
Составные стойки состоят из цельных брусьев или толстых досок, соединенных по длине болтами или гвоздями. Стержни составных стоек соединяются плашмя вплотную или имеют зазоры, выполненные с помощью прокладок из досок или брусков.
Клеедеревянные стойки могут иметь квадратное или прямоугольное сечение.
Решетчатые стойки применяют в качестве опор несущих конструкций покрытий и стен деревянных производственных зданий в районах, где нет возможности изготовить клеедеревянные стойки. Их высота может достигать 10 м и более. Они состоят обычно из брусьев, соединяемых в узлах болтами.
Расчет колонн:
В зависимости от схемы нагружения колонна рассчитывается нацентральное сжатие и сжатие с изгибом и проверяется на устойчивость
плоской формы деформации.
Сечение колонны подбирается методом последовательного приближе-
ния на воздействие наиболее невыгодного сочетания нагрузок, задаваясь врекомендуемых пределах значениями высоты и ширины сечения.
Центрально сжатые стойки рассчитываются:
1) на прочность
2) на устойчивость
Внецентренно сжатые стойки
1) на сжатие с изгибом 2) на устойчивость по формулегде σc.o.d – расчетное сжимающее напряжение.
39. Балки. Классификация. Конструирование и расчет.
Классификация балок: Деревянные балки
1. Составные
а) на деревянных вкладышах
б) на пластинчатых нагелях
в) на шпонках и колодках
2. Клееные
а) дощатоклееные (прямолинейные, гнутоклееные)
б) клеефанерные (с плоской стенкой, с волнистой стенкой, коробчатого сечения, двутаврового сечения).
Расчет балок:
В большинстве случаев рассчитываются как однопролетная шарнирно опертая балка на изгиб, на равномерно распределенную нагрузку (от собственного веса, покрытия, снега):
1. Расчет на нормальные напряжения при изгибе производят по формуле

2. Проверка на устойчивость плоской формы деформирования
производится по формулегде kinst – коэффициент устойчивости изгибаемого элемента.
3. Расчет балок на скалывание производится в сечениях над опорами на действие поперечных сил Vd по формулегде Ssup – статистический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси; Isup – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси.
41. Фермы. Классификация. Конструирование и расчет.
Деревянные фермы – это сквозные решетчатые конструкции, состоящие из поясов и связывающих их решеток. Пояса состоят из одной или нескольких ветвей и могут быть цельного или составного сечения. Решетка состоит из отдельных стержней, раскосов и стоек.
Фермы различают:
• по форме:
1. Треугольные. Целесообразно применять в бесчердачных и чердачных покрытиях, когда материал кровли требует больших уклонов.
2. Прямоугольные (с параллельными поясами).
3. Трапециевидные фермы имеют небольшой уклон верхнего пояса, поэтому их применяют при малых уклонах крыши.
4. Сегментные (верхний пояс очерчен по дуге окружности).
5. Многоугольные (верхний пояс – ломаный, вписывающийся в дугу окружности).
6. Шпренгельные системы – системы, состоящие из способных самостоятельно работать деревянных конструкций, которые, кроме того, содержат дополнительные элементы, предназначенные для уменьшения изгибающих моментов основных эл-ов.
• по типу решетки:
1. Фермы с раскосной решеткой (с постоянными восходящими или нисходящими направлениями раскосов).
2. Фермы с треугольной решеткой (с переменным направлением раскосов).
• по материалу:
1. Деревянные.
2. Комбинированные: нижний пояс – металлический, верхний – из древесины (доски, брусья, клееные пакеты), для решетки (преимущественно для тяжей и подвесок) применяется металл.Расчет ферм
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:
42. Сушка древесины. Атмосферная сушка.
Сушка – это удаление влаги из древесины. При этом протекает несколько процессов:
• теплообмен – передача тепла древесине от агента сушки или источника тепловой энергии; агент сушки – среда, окружающая древесину в процессе сушки;
• теплопроводность – перемещение тепла внутри материала;
• влагоотдача – удаление влаги из поверхности древесины.
Существует несколько способов сушки пиломатериалов:
– атмосферная (осуществляется на открытом воздухе или складах);
– камерная (производится в сушильных камерах).
Сушка пиломатериалов может быть:
– одностадийная – (применяется только камерная сушка), т.е. материалы со своей природной влажностью (от 100 ÷ 50 %) помещают в сушильные камеры и высушивают до технологической влажности (6 ÷ 16 %);
– двухстадийная – на первой стадии пиломатериалы со своей природной влажностью доводят до равновесной (30 %) или транспортной (20 %) влажности. Предпочтительнее на этом этапе использовать атмосферную сушку. На второй стадии пиломатериалы окончательно сушат до технологической влажности, применяя камерную сушку.
