14. Хімічні речовини. Якщо ми прагнемо використовувати деревину в сучасному будівництві як тривкий будматеріал, то без її продуманого хімічного захисту нам сьогодні не обійтися. Однак зараз виробники прагнуть відмовлятися від використання хімічно обробленої деревини там, де це тільки можливо, або, принаймні, застосовувати її якомога менше – коли це вкрай необхідно. Хімічний захист монтажних конструкцій з деревини, отже, залежить від конкретного випадку їх застосування. При цьому розрізняють:
Несучі монтажні конструкції (балки, стропила) та ненесучі (профільний погонаж, фасади);
Монтажні конструкції, для яких треба точно дотримуватися встановлених розмірів (вікна та двері) та такі, де нема цієї потреби (огорожі, альтанки, терасні настили);
Внутрішні та зовнішні монтажні конструкції.
Руйнуючи деревину, грибки та тваринні організми взаємодіють із її складовими частинами. Хімічні засоби захисту за своїм призначенням запобігають впливові, що чинять організми на складові частини деревини. З цією метою застосовуються біологічно активні субстанції, тобто біоцидні речовин, що поділяються на фунгіциди (проти грибків) та інсектициди (проти комах).
Крім власне біологічно активної речовини (або кількох речовин) засоби захисту деревини складаються з носія (води або органічного розчинника), та інших складових частин: поверхнево активних речовин, барвників, зв’язуючих речовин, антикорозійних засобів тощо.
Засоби захисту деревини на основі води постачаються для промислового вжитку у вигляді концентрату неорганічних та органічних біологічно активних субстанцій та розчиняються до потрібної концентрації (в більшості випадків в межах 2 – 10%) на просочувальних заводах. Найкраще просочується дерево із вологістю менше 30 %, при цьому ядрова деревина майже не зазнає жодного впливу. Більшість біологічно активних речовин у засобах захисту, що базуються на воді, фіксуються у деревині, тобто переходять у ній у важкорозчинний стан. Просочену таким чином деревину можна без обмежень розміщувати надворі, вона може безпосередньо контактувати з ґрунтом чи з прісною або морською водою. Борні сполуки залишаються водорозчинними навіть після просочування у деревину. Просочену ними деревину, отже, слід оберігати від опадів при транспортуванні та складуванні та не застосовувати в тих місцях, де можливе потрапляння опадів або безпосередній контакт з водою. Різні біологічно активні речовини, наприклад, сполуки з міді чи допоміжні речовини (сполуки хрому), мають власне сильне забарвлення, яке надає оливково-зеленого кольору після просочування і деревині.
Більшість біологічно активних речовин, передусім, органічні, безбарвні. Та щоб зафарбувати деревину, до них можна додавати барвники або пігменти. Таке забарвлення тривалий час витримуватиме атмосферний вплив.
Засоби захисту деревини на основі розчинників містять, як правило, лише органічні біологічно активні речовини і постачаються у готовому для застосування вигляді. Для деревини з вологістю понад 30% вони непридатні. Після просочування розчинник випаровується, а біологічно активні речовини затримуються у деревині, і не вимиваються водою. Просочену в такий спосіб деревину можна використовувати надворі, але слід оберігати від постійного контакту з ґрунтом чи водою.
У 1998 році, із запровадженням так званої Європейської біоцидної директиви, стало можливим класифікувати дуже велику кількість наявних на той час біологічно активних речовин та зменшити її. У такий спосіб із кількох сотень біологічно активних речовин від 01.09.2006 у країнах Європейського Союзу перевірено та допущено до використання з метою захисту деревини лише близько 35.
Біологічно активні речовини, що використовуються найчастіше, – це сполуки бору та міді, четвертинні сполуки амонію, пропіконазол, IPBC, феноксикарб, а також сполуки хрому, що застосовуються у деяких країнах ЄС (наприклад, Німеччині та Польщі) як важливі фіксатори.
