6. Защита древесины от гниения и возгорания.

4 . Конструирование и расчет конструкций сквозного сечения (фермы).

Плоские сквозные конструкции – конструкции, воспринимающие нагрузку в своей плоскости и имеющие сквозную решетку.

В практике строительства применяются стстически определимые конструкции построечного и заводского изготовления.

Варианты: -металлодеревянная ферма (растянутые элементы и соединительные детали из стали),

- деревопластмассовая ферма (растянутые элементы),

- деревянная ферма (все элементы из древесины клееной, фасонки из фанеры.

Расчет: постоянные нагрузки (крыша + несущие конструкции),

Временная (снег, ветер не учитывается)

1 комбинация: постоянная + снег на всем пролете,

2 комбинация: постоянная + снег на половине пролета

Верхний пояс: расчет при любом варианте по сжато-изогнотуму стержню

-стрела выгиба

-изгибающие моменты

- задаемся сечением в виде пакета из досок, определяем площадь, момент сопротивления, момент инерции

- верхний пояс раскреплен покрытием, жесткость проверяем только в плоскости фермы

Нижний пояс: различие только по коэффициентам у вариантов

Для деревянной:

0,8 –на ослабление сечения

Решетка: раскосы проектируютя одинакового сечения на максимальное усилие, шириной как верхний пояс, исходя из гибкости

Проверка сечения

Узлы: Опорный: количество нагелей для

креплений поясов из условий изгиба

и скалывания нагелей

Площадь опирания из условия смятия

верхнего пояса под 40 к волокнам.

Коньковый: усилия в элементах верхнего пояса передаются лобовым упором,

Равнодействущая усилий в раскосах

находится графически, на смятие

проверяется древесина и фанера,

нагель на изгиб проверяется.

Нагели крепления накладки к раскосам

проверяется на скалывание.

В ряду между нагелями 5d, от ряда до наружной грани 5d.

5. Конструирование и расчет пространственных конструкций (кружально-сетчатый свод).

Пространственная конструкция – конструкция, у которой рабочие элементы находятся не в одной плоскости. Поэтому при расчете принимается во внимание работа несущих элементов в различных плоскостях.

В пространственной системе разрушение элемента к разрушению конструкции не приводит.

По форме поверхности: -цилиндрические (своды, оболочки)

- складчатые (своды), -сферические.

П о способу опирания:

-распорные (распертые на продольные стены),

- безраспорные (на торцевые стены)

По степени жесткости: - сплошные, -сетчатые.

Кружально-сетчатый свод – пространственная конструкция,

состоящая из отдельных, поставленных на ребро элементов (косяков), идущих по двум пересекающимся направлениям.

В поперечном сечении могут иметь круговое (верхние грани косяков имеют очертание, близкое к круговому –эллипс) или многоугольное очертание.

Особенности: -стандартность элементов и индустриальность,

-небольшие размеры элементов (транспортабельность),

- простота и быстрота сборки.

В зависимости от способа соединения в узлах:

-свод С.И. Песельника (безметальное решение, на шипах)

-своды с болтами на узлах (системы Цолльбау).

При работе в косяках помино нормальных напряжений возникают растягивающие напряжения

Поперек волокон, для их уменьшения:

Расчет свода: -расчет ведется на полосу шириной в шаг сетки. -полоса рассматривается как 2-х или 3-х шарнирная арка постоянной жесткости,

-площадь сечения арки = площади сечения двух косяков, момент инерции арки = моменту инерции косяка (как правило),

- изгибающие моменты Ма, продольные и поперечные силы определяются для сечений в серединах панелей свода (на половину пролета  7 панелей), (нужно определить координаты всех сечений),

-возникновение крутящего момента из-за несовпадения Ма с плоскостью сквозного косяка не учитывается, т.к. он воспримется настилом (элемент настила прибить к косяку min на 2 гвоздя),

-расчетный изгибающий момент в косяке:

-между косяками и образующей свода,

k-учет разгружающего действия фронтонов,

-нормальные силы Na воспринимаются одинаково

обоими косяками: расчетное усилие в косяке:

-проверка напряжений в косяках:

-учет гибкости, площади

брутто

- в узлах проверяются боковые грани сквозного

косяка на смятие поперек волокон торцами

набегающих косяков, сила смятия:

-PS. Иногда расчет ведется от единичной нагрузки

-затяжки в арках ставятся через 1,5-2 м,

-покрытие устраивается по несущей конструкции,

-пролет свода =12-80 м

6. Защита древесины от гниения и возгорания.

Гниение – органическое разложение древесины в результате воздействия дереворазрушающих грибов. Грибы:

лесные (на растущем), биржевые (на срубленной), домовые.

Результат: резкое ухудшение физико-механических свойств и полная деструкция древесины.

Направления защиты:

-обеспечение условий эксплуатации, при которых влажность даже кратковременно не будет повышаться выше 20% (конструктивная защита)

-введение антисептиков, делающих древесину непригодной для развития дереворазрушающих грибов (химическая защита).

Конструктивная защита: -создание оптимального температурно-влажностного режима:

-использование при строительстве сухой древесины,

-дерево должно иметь возможность постоянно проветриваться,

-гидроизоляция от фундаментов, утеплителя, бетона, кладки,

-деревянные покрытия выполняются с наружным водоотводом,

-стены защищаютя широким карнизом, свесом.

-торцы бревен обшиваются досками.

Химическая защита: вся механическая обработка и склеивание производятся до антисептирования.

Антисептики:

1.Водорастворимые (используются, где нет воздействия воды).

-трудновымываемые (ХМ-5),

-легковымываемые (фтористый натрий, хлористый цинк, медный купорос).

2.Маслянистые (где нет защиты от увлажнения).

