Вступ

Високі темпи і рівень сучасного будівництва ставлять якісно нові вимоги до будівельних матеріалів і конструкцій. При цьому велика увага приділяється виробництву клеєних дерев'яних конструкцій.

Такі конструкції за деякими техніко-економічними показниками мають деякі переваги порівняно з металевими і залізобетоними: мала монтажна маса, відносно висока міцність і жорсткість при достатній надійності та довговічності. У цей же час негативні властивості деревини (залежність властивостей від її будови, вад, необхідності застосування і значної витрати якісного пиломатеріалу, зайвої масивності перерізів, повзучості при тривалому навантаженні та (ін) обмежують область застосування і погіршують показники клеєних дерев'яних конструкцій.

Один із шляхів усунення зазначених недоліків та підвищення тех-ніко-економічної ефективності є армування перерізів клеєних дерев'янх конструкцій та елементів сталевою або склопластикової арматурою. Це дозволяє істотно скоротити витрату деревини, зменшити монтажну масу, підвищити якість і надійність дерев'яних конструкцій, що працюють в основному на стиск і стиск із згином.

Висока міцність і жорсткість у поєднанні з малою монтажної масою роблять ці конструкції незаміними в розосередженому сільськогосподарському будівництві, важкодоступних та віддалених від магістральних шляхів районах, для великопрольотних конструкцій .

Легкі несучі клеєні армовані конструкції знаходять застосуванняня в самих різних сферах будівництва: при зведенні видовищно-спортивних, сільськогосподарських та складських будівель, балкових мостів і естакад, будівель хімічних виробництв і інших, до яких ставляться дуже високі вимоги, оскільки в процесі експлуації можливі впливи перепадів температури і вологості, агресивного середовища, повторної короткочасної і тривалої дії навантажень.

Розробка і дослідження клеєних армованих дерев'яних конструкцій для будівництва є однією з важливих задач народного господарства із створення нових видів ефективних несучих конструкцій на основі деревини.

В роботі розкрито деякі питання клеєних армованих дерев'яних балок.

Розділ .1. Огляд літератури

1.1. Застосування армованих дерев'яних конструкцій в будівництві

У центрі уваги конструкторів і дослідників з кінця XIX ст. постійно знаходиться проблема підвищення надійності дерев'яних конструкцій та елементів, що працюють на розтяг і поперечний згин. Наибільш ефективним способом підвищення міцності і надійності таких конструкцій виявився, спосіб підсилення дерев'яних елементів стальними. Надалі на цій основі були розроблені металлодеревянні конструкції, в яких розрахункові дерев'яні розтягнуті елементи замінялися сталевими.

Ідея використання в конструкціях спільної роботи деревини та металу знайшла подальший розвиток в армованих дерев'яних конструкцій та елементах. У 1921 р. А. Клайтіла (США) запропонував виконати в конструкціях аеропланів і дирижаблів несучий дерев'яний елемент коробчатого перетину з запресованим в полки сталевим дротом (рис. 1.1) .

Цей елемент можна вважати праобразом сучасних армованних дерев'яних конструкцій. Однак труднощі пов'язані з виготовням таких конструкцій, і відсутність надійних засобів з'єднання сталевого дроту з деревиною не дозволили реалізувати цю ідею.

Армувати сталевими стержнями дерев'яні брущаті балки і колонни в несучих будівельних конструкціях вперше запропонував А. Фішер (Німеччина) в 1926 р. Сталеві стержні пропонувалося укладати в пази квадратного перетину і заливатися спеціальною мастикою, склад якої автор не наводить (рис. 1.2).

Перші проекти армованих дерев'яних конструкцій не були здійснені через відсутність надійних засобів з'єднання арматури з деревиною. Пошуки простого й ефективного способу з'єднання арматури з деревиною привели до використання різних механічних засобів. Російський інженер А. Л. Монасевіч виготовив і випробував серію брущатих балок, армованих в розтягнутій зоні сталевою полосою, яка з'єднувалася з деревиною за допомогою спеціально виштампованих зубів або анкерних черевиків

( рис. 1.3). Випробування таких балок показали їх більш високу міцність і надійність в порівнянні із звичайними, особливо при дії ударних навантажень, оскільки арматура запобігала можливість крихкого руйнування балок. У подальшому це рішення знайшло застосування при посиленні дерев'яних конструкцій. Однак розглянутий спосіб з'єднання арматури з деревиною дозволяв армувати розтягнуту зону конструкцій, в той час як розрахунки показали, що найбільш ефективним є подвійне армування. Для вирішення цієї проблеми в 1944 р. X. Гранхольм (Швеція) запропонував застосовувати спеціальні стрижні з кільцевими виступами по довжині (рис. 1.4). У цьому випадку спільна робота арматури з деревиною забезпечувалася зачепленням кільцевих виступів, які врізалися в стінки паза при запресовуванні стержня.

