Будівельні конструкції Конспект лекцій Лекція №1 загальні відомості про конструкції із деревини та пластмас

1. Короткий історичний нарис розвитку конструкцій із деревини та пластмас.

2. Сучасний стан та галузі раціонального використання в будівництві конструкцій з дерева та пластмас.

3. Сировинна база. Класифікація і стандартизація лісних товарів.

4. Переваги та недоліки деревини порівняно з іншими конструкційними матеріалами.

5. Конструкційні пластмаси.

Короткий історичний нарис розвитку конструкцій із деревини та пластмас

Деревина з давніх часів вважалася зручним будівельним матеріалом, і використовується людством в якості основного будівельного матеріалу. Про фізико-механічні властивості деревини сосни, ялини, модрини писав Вітрувій у своїй книзі „Десять книг з архітектури” в І ст. н.е. З деревини побудовані японські храми, церкви північних країн, оригінальні висячі мости виконані жителями островів Полінезії.

Однією з великих інженерних споруд давнини є дерев’яний міст через р. Ніл, побудований 2500 років до н.е. Через 500 років був побудований міст через річку Євфрат.

Більшість споруд до ХVІІІ ст. виконувалась у вигляді колодязного зрубу – горизонтально розташовані колоди, що з’єднувалися врубками та шипами. В 1778 р. в м. Новомосковськ Дніпропетровської області у такий спосіб збудовано Свято-Троїцький собор без жодного цвяха, пам’ятник зодчества епохи українського козацтва (рис. 1.1).

З ХVІІІ ст. починають застосовувати пиляні дерев’яні матеріали, та з’єднання як і раніше виконують у вигляді складних врубок.

Можна виділити два етапи розвитку дерев’яних конструкцій: 1. З давніх давен до ХVІІІ ст. – будівництво базувалося на майстерності теслярів, основною конструктивною формою є „зруб”, „склепіння”. 2. З середини ХVІІІ ст. і до нашого часу – в цей період інженерна творчість стала першочерговою при будівництві.

Першопрохідцем був Іван Петрович Кулібін (1735-1818 рр.) який у 1770 р. розробив проект арочного мосту через р. Неву прольотом 300 м. (випробувалась модель 1:10).

Рис. 1.1. Свято-Троїцький собор м. Новомосковськ, 1778 р.

Дмитро Іванович Журавський (1821-1891 рр.) у середині ХІХ ст. займався проектуванням і зведенням мостів. Він запроектував міст через р. Мсту (рис. 1.2) – дев’ятипрогінний (по 61 м кожен), через яр р. Веребьи – дев’ятипрогінний з нерозрізними фермами (по 51 м кожен) і т. ін. При будівництві мостів використовував ферми з двома поясами американського інженера У. Гау.

Рис. 1.2. Міст Д. І. Журавського через р. Мста – 9 прольотів по 61 м

При будівництві цих мостів, дерев’яні елементи антисептувались глибоким просоченням під тиском. У зв’язку з відсутністю на той час дослідних величин фізико-механічних характеристик сосни та ялини Д.І. Журавський проробив велику роботу з вивчення міцності цих порід. Ним дані перші науково обумовлені допустимі напруження, що лягли в основу розрахунку дерев’яних мостів. Д.І. Журавський перший встановив межові (граничні) напруження для деревини (формула Журавського 1855 р.).

Володимир Григорович Шухов (1853-1939 рр.) вперше запровадив просторові дерев’яні конструкції (кінець ХІХ ст. - башня Шухова). Він висунув ідею застосування ферм з криволінійним верхнім поясом, ферм сегментного обрису (1930 р.), особливістю яких є малі зусилля в елементах решітки.

В радянський період були розроблені, так звані, дощато-цвяхові конструкції двотаврових балок, рам, арок.

На початку ХХ ст. в Швейцарії в порядку експерименту були виготовлені перші клеєдощаті конструкції. Наприкінці 50-х рр. минулого сторіччя в країнах заходу, США, Канаді було запроваджено заводське виготовлення цих конструкцій.

В СРСР об’єм КДК (клеєдощатих конструкцій) складав 500 тис. м3 у рік, а зараз в: Росії - 70 тис. м³ у рік; Австрії - 530 тис. м³ у рік; Німеччині - 650 тис. м³ у рік; Фінляндії - 195 тис. м³ у рік; США - 5 млн. м³ у рік.

Клеєні конструкції успішно використовують у невеликих громадських будівлях (кафе, ресторанах, тенісних клубах) спортивних і видовищних спорудах прольотами 60 - 100 м, промислових будівлях з прольотами 24 – 60 м.

У 1907 р. англієць Л. Бакеланд винайшов бакелітову мастику. Цей рік вважають роком отримання людством першого синтетичного матеріалу. Вперше у 1835 р. полімеризував вінілхлорид А.В. Реньо.

Перший поліетилен отримано в Англії в 1940 р. Перший склопластик в США в 1943 р. Перші пластмасові житлові будинки були зведені у Франції, а потім в США - в кінці 50 рр. минулого ст.

У 1965 р. в США було винайдено надміцний матеріал – кевлар. Це композит з наповнювачем із поліамідних волокон і покриттям з тефлону, що використовують для виготовлення бронежилетів (межа міцності становить 2,76 ГПа, щільність 1,45 г/см3). Кевлар було використано для будівництва аеропорту в Саудівській Аравії.