Креозотовое масло, древесная смола. Внутри зданий запрещены.

3.Органорастворимые

Растворители: нефть, нефтепродукты, спирты, скипидар…

Пентахлорфенол (с ним можно клеить), динитрофенол.

Методы пропитки:

1. Поверхностная пропитка ( до 8-10%, древесина впитывает до 1 мм).

2. Метод горяче-холодных ванн.

Расширение пор “всасывание”

3.Метод пропитки в цилиндрах под давлением.

Влажность не выше 25%, режим пропитки в зависимости от влажности, породы, размеров древесины. Крупноразмерные элементы предварительно накалываются (не более 15 мм).

Защита от горения. при 270С воспламенение

Сама возможность применения древесины для конструкций зданий и необходимость огнезащитной обработки определяется указаниями действующих противопожарных норм.

Конструктивные меры:

-применение массивных, преимущественно строганных элементов, желательно без выступающих частей,

-ограждающие конструкции беспустотные с трудносгораемым утеплителем,

-огнезащитная облицовка (штукатурка), несгораемые диафрагмы,

-температура эксплуатации не выше 50С.

Химические методы: 75 кг/м

-пропитка аммонийными солями под давлением (снижается прочность на 10-20%, клеевые элементы могут разрушится за 1-2 года),

-поверхностная пропитка за 2 и более слоев (слой наносится после высыхания предыдущего)

2 . Соединения элементов конструкций из дерева и пластмасс.

-усилие в соединении не должно превышать расчетной несущей способности соединения,

-расчетная несущая способность:

из условия смятия: F-площадь смятия

R-расчетное сопротивление смятию под углом к волокнам

из условия скалывания:

R-расчетн. сопротивление скалыванию (среднее по площадке).

1. Соединения на врубках.

а) расчетна сжатие верхнего пояса

б)проверка на смятие опорного бруса

в)расчет тяжей на растяжение

г)расчет на скалывание.

2. Нагельные соединения.

Нагель-вкладыш (пластина), препятствующая взаимному сдвигу соединяемых элементов и сам работающий на изгиб.

Бывают: (пластинчатые, цилиндрические), (болтовые, гвоздевые, винтовые), (деревянные, металлические, пластмассовые).

“+”: простота изготовления, возможность механизации.

“-”: малая несущая способность одного нагеля, невозможность применения в конструкциях, работающих на динамику.

Цилиндрические: на смятие T(на 1 условный срез)=14bl (пример)

Учитываются условия смятия крайнего, среднего элементов, условие изгиба нагеля (в СНиПе

т аблица для определения Т

в зависимости от симметричности

соединения, вида напряженного

состояния, материала нагеля)

Пластинчатые: T=75b (по СНиП) 1мм

из смятия Т=14bl (по Быкову) для возможности

из изгиба T=65l разбухания

3. Клеевые соединения. (строганные доски t50 мм, t1/300 R)

Требования: прочность, водостойкость, биостойкость шва.

“+”: возможность использования короткомерного материала,

более низкосортного материала в зоне меньших напряжений,

увеличивается огнестойкость. Отвердители:

Водостойкие: формальдегидные КБ-2, СП-2. контакт Петрова

Средневодостойкие: МФ-60,70 щавелевая кислота

Склеивание: встык – только для сжатых элементов,

на ус зубчатый шип

Сжатие элементов при склеивании не менее 3-5 кгс/см

Прочность соединения даже на разрыв, как правило, выше прочности цельного бруска.

1 . Расчет элементов конструкций из дерева и пластмасс цельного и составного сечений.

Расчет по предельным состояниям:

Предельное состояние – состояние, при котором конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям.

I группа предельных состояний – состояния, прикоторых невозможна дальнейшая эксплуатация.

II группа предельных состояний - состояния, прикоторых невозможна нормальная эксплуатация.

Э лементы цельного сечения:

1 . Растяжение.

площадь сечения за исключением отверстий, сучков и т.д.

2. Сжатие.

F расч=Fбрутто

Fрасч=3/4 Fнетто J –момент инерции

3 . Поперечный изгиб

а) на прочность

б) по деформациям в) на скалывание (формула

Ж уравского)

4 .Косой изгиб

а) на прочность б) по деформациям

Rр, Rс, Rи – расч. сопротивления растяжению, сжатию, изгибу.

5.Сжато-изогнутые стержни

учитывает третье слагаемое

6.Растянуто-изогнутые стержни

Элементы составного сечения

При расчете вводятся коэффициенты податливости связей:

- к моменту сопротив. (зависят от пролета, кол-ва)

- к моменту инерции соединяемых элементов)=0…1

а) по прочности б) по деформациям

3. Конструирование и расчет конструкций сплошного сечения (балки, арки, рамы).

Плоские сплошные конструкции- конструкции, воспринимающие нагрузку в своей плоскости и не имеющие сквозной решетки.

а)построечного изготовления, б) заводского изготовления

а) 1. Дощато-гвоздевая балка.

2. Арки из досок на гвоздях

3 . Рамы

б) 1.Балки на пластинчатых нагелях.

2. Клееные балки

Расчет сечения:

-определение расстояния от опоры

д о наиболее напряженного сечения -высота балки

при изгибе: в сечении, i-уклон

- расчетный изгибающий момент в сечении х,

п оперечная сила на опоре

- требуемый момент сопротивления m-коэфф. к W

в опасном сечении (по СНиП)

- ширина сечения:

k-коэфф. к расчетной ширине сечения b принимается с учетом сортамента

- относительный прогиб J-мом. инерции в середине

k- учет переменности

сечения

3.Клеефанерная балка

4. Арка из балок на пластинчатых нагелях

5.Клеевые арки

в) Рама