gos_mast_final_2 / 2 / ДК

Конструкции из дерева и пластмасс

1. Физические и механические характеристики древесины. Сортность и сортамент пиломатериалов.

Физические.

1. Влажность – отношение массы воды к массе абсолютно сухого материала (0..200%) . Виды:

1) гигроскопическая – в стенках клеток и вязанная с ними силами физико-химического взаимодействия (0..30%).

2) свободная – занимает межклеточное и внутриклеточное пространство. 30% – предел гигроскопичности, точка насыщения волокон.

Древесина по степени влажности: сырая(>25%), полусухая (18..25%), воздушно-сухая (10..18%), комнатно-сухая (8..10%). Стандарт 12.

2. Гигроскопичность – способность изменять влажность в зависимости от температуры и влажности ОС.

3. Плотность – истинная 1550 (целлюлозы), средняя 500.

4. Усушка и разбухание. У – уменьшение линейных размеров и объема при уменьшении влажности. Зависит от плотности, чем плотнее тем больше.

5. Коробление – из-за разности деформаций усушки в разных направлениях. Бывает продольное и поперечное. Усушечные трещины всегда радиальные.

6. Теплопроводность. Расчетная больше, чем в сухом состоянии. Разная вдоль и поперек волокон.

7. Температурное расширение.

Механические.

1. Прочность. Сжатие вдоль выше. Растяжение вдоль выше. Сдвиг, скалывание поперек выше.

2. Реологические свойства – чем выше нагрузка, тем быстрее разрушение.

3. Жесткость. Упругие, вязкие – обратимые, пластические. Модуль упругости сосны вдоль 10⁴ МПа.

Сортамент.

Круглый – бревно, от 13 см, сбег 8 мм/м. Длина 4..6,5м (0,5).

Пиломатериалы. Горбыль, доска необрезная, обрезная, с обзолом. Виды: доски (т<100, ш/т>2), брусья (т>100, ш/т<2), бруски (т<100, ш/т<2). Толщина досок 16..60. Ширина 75..175. Длина 1..6,5 (0,25).

Сортность в зависимости от кол-ва пороков. 1 сорт – раст зоны, 2 – сжат и изгиб эл-ты, 3 средн зона.

2. Основные виды соединений деревянных элементов и предъявляемые к ним требования.

1. По назначению: 1) сращивания – увеличение длины. 2) сплачивания – увел поперечное сечение. 3) узловые.

2. По наличию специальных связей: 1) без связей (конструктивные врубки, лобовые упоры, лобовые врубки). 2) со связями (работающими на растяжение, на изгиб, на сдвиг, на растяжение).

Конструктивные врубки – для соед элементов с незначительными усилиями, не рассчитываются. Соединение в четверть, врубка в полдерева – коньковые узлы стропильных ног (болт для обесп проектного положения).

Сращивания.

1. Косой прируб.

2. Лобовой упор (продольный, поперечный – узловое соед, стоек с балками). Накладки и вкладыши конструктивно для обесп проектного положения. Несущ способность опр прочностью древесины на смятие.

3. Наклонный лобовой упор – узловое соединение, коньковые узлы арок и рам. Несущ способность – смятие древесины под углом. Накладки – обесп проектн полож, воспр попер сил.

Сплачивания.

1. На шпонках ( W шпонок не выше W элементов). Нес спос – скалывание, смятие.

2. На нагелях – связи на изгиб. Несущ способность – нагель на изгиб, нагель и древ на смятие, скалывание. Древ нагеля – дуб, бук.

3. Цилиндрические нагели (болты, гвозди) – сращивания. Несущ спос – нагель на изгиб, древ на смятие.

Требования: нагели однотипные; нагели уст симметр относит оси соединения; связи не должны располаг по оси соединения; вместо одно с большой жесткостью – много маленьких.

Клеевые:

1. стык по пласте.

2. стык по кромке

3. соединение на ус.

4. зубчатый шип.

5. на вклеиваемых стержнях.

3. Основные виды балок на основе древесины. Конструирование и основы расчета.

Дощатоклееные. Доски средней толщины. Двускатные, односкатные, с парал поясами, ломанного очертания. Прямоугольные, двутавровые. h= (1/10..1/12) L. b>1/6h. Разные сорта через 0.17h.

Проверки: 1. нормальные напряжения изгиба. 2. Касательные напряжения. 3. Общая устойчивость. 4. проверка прогиба.

Армированные для увеличения несущей способности конструкции, уменьшения высоты при сохранении несущей способности. Симметричное. Вычисляют приведенные к древесине характеристики. % 1..3.

