ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) — ЧАСТЬ 1. Пособие для проектирования деревянных конструкций

ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) — ЧАСТЬ 1

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИМ. В.А. КУЧЕРЕНКО

(ЦНИИСК ИМ. КУЧЕРЕНКО) ГОССТРОЯ СССР

Москва Стройиздат 1986

Рекомендовано к изданию решением секции деревянных конструкций Научно-

технического совета ЦНИИСК им. Кучеренко.

Пособие по проектированию деревянных конструкций (к

им. Кучеренко. — М.: Стройиздат, 1986.

Содержит обоснования и разъяснения основных положений норм проектирования

деревянных конструкций, дополнительные рекомендации и вспомогательные
материалы к ним, сопровождаемые примерами проектирования.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций,

преподавателей и студентов строительных вузов.

Настоящее Пособие разработано к

. В нем даны необходимые

разъяснения и обоснования отдельных положений и указаний по расчету деревянных
конструкций, приведены рекомендации по проектированию, не получившие отражения
в нормах. В частности, это касается особенностей расчета сжато-изгибаемых
элементов, связей жесткости, новых типов соединений, технико-экономической оценки
конструктивных решений и др.

Пособие охватывает конструкции из цельной и клееной древесины, иллюстрируя

на конкретных примерах конструирования и расчета

отдельных типов деревянных конструкций. В качестве приложения к пособию, даны
некоторые вспомогательные графики, таблицы и другие справочные материалы,
необходимые для проектирования.

Пособие разработано отделом деревянных конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко

Госстроя СССР (канд. техн. наук A.К. Шенгелия — ответственный редактор, кандидаты
техн. наук B.И. Аганин, А.Я. Дривинг, И.М. Зотова, Е.М. Знаменский, д-р техн. наук
Л.М. Ковальчук, кандидаты техн. наук И.М. Линьков, A.Ф. Михайлов, инженеры А.И.
Мезенцев, Р.В. Ннкулихина, кандидаты техн. наук И.Г. Овчинникова, С.Б. Турковский,
О.И. Шипков, д-р техн. наук А.С. Фрейдин) при участии ЦНИИпромзданий (канд. техн.
наук В.С. Шейнкман), ЦНИИЭП им. Мезенцева (канд. техн. наук С.М. Жак, инж. М.Ю.
Заполь, д-р техн. наук B.И. Травуш), ЦНИИЭПсельстроя (кандидаты техн. наук В.П.
Деев, Б.А. Степанов, В.И. Фролов), ВНИИдрева (канд. техн. наук Б.Е. Кондратенко),

ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) Утверждено приказом по ЦНИИСК им. Кучеренко от 28 ноября 1983 г.

    Ростислав Лодыгин 2 лет назад Просмотров:

    1 Стр. 1 из 143 ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИМ. В.А. КУЧЕРЕНКО (ЦНИИСК ИМ. КУЧЕРЕНКО) ГОССТРОЯ СССР ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) Утверждено приказом по ЦНИИСК им. Кучеренко от 28 ноября 1983 г. 372/л Москва Стройиздат 1986 Рекомендовано к изданию решением секции деревянных конструкций Научнотехнического совета ЦНИИСК им. Кучеренко. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80) / ЦНИИСК им. Кучеренко. — М.: Стройиздат, Содержит обоснования и разъяснения основных положений норм проектирования деревянных конструкций, дополнительные рекомендации и вспомогательные материалы к ним, сопровождаемые примерами проектирования. Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, преподавателей и студентов строительных вузов. ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее Пособие разработано к СНиП II В нем даны необходимые разъяснения и обоснования отдельных положений и указаний по расчету деревянных конструкций, приведены рекомендации по проектированию, не получившие отражения в нормах. В частности, это касается особенностей расчета сжато-изгибаемых элементов, связей жесткости, новых типов соединений, технико-экономической оценки конструктивных решений и др. Пособие охватывает конструкции из цельной и клееной древесины, иллюстрируя положения СНиП II на конкретных примерах конструирования и расчета отдельных типов деревянных конструкций. В качестве приложения к пособию, даны некоторые вспомогательные графики, таблицы и другие справочные материалы, необходимые для проектирования. Пособие разработано отделом деревянных конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР (канд. техн. наук A.К. Шенгелия — ответственный редактор, кандидаты техн. наук B.И. Аганин, А.Я. Дривинг, И.М. Зотова, Е.М. Знаменский, д-р техн. наук Л.М. Ковальчук, кандидаты техн. наук И.М. Линьков, A.Ф. Михайлов, инженеры А.И. Мезенцев, Р.В. Ннкулихина, кандидаты техн. наук И.Г. Овчинникова, С.Б. Турковский, О.И. Шипков, д-р техн. наук А.С. Фрейдин) при участии ЦНИИпромзданий (канд. техн. наук В.С. Шейнкман), ЦНИИЭП им. Мезенцева (канд. техн. наук С.М. Жак, инж. М.Ю. Заполь, д-р техн. наук B.И. Травуш), ЦНИИЭПсельстроя (кандидаты техн. наук В.П. Деев, Б.А. Степанов, В.И. Фролов), ВНИИдрева (канд. техн. наук Б.Е. Кондратенко), Московского инженерно-строительного института им. В.В Куйбышева (кандидаты техн. наук Н.М. Кузнецова, В.С. Сарычев), Ленинградского инженерно-строительного института (кандидаты техн. наук Е.И. Светозарова, Е.Н. Серов), Брестского инженерно-строительного института (канд. техн. наук

