24. Соединения деревянных конструкций

Создавая силовую схему деревянного каркаса здания, приходится в той или иной степени использовать способы соединения деревянных элементов, опыт выполнения которых формировался веками. При этом соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины — сращиванием. Кроме того, деревянные элементы каркаса могут соединяться в узлах конструкций под различными углами. Искусство подгонки деревянных соединений шлифовалось столетиями. Раньше, когда промышленное изготовление металлических соединителей (гвоздей, шурупов и т.п.) не было налажено и их себестоимость была высока, научились так подгонять концы или края деревянных заготовок друг к другу, чтобы они выдерживали эксплуатационную нагрузку и сопротивлялись воздействию окружающей среды.

По способу передачи усилий соединения деревянных элементов разделяют на следующие виды:

соединения на механических связях (на болтах, гвоздях, шурупах, и т.п.);

соединения, в которых усилия передаются непосредственным упором контактных поверхностей соединяемых элементов (шипов, врубок, нагелей и т.п.);

соединения на клеях.

Соединения на механических связях обладают достаточно высокой прочностью и надежностью. Передача сил в таких соединениях происходит от одного элемента к другому через отдельные точки и компенсируется силами трения между металлом и волокнами древесины (гвоздевое соединение) или упорами винтовой нарезки и прорезаемыми в древесине винтовыми желобками (соединение на шурупах). Гвоздевые соединения осуществляются при помощи гвоздей. Наиболее применимые из них даны на рис.18. Количество гвоздей определяют расчетным путем, а в некоторых случаях назначают конструктивно, например, при настилке полов, установке встроенного оборудования, обшивке потолков и перегородок и т.п. В гвоздевых соединениях конструкций, изготовляемых из древесины лиственницы и твердых лиственных пород, гвозди диаметром более 6 мм следует забивать в заранее просверленные отверстия (рис. 19). Причем, диаметр отверстий должен составлять 0,9 диаметра забиваемого гвоздя.

Соединения на клеях — наиболее прогрессивный способ соединения древесины, отвечающий индустриальным методам изготовления. Этому во многом способствует наличие водостойких и биостойких строительных клеев (на основе синтетических смол), открывших широкие возможности использования клееных конструкций в индустриальном и гражданском строительстве. К достоинствам клееных конструкций относятся возможность компоновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамента, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах и т.д. Недостатком клееных конструкций считается необходимость тщательного контроля в заводских условиях и сложность изготовления соединений при монтаже.

25. Железобето́н — строительный композиционный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Характеристики

К положительным качествам железобетонных конструкций относятся:

невысокая цена — железобетонные конструкции значительно дешевле стальных,

пожаростойкость — в сравнении со сталью и деревом,

технологичность — несложно при бетонировании получать любую форму конструкции,

химическая и биологическая стойкость — не подвержен коррозии, старению, гниению.

К недостаткам железобетонных конструкций относятся:

невысокая прочность при большой массе — прочность бетона в среднем в 10 раз меньше прочности стали. В больших конструкциях железобетон «несёт» больше своей массы, чем полезной нагрузки.

Выделяют сборный железобетон (ж/б конструкции изготавливаются в заводских условиях, затем монтируются в готовое сооружение) и монолитный железобетон (бетонирование выполняется непосредственно на строительной площадке).

Главной задачей при проектировании железобетонной конструкции является расчёт армирования. Армирование конструкций выполняется стальными стержнями. Диаметр стержней и характер их расположения определяется расчётами. При этом соблюдается следующий принцип — арматура устанавливается в растянутые зоны бетона либо в преднапряжённые сжатые зоны.

В России железобетонные элементы принято рассчитывать:

— по несущей способности (прочность, устойчивость, усталостное разрушение);

— по пригодности к нормальной эксплуатации (трещиностойкость, чрезмерные прогибы и перемещения).

По характеру работы выделяют изгибаемые элементы (балки, плиты), центрально и внецентренно сжатые элементы (колонны, фундаменты). Защита железобетонных конструкций полимерными материалами

Для защиты железобетонных конструкций применяются специальные полимерные составы, позволяющие изолировать поверхностный слой железобетона от негативных влияний внешней среды (химические агенты, механические воздействия). Для защиты железобетонного основания применяют различные типы защитных конструкций, позволяющих модифицировать эксплуатационные свойства минеральной поверхности — увеличить износостойкость, уменьшить пылеотделение, придать декоративные свойства (цвет и степень блеска), улучшить химическую стойкость. Полимерные покрытия, наносимые на железобетонные основания, классифицируют по типам: обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы, высоконаполенные покрытия.

Другой метод защиты железобетонных конструкций заключается в покрытии арматуры фосфатом цинка.[1] Фосфат цинка медленно реагирует с коррозирующим химикатом (например щёлочью) образуя устойчивое апатитное покрытие.

26 .Бетон для бетонных и железобетонных конструкций должен обладать достаточно высокой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой и плотностью, которой обеспечивается сохранность арматуры от коррозии и долговечность конструкции. Иногда дополнительно требуется обеспечить: водонепроницаемость, водостойкость, морозостойкость, повышенную огнестойкость и коррозийную стойкость, малую массу, низкую тепло- и звукопроводность. Для предварительно напряженных конструкций применяют бетон повышенной прочности и плотности, ограниченной усадки и ползучести.

