Достоинства недостатки древесины как конструкционного материала. Область применения

Достоинства недостатки древесины как конструкционного материала. Область применения

+ Постоянное возобновление запасов

+ Малая плотность и относит высокая удельная прочность и жескость

+ Более легкая обрабатываемость

+ Малая тепло- и электропроводность

+ Высокая изоляяционность

+ Биологич совместимось для человека и животных

+ Эстетичность и химическая стойкость

- Неоднородность строения и наличие пороков

- Изменение свойств под действием температурно-влажностного режима

- Опасность возгорания, загнивания и повреждения насекомыми

Недостатки могут устраняться конструктивными мерами или химически

Область применения

Промышл ЗиС, гражданск ЗиС, с/х назнач, транспортн соор, гидротехнич. соор, специаль сооружения

Достоинства древесины определяют область ее рационального применения:

1 Необходим снижения массы конструкций несущих и огражд особенно в труднодост сооруж

2 При перекрытии больших пролетов

3 при экспл в условиях агрессивных к металлу и Ж/Б (солевая среда)

4 При необходимости создания конструкций удовлетворяющих специальным требованям

5 С целью обеспеч повышенных архитектурн требов

Нецелесообразно применять, если:

1 Затруд меропр по защите др-ны от огня и поврежд

2 Высокие нагрузки

 

Сортамент лесоматериалов.

Л/м могут быть круглые и пиленные

М.б. хвойные и лиственные.

Круглые делятся: жердь(Ø3-6см), подтоварник (Ø7-12см), бревно (>Ø12-14см). Если сбег >0,8% -

сбежистое бревно

Отходы лесопил и деревообраб составляют

30-70% Длин хв. пород 6-6,5м, листв-4-4,5 м

Пиломатериалы

3 вида:доски, бруски и брусья Обрезная доска – обрезаны кромки

Толщина 16...100мм

До 35мм – тонкие доски, свыше 35 – толстые. Ширина b>2,5мм. Толщ по ГОСТу:16,19, 22, 25(дюймовка)…40,50, 60, 75, 100

Ширина по ГОСТу: b=75+n*25; bmax=275мм Бруски имеют оба размера до 100мм. У бруса оба размера >100мм Размеры кратны 25мм Пиломатериалы по качеству древесины и обработки делятся на 5 сортов: отборный, 1,2,3,4

 

Строительная фанера

Фанера – слоеный листовой материал, состоящий из нечетного числа слоев, называемых шпонами и получаемых лущением прямолинейных отрезков ствола дерева. Шпон м.б лущеный и строганный.Толщина 0.3-4ммСамый ценный шпон-ебреза. Наружн слой – рубашка, средние – срединка. Сырье поступает на заводы в виде кряжей или чураков. В кряже м.б несколько чураков,чурак имеет припуск 2-3см, а кряж по 3 см на каждый чурак Наимен фанеры по наимен рубашкиПо кач-ву шпона есть 8 сорт: A(max), AB, B, BB, C, 1, 2, 3 В основном примен В и ВВ. Смежные шпоны в пакетеимеют взаимно перп располож волокони склеив горячим или холодн прессованием Клееная фанера: водостойкость определяется клеем Марка устанавливается от вида применяемого клея.(ФСФ-смоляной, фенольный, повыш водост, ФК,ФБА-крбонитный,белковый клей,) Бакелизированная фанера изготовляется при большом прессовании и давлении Более прочная, водостойкая.

 

Обеспечение долговечности деревянных конструкций

Достоинства и недостатки пластмасс как конструкционных материалов.

Достоинства

1) малая масса ρ=0,020÷1,9

2) высокая удельная прочность σ/ ρ(R/ ρ)

3) технологичность- малая энергоемкость при изготовлении и переработке (безотходные технологии)

4) высокие технологические свойства (5см заменяют кирпичную кладку толщиной 1м)

5) химическая и биологическая стойкость

6) коррозийная стойкость

7) водостойкость

8) антимагнитность

9)красивая текстура и архитектурная выразительность

Недостатки

1) Существенно низкий модуль упругости

2) Ползучесть

3)Зависимость физико-механических свойств от температуры

4)Малая теплостойкость

5) Старение

6)Токсичность

Конструкционные пластмассы

Стеклопластики- пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связывающего.

Древесные пластики- это материалы,полученные соединением синтетическими смолами продуктов переработки натуральной древесины.