    2 Стр. 2 из 143 Р.Б. Орлович), Пермского политехнического института (канд. техн. наук А.В. Калугин), Курского политехнического института (канд. техн. наук А.С. Прокофьев), Кировского политехнического института (канд. техн. наук Ю.В. Пискунов), Уральского политехнического института им. С.М. Кирова (инж. С.П. Тамакулов). 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Деревянные конструкции следует применять в зданиях и сооружениях сельского, гражданского и промышленного строительства, когда это технически целесообразно и экономически обосновано. При проектировании деревянных конструкций необходимо учитывать: условия эксплуатации, капитальность, степень ответственности и огнестойкость строительного объекта, а также возможности сырьевой и производственной базы, обеспечивающие изготовление конструкций. В сельском строительстве деревянные конструкции могут применяться в производственных и складских одноэтажных зданиях. В гражданском строительстве целесообразно применение деревянных конструкций в покрытиях залов общественных зданий, выставочных павильонов, в малоэтажном домостроении. В промышленном строительстве деревянные конструкции могут применяться в одноэтажных отапливаемых и неотапливаемых зданиях IV и V классов огнестойкости, а также II и III классов огнестойкости со смешанным каркасом. В покрытиях по стропильным конструкциям возможна подвеска подъемно-транспортного оборудования грузоподъемностью не выше 32 кн Для всех видов зданий общественного и производственного назначения рекомендуется принимать: шаг деревянных стропильных балок и ферм, рам и арок 3 и 6 м; панели и плиты ограждающих конструкций шириной 1,2 и 1,5 м, длиной 3 и 6 м. Пролеты и шаг несущих деревянных конструкций назначаются с учетом технологических требований, объемно-планировочных решений зданий и сооружений в соответствии с действующими стандартами и нормами проектирования по видам строительства Рекомендуемые схемы плоскостных несущих деревянных конструкций с их основными характеристиками приведены в табл Выбор конструктивной схемы и общая компоновка здания должны обеспечивать необходимую долговечность конструкций при наименьших приведенных затратах. Особое внимание следует уделять обеспечению простого и надежного отвода воды с покрытия, отдавая предпочтение бесфонарным решениям покрытий с наружным водоотводом без перепадов высот парапетов и надстроек, способствующих образованию снеговых мешков, протечек и очагов поражения гнилью. Покрытия с деревянными конструкциями должны быть обязательно вентилируемыми, доступными для осмотра и производства ремонтнопрофилактических работ; не должны образовываться мостики холода, особенно в карнизных и коньковых узлах, в швах и сопряжениях несущих и ограждающих конструкций Необходима тесная увязка строительной и технологической частей проекта с целью исключения возможности перегрева и увлажнения конструкций, а также не предусмотренного проектом вибрационного и динамического воздействия на них. К конструкциям не должны подвешиваться или располагаться вблизи них неизолированные горячие трубопроводы, калориферы воздушного отопления При проектировании деревянных конструкций особое внимание должно уделяться условиям эксплуатации по характеристикам температурно-влажностных воздействий, согласно таблице СНиП II-25-80; по степени химической и биологической агрессии, согласно СНиП и СНиП III Следует избегать применения деревянных клееных конструкций в зданиях, по условиям эксплуатации которых равновесная влажность древесины оказывается ниже заданной при изготовлении При проектировании конструкций и особенно их узловых соединений следует предусматривать проверку на транспортные и монтажные нагрузки, на чертежах указывать породу, сорт и влажность древесины, места и способы строповки, необходимость (если надо) местного усиления при перевозке, кантовке и подъеме Способы транспортировки, складирования, укрупнительной сборки и монтажа,

    3 Стр. 3 из 143 влияющие на конструктивное решение, защиты деревянных конструкций от коррозии и огня должны быть заранее определены и представлены в проекте производства работ Большое внимание при проектировании следует уделять пространственной жесткости и устойчивости конструкций, обеспечиваемых устройством и постановкой соответствующих связей жесткости Технико-экономическая оценка эффективности конструктивных решений зданий и сооружений с деревянными конструкциями должна производиться по приведенным затратам согласно разд. 7. Наименование Конструктивная схема Рекомендуемые пролеты Соотношение геометрических параметров Т а б л и ц а 1 Коэффициенты металлоемкости K м, % собственного веса K св Балки: брусчатые составного сечения 4-6 h/l = 1/10 1/ h/l = 1/10 1/ клееные прямоугольного постоянного сечения прямоугольного сечения двухскатная 9-18 h/l = 1/10 1/15 0-1, h/l = 1/10 1/12 0-1,5 4-6 прямоугольного постоянного переменного сечения, гнутоклееные и 9-18 h/l = 1/7 1/9 1,5 4-6 клеефанерные двутаврового коробчатого постоянного переменного сечения и и 9-18 h/l = 1/9 1/ колонны брусчатые или клееные 3-9 h/h = 1/20 1/ Фермы: из цельной и клееной древесины дощатые треугольные с соединениями на 9-15 H/l = 1/

    4 Стр. 4 из 143 МЗП дощатые трапецеидальные на МЗП металлодеревянные треугольные безраскосные с верхним поясом из брусьев или клееной древесины металлодеревянные треугольные с верхним поясом из брусьев или клееной древесины линзообразные сборные из клееных элементов на вклеенных стержнях треугольные металлодеревянные брусчатые Рамы из прямолинейных элементов треугольного очертания H/l = 1/6 1/ H/l = 1/6 1/ H/l = 1/ H/l = 1/ H/l = 1/6 1/ h/l = 1/25 1/ из прямолинейных элементов с жесткими соединениями ригеля и стоек h м /l = 1/15 1/ клееные трехшарнирные ломаного очертания h/l = 1/30 1/ брусчатые клееные подкосами или с гнутоклееные ступенчатого очертания h оп /l = 1/30 1/ клеефанерные гнутоклееными деталями карнизах с в h к /l = 1/25 1/

    5 Стр. 5 из 143 двухшарнирные жестким соединением колонн фундаментами с с Арки: клееные трехшарнирные стрельчатого очертания h/l = 1/30 1/ коробового очертания 9-24 h/l = 1/30 1/ пологие кругового очертания H/l = 1/30 1/ то же, с затяжкой H/l = 1/30 1/ МАТЕРИАЛЫ Номенклатура 2.1. В несущих и ограждающих деревянных конструкциях применяются: круглый лес, используемый в целом виде; пиломатериалы и клееные заготовки из них; многослойные клееные заготовки из фрезерованных пиломатериалов; листовая многослойная фанера; фанерные трубы; древесные плиты; водостойкие клеи; влагозащитные лаки и составы; антисептики и антипирены; стальной прокат, арматура и др. Лесоматериалы 2.2. Круглые лесоматериалы следует использовать преимущественно для конструкций, изготавливаемых в построечных и полевых условиях (например, сельскохозяйственные здания с балочно-стоечным каркасом, опоры ЛЭП и др.). Пиломатериалы являются основными конструкционными лесоматериалами для конструкций из цельной и клееной древесины. Для многослойных клееных заготовок из древесины сосны и ели наиболее целесообразно применять пиломатериалы толщиной 40 и 25 мм, причем тонкие пиломатериалы следует использовать для изготовления гнутоклееных элементов с ограниченным радиусом кривизны и растянутых элементов; пиломатериалы из осины и лиственницы можно использовать толщиной 25 мм с устройством в них продольных компенсационных прорезей, располагаемых друг от друга на расстоянии 40 мм и не менее чем на мм от кромки доски. Глубина прорезей должна быть равной 1/2 толщины слоя, ширина 2-3 мм Рекомендуемый сортамент приведен в табл. 2.