Атмосферная сушка осуществляется на открытом воздухе, пиломатериалы укладывают в штабеля правильной геометрической формы: боковые и торцевые поверхности должны быть строго вертикальны. Штабель формируют из одинаковых по породе и толщине пиломатериалов на прокладках. Для того чтобы избежать коробления и провисания досок, по длине штабеля укладываются прокладки, их количество зависит от породы древесины, толщины и длины укладываемых пиломатериалов.
Есть определенные требования для складов:
– склад устраивают на сухом, хорошо проветриваемом участке, территорию которого тщательно выравнивают, обрабатывают химикатами для уничтожения растительности, покрывают щебенкой;
– для предохранения от атмосферной и грунтовой влаги штабеля укладывают на подкладках и устраивают навес.
Продолжительность сушки в штабелях зависит от климатических условий местности, времени года, толщины досок и требуемой конечной влажности пиломатериалов.
Состояние воздуха при атмосферной сушке регулируется слабо, однако благодаря соответствующему размещению штабелей на складе и укладки в них пиломатериалов процесс сушки в определенной степени поддается управлению.
Атмосферную сушку древесины постоянно контролируют – систематически определяют влажность пиломатериалов весовым способом и визуально наблюдают за видимыми дефектами сушки. При появлении растрескивания торцов или пластей досок, что свидетельствует об интенсивном процессе сушки, ограничивают доступ воздуха в штабель установкой у его боковых стенок щитов.
Для улучшения циркуляции воздуха устанавливают осевые вентиляторы между штабелями на складах.
43. Искусственная камерная сушка древесины. Особые способы сушки.
Сушку пиломатериалов производят в камерах:
• непрерывного действия. Камеры непрерывного действия выполняют в виде длинного туннеля, вмещающего несколько штабелей. По мере движения штабеля в камере происходит сушка древесины. С противоположного конца камеры выгружают пиломатериалы, высушенные до требуемой влажности.
• периодического действия (периодически чередуются циклы, состоящие из полной загрузки камеры штабелями, контролирования сушки и полной разгрузки камеры).
Для высококачественной сушки, при которой не допускается появления внутренних напряжений в материале, рекомендуется применять воздушные сушильные камеры периодического действия.
Классификация сушильных камер: По характеру нагрева материала и сушильного агента(радиационный высокочастотный, электроиндуктивный, конвективный) Наиболее распространенным и основным способом является конвективная газопаровая камерная сушка.
Для нагревания и циркуляции сушильного агента камеры снабжают нагревательными и циркуляционными устройствами. Сушильным агентом может быть воздух, газ, перегретый пар.
Режим сушки – расписание во времени основных параметров сушильного агента в зависимости от породы, начальной и заданной конечной влажности древесины, категории сушки и размеров пиломатериалов.
Технологический процесс камерной сушки
1. Начальный прогрев древесины
2. Собственно сушка по выбранным режимам
3. Влаготеплообработка4. Кондиционирование материала
44. К особым способам сушки относят:
1) конвективная сушка в жидкостях; в качестве агента могут быть:
• маслянистые гидрофобные или парафинообразные жидкости, которые не смешиваются и не растворяются в воде;
• расплавленные металлы;
• сера;
• водные растворы гигроскопических минеральных солей.
Наиболее распространена сушка в петролатуме – парафинообразном веществе, которое является отходом от перегонки нефти.
Сушка осуществляется при атмосферном давлении в ваннах, заполненных петролатумом, нагретом до 120 ÷ 130 0С. Внутри древесины вследствие кипения влаги создается избыточное давление, под действием которого пар выходит в атмосферу, преодолевая сопротивление древесины и слоя жидкости. Расход петролатума 25 ÷ 40 кг/м3. Продолжительность сушки 6 ÷ 8 часов.
2) сушка в поле токов высокой частоты (ТВЧ)
Древесина способна прогреваться в поле высокой частоты. Прогрев осуществляется внутри материала равномерно по его объему, не подводится извне.
45. Технологический процесс изготовления несущих клееных дерев. констр.
На первой стадии древесина должна быть высушена до требуемой технологической влажности. Для получения заданной влажности с минимальными внутренними напряжениями и минимальными перепадами влажности по толщине досок рекомендуется проводить сушку в 2 этапа:1 этап – атмосферная сушка, 2 – камерная (при этом выбирая нужные режимы) с последующим кондиционированием.
На второй стадии производится сортировка пиломатериалов, которая до последнего времени проводилась визуально и вручную. Сейчас внедрена машинная, так называемая силовая сортировка. Пиломатериалы проходят через машину, где им на пролете 0,95 м задают определенный прогиб. Программами установлено 3 вида напряжений, соответствующих 1, 2, 3 сортам древесины, все слабые места окрашиваются краской. Выявленные недопустимые пороки и дефекты вырезают на торцовочных станках.