 

Расчет изгибаемых элементов

Элементы рассчитывают на прочность по нормальным напряже­ниям:

при простом изгибе

(11)

при косом изгибе (12)

по касательным напряжениям

(13)

где Мх и Му—составляющие расчетного изгибающего момента М соответственно для осей х и у; Wxрасч. Wyрасч — составляю­щие расчетного момента сопротивления сечения Wрасч относительно осей х и у, принимаемого Wрасч — Wнт при проверке ослаблен­ного сечения элемента, или Wрасч =Wбр при проверке на действие максимального изгибающего момента в неослабленном сечении (здесь Wнт — момент сопротивления ослабленного поперечного сечения, который вычисляется с учетом ослаблений, расположенных на участке длиной до 20 см и совмещенных в одном сечении); Q — рас­четная поперечная сила; Sбр — статический момент брутто сдвига­емой части сечения относительно нейтрального слоя поперечного сечения; bрасч — расчетная ширина сечения элемента; Rи, RСК(СР) — расчетные сопротивления изгибу и скалыванию (срезу) материала

При косом изгибе, который чаще всего встречается в прогонах, расположенных на наклонном скате крыши, сечение прямоуголь­ных элементов рекомендуется принимать таким, чтобы h/b = ctgα при расчете по прочности или h/b = — по предельному прогибу. Во всех случаях следует принимать конструктивные меры по уменьшению скатной составляющей изгибающего момента Му, используя настилы, стропила и другие элементы крыши.

Изгибаемые элементы проверяют на жесткость по формуле

(14)

где fо— прогиб элемента постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига, определяемый по правилам строительной ме­ханики; k — коэффициент, учитывающий переменность высоты се­чения элемента; с— коэффициент, учитывающий влияние дефор­маций сдвига на прогиб элемента (для элементов постоянного сечения по длине k = 1, а для элементов переменного сечения k и с принимают по табл. 13); fпр — предельные прогибы

Для элементов из пластмасс коэффициент с вычисляют по фор­муле

с = ЕА/G, где А = 0,96 — для балки на двух опорах с равно­мерно распределенной нагрузкой; А = 1,2 — с сосредоточенным грузом в середине пролета.

При косом изгибе прогиб проверяют по формуле

где fХ и fу — соответственно прогибы от составляющих нормативной нагрузки.

Изгибаемые деревянные элементы прямоугольного поперечного сечения проверяют на устойчивость плоской формы деформирования по формуле

где М — максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке длиной l0; Wбр — максимальный момент сопротивления брутто на том же участке

(17)

где l0— расстояние между опорами элемента или между закрепленными точками по сжатой кромке, препятствующее смещению элемента из плоскости изгиба; kф— коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l0; kЖМ — коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения по длине элемента, не имеющего закреплений из плоскости по растянутой от момента М кромке или при числе подкрепленных точек растянутой кромки менее четырех (если m ≥ 4, то kЖМ-1).Коэффициенты kф и kжм в табл.

Если на участке l0 элемента растянутая кромка закреплена из плоскости изгиба, значения коэффициента jм, определенные по (17), умножают на коэффициент kпм, равный

где αр—центральный угол в радианах, определяющий участок элемента кругового очертания, например арки (для прямолинейных элементов ар=0); при числе закрепленных точек растянутой кромки на участке l0 m≥4 величина m2/(m2+ 1) = 1.

Изгибаемые элементы постоянного по длине двутаврового или коробчатого, а из древесно-слоистого пластика и стеклопластика прямоугольного поперечного сечения рассчитывают на устойчивость плоской формы деформирования при l0 > 7bП по формуле:

где jу— коэффициент продольного изгиба в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба сжатого пояса элемента.

Составные элементы, работающие на изгиб, рассчитывают по формулам (11), (12), (13) и (14), в которых геометрические характеристики принимают равными: Wрасч = kwW и Iрасч = kжI, а коэф­фициенты kw и kж принимают по табл. 16.

При равномерной расстановке условных «срезов» связей nс в каждом шве по длине элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил определяют их количество по формуле

 

где Мб и Ма— изгибающие моменты в начальном и конечном сечениях рассматриваемого участка; Т — расчетная несущая способность связи в рассматриваемом шве.