    6 Стр. 6 из Однослойные заготовки из склеенных на зубчатый шип или на зубчатый шип и по кромке маломерных пиломатериалов, предназначенные для использования в несущих элементах деревянных конструкций, должны удовлетворять следующим требованиям: влажность склеиваемых на зубчатый шип пиломатериалов допускается не выше 15 %, размеры зубчатого шипа должны быть не менее чем у типа I-32; клеи только на резорциновой основе (ФР-12 и ФРФ-50); временное сопротивление изгибу при нагружении пласти для клееных заготовок, соответствующих пиломатериалам второго сорта, — не ниже 27 МПа и третьего сорта — не ниже 20 МПа. Т а б л и ц а 2 Толщина Ширина, мм Толщина Ширина, им (высота), мм (высота) ми 100, П р и м е ч а н и е. Размеры фрезерованных пиломатериалов устанавливаются с учетом припусков по толщине и ширине, согласно действующим ГОСТам. Допустимое количество и место расположения стыков на зубчатый шип по длине несущих элементов из клееных заготовок зависит: от характера их работы, степени ответственности, особенностей конструктивного решения и должно регламентироваться техническими условиями на изготовление с соответствующим обоснованием. Не допускается использование склеенных на зубчатый шип заготовок из короткомерных пиломатериалов для дощатых балок междуэтажных перекрытий и в растянутых поясах дощатых стропильных ферм В некоторых случаях, особо оговариваемых техническими условиями, при изготовлении деревянных конструкций (например, клеефанерных) может использоваться древесина, модифицированная полимерами и другими составами. Фанера листовая. Фанерные трубы 2.6. Фанера относится к слоистым древесным материалам с однонаправленной и перекрестной структурой. В первом случае достигается значительная прочность, но сохраняется высокая степень анизотропии. Во втором случае заметно снижается анизотропия и прочность в двух главных направлениях. Для многослойной листовой фанеры показатели прочности и упругости отличаются по главным осям анизотропии при растяжении, сжатии, изгибе только в 1,5-3 раза, а не в раз, как для древесины в ее натуральном виде. В ограждающих и несущих конструкциях допускается применение фанеры только на водостойких клеях толщиной не менее 6 мм. Размеры листовой фанеры приведены в табл. 3. Т а б л и ц а 3 Марки листовой Размеры листов, мм Марка листовой Размеры листов, мм фанеры толщина длина, ширина фанеры толщина длина, ширина ФСФ (березовая) 6, 8, 9, 10, ФБС 7, 10, 12, , В качестве элементов деревянных конструкций допускается применение фанерных труб марок Ф-1 и Ф-2, сортамент и размеры которых указаны в табл. 4. Т а б л и ц а 4 Диаметр труб внутренний, мм Диаметр труб внешний, мм Толщина стенок, мм 6, Масса 1 м при влажности фанеры 15 %, кг 1,0 2,2 4,5 5,8 8,6 10,2 Длина труб, м От 3,5 до 7

    7 Стр. 7 из 143 Древесные плиты 2.8. К плитным материалам на основе древесины относятся: а) древесно-волокнистые плиты сухого способа производства (ДВПс) на фенольных связующих марок Тс-400, Тс-450 (ТУ ); б) древесно-стружечные плиты на карбамидных (ДСПк) и на фенольных связующих (ДСПф) марок П-1 и П-2 (ГОСТ с изм.); в) древесно-стружечные плиты на каустическом магнезите МДП (ТУ ); г) цементно-стружечные плиты на портландцементе ЦСП. Технические характеристики древесных плит приведены в табл. 5. Т а б л и ц а 5 Показатели Единица Значение показателей для измерения ДВПс ДСПк ДСПф МДП ЦСП Плотность кг/м» Св Длина мм , , Ширина» , , Толщина» Влажность % ± 2 8 ± 2 9 ± 4 До 12 Водопоглощение за 24 ч» 30 До 15 До 15 18,26» 16 Набухание за 24 ч» 20» 5» 5 10,15» 1, Древесные плиты рекомендуется применять в качестве обшивок в конструкциях панелей стен, плит перекрытий и покрытий с учетом условий эксплуатации. Клеи Синтетические клеи для изготовления элементов клееных деревянных конструкций делятся на группы, учитывающие назначение клеев, их свойства; рекомендуемые области применения указаны в табл Для склеивания древесины и древесины с фанерой, древесно-волокнистыми и древесно-стружечными плитами должны применяться клеи I — IV групп в зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации, руководствуясь табл. 7. При возникновении значительных температурно-влажностных напряжений следует применять клей ФРФ-50М (V группа), обладающий повышенной податливостью. Для металлических стержней, вклеиваемых в древесину, должны применяться модифицированные клеи I группы или клеи V группы с учетом условий эксплуатации Состав клеев, технология их приготовления и применение должны отвечать требованиям соответствующих технических условий. Т а б л и ц а 6 Тип клея Марка клея Группа Рекомендуемые области применения Резорциновый ФР-12 I Преимущественно для гражданского строительства, в большепролетных конструкциях при эксплуатации в наиболее жестких условиях Фенольно-резорциновый ФРФ-50 I Преимущественно для промышленного, сельскохозяйственного строительства, в большепролетных конструкциях при эксплуатации в наиболее жестких условиях Фенольный КБ-3, СФХ II Преимущественно для сельхозстроительства в конструкциях массового применения, эксплуатируемых в жестких условиях Алкилрезорциновый ФР-100, ДФК-1АМ II То же Фенольноалкилрезорциновый ДФК-14Р II» Карбамидно-меламиновый КС-В-СК III Для конструкций, эксплуатируемых при Карбамидный Эпоксидный КФ-Ж ЭПЦ-1, К-153 Фенольно-резорциновый ФРФ-50М V То же IV V относительной влажности воздуха до 85 % То же, до 70 % Для соединений деревянных конструкций с вклеенными стальными стержнями

