2. Древесина и пластмасса.

Для несущих конструкций рекомендуется древесина хвойных пород-сосна, ель. Древесину твердых пород следует применять в ответственных частях конструкций(подушки, вкладыши, нагели). Лесоматериал мягких пород(осина, тополь, ольха) и малоценных твердых пород(береза) следует применять взамен хвойных в конструкциях временных сооружений и в клеенных конструкциях.

Деревянные ограждающие и несущие конструкции рекомендуется применять в ЗиС различ­ного назначения, возводимых в районах, лесной фонд которых имеет эксплуатационное значение, а также в районах с развитой производственной базой по изготовлению деревянных конструкций.

Для производственных помещений с агрессивной средой к стали и железобетону, при необходимости создания диэлектричности или «радиопрозрачности» ЗиС, а также для мобильных сборно-разборных зданий заводского изготовления применение деревянных конструкций допускается во всех районах страны. Кроме того, из древесины можно выполнять опоры линий электропередачи и осветительных сетей, связи, а также временные здания и сооружения.

Клееные деревянные конструкции рекомендуется применять для тех же условий при наличии специализиро­ванных заводов по их изготовлению и соответствующем технико-экономическом обосновании. При этом следует учи­тывать, что клееная древесина наиболее эффективна для получения длинных элементов больших сечений, эффектив­ного использования лесоматериалов различной сортности, удовлетворения требований к интерьеру, повышения огне­стойкости и долговечности конструкций.

Конструкции из дерева проектируют преимущественно сборными, заводского изготовления, с небольшим ко­личеством типоразмеров унифицированных элементов. Они должны быть технологичны, малой трудоемкости при изго­товлении, транспортабельны. Унификация элементов и частей конструкций особенно важна при проектировании дере­вянных клееных конструкций и их изготовлении на поточных линиях.

Монтажные соединения элементов конструкций должны быть простыми, удобными для выполнения. Крепеж­ные детали (болты, винты, вклеенные стержни) — из стали или высокопрочных пластмасс. Склеивать деревянные эле­менты на монтаже не допускается. В зданиях с покрытиями из деревянных конструкций предусматривают только наружный отвод воды с кровли. Не рекомендуется устраивать на крыше фонарные и другие надстройки.

При проектировании предусматривают необходимые конструктивные мероприятия и защитную обработку дре­весины, обеспечивающие сохранность конструкций при хранении, транспортировании и монтаже, а также долговеч­ность в процессе эксплуатации. Предпочте­ние следует отдавать конструкциям заводского изготовления.

Деревянные конструкции изготовляют преимущественно из лесоматериалов хвойных пород (сосны, ели). Мяг­кие лиственные породы (осина, тополь) и широко распространенные твердые лиственные (береза, бук) используют вза­мен хвойных в конструкциях временных зданий и сооружений, а также, при обосновании, в капитальных зданиях. В клееных конструкциях лесоматериалы указанных пород можно использовать без ограничения, но при изменении тех­нологии изготовления (операций сушки, склеивания).

Твердые лиственные породы (дуб, граб) применяют для ответственных деталей: нагелей, вкладышей, подушек. При этом подбирают древесину прямослойную, без сучков и других пороков, влажностью не выше 12 %. Допустимо использование древесины березы и бука при обязательном антисептировании.

Лесоматериалы в зависимости от вида и пороков разделяют на сорта. Для несущих конструкций древесина должна удовлетворять требованиям 1-го, 2-го и 3-го сортов по ГОСТ 8486—86Е.

Причина широкого распространения используемых в настоящее время деревянных строительных конструкций-главным образом ферм покрытий, а также каркасов и деревянных панелей - кроется в основных закономерностях строи­тельства из дерева, которые за тысячелетия по мере технического прогресса выделились и определились.