Необхідність та обсяг заходів для захисту деревини слід співвідносити із умовами її використання та враховувати при цьому джерело потенційної небезпеки. Із цією метою деревину класифікують відповідно до її призначення та за ступенем небезпеки (СН), визначаючи заходи, необхідні для її хімічного захисту. Крім того, рекомендується, по змозі, не вдаватися до хімічного захисту, використовуючи природно стійкі породи (відповідно до EN 350-2), а також в тих особливих випадках, які підпадають під СН1.
Таблиця: Класифікація за ступенем небезпеки (СН) відповідно до EN 335 та DIN 68800-3 (EN передбачає також і СН5 для деревини, що перебуває у морській воді)
СН |
Умови експлуатації |
Джерело потенційної небезпеки для звичайної будівельної деревини та особливі вимоги до засобу захисту |
Альтернативні породи деревини |
4 |
Деревина перебуває у тривалому контакті з ґрунтом або ж постійно піддається сильному впливу вологи |
Вразлива на вплив комах та грибків, в тому числі плісняви. Засіб захисту слід оберігати від вимивання (за допомогою фіксації) |
Ядрові деревинні породи, наприклад, тикове дерево, робінія |
3 |
Деревина піддається атмосферному впливу, але не контактує з ґрунтом |
Вразлива на вплив комах та грибків. Засіб захисту слід оберігати від вимивання (за допомогою фіксації) |
Ядрові деревинні породи, наприклад, дуб, бонгосі |
2 |
Деревина не контактує з ґрунтом, не піддається прямому атмосферному впливу чи вимиванню, можливо лише нетривале її зволоження |
Вразлива на вплив комах та грибків |
Ядрові деревинні породи, наприклад, модрина, сосна |
1 |
Постійно суха деревина в приміщенні |
Вразлива на вплив комах |
Ядрові деревинні породи, наприклад модрина, сосна, із максимум 10% заболоні |
0 |
Постійно суха деревина в приміщенні, захищена або недоступна для комах |
Не потребує жодного хімічного захисту |
- |
Таким чином найбільш проблематичним є захист у випадку СН4. Тут слід використовувати сполуки міді, велику кількість просочувальної речовини, що глибоко проникає у деревину, чого можна досягти лише за допомогою вакууму.
Відповідне технічне устаткування є дорогим, для цього потрібен циліндричний автоклав (довжиною найчастіше від 9 до 25 м та з поперечним перерізом від 1,2 до 2,5 м), додатковий резервуар, нагнітальний та всмоктувальний насоси і пристрій керування. Деревину вміщують у автоклав і спочатку створюють там вакуум, щоб висмоктати повітря з пор деревини, а потім заповнюють автоклав просочувальним розчином, що впродовж кількох годин під тиском просочується в деревину. У випадках, що підпадають під категорії СН1, 2, та 3, можна скористатися і технологією занурення, а СН1 і 2 також і поверхневої обробки деревини, наносячи на неї барвники або обприскуючи її. При зануренні деревину за допомогою підіймального пристрою на кілька годин занурюють у двостінну ванну (найчастіше шириною від 6 до 15 м та довжиною від 1,2 до 1,5 м). З технологічного боку превентивний тимчасовий захист від плісняви менш проблематичний, ніж тривалий захист будівельної деревини, і реалізується він найчастіше через короткотривале занурення.
Широко розповсюджена обробка зовнішніх дерев’яних поверхонь забарвлювальними речовинами, тобто фарбами та лазурями, які складаються з розчинників, зв’язуючих елементів та пігментів. При цьому мають на меті захист від атмосферного впливу – тобто захист від надмірного набухання та посіріння, водночас намагаючись передати в такий спосіб певну естетику. Для цього застосовують покривні фарби, що унеможливлюють розпізнавання будь-якої деревинної структури або лазурі, із нижчим вмістом барвника/пігменту, що відображають структурування поверхні, але майже не пропускають ультрафіолетову частину сонячного спектра. Подібні фарби можна застосовувати для декоративних цілей також і в приміщенні.