    8 Стр. 8 из 143 модифицированный Условия эксплуатации (по табл. 1 СНиП II-25-80) Группа клеев Для всех условий эксплуатации, кроме Г1, Г2, Г3 3. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ Нормирование расчетных сопротивлений древесины и фанеры Т а б л и ц а Основными нормируемыми характеристиками прочности конструкционных строительных материалов является нормативное и расчетное сопротивление, которое определяется на основании данных стандартных испытаний с учетом статистической изменчивости показателей прочности и разной степени обеспеченности (доверительной вероятности) по минимуму. Для нормативного сопротивления R н предписывается обеспеченность не ниже 0,95, для расчетного сопротивления R пока не нормирована и колеблется в пределах 0,99-0, В СНиП II нормативные и расчетные сопротивления древесины и фанеры приняты с обеспеченностью по минимуму соответственно 0,95 и 0,99 при нормальном распределении Особенности структурно-механических свойств древесины и отличие действительных условий и характера ее работы от условий при стандартных испытаниях учитываются введением коэффициентов условий работы по материалу. Для базовых расчетных сопротивлений, отвечающих нормальным температурновлажностным условиям эксплуатации (при температуре T 35 С и относительной влажности воздуха ? 75 %), необходимо вводить коэффициент условий работы m дл, учитывающий влияние длительности нагружения с переходом от прочности древесины при кратковременных стандартных испытаниях к ее прочности в условиях длительно действующих постоянных и временных нагрузок за весь срок службы конструкций. Прочности R пр при стандартных кратковременных испытаниях соответствует значение коэффициента m дл = 1, при более короткой длительности нагружения m дл > 1, а при более продолжительном действии нагрузки m дл 9 Стр. 9 из 143 кратковременной снеговой нагрузок Совместное действие постоянной и ,8 1,2 кратковременной ветровой нагрузок Совместное действие постоянной и сейсмической ,92 1,4 нагрузок Действие импульсных и ударных нагрузок ,1-1,35 1,7-2,0 Значение коэффициента, учитывающего влияние длительности нагружения, m дл = 0,66 принято за базисное, и по отношению к нему нормируются расчетные сопротивления для других режимов и сочетаний нагружения путем введения соответствующих переходных коэффициентов условий работы m н = m дл /0,66 к основным расчетным сопротивлениям древесины и фанеры. Расчетное время действия нагрузки ? пр находится путем приведения таковой за весь принятый срок службы конструкций к ее максимуму в режиме постоянной нагрузки. Расчетное сопротивление R = (R н /? m )m дл, (1) где ? m — коэффициент надежности по материалу, учитывающий отклонение в сторону меньших значений прочности материала с более высокой обеспеченностью по отношению к нормативному сопротивлению. С учетом (1) получаем где R — кратковременное расчетное сопротивление. Из условий R н /? m = R/m дл = R, (2) R н = R вр (1 — ? н v), (3) с учетом (2) находим R = R вр (1 — ?v) (4) ? m (1 — ? н v)/(1 — ?v), (5) где R вр — среднее значение временного сопротивления при стандартных испытаниях материала; ? н и ? — множители, зависящие от принятого уровня обеспеченности (доверительной вероятности) и вида функции плотности распределения соответственно для нормативного и расчетного сопротивлений; v — коэффициент вариации. Для нормального распределения и обеспеченности по минимуму P = 0,95 ? н = 1,65 и при P = 0,99 ? = 2,33. Коэффициент вариации прочности древесины v зависит от вида напряженного состояния и сорта материала; его величина колеблется в пределах 0,15-0, Коэффициент надежности по материалу находится в прямой зависимости от принятых уровней обеспеченности для R н и R и от изменчивости показателей прочности материала. Степень ответственности здания и сооружения в целом и в отдельных частях должна учитываться введением в формулу (1) коэффициента надежности по назначению ? n. Согласно постановлению Госстроя СССР от 19 марта 1981 г. 41 «Правила учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций», предписывается учитывать степень ответственности зданий и сооружений с помощью коэффициента надежности по назначению ? n на основании СТ СЭВ «Строительные конструкции и основания. Основные положения по расчету». Значения коэффициента надежности по назначению принимаются в зависимости от класса ответственности зданий и сооружений. Правилами предусматриваются три класса ответственности I, II и III; им соответствуют значения ? n, равные 1; 0,95 и 0,9, а для временных зданий и сооружений со сроком службы до

    10 Стр. 10 из лет допускается принимать ? n = 0,8. С учетом этого коэффициента выражение (1) принимает вид R’ = R н m дл /(? m ? n ). (6) Расчетные сопротивления древесины и фанеры в табл. 3 и 10 СНиП II для зданий и сооружений I, II и III классов ответственности необходимо делить соответственно на 1; 0,95 и 0, Нормирование расчетных сопротивлений базируется на данных стандартных испытаний крупных образцов из пиломатериалов и круглого леса. Применявшийся ранее на основании результатов стандартных испытаний малых чистых образцов древесины и введения коэффициентов перехода от чистой к натуральной древесине с учетом сортности и размеров сечения лесоматериалов путь нормирования расчетных характеристик следует использовать при отсутствии оборудования для испытания крупных образцов. В этом случае для перехода от нормативного сопротивления чистой древесины R н ч к Rн используется условие где R н = R н ч K п K р, (7) R н ч = R вр.ч (1 — ? н v ч ); (8) R вр.ч — среднее значение временного сопротивления малых чистых образцов при стандартных испытаниях; v ч — коэффициент вариации прочности чистой древесины; K п — переходный коэффициент, учитывающий влияние пороков на прочность древесины; K р — переходный коэффициент, учитывающий влияние размеров рабочего сечения на прочность древесины. Тогда ? m (1 — ? н v ч )/(1 — ?v ч ). (9) 3.7. Влияние на прочность материала условий эксплуатации и особенностей работы, отличающихся от принятых для базовых расчетных сопротивлений, учитывается умножением последних на соответствующие коэффициенты условий работы по материалу, указанные в главе СНиП II К ним относятся: коэффициенты m в и m т, отражающие влияние температурно-влажностных условий эксплуатации; коэффициенты m д и m н, отражающие влияние характера и режима нагружения; коэффициенты m б и m сл, отражающие влияние размеров сечения и его составных частей; коэффициенты m гн и m 0, отражающие влияние начальных напряжений, концентрации напряжений; коэффициент m a, учитывающий снижение прочности древесины при пропитке некоторыми защитными составами. Совместное действие нескольких независимых условий работы оценивается перемножением соответствующих им коэффициентов. Для базовых расчетных сопротивлений m в = m т = Величины расчетных сопротивлений цельной древесины и однослойной клееной древесины из пиломатериалов определяются на основании данных испытаний в соответствии с указаниями СНиП II-25-80, прил При нормировании расчетных сопротивлений многослойной клееной древесины из пиломатериалов надо иметь в виду ряд факторов, присущих композиции древесина — клей. Слоистая структура данной композиции способствует рассредоточению пороков, а, следовательно, повышению прочности вдоль волокон клееной древесины по сравнению с цельной при одинаковом качестве исходного материала. Однако из-за различия ориентации годичных колец, влажности соседних слоев и вследствие колебаний температурновлажностного режима окружающего воздуха при эксплуатации происходят процессы