 

 

Пластинчатые нагели

Цилиндрические нагели

№26 Соединения на растянутых связях

В деревянных конструкциях используют: стальные связи-болты, тяжи,хомуты, гвозди и винты(раб на выдергивание),вклеенные в древесину стержни. Кроме того применяют стяжные болты, скобы, подвески, хомуты.Рабочие растянутые связи крепят к деревянным элементам с помошью гек и контрогаек с обязательной постановкой шайб. Связи рассчитывают на растяжение по ослабленному нарезкой сечению где F - площадь поперечного сечения нетто; m-коэф условий работы Площадь шайб находят из условий работы древесины на смятие. Площадь шайбы расчит по формуле: , геде R_см-расч сопротивл древесины смятию под шайбой. Диаметр стяжного болта принимают , толщина стягиваемого пакета не менее12мм, стальные накладки , размер квадратной шайбы при толщине

Клеевые соединения

№28 Деревянные конструкции цельного сечения. Деревянные настилы, обрешетка

Конструкции цельного сечения(из одной доски, одного бруса, одного бруска)напимер(настилы, прогоны,балки цільного сеч,стропила)Конструкция настила зависит от их назначения.В покрытиях с трёхслойной рубероидной кровлей, наклеенной на мастике, прим настил из двух слоёв досок. Настилы бывают:-сплошные и сквозные; однослойные и двухслойные. При двухслойных настилах верхний слой – защитный, а нижний рабочий и рассчитывается. В сквозном настиле зазоры небольшие, если расстояние большое – это обрешетка. Настилы бывают поперечные и наклонные. Продольный наклонный настил крепится к прогонам. Вып из тонких досок(16,19,22,25мм). Расстояние между прогонами большим быть не может 80-150см.

1-настил; 2-прогон;3-несущая конструкция. В некоторых случаях целесообразно выполнять настилы и обшивки из заранее заготовленных щитов заводского изготовл. Щит должен укладываться на 3 прогона. Настил расчит на 2 сочетания нагрузок: 1-нагр от всей кровли и снега; 2-собств вес настила и монтажная сосредоточ нагрузка 100кг с коэф надёжности 1,2.

от монтажной нагр

Обрешетку из брусков расп вдоль здания проверяют на косой изгиб. Настилы обрешетки и подшивки закрепляют к конструкции гвоздями.

№29 Системы деревянных прогонов

В покрытиях применяют прогны: разрезные, консольно-балочные, неразрезные.

Данная система простая но прим редко

Вып из брёвен или брусьев. Шарнир вып косыми прирубами. Если а=0,1465l

прогиб в 2.5 раза меньше

а=0,2113l ;

Применяют при небольшех пролётах.

; Поперечная сила Q, по ней рассчитываются гвозди. ; ;

Т_гв-несущая способность гвоздя.

№30 Крепление прогонов. Косой изгиб прогонов. Мероприятия по восприятию скатной составляющей.

При расположении настилов вдоль ската их опирают непосредственно на прогоны. Расстояние между стропилами и прогонами принимают 1-1.5м. В двухскатнух крышах стропила соседних скатов соед в коньке гвоздями или болтами.В этом случае скатные составляющие нагрузки уравновешиваются и прогоны не будут испытывать косого изгиба. При уклонах кровли до30⁰ скатную составляющую ввиду её незначительной величины не учитывают.В чердачных перекрытиях прогоны опирают на торцевые стены и стойки наслонной сист стропил, в бесчердачных на несущие конструкции. В подвесных покрытиях прогоны подвешивают к конструкциям. К стенам прогоны закрепляют стальными анкерами.

№31 Деревянные стропила.

Для опирания настилов и обрешетки крыши, укладываемых вдоль здания, предусматривают наклонные балки – стропила, выполняемые из досок или тонкомерных брёвен. При расположении настилов вдоль ската их опирают непосредственно на прогоны. Расстояние между стропилами и прогонами принимают 1-1.5м. В двухскатнух крышах стропила соседних скатов соед в коньке гвоздями или болтами.В этом случае скатные составляющие нагрузки уравновешиваются и прогоны не будут испытывать косого изгиба. Стропила рассчитывают как свободно лежащиенаклонные балки на двух опорах(прогонах). Постоянную от покрытия, снеговую и ветровую берут из ДБН В.1.2-2-2006. Ветровую нагр учитывают только при углах наклона кровли >30⁰. Вертикальную распред нагрузку собирают с грузовой площади и разбивают на нормальную и скатную. При уклонах кровли до30⁰ скатную составляющую ввиду её незначительной величины не учитывают и стропильные ноги рассчитывают только на поперечный изгиб. При больших уклонах кровли строп ноги рассчитывают на сжатие с изгибом.