Преимущества: 1)сравнительно легкий материал;.2)легко поддается обработке как на заводах, так и на стр. площадках;

3)строительные детали из древесины могут быть соединены различными способами; 4)деревянные конструкции позволяют создавать формы, трудно или совсем не осуществимые при использова­нии других материалов; 5)деревянные конструкции особого вида (например, оболочки) часто оказываются более экономичными, чем бе­тонные или другие массивные конструкции; 6)древесина обладает рядом ценных строительно-физических свойств, например низкой теплопроводностью. Недостатки: 1)анизотропность (зависимость механич хар-к от многих факторов: направления, влажности и др.); 2)гигроскопичность и ее следствия; 3)неоднородность строения и влияние пороков; 4) горючесть; 5)загниваемость.

Древесина напоминает пучок трубок, идущих в одном направлении и придающих ей тем самым анизотропные свойства. Физические и механические свойства параллельных и перпендикулярных к оси ствола участков дерева в зна­чительной мере отличаются друг от друга.

Физико-механические свойства:

-физические 1) Плотность (500-800 кг/м3) 2) Теплопроводность (низкая) 3) Термическое расширение (незначительно)

--механические 1) Прочность Древесина анизотропный материал, т.е. прочность различна в разных направлениях Макс прочность достигается, когда направление действия нагрузки совпадает с направлением волокон. 2) Жесткость (деформативность. Жесткость незначительна поэтому треб-ся проверка 3) Твердость. Низкая. Хорошо обрабатывается. 4) Гидроскопичность (Влияет на прочность, поскольку древесина способна разбухать или сохнуть. Усушка способствует появлению трещин.)

Временное сопротивление определяется путем испытаний большого количества образцов. В результате статистической обработки получают нормативное сопротивление. Основной характеристикой материалов, по которой оценивается их способность сопротивляться силовым воздействиям, является нормативное сопротивление R^н Расчетное сопротивление материала получают путем деления нормативного сопротивления на коэффициент безопасности по материалу: R=R^н /γm ,где γm – коэффициент безопасности по материалу. В СНиП даны расчетные сопротивления для сосны цельного сечения R*m_п*m_в*m_б*m_сеч*m_кр . m_п –коэффициент по породе, m_в –коэффициент , учитывающий условия работы, m_б –коэффициент, учитывающий высоты сечения, m_сеч- коэффициент, учитывающий целостность сечения, m_кр- коэффициент, учитывающий криволинейность оси.

Пластмасса

Полимеры, являющиеся основой пластмасс,— это высокомолекулярные соединения, молекулы которых состо­ят из многих элементарных звеньев одинаковой структуры. Элементарные звенья соединены между собой ковалентны-ми связями в длинные цепи или образуют жесткие и пластичные пространственные решетки.

Получают полимеры из исходных низкомолекулярных органических веществ (мономеров).

Слово «полимер» образуется из двух греческих слов: «поли», что означает множество, много, и «мерос» — часть, доля.

Пластическими массами называются материалы, которые в качестве основного компонента содержат синтети­ческий полимер. Пластмассы могут состоять из одного полимера или содержать кроме полимера некоторые вспомога­тельные вещества, придающие им определенные свойства.

В основе технологии синтеза высокомолекулярных соединений лежат два основных метода получения полиме­ров — полимеризация и поликонденсация, различающиеся как по механизму основной реакции, так и по строению об­разующихся полимеров, поэтому все синтетические полимеры делятся на два основных больших класса— полимери-зационные и поликонденсаци-енные.

Полимеризация — это процесс соединения большого числа молекул мономера одного и того же вещества в од­ну большую макромолекулу. Этот процесс протекает обычно при определенной температуре и давлении без выделения каких-либо низкомолекулярных веществ. При полимеризации химический состав полимера соответствует химическому составу исходного мономера.

Поликонденсация представляет собой химический процесс получения высокомолекулярных соединений из мо­номеров различных исходных веществ, сопровождающийся выделением побочных продуктов (воды, спирта и др.).