    11 Стр. 11 из 143 перераспределения и выравнивания или циклических колебаний равновесной влажности. Они вызывают стесненные деформации усушки и разбухания и приводят к образованию собственных внутренних нормальных и касательных напряжений поперек волокон. Эти напряжения достигают наибольших значений в зоне, прилегающей к клееной прослойке, и усугубляются локальной концентрацией собственных и действующих от внешней нагрузки напряжений в местах с резко выраженной неоднородностью структуры композиции древесина — клей, из-за сучков, непроклея и других дефектов, добавочными напряжениями от усадки клеевой прослойки. Влияние отмеченных факторов на прочность клееной древесины для разных видов ее напряженного состояния неодинаково. Наибольшую опасность они представляют для растяжения поперек волокон и для сложного напряженного состояния сдвига вдоль и поперек волокон с растяжением поперек волокон, угрожая расслоению такого рода композиции. Отмеченные как положительные, так и отрицательные стороны механических свойств клееной многослойной древесины требуют учета при нормировании расчетных сопротивлений. Для изгиба, растяжения и сжатия вдоль волокон определяющее значение имеют положительные факторы, повышающие прочность материала, а для растяжения поперек волокон и для скалывания при изгибе — отрицательные факторы, снижающие прочность материала. Величины расчетных сопротивлений многослойной клееной древесины устанавливаются на основании данных испытаний: на изгиб, сжатие, скалывание вдоль волокон клееных образцов из слоев толщиной 33 мм с общей высотой сечения 500 мм и для модельных образцов 165 мм при ширине сечения 140 мм; на растяжение вдоль волокон клееных образцов из двух слоев толщиной по 19 и по 33 мм. В дополнение к табл. 8 СНиП II для слоев толщиной 16 и 12 мм коэффициент m сл следует принимать соответственно 1,15 и 1,2. Если прочность клеевых соединений на зубчатый шип в слоях ниже временного сопротивления изгибу и растяжению вдоль волокон пиломатериалов 1-го сорта, то расчетное сопротивление клееной древесины нормируется по прочности клеевого соединения на зубчатый шип Условия (1), (3) и (5) по п. 3.4 для определения нормативного и расчетного сопротивлений справедливы при большом числе испытаний. В случае ограниченной выборки в эти условия необходимо вводить добавочный множитель к ? н и ?, учитывающий надежность суждения и число испытаний в выборке (см. СНиП II-25-80, прил. 2, примеч. к табл., п. 2) В изгибаемых и сжато-изгибаемых элементах из многослойной клееной древесины при формировании слоев по высоте сечения используются пиломатериалы разного сорта или разных пород. В этом случае требуется, чтобы переход от зоны одного сорта к зоне другого удовлетворял условию ? 1 /? 2 R 1 /R 2 при R 1 > R 2, где ? 1 — краевое напряжение; ? 2 — промежуточное напряжение на границе слоев разного сорта; R 1, R 2 — расчетные сопротивления древесины более высокого и более низкого сортов. Для изгибаемых, сжатых и сжато-изгибаемых элементов из склеенных по длине на зубчатый шип сосновых и еловых однослойных заготовок пиломатериалов, удовлетворяющих в отношении древесины требованиям разд. 2, расчетные сопротивления следует принимать по СНиП II-25-80, табл. 3, п. 1а соответственно по 2-му и 3-му сортам. Т а б л и ц а 9 Напряженное состояние и характеристика элементов Сорт древесины R вр, МПа v R н, МПа ? m R, МПа Изгиб Элементы из пиломатериалов , , , ,25 8,5 Элементы брусчатые и клееные шириной 1 37,5 28 1,15 16

    12 Стр. 12 из 143 свыше 13 см , , ,14 11 Сжатие вдоль волокон Элементы из пиломатериалов , , , ,17 8,5 Элементы брусчатые и клееные шириной св. 1 34,5 27 1, см , , ,5 18,5 1,11 11 Растяжение вдоль волокон Элементы из цельной древесины , , ,4 7 Элементы из клееной древесины , , ,25 9 Сжатие и смятие поперек волокон по всей ,4 1,25 1,8 0,19 площади Скалывание вдоль волокон: При изгибе элементов из цельной древесины 1 6 3,6 1,3 1,8 0,23 2, 3 5 3,2 1,3 1,6 При изгибе клееных элементов 1 4,5 3,2 1,3 1,6 0,17 2, 3 4,2 3 1,3 1,5 Растяжение поперек волокон элементов из 1 1 0,8 1,5 0,35 клееной древесины 2 1,2 0,25 0,7 1,5 0, ,6 1,6 0,25 Т а б л и ц а 10 Вид напряженного состояния R вр, МПа v R н ч, МПа K п K р R н, МПа ? m R, МПа Фанера клееная березовая марки ФСФ, сортов В/ВВ, ВВ/С, В/С, толщиной 8 мм и более Растяжение «в» 63 0, , ,2 14 То же, «п» 50 0, , ,25 9 Сжатие «в» 35 0, , ,1 12 То же, «п» 28 0, , ,15 8,5 Изгиб из плоскости листа «в» 68,5 0, , ,15 16 То же, «п» 36 0, , ,2 6,5 Скалывание «в» 4,5 0,2 3 0,53 1,6 1,3 0,8 То же, «п» 4,7 0,2 3,2 0,5 1,6 1,3 0,8 Срез перпендикулярно плоскости листа «в» 15,5 0,1 13 0, ,1 6 То же, «п» 16 0,1 13 0, ,1 6 Фанера клееная из древесины лиственницы марки ФСФ, сортов В/ВВ и ВВ/С, толщиной 8 мм и более Растяжение «в» 42 0,2 28 0,6 17 1,25 9 То же, «п» 35 0,2 23 0,6 14 1,25 7,5 Сжатие «в» 48 0, ,8 30 1,15 17 То же, «п» 40 0, ,8 24 1,15 13 Изгиб из плоскости листа «в» 52 0, ,25 18 То же, «п» 32 0, ,25 11 Скалывание «в» 1,8 0,24 1,1 1 1,1 1,45 0,6 То же, «п» 1,6 0, ,3 0,5 Срез перпендикулярно плоскости листа «в» 18 0, ,45 5 То же, «п» 18 0, ,45 5 П р и м е ч а н и е. «в» — вдоль волокон; «п» — поперек волокон наружных слоев шпона. Т а б л и ц а 11 Расчетные сопротивления, Расчетные сопротивления, Внутренний Внутренний Марка МПа Марка МПа диаметр трубы, диаметр трубы, трубы растяжению и трубы растяжению и см изгибу см сжатию вдоль оси сжатию вдоль оси изгибу Ф Ф Однослойные клееные заготовки из пиломатериалов не ниже 2-го сорта допускается применять во второстепенных малонагруженных растянутых элементах с напряжениями, не превышающими 5 МПа.

