40. Сжатые стержни сплошного сечения. Дощатоклееные колонны.

Стержень сплошной колонны образуется из одного или нескольких прокатных профилей или листов, соединяемых при помощи сварки или заклепок. Типы сечений сплошных колонн показаны на фигуре. Наиболее рациональным с точки зрения работы материала является трубчатое сечение, которое, однако, мало применяется на практике.  Основным сечением сплошных центрально сжатых колонн является сварное двутавровое сечение, составленное из трех листов, хотя в нем и не соблюдается полностью условие равноустойчивости. Одиночный прокатныйдвутавр редко применяется в качестве сжатого элемента вследствие значительной разницы в моментах инерции J_x и J_у.  Он может применяться как самостоятельное сечение только в колоннах, раскрепленных по высоте перпендикулярно оси у. В противном случае он требует усиления листами.

Сечения центрально сжатых сплошных колонн

Сварные двутавровые сечения из трех элементов могут изготовляться с широким применением автоматической сварки; доступность всех поверхностей стержня упрощает конструкцию сопряжений с примыкающими элементами и, следовательно, ускоряет и удешевляет изготовление и монтаж.  В отдельных случаях применяются сечения, состоящие из трех прокатных профилей. Однако такие селения тяжелее обычных.  Сплошные клепаные колонны состоят из листов и уголков.

Дощатоклееные колонны для зданий с напольным транспортом и подвесными кранами проектируют, как правило, постоянного по высоте сечения. Для зданий с мостовыми кранами характерно применение колонн с уступом для укладки подкрановых балок. Колонны в фундаментах защемляют с использованием ж/б элемента, прикрепляемого к колонне на вклеенных стержнях или с применением стальных траверс, прикрепляемых к колонне болтами. Колонны рассчитывают: на вертикальные постоянные нагрузки от веса покрытия, стенового ограждения и собственного веса; на вертикальные временные снеговые нагрузки, нагрузки от кранов и различных коммуникаций, размещаемых в плоскости покрытия; на горизонтальные временные ветровые нагрузки и нагрузки, возникающие при торможении мостовых и подвесных кранов. Высоту сечения колонны hK принимают в пределах 1/8—1/15H; ширину b≥hK/5. Принятое с учетом сортамента пиломатериалов и условий опирания ригеля на колонну сечение колонн проверяют на расчетное сочетание нагрузок; в плоскости рамы — как сжатоизгибаемый элемент; из плоскости рамы — как центрально сжатый элемент.

41. Обеспечение пространственной жесткости в каркасных деревянных зданиях. Защита древесины от возгорания.

Плоские несущие конструкции (балки, арки, рамы, фермы и т. д.) пред-

назначены для восприятия нагрузок, действующих в их плоскости. В зданиях

или сооружениях различные плоские конструкции при взаимном соединении

образуют пространственную конструкцию, которая должна обеспечить

надежное восприятие внешних сил любого направления при

наиневыгоднейшем их сочетании. При этом передача усилий от одних частей

сооружения на другие вплоть до его основания должна проходить без какого-

либо нарушения пространственной неизменяемости, устойчивости,

жесткости и прочности всей пространственной конструкции в целом и

отдельных ее частей.

Кроме того, при транспортировании и монтаже сборных конструкций

может возникнуть необходимость устройства специальных креплений,

обеспечивающих неизменяемость, прочность и устойчивость этих конст-

рукций.

Способы обеспечения устойчивости.

Общая устойчивость остову деревянного здания может быть придана

следующими способами, которые зависят от конструкции здания.

Первый способ. Поперечную и продольную устойчивость здания

создают пространственным защемлением каждой из стоек каркаса в грунте.

По верхним концам стоек укладывают обвязку, на которую опирают элемен-

ты покрытия, работающие, как правило, по балочной схеме (рис. 9.1). Во из-

бежание перекашивания зданий, например, в связи с деформациями грунта, в

местах защемления стоек в крайних пролетах продольных и торцовых стен, а

также в промежуточных пролетах целесообразно устанавливать связи,

создавая ячейки жесткости с интервалом 20-30м. (рис. 9.1, 9.2)

Второй способ. Поперечная устойчивость здания обеспечивается

защемлением в фундаментах плоских деревянных стоек, решетчатых или

клееных ( рис. 9.2).

Защемление клееных стоек к фундаменту показано на рис. 9.3, а)

Анкерами служат стальные полосы, заделываемые в фундамент и

рассчитываемые на максимальное отрывающее усилие N a , определяемое при

наиневыгоднейшем сочетании нагрузок. К анкерным полоскам приварены

равнобокие уголки. В опорной части клееная стойка на длине l,

определяемой по расчету на скалывание с прижимом, имеет увеличенную высоту сечения для образования наклонных площадок смятия под углом

30 45 α = ÷

? , на которые укладывают уголки.

Рис. 9.1. Поперечное сечение деревянного каркасного здания с защемленными в

земле стоиками, имеющими на концах пасынки (деревянные антисептированные,

ж\б и металлические)

1 – подкосы; 2- пасынки

Рис. 9.2. Каркас здания с консольно защемленными в фундаментах стойками

сплошной или сквозной конструкции.