Рис. 1.1. Балка коробчатого січення армована стальним дротом.

Конструкції, в яких арматура з деревиною з'єднувалися механічними способами, не знайшли застосування саме як армовані внаслідок того, що навіть при значній витраті сталі через податливість зє'днання міцність і жорсткість конструкції підвищувалися незначно.

Розробка і освоєння промисловістю випуску ефективних синтетичних клеїв, здатних забезпечити міцне і довговічне з'єднання різнорідних матеріалів, дозволили блище підійти до створення клеєних армованих

дерев'яних конструкцій.

а) б) в)

Рис. 1.2. Армовані елементи із цільною деревини: а –армуваня частини перерізу; б - армуваня по кутах перерізу; в - армуваня по всьому перерізу.

Рис. 1.3. Суцільні балки підсилені у розтягнутій зоні.

Рис. 1.4. Конструкція армованої балки X. Гранхольма

Застосування армування більш ефективно вирішувати вузлові з'єднання і стики дерев'яних конструкцій, що підвищує їх збірність, полегшує транспортування і монтаж, ​​а також питання ремонту та реконструкції конструкцій.

У сучасному будівництві більш перспективні конструкції, армовані сталевими стрижнями без попереднього напруження, як найбільш надійні і прості у виготовленні, оскільки вони не вимагають складного і дефіцитного обладнання.

Перші розробки і дослідження клеєних армованих дерев'яних конструкцій провів X. Гранхольм. Зєднання арматури з деревиною в цих конструкціях виконувалося за допомогою епоксидних і фенолоформаль- дегідніх клеїв.

Дослідження, проведені X. Гранхольмом, показали, що міцність, жорсткість і надійність балок (прямокутного, двотаврового і коробчатого перерізів), трикутних арок і плит покриття, армованих гладкими сталевими стрижнями і смугами, значно вище, ніж у неармованих, а клеєві зєднання арматури з деревиною володіють достатньою міцністю навіть при впливах негативної температури і підвищеної вологості.

Використання армованих балок в прогонових будовах мостів і трикутних арках в покриттях виробничих і складських будівель показали ефективність армованих конструкцій в експлуатаційних умовах (рис. 1.5).

Так, фірма ЛВН Тохнсон (Швеція) освоїла випуск широкого асор- тименту клеєних армованих конструкцій: балок 42-х типорозмірів прольотом до 23 м, арок і рам прольотом до 30 м.

У 60-х роках XX століття був налагоджений випуск клеєних армокругових ЧССР. Такі арки прольотом 36,2 м були застосовані в покритті цехів хімічних комбінатів (рис. 1.6). Клеєний верхній пояс арки перерізом 0,6 х 0,175 м мав армування з шести стержнів періодичного профілю «Роскор» діаметром 16 мм, вклеєних за допомогою клею «Епокси-1200». На відміну від армованих дерев'яних конструкцій, застосовуваних у Швеції, арматура арок для захисту від агресивних впливів і для підвищення вогнестійкості мала покриття у вигляді шару дошок товщиною 25 мм.

Висока міцність, жорсткість армованих дерев'яних конструкцій при малій монтажній масі і позитивний досвід їх застосування в Швеції, США та ЧССР привернули увагу проектувальників різних країн. Протягом останіх років у нас в країні проводилися і проводяться всестороні дослідження клеєних армованих конструкцій, розробляються і впроваджуються їх нові види.

Побудовані виробничі та складські будівлі із застосуванням клеєних армованих балок прольотом 12 і 18 м, трикутних арок і рам прольотом до 24 м, плит покриття розмірами 1,5 х 6 і 3 х 6м (рис. 1.7, 1.8, 1.9).

Рис. 1.5 Клеєна армована трикутна арка в покриті промислової будівлі (Швеція)

Для покриттів складів мінеральних добрив в Росії були розроблені і впроваджені в будівництво балки і арки, армовані попередньо напруженими сталевими стрижнями, а також плити з армованим дерев'яним каркасом і азбестоцементними обшивками розмірами 1,5 х 6 м (рис. 1.10)

Армування знаходить застосування також і в конструкціях дерев'яних опор ЛЕП.

  Розвиток армованих деревяних конструкцій йде в двох напрямках: з використанням звичайної арматури і попередньо напруженої арматури.

Рис. 1.6 Клеєна армована арка в покриті хімічного заводу (ЧССР).

Рис 1.7. Клеєні армовані балки зміної жорсткості складської будівлі