    13 Стр. 13 из Расчетные сопротивления водостойкой и бакелизированной листовой фанеры, древесных плит следует нормировать по данным испытаний стандартных образцов, используя условия (1), (6), (9) и принимая коэффициент m дл для фанеры такой же, как и для древесины. В таблицах 9 и 10 представлены необходимые данные по нормированию расчетных сопротивлений древесины сосны и ели, а также многослойной фанеры из березы и лиственницы, при этом принимается m дл = 0,66. Расчетные сопротивления березовой фанеры ФСФ растяжению вдоль волокон наружных слоев, стыкованной «на ус» клеями ФР-12 и ФРФ-50, при изгибе в плоскости листа (например, в стенках балок и рам двутаврового и коробчатого сечений) умножаются на коэффициент условий работы m ф = 0,8, а модуль упругости E ф повышается на 20 % по сравнению с его значением по табл. 11 СНиП II Расчетные сопротивления для фанерных труб следует принимать с учетом их диаметра и марки по табл. 11. Особенности нормирования расчетных характеристик древесных плит Прочностные и упругие характеристики древесных плит (ДВПс, ДСПк, ДСПф, ЦСП и МДП) должны определяться по действующим стандартам на методы испытаний плит Нормативные сопротивления древесных плит определяются с обеспеченностью 0,95 по формуле R н = R вр (1-1,65v), а расчетные сопротивления с обеспеченностью 0,99 по формуле где ? m = (1-1,65v)/(1-2,33v), K р = 0,8. R = R н K р m дл /? m, Значения R вр, R н и R представлены в табл. 12. Т а б л и ц а 12 Материалы R вр, МПа v m дл ? m R н, МПа R, МПа Изгиб ДВПс 56,3 0,123 0,53 1,12 44,9 14 ДСПк, ДСПф 21,6 0,16 0,58 1, ,76 ЦСП 14 0,058 0,64 1,05 12,7 6,17 МДП 11,4 0,115 0,64 1,11 9,2 4,26 Растяжение ДВПс 23,6 0,171 0,54 1, ,15 ДСПк, ДСПф 9,39 0,112 0,52 1,10 7,7 3 ЦСП 4,13 0,159 0,64 1,17 3,1 1,35 МДП 4,59 0,153 0,64 1,16 3,4 1,5 Сжатие ДВПс 25,06 0,158 0,55 1,17 18,5 7 ДСПк, ДСПф 16,98 0,115 0,53 1,11 13,8 5,26 ЦСП 13,93 0,142 0,57 1,15 10,7 4,23 МДП 9,13 0,145 0,57 1,15 7 2,76 Срез ДВПс 19,05 0,099 0,54 1, ,32 ДСПк, ДСПф 9,09 0,182 0,54 1,22 6,4 2,25 ЦСП 8,77 0,232 0,62 1,34 5,4 2 МДП 7,76 0,2 0,62 1,20 5,2 2,05 Скалывание ДВПс 2,1 0,266 0,54 1,48 1,2 0,34 ДСПк, ДСПф 2,76 0,191 0,54 1,23 1,9 0,66 ЦСП 3,27 0,196 0,62 1,25 2,2 0,87 МДП 3,28 0,168 0,62 1,19 2,4 0, Модули упругости древесных плит E (табл. 13) нормируются по средним величинам кратковременных испытаний с учетом влияния ползучести материала на основании условия

    14 Стр. 14 из 143 E = E вр K р m дл.e, где E вр — кратковременный модуль упругости; m дл.e — коэффициент, учитывающий приращение деформаций по времени при длительном нагружении. Кратковременные и расчетные значения модуля сдвига G и коэффициента поперечной деформации ? указаны в табл В зависимости от условий эксплуатации конструкций расчетные сопротивления древесных плит умножаются на коэффициенты условий работы материалов m в, приведенные в табл. 15. Т а б л и ц а 13 Материалы E вр, МПа v m дл.e E, МПа Изгиб ДВПс ,117 0, ДСПк, ДСПф ,147 0, ЦСП ,204 0, МДП ,16 0, Растяжение ДВПс ,127 0, ДСПк, ДСПф ,172 0, ЦСП ,158 0, МДП ,255 0, Сжатие ДВПс ,166 0, ДСПк, ДСПф ,149 0, ЦСП ,127 0, МДП ,285 0, Т а б л и ц а 14 Материалы G вр, МПа G, МПа ? Материалы G вр, МПа G, МПа ? ДВПс ,24 ЦСП ,21 ДСПк, ДСПф ,23 МДП ,21 Т а б л и ц а 15 Температурно-влажностные условия Коэффициент условий работы эксплуатации конструкций по СНиП II ДВПс ДСПк ДСПф ЦСП МДП А1, Б А2, Б2 0,7 0,6 0,8 0,9 0,9 А3, Б3 0,6 Не допускается 0,4 0,7 0,6 Б1, Б2, Б3 0,4» Не допускается 0,6 0, Приведенные в табл значения расчетных сопротивлений, модулей упругости и коэффициентов условий работы для древесных плит, в особенности цементно-стружечных, являются предварительными, и подлежат уточнению. 4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Упругие характеристики 4.1. В расчетах элементов на прочность по деформированной схеме и на устойчивость используются параметры жесткости EJ, GJ и безразмерный параметр в виде отношения кратковременного модуля упругости E к временному сопротивлению сжатию R вр. Это отношение, как и в прежних нормах, принято за константу, независимо от породы леса, сорта и влажности материала, длительности действия нагрузки, температуры, размеров сечения элементов. Для древесины E /R вр = 300, для фанеры E /R вр.ф = 250. Такой подход надо рассматривать как известное допущение. На самом деле названные факторы оказывают некоторое влияние, изменяя значения E /R вр преимущественно в

