Исторический обзор развития деревянных и пластмассовых констркций.

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

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

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

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

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

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

XIV в. Построена церковь Воскрешения Лазаря в г. Муроме

1551 г. Построена деревянная крепость на берегу Волги

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

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

1792 – 1793 г. Построен Останкинский дворец

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

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

После революции Внедрены дощато-гвоздевые конструкции

1932 – 1936 г. Разработаны брусчатые конструкции на пластинчатых нагелях

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

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

1972 г. Построен первый завод клеедеревянных конструкций в России

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

Основные направления применения деревянных конструкций в Беларуси:

• строительство жилых малоэтажных домов заводского изготовления:

– с каркасной схемой;

– деревянные щитовые дома;

– со стенами из клееного бруса;

• строительство мансардных этажей;

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

 

История и современное состояние развития деревянных конструкций в РБ.

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

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

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

По конструктивному решению жилые постройки подразделяются:

1) столбчатые конструкции

2) срубные конструкции

3) каркасные конструкции

4) смешанные конструкции

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

 

Классификация древесины по породе. Круглые и пиленые лесоматериалы.

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

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

- 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.

 

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)].