Третий способ. Поперечную устойчивость здания обеспечивают,

применяя простейшие комбинированные и подкосные системы, рамные си-

стемы или арочные конструкции, передающие распор непосредственно на

фундаменты.

Продольная устойчивость здания может быть создана постановкой

связей по продольным линиям стоек (рис. 9. 4). Стеновые щиты при этом

располагают с наружной стороны стоек.

Четвертый способ. Устойчивость каркасного здания при шарнирном

опирании стоек на фундаменты и шарнирном примыкании их к элементам

покрытия можно создать лишь в том случае, если конструктивные элементы

покрытия и стен не только будут достаточно прочными, жесткими и

устойчивыми для восприятия всех действующих на них нагрузок, но и

создадут неизменяемые,, жесткие и устойчивые диафрагмы, образуя тем са-

мым неизменяемую, жесткую и устойчивую пространственную коробку. Для

этого в плоскости покрытия можно использовать применяемый в качестве

основы под рулонную кровлю щитовой настил, связанный гвоздями с

прогонами, а в стенах могут быть использованы косые обшивки или

специальные связи между стойками каркаса. Участие ограждающих частей

здания в обеспечении его пространственной устойчивости возможно только

при относительно малых размерах здания и требует проверки расчетом.

Защита деревянных конструкций от огня

Горение представляет собой реакцию соединения го­рючих компонентов древесины с кислородом воздуха, со­провождающуюся выделением тепла или дыма, появле­нием пламени и тления. Возгорание древесины может возникнуть в результате кратковременного нагрева ее до температуры 250 °С или длительного воздействия более низких температур. При горении происходит хими­ческая деструкция (пиролиз) древесины. Вначале в результате повышения температуры из древесины испа­ряется влага и пока влага не испарится, температура древесины остается 100 °С. С повышением температуры до 150—210 °С древесина высыхает, изменяет цвет (жел­теет), появляются первые признаки химической деструк­ции — обугливание ее. Термическое разложение отдель­ных компонентов древесины происходит при различной температуре: гемицеллюлозы 160—170, целлюлозы 280— 380, лигнина 200—500 °С. Пиролиз древесины сопровож­дается выделением летучих веществ, содержащих угле­род: СО₂, СО, С₂Н₄, С₃Н₈ СН₄ и др.

Таким образом, при нагревании древесины до темпе­ратуры пожаров (800—900 °С) происходит ее термичес­кое разложение с образованием смеси газообразных продуктов и твердого остатка в виде угля.

Конструкционные и химические меры защиты деревянных конструкций от пожарной опасности

При использовании деревянных конструкций следует соблюдать мероприятия по их защите от возгорания. С этой целью не рекомендуется применять конструкции из неклееной древесины в условиях длительного нагрева, если температура окружающего воздуха превышает 50 °С и для конструкций из клееной древесины 35 °С.

Деревянные конструкции должны быть разделены на части противопожарными преградами из несгораемых материалов. В поперечном направлении здания противо­пожарные диафрагмы устанавливают вдоль несущих конструкций с шагом не более 6 м. Вентилируемые ограждающие конструкции покрытий также должны расчленяться диафрагмами из несгораемых материалов на отсеки. Деревянные конструкции не должны иметь сообщающихся полостей с тягой воздуха, по которым может распространяться пламя, недоступное для туше­ния.

В противопожарном отношении предпочтительнее де­ревянные конструкции массивного прямоугольного сече­ния с закруглениями, имеющие большие пределы огне­стойкости, чем дощатые или клеефанерные.

Опасны в пожарном отношении металлические на­кладки, болты и другие детали соединительных и опор­ных узлов деревянных элементов, так как они, являясь проводниками тепла, снижают предел огнестойкости де­ревянных конструкций, поэтому металлические узлы и соединения необходимо тщательно защищать огнезащит­ными покрытиями.

К химическим мерам защиты деревянных конструк­ций от возгорания относится применение пропитки огнезащитными составами или нанесение огнезащитных красок. Защитные средства, предохраняющие древесину от возгорания, называются антипиренами. Огнезащит­ные средства представляют собой вещества, способные при нагревании разлагаться с выделением большого ко­личества негорючих газов, либо увеличиваясь в объеме, создавать защитный слой, препятствующий возгоранию древесины и распространению по ней огня. Как прави­ло, огнезащитные составы включают в себя смесь не­скольких веществ и наносятся в виде водных растворов.

К противопожарной защите древесины химическими средствами следует относиться дифференцированно, все зависит от условий эксплуатации конструкции, огнестой­кости зданий и сооружений, размеров деревянных эле­ментов и степени защищенности (глубины пропитки). Для клееных конструкций рекомендуется применять вспучивающиеся составы и антипирены, наносимые на поверхность конструкций, для конструкций , из цельной древесины можно использовать пропиточные составы, а для защиты деревянных элементов каркаса ограждающих конструкций требуется глубокая пропитка антипиренами под давлением.

Антипирены повышают придел огнестойкости конструкции сечением менее 120х120мм на 5мин и уменьшают пределы распространения огня по деревянным конструкциям по вертикали менее 40см по горизонтали менее 25см и переводят древесину в группу трудносгораемых материалов.