    15 Стр. 15 из 143 большую сторону. Данный параметр используется при определении коэффициента продольного изгиба ?, коэффициента устойчивости плоской формы формирования при поперечном изгибе ? м. В последнем случае учитывается сопротивление сжатию при изгибе, которое выше, чем при центральном сжатии, и для древесины E /R п.вр = , в нормах для поперечного изгиба принято Расчетное критическое напряжение R кр = ?r с отличается от временного критического напряжения R вр кр = ?r вр. В ряде случаев критические напряжения приходится выражать не в функции ?, а непосредственно через жесткость EJ. Из равенств находим соотношения R вр кр = ?r вр = ?2 E J/[(?l) 2 F], R кр = ?r с = ? 2 E’J/[(?l) 2 F] R вр кр /R кр = R вр /R с = E /E’, откуда для древесины E’/R с = E /R вр = 300 и E’ = 300R с, соответственно для фанеры E’ ф = 250R ф.с. Следовательно, надо различать нормируемые значения модулей упругости древесины и фанеры при расчете: по предельным состояниям первой группы E’, G’; по предельным состояниям второй группы E, G. В первом случае применяются вероятные минимальные значения модулей упругости с обеспеченностью не ниже 0,99; во втором случае — средние значения. Величины модуля упругости зависят не только от скорости и длительности нагружения, температурно-влажностных условий эксплуатации, но также от породы и сорта лесоматериалов. При расчете по второй группе предельных состояний значение модуля упругости E в СНиП II принято одинаковым независимо от породы и сорта древесины, однако в будущем необходима его дифференциация Упругопластическая работа древесины появляется в сжатых элементах и учитывается при их расчете на устойчивость. Расчет же растянутых, изгибаемых и сжато-изгибаемых элементов на прочность и на устойчивость плоской формы деформирования производится по упругой стадии работы, так как для клееной и тем более цельной древесины характерным является локальное хрупкое разрушение из-за наличия природных пороков и дефектов, вызывающих концентрацию напряжений Влияние начальных эксцентриситетов и погнутости элементов дополнительно не учитывается, так как децентровка, вызванная наличием в допустимых пределах кромочных сучков и косослоя, перекрывает такого рода отклонения от расчетной схемы и принимается во внимание при назначении расчетных сопротивлений древесины. Учет переменности сечения 4.4. Типичными формами деревянных элементов переменного прямоугольного и двутаврового сечений являются центрально-сжатые, изгибаемые и сжато-изгибаемые дощатоклееные и клеефанерные стержни, у которых изменение высоты сечения подчиняется линейной зависимости от длины, а ширина прямоугольного сечения и площадь поясов двутаврового сечения остаются постоянными. В расчетах таких элементов на устойчивость при центральном сжатии и при изгибе приходится использовать момент инерции эквивалентного стержня постоянного сечения, выраженный в виде произведения момента инерции в максимальном сечении соответственно на коэффициенты K жn и K жm в формулах (16) и (22) СНиП II-25-80, учитывающие переменность сечения. Величина коэффициента K жn зависит от плоскости, в которой производится проверка устойчивости, и от условий закрепления стержня по концам, а коэффициента K жm — от формы эпюры моментов по длине l р. При отсутствии промежуточных закреплений растянутой и сжатой кромок из плоскости

    16 Стр. 16 из 143 изгиба расчетная длина l р в формуле (23) СНиП II равна всему пролету l закрепленного по концам элемента. В случае закрепления только сжатой кромки в промежуточных точках числом m при равном шаге расчетная длина l р = l/(m + 1). Форму эпюры моментов и переменность Сечения (коэффициент K жm ) в этом случае следует учитывать в пределах участка пролета l р, принимая при m 4 коэффициент K жm = 1. В случае закрепления только растянутой кромки в промежуточных точках числом m расчетная длина l р = l; форма эпюры моментов и переменность сечения (коэффициент K жm ) при этом должны приниматься для всего пролета. Формулы для определения коэффициентов K жn и K жm получены путем аппроксимации точных решений Для сжато-изгибаемых элементов переменного сечения при их расчете по деформированной схеме в формуле (30) п СНиП II ? умножаются на K жn, а F бр заменяется на F макс ; при проверке устойчивости плоской формы деформирования по формуле (33) п СНиП II ? и ? м умножаются соответственно на K жn и K жm. Коэффициенты K жn и K жm в качестве множителей к ? и ? м, а не к моменту инерции J введены для удобства счета, не искажая конечных результатов, потому что ? макс = ? 2 E J макс /(l 2 F макс R вр ) = 3000J макс /(l 2 F макс ), ? расч = 3000J макс K жn /(l 2 F макс ) = ? макс K жn, аналогичное преобразование можно осуществить для ? м. Отсюда следует, что максимальным значением ? и ? м соответствуют и максимальные значения F макс и W макс в формулах (16), (22) и (33) СНиП II При определении опасного сечения в элементах, рассчитываемых на прочность, должны учитываться некоторые общие правила, касающиеся стержней и постоянного и переменного сечения. Растянутые элементы постоянного сечения с несимметричным ослаблением следует центрировать по сечению нетто с его проверкой на центральное растяжение по F нт с введением коэффициента условий работы m 0 = 0,8, учитывающим концентрацию напряжений, а сечение брутто должно быть проверено на внецентренное растяжение по формуле N р /F бр + N р er р /(W бр R и ) R р, где для прямоугольного сечения эксцентриситет e = h вр /2; N р — растягивающее усилие; h вр — глубина ослабления односторонней врезкой. В изгибаемых и сжато-изгибаемых элементах переменной высоты опасное сечение, в котором возникают максимальные нормальные напряжения, не совпадает с положением максимального изгибающего момента. Оно определяется аналитически по экстремальному значению функции напряжений в крайнем волокне по длине стержня. Когда в сжато-изгибаемом элементе максимальный момент из расчета по деформированной схеме и максимальный момент из расчета по недеформированной схеме не совпадают (рис. 1), необходима проверка напряжений в обоих сечениях. В клееных элементах переменного сечения не следует допускать ослабления сечения по кромкам, а ограниченные местные ослабления от соединительных креплений при определении места опасного сечения могут не учитываться. Компоновка и подбор сечения элементов 4.7. На рисунках 2 и 3 показаны примеры компоновки поперечного сечения элементов деревянных конструкций соответственно из цельной и клееной древесины. Многослойные