Пластмассы могут быть неоднородными, состоящими из главного компонента — связующего вещества (смолы) и технологических добавок: пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов, антистатиков, красителей, инициаторов, порообразователей и др., и однородными, к которым относятся, например, полиэтилен, полиметилметакрилат и др.

Связующие вещества (смолы). Для конструкций и изделии строительного назначения в основном применяют полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, мочевино- и меламинс-формальдегидные и кремнийорганиче-ские смолы.

Наполнители уменьшают расход связующего, что снижает стоимость готового изделия, предотвращают усад­ку при отверждении, придают большую механическую прочность и т. д. В качестве твердых наполнителей применяют непрерывное и рубленое стекловолокно, стеклоткань, асбестовое волокно, древесную стружку, опилки, тальк и др.

Пластификаторы снижают хрупкость пластмасс, увеличивают гибкость, эластичность и относительное удли­нение, а также повышают морозостойкость материала. Кроме того, они улучшают условия переработки пластмасс.

Для придания полимеру комплекса нужных свойств применяют смеси пластификаторов, чаще всего такие, как трибутилфос-фат, дибутилфталат, трикрезилфосфат и др.

Стабилизаторы способствуют сохранению физико-механических свойств пластмасс во времени и снижают скорость процессов деструкции (разложения) материалов под влиянием атмосферных условий, повышенных темпера­тур, света и микробиологической коррозии.

По характеру действия стабилизаторы делятся на актиоксиданты или термостабилизаторы (против термоокис-лителыюй деструкции) и светостабилнзаторы (против фотолиза и фотоокисления).

Антистатики уменьшают электризацию полимерных материалов в процессе их переработки и эксплуатации изделий из них. Способность полимерных материалов накапливать заряды статического электричества объясняется тем, что по своим свойствам многие из этих материалов (полиолефины, полистирольные пластики, поливинилхлорид и др.) являются диэлектриками, т. е. обладают значительным удельным поверхностным и объемным электрическим сопро­тивлением, а следовательно, и ничтожно малой проводимостью.

В качестве антистатика для пластмасс применяют поверхностно-активные вещества и электропроводящие на­полнители (сажа, графит, порошки металлов).

Прочностные характеристики

Нормативное сопротивление конструкционных пластмасс Rn определяется как предел прочности материала в соответствии с требованиями технических условий.

Кратковременные расчетные сопротивления находят из выражения R^k=R^н*k_одн k_одн=(М-3s)М - коэффициент однородности, устанавливаемый на основании статистического анализа ре­зультатов массовых испытаний прочностных свойств материалов; он зависит от степени полимеризации, наличия де­фектов, отклонений в составе и технологии изготовления пластмасс; М—среднее арифметическое значение пределов прочности;

s - среднее квадратичное отклонение предела прочности.

Длительное расчетное сопротивление пластмасс R при нормальных температурно-влажностных условиях

R= R^k* _kдл

Коэффициент длительного сопротивления материала устанавливается при испытаниях до разрушения серии образцов, нагруженных длительной нагрузкой, при напряжениях, составляющих определенную часть от предела проч­ности материала. В некоторых случаях коэффициент длительного сопротивления определяется из условия максимально допустимой деформативности материала во времени.

Расчетные сопротивления материалов, эксплуатируемых в условиях воздействия атмосферной среды, повы­шенной температуры и влажности, определяются умножением соответствующих расчетных сопротивлений на коэффи­циенты условий работы: m_f , m_t , m_w

Учет влияния атмосферных и температурно-влажностных воздействий на модули упругости и сдвига материа­лов производится так же, как и для расчетных сопротивлений.

Деформативность полимерных материалов под нагрузкой при расчете строительных конструкций с применени­ем пластмасс по деформациям характеризуется кратковременными и длительными модулями упругости и сдвига соот­ветственно Е^к и G^K, E и G. Величины Е^к и G^K определяются из кратковременных статических испытаний стандартных образцов как отношение приращения напряжения к приращению относительной деформации образца.