1-покрытие кровли

2-обрешетка

3 – стропила

4-утеплитель

5-подшивка

6-пароизоляция

7-прогон

 

№32 Панельные конструкции. Асбоцементные панели.

Плиты и панели являются ограждающими конструкциями заводского изготовления. Основным типом являются трехслойные ребристые плиты и панели с полками из фанеры, асбест листов, древесных плит.Плиты с асбестоцем плоскими полками по конструкции не отличаются от фанерных. Полки толщиной не менее 8мм крепятся к рёбрам оцинкованными шурупами размером5х60мм с шагом20-60диаметров шурупа. Асбест плиты стыкуются впритык на синтетическом клею с односторонними накладками шириной не менее 16 толщин листа. При кровле из волнистых асбестоцем листов обыкновенного или унифицированного профилей верхнюю полку не делают, а внутренние полости плит защищают от увлажнения полиэтиленовой плёнкой.

 

 

Дощат. клееные балки

 

 

Дощатоклееные арки.

 

 

Узлы дощатоклееных арок.

 

 

Фанерные плиты.

 

 

Достоинства недостатки древесины как конструкционного материала. Область применения

+ Постоянное возобновление запасов

+ Малая плотность и относит высокая удельная прочность и жескость

+ Более легкая обрабатываемость

+ Малая тепло- и электропроводность

+ Высокая изоляяционность

+ Биологич совместимось для человека и животных

+ Эстетичность и химическая стойкость

- Неоднородность строения и наличие пороков

- Изменение свойств под действием температурно-влажностного режима

- Опасность возгорания, загнивания и повреждения насекомыми

Недостатки могут устраняться конструктивными мерами или химически

Область применения

Промышл ЗиС, гражданск ЗиС, с/х назнач, транспортн соор, гидротехнич. соор, специаль сооружения

Достоинства древесины определяют область ее рационального применения:

1 Необходим снижения массы конструкций несущих и огражд особенно в труднодост сооруж

2 При перекрытии больших пролетов

3 при экспл в условиях агрессивных к металлу и Ж/Б (солевая среда)

4 При необходимости создания конструкций удовлетворяющих специальным требованям

5 С целью обеспеч повышенных архитектурн требов

Нецелесообразно применять, если:

1 Затруд меропр по защите др-ны от огня и поврежд

2 Высокие нагрузки

 

Сортамент лесоматериалов.

Л/м могут быть круглые и пиленные

М.б. хвойные и лиственные.

Круглые делятся: жердь(Ø3-6см), подтоварник (Ø7-12см), бревно (>Ø12-14см). Если сбег >0,8% -

сбежистое бревно

Отходы лесопил и деревообраб составляют

30-70% Длин хв. пород 6-6,5м, листв-4-4,5 м

Пиломатериалы

3 вида:доски, бруски и брусья Обрезная доска – обрезаны кромки

Толщина 16...100мм

До 35мм – тонкие доски, свыше 35 – толстые. Ширина b>2,5мм. Толщ по ГОСТу:16,19, 22, 25(дюймовка)…40,50, 60, 75, 100

Ширина по ГОСТу: b=75+n*25; bmax=275мм Бруски имеют оба размера до 100мм. У бруса оба размера >100мм Размеры кратны 25мм Пиломатериалы по качеству древесины и обработки делятся на 5 сортов: отборный, 1,2,3,4

 

Строительная фанера

Фанера – слоеный листовой материал, состоящий из нечетного числа слоев, называемых шпонами и получаемых лущением прямолинейных отрезков ствола дерева. Шпон м.б лущеный и строганный.Толщина 0.3-4ммСамый ценный шпон-ебреза. Наружн слой – рубашка, средние – срединка. Сырье поступает на заводы в виде кряжей или чураков. В кряже м.б несколько чураков,чурак имеет припуск 2-3см, а кряж по 3 см на каждый чурак Наимен фанеры по наимен рубашкиПо кач-ву шпона есть 8 сорт: A(max), AB, B, BB, C, 1, 2, 3 В основном примен В и ВВ. Смежные шпоны в пакетеимеют взаимно перп располож волокони склеив горячим или холодн прессованием Клееная фанера: водостойкость определяется клеем Марка устанавливается от вида применяемого клея.(ФСФ-смоляной, фенольный, повыш водост, ФК,ФБА-крбонитный,белковый клей,) Бакелизированная фанера изготовляется при большом прессовании и давлении Более прочная, водостойкая.