Физико-механические свойства бетона зависят от состава смеси, вида вяжущих и заполнителей, водовяжущего отношения, способов приготовления, укладки и обработки бетонной смеси, условий твердения (естественное твердение, пропаривание, автоклавная обработка), возраста бетона и др. Все это следует учитывать при выборе материалов для бе­тона, назначения его состава и способов приготовления. Наиболее широкое применение в строительстве получили обычные тяжелые бетоны плотностью 2200—2500 кг/м3 включительно, приготовляемые на обычных плотных заполнителях. Бетоны плотностью более 2500 кг/м3 относятся к особо тяжелым; они используются, например, для защиты от радиации.

При плотности бетона более 1800 кг/м3 до 2200 кг/м3 бетоны относят к облегченным, а при плотности 1800 кг/м3 и ниже — к легким. Облегчение веса бетона достигается применением пористых заполнителей. Ячеистый бетон представляет собой смесь вяжущих, воды, тонкомолотого заполнителя и парообразующих веществ. Бетоны на пористых заполнителях и ячеистые бетоны по сравнению с тяжелыми бетонами отличаются не только меньшей собственной массой, но и пониженной звуко- и теплопроводностью. Однако они склонны к повышенной деформативности под нагрузкой, отличаются более высокой усадкой и ползучестью, а сцепление их с арматурой хуже, чем обычных бетонов. Для этих бетонов в ряде случаев требуется антикоррозийная обмазка арматуры.

Бетон для сооружений, работающих в особых условиях, должен отвечать соответствующим специфическим требованиям. Так, для гидротехнических сооружений (гидротехнический бетон), кроме достаточной прочности, бетон должен обладать повышенными водонепроницаемостью, водостойкостью, морозостойкостью, а для массивных частей со­оружений — малым тепловыделением при твердении (низкой экзотермичностью).

Обычный бетон при длительном воздействии высоких температур разрушается вследствие обезвоживания цементного камня, его сильной усадки и снижения прочности, различия температурных деформаций цементного камня и заполнителей и других причин. В связи с этим обычный бетон на цементном вяжущем допускается для применения в кон­струкциях, подвергающихся длительному воздействию температуры не свыше 50°С. Для эксплуатации конструкций при более высоких температурах следует применять жаростойкие бетоны. Бетон для конструкций, подвергающихся действию агрессивной среды, должен обладать достаточной коррозийной стойкостью. Для защиты бетона от проникания агрессивных веществ поверхность конструкций торкретируют, затирают, покрывают жидким стеклом, пленками из пластмасс, битумными материалами, лаками и красками или облицовывают керамическими кислотоупорными плитками и т.п.

Улучшение свойств бетона было достигнуто введением в его состав полимеров. Такие бетоны, называемые пластбетона-ми или полимербетонами. В качестве полимерных вяжущих применяют различные виды термопластов, каучуков и термореактивных смол. Бетоны на полимерминеральных вяжущих обладают повышенной стойкостью к агрессивным средам, однако их коррозийная стойкость избирательна и зависит от вида полимера.

К числу других положительных свойств бетонов с добавками термопластов и каучуков следует отнести повышенные ударную вязкость и сопротивляемость истиранию. Такие бетоны применяются для облицовки резервуаров, труб, каналов, для покрытий дорог и аэродромов и др.

27.Арматура — совокупность соединенных между собой элементов, которые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях воспринимают растягивающие напряжения (хотя также могут использоваться для усиления бетона в сжатой зоне). Классификация

Арматура классифицируется по ряду признаков: по назначению, ориентации в конструкции, условиям применения, по виду материала из которого арматура изготавливается.

По назначению арматуру разделяют на: рабочую арматуру, Конструктивную, Распределительную, Монтажную, анкерную (закладные детали).

Классификация арматуры по ориентации: поперечная — арматура, которая препятствует образованию наклонных трещин от возникающих скалывающих напряжений вблизи опор и связывает бетон сжатой зоны с арматурой в растянутой зоне;

продольная — арматура, которая воспринимает растягивающие напряжения и препятствует образованию вертикальных трещин в растянутой зоне конструкции.

По условиям применения бывает:напрягаемая арматура, ненапрягаемая арматура. Напрягаемая арматура в предварительно напряженных ж/б конструкциях может быть только рабочей.

Применение

Совместную работу арматуры и бетона обеспечивает сцепление их по поверхности контакта. Сцепление арматуры с бетоном зависит от прочности бетона, величины его усадки, возраста бетона и от формы сечения арматуры и вида ее поверхности.

Возможны пять видов контакта арматуры с бетоном:

соединения на связях сдвига; трение; сцепление (соединение с помощью бетонирования стального элемента арматуры);

обжатие арматуры бетоном после его усадки; электрохимическое взаимодействие стальной арматуры и цементного раствора.

Если арматура была подвергнута предварительному натяжению, то её называют напрягаемой. Натяжение служит для увеличения прочности железобетонной конструкции путём предотвращения образование трещин, уменьшения прогибов и снижения собственной массы конструкции — поскольку по весу требуется значительно меньше арматуры.

В железобетонных изделиях, в основном, используются арматурные изделия, которые представляют собой, соединенные между собой стержни арматурной стали. Основные способы соединения стержней — это электросварка, вязка проволокой. Вместо вязки проволокой используют специальные арматурные фиксаторы, изготовленные из пружинной стали. Газовая сварка, как правило, не применяется.

Основные виды арматурных изделий: плоские арматурные решетки (сетки), пространственные арматурные каркасы