Клеефанерные. Меньше вес, но имеются выступающие части и тонкая стенка – меньшая огнестойкость. Бывают двутавровые и коробчатые. Элементы: дощатые пояса, фанерная стенка ФБС, ребра жесткости. t_ст=1/130 L, h_ст(1/10..1/12) L. Пояса сосна: низ 1 сорт, верх 2 сорт. h_p=1/6h, b_p=h_p. Ребра жесткости – бруски 2 сорта, обязательно в опорном сечении (половина), сосредоточенные силы.

Проверки: 1. нормальные напряжения по древесине, фанере, используют приведенные характеристики к древесине или фанере. 2. верхний пояс на устойчивость, к древесине. 3. касательные в стенке, к фанере. 4. скалывающие в стенке. 5. Местной устойчивости стенки. 6. Фанерную стенку на действие главных растягивающих напряжений – в местах стыков фанерных стенок, на уровне внутренней кромки нижнего пояса. 7. проверка прогиба.

4. Основные виды деревянных арок. Конструирование и основы расчета. Технология монтажа.

По очертанию: треугольные, кругового, параболического, стрельчатого очертания. По величине стрелы подъема: пологие f/l < 1/4.1/8, подъемистые 1/2..1/3. В пологих распор больше.

По способу восприятия распора: опирающиеся на фундамент, с затяжками, комбинированные.

Треугольные. Узлы решаются с эксцентриситетом, создаем разгружающий момент, но добавляется коэф, учитыв скалывание. Клееный элемент проверяют на прочность и устойчивость плоской формы деформирования как сжато-изгибаемый элемент. Сечение прямоугольное. С затяжкой, опорная траверса.

Дощатоклееные. Кругового или стрельчатого очертания. На фунд до 60м. сечение прямоугольное. В пологих арках до 24 м применяют двухшарнирную. Радиус кривизны постоянный, доки не более 33мм. Здесь разгружающий момент появляется за счет собственной кривизны. Коньковый узел в 3 выполняют с деревянными накладками на болтах, воспр Q, обесп жесткость узла арки. Нормальные напряжения вычисляют как для сжато-изгибаемых элементов. Клеевые швы проверяют на скалывание. Накладки проверяют на поперечный изгиб. 3–шарн с использованием балочных усилий. М=Мб–НУ.

5. Основные виды деревянных рам. Конструирование и основы расчета. Технология монтажа.

Отличительная особенность рам – наличие жесткого узла сопряжения ригеля и стойки, что позволяет включить их в работу одновременно при действии вертикальных или горизонтальных нагрузок. Рамные конструкции работают на сжатие с изгибом. Для нагрузки от изгиба значительно выше. Сечение в коньке и на опоре определяется значением продольной силы и поперечной силы.

По статической схеме: трехшарнирные (статически неопределимые), двухшарнирные, одношарнирные, безшарнирная.

Достоинства: переменная высота сечения, соответствующая эпюре изгибающих моментов; изготовляется в виде 2 полурам, которые легко доставлять и монтировать.

Дощатоклееные гнутые. Трехшарнирные. Недост: трудоемкость изготовления (16,25); сложность организации покрытия по коньковому узлу. Сечение прямоугольное, доски 1 и 2 сорта, 2 – сверху и посередине. Изменение сечения плавное или ступенчатое. Проверяют по нормальным напряжениям, на устойчивость.

Дощатоклееные из прямолинейных элементов. Сложно соединять в карнизном узле. Карнизный узел: 1. Зубчатый шип. 2. С пятиугольной вставкой и 2 зубчатыми шипами (шип вне зоны Ммах, древесина работает на сжатие вдоль волокон). 3. Соединение с фанерной накладкой на клею. Накладки воспринимают нормальное усилие и изгибающий момент, клеевой шов проверяют на скалывание. 4. Соединение с металлической наладкой на глухарях. Фанерная накладка распределяет местное сжатие на большую площадь.

Клеефанерные. Сечение коробчатое и двутавровое. волокна рубашек у фанеры параллельны оси рамы. Карнизный узел: стальные накладки; гнутоклееные фанерные вставки (соединяют зубчатым шипом). Стенку необходимо рассчитать по нормальным напряжениям.

6. Достоинства и недостатки древесины как конструкционного материала. Способы устранения недостатков древесины.

Достоинства.

1. Невысокая плотность – меньше собственный вес конструкции.

2. высокая огнестойкость массивных деревянных конструкций.

3. способность к самовосстановлению ресурсов.

4. хорошая склеиваемость.

5. Древесина является органическим полимером – хорошее сопротивление действию хим агрессивных сред. Используется в зданиях с химически агрессивной средой (фосфорная и соляная к-та).

6. Архитектурная выразительность.

Недостатки:

1. Горючесть.

2. Гниение.

3. наличие пороков, снижающих прочность элементов.

4. анизотропность

5. Гигроскопичность.

6. Жуки