Обробку поверхонь тонкошаровими лазурями або ґрунтуванням можна поєднувати і з хімічним захистом деревини. З цією метою до них додають біоцидні речовини як превентивні засоби захисту від плісняви, а також водоростей та деревних грибків. Оскільки в цьому випадку дія біологічно активних речовин обмежена лише дерев’яною поверхнею, такі деревозахисні лазурі можна використовувати лише для ненесучих монтажних конструкцій з деревини. До складу товстошарових лазурей та покривних фарб для деревини біоцидні речовини не входять.
Недоліком тонкошарової лазурі порівняно із товстошаровою та покривною фарбою є її менша довговічність, однак витрати на її відновлення незначні. Тонкошарові лазурі широко застосовують передусім, у тих зовнішніх монтажних конструкціях, для яких точне дотримання встановлених розмірів не є обов’язковим. Вони піддаються дифузії та забезпечують необхідний вологообмін. Безбарвні лаки та світлі лазурі застосовують лише у приміщеннях. Через брак пігменту деревина в цьому випадку незахищена від дії ультрафіолетового випромінювання, тому зовні вони захищають деревину лише короткий час.
Зараз дедалі частіше використовують незначні кількості органічних розчинників для фарб, лазурей та лаків, розводячи їх з водою. Ці забарвлюючі речовини на основі води за своїми властивостями такі ж як „класичні“ барвники, створені на основі розчинників. Це означає, що вони потребують мало часу для висихання, хоча умови їх переробки більш проблематичні (температура 20 °C, середня атмосферна вологість).
Отож нині для застосування деревини у будівництві, з урахуванням підвищених вимог щодо її тривалого використання, слід вжити комплекс заходів, в тому числі оптимально застосовувати засоби захисту, фарби та лазурі.
15.Таблиця
III.2. Перехідні
коефіцієнти до р
озрахункових
опорів табл. III.I для встановлення
розрахункових опорів деревини інших
порід
Примітка:
к
оефіцієнти,
зазначені в таблиці для конструкцій
опор повітряних ліній електропередачі,
виготовлених з непросочені антисептиками
модрини (при вологості <25%), множать на
коефіцієнт 0,85.
Таблиця
III.3. Гранична вологість і коефіцієнти
умов роботи конструкцій
Примітки:
1. застосування клеєних дерев'яних
конструкцій в умовах експлуатації А1
при відносній вологості повітря нижче
45% не допускається.
2.
У неклеених конструкцій, які експлуатуються
в умовах В2, В3, коли усушка деревини не
викликає розлади або збільшення
податливості з'єднань, допускається
використовувати деревину з вологістю
до 40% за умови захисту її від гниття,
б)
для конструкцій, які експлуатуються
при сталій температурі повітря до +35 º
С - на коефіцієнт m т =
1; при температурі +50 º С 35 º С - на коефіцієнт
m т =
0,8. для проміжних значень температури
коефіцієнт приймають за інтерполяцією;
в)
для конструкцій, у яких напруги в
елементах, що виникають від постійних
і тимчасових тривалих навантажень,
перевищують 80% сумарного напруження
всіх навантажень, - на коефіцієнт m д =
0,8.
г)
для конструкцій, що розраховуються з
урахуванням дії короткочасних (вітрової,
монтажної або ожеледного) навантажень,
а також навантажень від натягування і
обриву проводів воздушнух ЛЕП і сейсмічної
на коефіцієнт m н.
д)
для згинаються, позацентрово стиснутих,
стиснуто-зігнутих і стиснутих клеєних
елементів прямокутного перерізу висотою
більше 50 см розрахункові опору вигину
і стиску вздовж волокон на коефіцієнт
m б.
е )
Для згинаються, позацентрово стиснутих,
стиснуто-зігнутих і стиснутих клеєних
елементів в залежності від товщини
шарів розрахункові опору вигину,
сколюванню і стисненню вздовж волокон
на коефіцієнт m сл. ж)
для гнутих елементів конструкцій
розрахункові опори розтягування,
стиснення і вигину на коефіцієнт
m гн.