Следующая операция – фрезерование шипов – выполняется на шипорезных или фрезерных станках. Нарезку зубчатых шипов производят специальными фрезами.
В зависимости от способа фрезерования зубчатые шипы могут быть вертикальными, горизонтальными, диагональными и угловыми. Склеивание по всему сечению многослойных клееных деревянных конструкций производится зубчатыми соединениями типов I-50, I-32, фанеры – II-10, II-5 На зубчатый шип наносится клей, соединяемые элементы стыкуют и запрессовывают с первоначальным давлением в зависимости от типа соединения.
После прессовки шипов давление снимают. На период отверждения клея ленты должны находиться в неподвижном состоянии несколько часов, однако в некоторых случаях благодаря самозаклеиванию зубчатых соединений достаточно приложить кратковременное (2 ÷ 5 с) давление и фрезеровать листы. Если заготовки стыкуют при нагревании, время выдержки стыка под давлением составляет 1 ÷ 2 мин.
После необходимой для отверждения клея выдержки стыкованные доски подают на обработку к рейсмусовому станку, где проводится фрезерование с двух сторон с точностью, обеспечивающей шероховатость поверхности в пределах 1 – 2-го класса. Доски обрабатывают в порядке, обратном укладке слоев в пакет, с тем чтобы удобнее было наносить клей и быстрее загружать пресс.
Фрезерование и нанесение клея осуществляется на полуавтоматических линиях. В конце транспортера и параллельно ему установлен приемник-накопитель, представляющий собой подъемный стол, автоматически опускаемый на толщину листа всякий раз, когда на него наступает плеть с нанесенным на нее клеем. Накопитель пакета работает автоматически до полного набора вертикального пакета в соответствии с высотой сечения изготовляемой конструкции.
46. Технологический процесс изготовления ограждающих дер. констр.
Производство панелей: изготовление несущего каркаса, прикрепление к каркасу обшивок.
Технологический процесс изготовления каркаса
-высушенные пиломатериалы обрезают на торцовочном станке, -заготовки фрезеруют на четырехстороннем строгальном станке, -на концах заготовок при помощи шипорезно-пазовального станка вырезают пазы и четверти для сборки каркаса
-заготовки антисептируют в 3 %-ном растворе кремнефтористого натрия, т.е. пакет погружают в ванну кран-балкой, а затем сушат в цехе в течение двух суток
-из высушенных брусков собирают каркас на клею или гвоздях
-кромки каркаса обрабатывают на шлифовальном станке, чтобы снять излишний слой антисептика, и покрывают клеем с одной или двух сторон
Фанеру предварительно сращивают по длине в непрерывные ленты, а затем разрезают на листы в соответствии с требуемым размером обшивок. Материалы обшивки сращивают в полноформатные листы при помощи стыков «на ус». Склеивание стыков производится в прессах различных конструкций, оборудованных для ускорения процесса обогревательными устройствами. На одну из поверхностей фанерной обшивки распылением наносят антисептик. Водостойкую фанеру и древесноволокнистые плиты разрезают на круглопильных или ленточно-пильных станках.
Асбестоцементные панели собирают на полуавтоматической установке. Листы укладывают на каркас, затем автомат просверливает отверстия по периметру панели, завинчивает шурупы. После привинчивания обшивки пакет переворачивают, в него укладывают утеплитель, крепят планками, накладывают второй асбестоцементный лист и вновь подают панель в автомат для завинчивания шурупов.
Алюминиевые обшивки крепят к каркасу оцинкованными гвоздями через заранее просверленные отверстия с шагом крепления 75 ÷ 150 мм.
Панели с обшивками из древесноволокнистых плит изготавливают по такой же технологии.
При изготовлении утепленных панелей на нижнюю обшивку, покрытую клеем, укладывают плиты пенопласта, накрывают их второй обшивкой со слоями клея, загружают пакет в пресс-контейнер и выдерживают всю конструкцию под давлением до полного отверждения клея. Готовые панели окрашивают с наружной и внутренней стороны полимерными красками.
Для заполнения световых проемов изготавливают светопроницаемые панели с деревянным каркасом и обшивками из тонколистового стеклопластика.
Рулонный светопрозрачный стеклопластик толщиной 0,5 мм шириной 900 мм наклеивают полиэфирным клеем на каркас, разделенный поперечными ребрами на ячейки примерно квадратной формы. Для обеспечения геометрически правильных поверхностей ограждения листы стеклопакета стягивают посередине винтами с деревянными прокладками и стеклопластиковыми шайбами.

Приложенные файлы

  • docx 17629654
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий