Экономические аспекты. Сырьевая база. Удельный вес среди конструкций.

Расчет на косой изгиб элементов постоянного цельного сечения.

Косой изгиб в озникает в элементах, оси сечений которых расположены наклонно к направлению нагрузок, как например, в брусчатых прогонах скатных покрытий.

qx=qsin α; qy=qcos α;

Mx=Msin α; My=Mcos α.

Вертикальная нагрузка q и изгибающие моменты М при косом изгибе под углом α раскладываются на нормальную (qy) и скатную (qx) составляющие.

Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе следует производить по формуле    

 и — составляющие расчет. изг. момента для главных осей сечения Х и У;

и — расчет. моменты сопрот. поперечного сечения отн.главных осей Х и У.

Дощатоклееные балки сплошного сечения (ДКБ).

В РБ пролет до 18м. За рубе­жом - до 30 м.  Форма ДКБ по длине: прямоуг. односкатной, сегментной и двускатной, постоянной и переменной высоты. Прямоугольные и сегментные балки имеют постоянную по длине высоту. Двускатные трапецие­видные балкиимеют переменную высоту, получаемую при склеива­нии досок уменьшающейся кверху длины. Двускатные ломаные бал­ки собирают из двух прямых элементов, соединенных в коньке зуб­чатым соединением. Двускатные гнутые балки имеют выгиб в зоне конька и двускатную коньковую наклейку. Они могут быть пост. и переменного сечения. Высота балок переменного сечения на опорах должна быть не менее 0,4 высоты сечения в середине длины. Балки склеивают из досок толщиной не более 50 мм. Примене­ние более тонких досок - повышение трудоемкости и расхода клея. Доски перед склеиванием фрезеруются по пластям на 2,5—3,5 мм, а после склеивания кромки балок фрезеруются в среднем на 5 мм.

Макс.высоту сечения постоянной высоты, двускатных и гнутоклееных пролетом от 6 до 24 м включительно следует назначать в пределах 1/8–1/12 пролета; ширину — мин. из условий опирания плит покрытия, прогонов или других вышележащих конструкций и отношения b / h = 1/4 – 1/8. Уклон верхней грани прямолин. двускатных балок -  в пределах от 2,5 % до 10 %.

Расчет на прочность и жесткость. Значения прогибов по СНиП 2.01.07. Клееным балкам с шарнирным опиранием следует придавать строительный подъем, равный 1/200 пролета.

Двускатные гнутоклееные балки с постоянной и переменной высотой поперечного сечения и криволин. участком в середине пролета используются при уклонах от 10 % до 20 %. Одна из опор в таких балках, независимо от пролета, должна быть подвижной во избежание возникновения распора.

При расчете гнутоклееных балок на прочность, кроме проверки краевых тангенциальных норм. напряж., необходима проверка макс. радиальных растяг. напряжений s _{r ,max}, действ. поперек волокон.

В односкатных и двускатных балках переменного сечения следует учитывать влияние ската на напряжения изгиба параллельно поверхности.

Если волокна парал.одной из поверхностей балки и угол ската a £ 10°, напряжения изгиба в крайних волокнах, парал. поверхности, следует определять:  на скатной поверхности:

При необходимости в балках допускается выполнение подрезки на опоре со стороны растянутой зоны при соблюдении  требований: h_a £ 0,5 h, а длина опорной площадки подрезки с < 120 мм.

 

Экономические аспекты. Сырьевая база. Удельный вес среди конструкций.

Энергозатраты на Д – 100%, на металл – 200%, бетон – 200-500%. При эксплуатации ДК расход на ремонт – 20%, на сооружения из металла – 100%.

К традиционным сферам потребления Д (строительство, мебельная, целлюлозно-бумажная и лесохим. промышленность) прибавились биоэнергетика и производство биопластмасс, значение которых в мировой экономике резко растет.

По прогнозам к 2030 году в связи с ожидающимся в развивающихся странах экономическим ростом и увеличением доходов на душу населения потребление круглого леса возрастет на 40 процентов.  Изменение сфер и объемов потребления древесной продукции обусловливает необходимость интенсификации лесовыращивания, увеличения целевых промышленных плантаций (в том числе с использованием биотехнологий) в целях формирования стабильной сырьевой базы для отраслей лесопромышленного комплекса и биоэнергетики.

По данным государственного учета лесов с 2006 по 2010 год произошли положительные изменения в структуре земель лесного фонда:

· площадь лесных насаждений увеличилась на 167,1 тыс. гектаров;

· лесистость территории республики возросла с 37,7 до 38,5 процента;

· общий запас древесины на корню увеличился на 131 млн. куб. метров;

· расчетная лесосека по рубкам главного пользования (научно обоснованная норма ежегодной заготовки древесины, определяемая наличием спелых лесов) увеличилась с 7,2 до 9,3 млн. куб. метров.

Общий запас Д на корню в лесах на 1 января 2010 г. составил 1,57 млрд. куб. метров, в том числе спелых и перестойных насаждений – 196,7 млн. куб. метров, из них хвойных пород – 91,8 млн. куб. метров. Возрастная структура лесов не благоприятна: преобладают молодняки и средневозрастные насаждения (69,8 процента). Спелые насаждения древесных пород, от которых зависит размер расчетной лесосеки и лесной доход, составляют 10 % (при оптимальной норме 15 – 18 %), из них спелые насаждения хвойных пород занимают 4,4 %, твердолиственных – 0,6 и мягколиственных – 5 %. В соответствии с прогнозной оценкой доля спелых насаждений оптимизируется не ранее 2018 – 2020 годов.

Значительная площадь лесов (2,9 млн. гектаров, или 36,4 процента) представлена мягколиственными древесными породами (ольха, береза, осина), произрастающими преимущественно в пониженных местах с избыточным увлажнением. Осушать земли нельзя. Замена этих пород на хвойные и твердолиственные в процессе лесоэксплуатации и лесовосстановления может проводиться в незначительных объемах, а быстрорастущие мягколиственные породы следует рассматривать как долгосрочный ресурс.

На базе части реформируемых лесхозов в 2013 – 2015 годах будут образованы обособленные структурные подразделения (юридические лица, филиалы). К 2015 году в составе лесхозов планируется создать 180 таких структурных подразделений. Объем заготовки Д организациями Минлесхоза при проведении рубок главного пользования планируется увеличить с 2564 тыс. куб. метров в 2010 году до 5719 тыс. куб. метров к 2015 году, обеспечив освоение расчетной лесосеки на 95 процентов.  В целом по всем видам рубок заготовка древесины организациями Минлесхоза к 2015 году прогнозируется на уровне 9000 тыс. куб. метров.

3. Энергоэкономичность.Типоразмеры. Хлыст–ствол, выпиленный (на опушке), длина 30-35 м. Есть комель и вершина, в середине сбег – от 8 до 10 мм на 1 м.п. по ТКП. Сама Д делится на бревно (6,5 от комеля), затем идет кряж (перед бревном со стороны комеля), чурак–на сбеге, идет на фанеру, затем более тонкие – подтаварок.

В РБ произрастают: дуб, ясень, буг, береза, липа, граб, клен, осина, тополь, ольха, берест, бязь и д.р. Хвойные: сосна, ель, кедр. Период созревания – 100 лет.

Пиломатериалы разделяются на: чисто обрезная доска, обзольная доска (с обзолом), необрезная доска, брусок, чисто обрезной брус, двукантный брус. Распиловка бывает вразвал и сбрусовкой, строительная фанера – листовой материал, изготавливается из нечетного числа слоев слоеного шпона. Наружная часть шпона – рубашка, внутренняя часть – серединка. Толщина шпона – от 0,2-3,2 мм. Обычно шпон вырезается из чураков. Для хвойных пород чурак имеет диаметр 180, для лиственных 160 и более. Длина чурака – 1,3; 1,6; 1,9; 2,2 м. В процессе изготовления шпона проводится контроль, в результате контроля вырезаются глазки, завитки, сучки, червоточины, участки ненормальной окраски шпона. Марки фанеры в соответствии с ТКП делятся на фанеры ФБС (фанера бокелизированная обработанная спирторастворимыми смолами), ФБСВ (фанера бокелизированная обработанная спирторасторимыми смолами и намазана серединка водорастворимыми смолами). Бокелизировання фанера выпускается толщиной 5;7;10;12;14;16;18 мм + допуски. Длина – от 1,5м до 7,7м. Влагосодержание фанеры от 6 до 10 фанеры, плотность – 1000 кг/м3.

4. Малоэтажное строительство. Деревянные конструкции могут эффективно использоваться в малоэтажном строительстве: деревянно-рубленые дома, бревенчатые, каркасные с утеплителем из минераловатных плит, снаружи обшивка осуществляется плитами (ДВП, ДСП). Малоэтажное строительство каркасного типа: индекс воздушного шума меньше Rw=41 дб. Термическое сопротивление Rнорм = 2,3 м2*^οС/Вт, λ= 0,3-0,6 Вт/м*^οС. Предел огнестойкости: ЕI 45, Е – потеря целостности в результате пожара, I – потеря теплоизолирующей способности в результате пожара, 45 – минуты огнестойкости. Иногда обозначают Е60/I45 - по целостности 60 минут, по теплоизолирующей способности 45 минут.

В России дома с деревянным каркасом часто называют канадскими. Свод правил СП 31-105-2002 "Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом" разработан на основе Национальных норм по жилищному строительству Канады. Хотя такие дома строили в России задолго до принятия этого СП, да и называли их чаще финскими. SIP технология - это разновидность панельного строительства, поскольку дом собирается из панелей, изготовленных в заводских условиях. Обычно (за редким исключением) для соединения SIP панелей используют деревянный брус. В результате внутри SIP конструкции формируется жесткий деревянный каркас, который способен нести нагрузку, передаваемую на стены, перекрытия и крышу здания. Соединительный брус в СИП является ничем иным как стойкой, балкой или стропилом классического деревянного каркаса. Такой дом можно смело считать каркасным. Но SIP панели очень прочны. Они и без каркаса с огромным запасом выдержат и нагрузку от веса дома и поперечную нагрузку от ураганных ветров или снега на крыше. Синтез двух силовых систем (деревянного каркаса и SIP) приводит к тому, что дома из SIP в несколько раз (в 4-8 раз по разным оценкам) прочнее обычных каркасных.

6. Требования к Д для несущих элементов ДК. Для несущих элементов ДК должна применяться древесина 1, 2 и 3 сортов в соответствии с требованиями СТБ 1711 – СТБ 1714, ГОСТ 11047, а также с учетом дополнительных требований:

а) ширина годичных слоев в Д должна быть не более 5 мм, а содержание в них поздней Д — не менее 20 %; б) в заготовках из пиломатериалов 1 и 2 сортов для крайней растянутой зоны (на 0,15 высоты сечения) клееных изгибаемых элементов и в досках 1–3 сортов толщиной 60 мм и менее, работающих на ребро при изгибе или на растяжение, не допускается наличие сердцевины.