Примітка:
r к -
радіус кривизни гнутої дошки або бруска;
а-товщина гнутої дошки, бруска в
радіальному напрямку.
і)
для розтягнутих елементів з ослабленням
в розрахунковому перерізі і згинальних
елементів з круглих лісоматеріалів з
підрізуванням в розрахунковому
перерізі - коефіцієнт m 0 =
0,8.
к)
для елементів, піддані глибокому
просочуванню антіперенамі під тиском,
коефіцієнт m α =
0,9.
При
розрахунку по другому граничному стану
модуль пружності деревини приймають:
вздовж волокон E = 10000 МПа, поперек волокон
E 9 про
= 400 МПа, а модуль зсуву відносно осей,
спрямованих уздовж і поперек волокон,
G = 500 МПа. Коефіцієнт Пуассона деревини
впоперек волокон при напругах, спрямованих
уздовж волокон, беруть V 9
про; про
= 0,5, а вздовж волокон при напругах,
спрямованих поперек волокон, Vo, 9o =
0,02.
Для
конструкцій, які знаходяться в різних
умовах експлуатації, піддаються
підвищеній температурі, спільному
впливу постійної і тимчасової тривалої
навантажень, модулі пружності (Е і
G) множаться на коефіцієнти пп. а, б, 'в
табл. III.3. Крім того, в СНиП П-25-80
передбачається, що у разі розрахунку
конструкцій на стійкість і по деформованої
схемою модуль пружності деревини слід
приймати E '= 300R с, де
Rс-розрахунковий опір стисненню вздовж
волокон за табл. III. 1. Фізико-механічні
характеристики фанери марки ФСФ та
бакелізірованной дані в СНиП П-25-80, для
різного виду пластмас вони викладені
в спеціальній літературі, а для основних
з них були приведені в розд. I
16. Розрахунок центрально розтягнутих елементів Руйнування центрально стиснутих елементів дерев'яних конструкцій може відбутися від утрати стійкості або від вичерпання міцності. Перевірку міцності стержня виконують у найбільш ослабленому перерізі за формулою
Слід мати на увазі, що гнучкість стиснутих елементів не повинна бути більше таких граничних значень:
- для основних елементів конструкцій (пояса, опорні розкоси і стояки ферм, колони, арки і т.д.) - 120;
- для другорядних елементів (проміжні стояки і розкоси ферм і т.д.) - 150;
- для елементів зв'язків - 200.
22. Пояснити на схемах різні варіанти зминання деревини
Рис. 2.7.
а - графік деформацій і зразок; б - схеми роботи і епюри напружень зминання; в - графік розрахункових напружень зминання залежно від кута
зминання а
23,Розрахунок деревянихелементів на зминання
Зминання походить від стискаючих сил, діючих перпендикулярно поверхні дерев'яного елементу. Загальне зминання виникає коли стискаюча сила діє на всю поверхню елемента, місцеве - сила діє на частину поверхні. Міцність і деформативність при зминання суттєво залежать від кута зминання. При зминання вздовж волокон стінки клітин працюють у найбільш сприятливих умовах, і деревина має міцність і деформативність, як і при стисненні вздовж волокон. При зминання поперек волокон - стінки клітин працюють у найменш сприятливих умовах - вони сплющуються за рахунок внутрішніх пустот, що призводить до значних деформацій. Руйнування деревини при зминання полягає в порушенні зв'язків між волокнами і появі тріщин.
Розрахунок елементів на зминання проводиться на дію стискаючої сили N від розрахункових навантажень, площі зминання А і розрахункового опору деревини смятию:
Графік деформацій.
I - майже пружна робота деревини; II-прискорене зростання деформацій в результаті сплющивания; III-ріст деформацій сповільнюється за рахунок ущільнення деревини. графік розрахункових напруг зминання в залежності від кута зминання
27.Визначення прикладання плеча сколювальної сили е
28.Розрахунок міцності зігнутих дерев*яних елементів
29.Перевірка прогину зігнутої дерев*яної балки
51. Типи дерев’яних прогонів
У конструкціях покриттів житлових, цивільних, сільськогосподарських і промислових будівель застосовують такі основні види багатопролітних прогонів: розрізні, з підкосами, консольно-балкові і нерозрізні.
розрізні прогони
Розрізні прогони виготовляють з колод, брусів або дощок, що стикуються на опорах: фермах або стійках.
Розрізні прогони значно прості у заготівлі і укладанні, але викликають велику витрату лісоматеріалів, внаслідок чого вони дорогі в порівнянні з іншими видами прогонів. Розрізні прогони застосовуються зазвичай при прольотах, що не перевищують 4м. При великих прольотах слід застосовувати інші, більш економічні схеми.
Розрізні прогони розраховують на міцність і жорсткість як однопрогонові вільно лежать балки.
Головну вісь поперечного перерізу брущатих прогонів можна розташовувати
вертикально або перпендикулярно до скату; більш доцільно в сенсі
використання матеріалу вертикальне розташування прогону. при
похилому розташуванні прогону необхідно враховувати роботу прогону на
косою вигин або конструктивними заходами усунути передачу скатної
складової навантаження на прогін.
Прогони з підкосами
Прогони з підкосами є основним типом прогонів наслонних крокв.
Стики прогонів можна розташовувати над стійками або в середній частині ригеля. При розташуванні стиків над стійками перевірку міцності прогону виробляють в місці обпирання прогону на підкіс з урахуванням ослаблення розрахункового перерізу врубкой .
За допомогою підкосів забезпечується значне полегшення роботи прогонів на вигин. Прогони, як правило, виконують з круглої неоправленої деревини. Верхні кінці підкосів розташовують приблизно в третині прольоту прогону і з'єднують з ним за допомогою лобових врубок і скоб. Кут нахилу підкосів до горизонту приймають у межах 45-60 °. Нижніми кінцями підкоси упирають в стійки і подушки або лежня, укладені на стовпи або внутрішні стіни. Сполучення стійок з прогоном здійснюють на шипах або на сталевих штирях.
Консольно-балкові прогони
Застосування консольно-балкових прогонів, найбільш вигідних в відносно міцності, обмежується в дерев'яних конструкціях стандартною довжиною колод або брусів. Довжина прогону з двома консолями приблизно в 1,4 рази перевищує відстань між фермами. при нормальній довжині брусів і колод 6,5 м консольно-балочна схема може бути застосована тільки для прогонів при відстані між фермами не більше 4,7 м.
До недоліків консольно-балкових прогонів відноситься і та обставина, що зміна інтенсивності завантаження хоча б при зменшенні навантаження в підвісних прольотах призводить до істотного збільшення розрахункового згинального моменту. Тому в таких конструкціях, де можна чекати помітну нерівномірність у розподілі тимчасових навантажень, застосування консольно-балкових прогонів неефективно.
Нерозрізні прогони.
Основним рішенням багатопролітних прогонів в покриттях по несучих
дерев'яним конструкціям (фермам) слід вважати спарені прогони, що працюють як нерозрізні
Ці прогони конструюють з двох дощок або пластин, поставлених для забезпечення спільної роботи поруч і скріплених між собою по всій довжині цвяхами.
Зазвичай проміжні цвяхи ставлять у шаховому порядку на відстані 40-50 см один від одного , віддаленим від краю приблизно на чверть висоти дощок. Цвяхи забивають порівну з
обох сторін прогону .
Багатопрогонові спарені прогони застосовують за умови , що їх робота на косий вигин буде виключена. Тому рекомендується вертикальна постановка спарених прогонів ; якщо з якихось міркувань це неможливо , то при похилому розташуванні прогонів обов'язкове
постановка зв'язків , що сприймають складову вертикального навантаження , паралельну скату покрівлі.
