3.3. Коррозия и защита деревянных конструкций.

Коррозия древесины заключается в её разрушении при воздей­ствии химически агрессивных веществ — кислот, щелочей, солей, в жидком, твердом или газообразном состоянии. Жидкие и твер­дые вещества действуют на древесину непосредственно, а газооб­разные — лишь на влажную поверхность древесины, образуя на ней химически агрессивные растворы. Пыль некоторых веществ, например калийных солей, осаждается в порах и щелях древесины, расширяется при увлажнении и ослабляет связи между ее волокнами.

Активность процесса коррозии древесины зависит от степени концентрации агрессивной среды и её температуры. Слабая агрес­сивная среда, например минеральные кислоты концентрации до 5% и пыль калийных солей, оказывает лишь незначительное по­верхностное агрессивное воздействие на древесину и практически не снижает прочности деревянных конструкций. В таких средах древесина является химически стойким материалом, гораздо более долговечным, чем металл, бетон и железобетон, для которых такие среды химически агрессивны. Средние и сильные агрессивные среды, например минеральные кислоты концентрации выше 5%, ока­зывают разрушительное воздействие на древесину, тем более активное, чем выше их концентрация и температура. При этом дре­весина приобретает сначала цветную, затем темную окраску, растворяются целлюлоза и лигнин, нарушаются связи между во­локнами и прочность древесины, резко уменьшается.

Защита древесины от коррозии заключается в устранении раз­рушающего влияния этого процесса путём конструктивных и за­щитных мероприятий.

Конструктивная защита от коррозии является в большинстве случаев достаточной для конструкций, эксплуатируемых в слабых химически агрессивных средах. Деревянные конструкции в этих условиях должны изготовляться из смолистой хвойной древеси­ны, лучше сопротивляющейся проникновению агрессивных веществ. Элементы конструкций должны иметь крупные клееные или брус­чатые сечения с минимальной поверхностью контакта с окружаю­щей средой. Они должны иметь минимальное количество узловых соединений и металлических креплений. Там, где агрессивные ве­щества присутствуют в виде пыли, например в складах калийных удобрений, конструкции не должны иметь пазов и горизонтальных поверхностей, удобных для оседания пыли. Этим требованиям от­вечают в первую очередь сплошные клеёные деревянные конст­рукции.

Защитные покрытия используют в дополнение к указанным кон­структивным мероприятиям. Деревянные конструкции, эксплуати­руемые в условиях слабой химически агрессивной среды, допол­нительно защищают лакокрасочными покрытиями, изолирующими древесину от окружающей среды. Для этого используют краски, лаки и эмали, стойкие к данной агрессивной среде. Деревянные конструкции, эксплуатируемые в средних и сильных агрессивных средах, должны быть изолированы от соприкосновения с ними герметичными оболочками из химически стойких материалов.

Лекция №4.

РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ.

4.1 Основы расчёта элементов конструкций по предельным состояниям.

Элементы конструкций рассчитывают по методу предельных состояний. Предельным называется такое состояние конструкции, за пределами которого дальней­шая эксплуатация ее невозможна.

Для конструкций из дерева и пластмасс имеют зна­чение главным образом два вида предельных состояний:

1. по несущей способности (прочности, устойчивости),

2. по деформациям (прогибам, перемещениям). Расчёт по первому предельному состоянию производится на рас­чётные нагрузки, а по второму предельному состоянию производится на нормативные нагрузки, т. е. без учета ко­эффициента перегрузки. Проф. д-р техн. наук Н. С. Стре­лецкий сформулировал основной принцип всякого инже­нерного расчёта, который состоит в том, чтобы было соблюдено условие неразрушимости. Исходя из этого принципа наибольшая возможная или, иначе сказать, пре­дельная нагрузка должна быть меньше или равна наи­меньшей несущей способности конструкции, вычислен­ной с учётом рассеяния показателей качества материа­ла, нагрузок и условий работы конструкции, а также с учётом фактора времени.

В СП 64.13330.2011 по актуализированной редакции СНиП II-25-80, введенном в действие 20 мая 2011 г., расчётные сопротивления установлены в зависи­мости от сорта древесины сосны и ели, а расчётные со­противления древесины других пород определяются ум­ножением основных расчётных сопротивлений на соот­ветствующие коэффициенты. В соответствии с СП 64.13330.2011, в табл. 4.1 даны расчётные характеристики

Таблица 4.I

Р асчётные сопротивления древесины сосны, ели и лиственницы европейской влажностью 12%.

Р асчётные сопротивления LDL из однонаправленного шпона приведены в таблице 4.2. Таблица 4.2

Расчётные сопротивления фанеры приведены в таблице 4.3.

Т аблица 4.3

древесины сосны и ели при длительном действии статической нагрузки, а в табл. 4.4 – коэффициенты - m_п пересчёта расчётных сопротивлений для древесины других пород

Т аблица 4.4

Условия работы конструкций учитывают умножением расчётных сопротивлений, приведённых в таблицах 4.1, 4.2 и 4.3, на соответствующие коэффициенты условий работы:

а) при различных условиях эксплуатации значения даны в таблице 4.5 – коэффициент – m_в Таблица 4.5

К леёные деревянные конструкции должны соответствовать ГОСТ 20850. Не допускается применять клееных деревянных конструкций для класса эксплуатации 1А (относительная влажность воздуха ниже 45% при температуре до 35С).

В конструкциях из цельной древесины, эксплуатируемых в условиях классов эксплуатации 2, 3 и 4, когда усушка древесины не вызывает расстройства или увеличение податливости соединений, допускается применять древесину с влажностью до 40% при условии её защиты от гниения.

б) для конструкций, эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха до +35 °С — на коэффициент m_Т = 1; при темпера­туре + 50 °С — на коэффициент m_Т =0,8. Для промежуточных зна­чений температуры коэффициент принимают по интерполяции;

в) для конструкций, в которых напряжения в элементах, возни­кающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превыша­ют 80 % суммарного напряжения от всех нагрузок, — на коэффициент m_Д =0.8.

г) для конструкций, рассчитываемых с учётом действия кратковременных (ветровой, монтажной или гололедной) нагрузок, а также нагрузок от тяжения и обрыва проводов воздушных ЛЭП и сейсми­ческой на коэффициент m_н,, указанный в таблице 4.6 ;

Таблица 4.6.

д ) для изгибаемых, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов прямоугольного сечения высотой более 50 см значения расчётных сопротивлений изгибу и сжатию вдоль волокон - на коэффициент т_б, указанный в таблице 4.7 ;

Таблица 4.7.

е) для изгибаемых, внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоев расчет­ные сопротивления изгибу, скалыванию и сжатию вдоль волокон на коэффициент m_сл , указанный в таблице 4.8 ;

Т аблица 4.8.

ж) для гнутых элементов конструкций расчётные сопротивления растяжению, сжатию и изгибу на коэффициент m_{гн ,} указанный в таблице 4.9 ; Таблица 4.9

з ) для растянутых элементов с ослаблением в растянутом сечении и изгибаемых элементов из круглых лесоматериалов с подрезкой в расчётном сечении – на коэффициент m_о=0.8;

и) для элементов, подверженных глубокой пропитке антипиренами под давлением на коэффициент m_а=0.9;

Расчётные сопротивления, приведённые в таблицах 4.1, 4.2 и 4.3, следует разделить на коэффициенты надёжности по сроку службы _н(сс)

Таблицы 4.10.