Наименование	Норма ограничения в деталях групп
порока древесины и	I	II	III
обработки по ГОСТ 2140	Пояса ферм, стропильные ноги; косоуры балки перекр.	Стойки, обвязки, балки, затяжки, прогоны, обрешетка, коньковый брус, брусья стен, поперечные планки щитов, ригели, кобылки, мауэрлат, пояса комбин. балок, бруски каркаса панелей, лаги	Вкладыши, прокладки, накладки, бобышки, косынки; доски, бруски, рейки: накладные, подкладные, настила, подшивки, монтажные, ходовые, диагональной жесткости; ветровые связи, обшивка щитов
1. Нормативное соп ротивление при изгибе нагружением кромки по СНиП II-25,МПа	24	16	Не нормируется
2. Сучки:	Не доп. разм. в долях стороны более:		Не ограничиваются
- пластевые	1/3	1/2
- ребровые	1/4	1/3
- кромочные, в т.ч. выходящие на ребро	1/2	2/3
3. Трещины:			То же
- несквозные:	Не доп. суммарной дли ной более:
торцевые	300 мм
пластевые	1/3	½ длины детали
- сквозные	Не допускаются		Не доп. суммарной длиной>1/2длины дет.
4. Гнили	Не доп.	Не допускаются (кроме твердой)
5. Червоточина и прорость сквозные	Не допускаются		Не ограничиваются
6. Обзол, скол, задир, выхват, вырыв, запил	Не доп. в долях стороны более 1/4 толщины и 1/5 ширины детали		Не ограничиваются
7. Наклон волокон	Не допускается более 15 %		Не ограничивается

 

 

7. Анатомическое строение. Влага. Усушка и набухание. Принято изучать три основных разреза ствола

Основные разрезы ствола:1— торцовый; 2 — радиальный; 3 — тангенциальный

Торцовый разрез ствола:
1 — кора; 2 — луб; 3 — камбий; 4— заболонь; 5 — ядро; 6 — сердцевина; 7 — сердцевинные лучи— примерно в центре ствола размещается вдоль его оси, которая является рыхлой первичной малопрочной тканью; собственно Д, слагаемую из концентрически расположенных годичных слоев с включением в каждый из них весенней и более плотной летней древесины; камбий — тончайший слой из полностью живых клеток, способных к росту и делению на большую часть, откладываемую в сторону Д, и меньшую — в сторону от центра, где расположен следующий слой в виде луба; луб является внутренним слоем коры (флоэмы) и граничит с внешним слоем ее, называемой коркой (темного цвета). На долю ствола приходится 70—90% всего объема дерева; остальную часть составляют крона и корневая система. Кора составляет от 6 до 25% объема ствола, остальная часть его служит Д, в которой наблюдается светлое периферическое кольцо — заболонь и более темная центральная часть — ядро. Камбиальный слой находится между заболонью и лубом. У некоторых пород (дуб, бук, клен и др.) на торцовом сечении можно видеть узкие радиально расположенные полоски, которые называются сердцевинными лучами. В породах может отсутствовать ядровая часть, и тогда породы именуются заболонными (береза, липа, клен, граб и др.). В других породах заболонь имеет цвет центральной части ствола, причем последняя остается более сухой; такие породы называются спелодревесными (ель, пихта, осина, бук и др.).

При уменьшении содержания в Д связанной влаги, т. е. при влажности ниже 30%, водная прослойка между мицеллами сокращается и Д усыхает. При изменении кол. свободной влаги(>30%)размеры клеток сохраняются неизменными.

Усушка и обратный процесс—набухание — неотъемлемые свойства, как ограниченно набухающего коллоида и характерные ее недостатки как материала. Если искусственными приемами снизить гигроскопичность, уменьшится ее усушка. В связи с анизотропностью строения усушка неодинакова в различных направлениях: по длине волокон она наименьшая (около 0,1% при удалении из Д всей влаги); только креневой Д свойственна большая продольная усушка (до 5%); по направлению годовых слоев, т. е. в тангентальном направлении, усушка наибольшая, 8—12% [18]. Усушка по радиусу ствола 4,5—8%, т. е. почти в 2 раза меньше, чем по направлению годовых слоев. Д заболони усыхает несколько больше ядра. Усушка по торцовой площади, а также по объему сортимента примерно равна сумме усушек по радиальному и тангентальному направлениям. Например, если усушка по тангентальному направлению 10%, а по радиальному 6%, древесина усохнет как в поперечном сечении, так и по объему примерно на 16%, независимо от формы кусков.

Из-за неравномерности усушки, разнице величин радиальной и тангентальной усушки - внутренние напряжения, растяжения в наружных и сжатия во внутренних частях элемента поперек волокон, результат- коробление и растрескивание Д.