    17 Стр. 17 из 143 дощатоклееные элементы, формируемые из горизонтальных слоев, предпочтительнее проектировать прямоугольного сечения. Такая форма отвечает требованиям технологичности, более высокой огнестойкости и меньшей опасности расслоения. Рис. 1. Эпюры моментов сжато-изгибаемого элемента из расчета по деформированной и недеформированной схемам Рис. 2. Примеры компоновки поперечного сечения элементов из цельной древесины Рис. 3. Примеры компоновки поперечного сечения элементов из клееной древесины Прямоугольное сечение может формироваться из слоев: одной породы и сорта, одной породы и разного сорта, разных породы и сорта. Если во всех названных сочетаниях средние значения плотности и модуля упругости используемой древесины оказываются близкими, то такое сечение в отношении расчета можно рассматривать как однородное. Если же названные условия не соблюдаются, необходимо в расчетах использовать приведенные значения геометрических характеристик. Приведение осуществляется по модулю упругости к тому из материалов, в котором проверяются напряжения. При компоновке поперечных сечений следует использовать:

    18 Стр. 18 из 143 в растянутых и сжатых (при гибкости ? 19 Стр. 19 из 143 ? Mпр1 = ? м h 2 [h 0 + E’ 1 (h — h 0 )/E’ 2 ]/[h E’ 1 (h 3 — h 0 3 )/E’ 2 ]; а ? м и K пм определяются по п СНиП II Расчет сжато-изгибаемых деревянных элементов на прочность по деформированной схеме При расчете сжато-изгибаемых элементов на прочность по краевым напряжениям учитывается добавочный момент в деформируемом стержне от продольной сжимающей силы N с в упругой постановке решения данной задачи. Расчетный деформационный изгибающий момент M д при этих условиях равен сумме моментов от поперечной нагрузки и продольной силы M д = M + N с f д, где f д — полный прогиб от действия M и N с. В случае симметричного изгиба шарнирно закрепленного по концам стержня, нагруженного синусоидальной или распределенной (с допустимой погрешностью) поперечной нагрузкой, справедлива известная зависимость f д = f/(1 — N с /N э ), f = M/N э, откуда f д = M/(N э — N с ), соответственно M д = M + N с M/(N э — N с ) = M[1 — N с /(N э — N с )] = M/(1 — N с /N э ) = M/?, где N э — критическая сжимающая сила по Эйлеру и ? = 1 — N э /N э = 1 — N с /(? 0 R с F бр ). Соответственно в формуле (30) СНиП II для любой гибкости ? определяется по формуле (8) СНиП II ? = 3000/? 2 и может быть больше единицы. После подстановки выражения для ? в (30) получим ? = 1 — ? 2 N/(3000R с F бр ). Для шарнирно закрепленного по концам сжато-изгибаемого стержня постоянного сечения при симметричной нагрузке из общего решения дифференциального уравнения изогнутой оси в тригонометрических рядах имеем 2 M i[1 Nc / N эi Nc)]sin( i? / 2) M д = i 1,3,5, (10) где M i — коэффициенты в формуле разложения эпюры моментов M от поперечной нагрузки M M i i 1,3,5 sin( i?x / l). (11) Если учесть, что 1 + N с /(N э i 2 — N с ) = 1/(1 — N с /N э i 2 ) и N с /N э = 1 — ?, то M 2 i sin( i? / 2)[1 (1 ?) / i ]. M д = i 1,3,5 (12) Представим M д = ? н M/?, где M 2 i sin( i? / 2)[1 (1 ?) / i ]. ? н = (?/m) i 1,3,5 (13) Из анализа знаменателей членов данного ряда следует, что для i = (1 — ?)/i 2 = ?, а для i (1 — ?)/i 2 1, где из (13) получаем

    20 Стр. 20 из 143 то Обозначим ? н = (M 1 /M) + ? M i sin( i? / 2) / M. i 1,3,5 (14) sin( ? / 2) / 1 M 1 /M = m, а так как M i i M i 1,3,5, i 1,3,5 M (1/M) i sin( i? / 2) = 1 — m, откуда с учетом (14) получаем ? н = m + ?(1 — m). (15) Т а б л и ц а 16 ? н = 1,62 ? н = 0,81 ? н = 1,22 ? н = 2,44/(3-4а 2 /l 2 ) ? н 1 m = 2/? m = 4/? m = 8/? 2 m = 4lsin (a?/l)/(? 2 а) m = 32/? 3 Для определения величины деформационного момента M д вместо формулы M д = ? н M/?, в которой коэффициент, учитывающий схему поперечной нагрузки, введен в числитель, в нормах соответствующий коэффициент перенесен в знаменатель и принята формула M д = M/(K н ?), (16) где коэффициент K н = ? н ?(1 — ? н ) вводится прямым образом к ?, что логичнее. Выражение для K н по структуре аналогично выражению для ? н. Значения самих коэффициентов m и ? (табл. 16), ? н и K н связаны между собой ? н 1/m; K н 1/? н. Коэффициенты ? н и K н находятся из приближенной зависимости с погрешностью, не превышающей 3 % для ? н и 1,5 % — для К н При разложении несимметричной нагрузки на симметричную C и кососимметричную K составляющие, соответствующие им формы деформирования, выражаются в виде одной и двух полуволн с гибкостями ? с = l/r, ? к = l/(2r) и одинаковой сжимающей силой N с для определения коэффициентов ? с и ? к. Здесь l — длина всего стержня, шарнирно закрепленного по концам; r — радиус инерции поперечного сечения в плоскости деформирования.

    21 Стр. 21 из 143 Рис. 5. Пример разложения несимметричной схемы нагружения на симметричную и кососимметричную Рис. 6. Расчленение разнозначной эпюры моментов Если коэффициенты ? нс 1 и ? нк 1, то формула (32) СНиП II принимает следующий вид

    22 Стр. 22 из 143 M д = M с /(K нс ? с ) + M к /(K нк ? к ). (17) Когда в пределах каждой половины кососимметричного нагружения сохраняется асимметрия, производить дальнейшее разбиение на C и K не следует, так как возникающая при этом погрешность незначительна. Пример разложения несимметричной схемы нагружения на C и K показан на рис. 5, значения коэффициентов ? нс и ? нк приняты по табл. 16. При разнозначной эпюре моментов она расчленяется на плюсовую и минусовую, а затем, если одна из них или обе несимметричные, производится их разделение на C и K (рис. 6.) Для решения задачи в случае постоянной сжимающей силы по длине стержня, шарнирно закрепленного по концам, применим принцип суперпозиции. Значение момента M для расчетного сечения в пролете при этом условии выражается в виде алгебраической суммы его составляющих M j /( Kн j?ск ) M д = j 1,2,. (18) Сжимающая осевая сила N при шарнирном закреплении стержня по концам не влияет на величины опорных моментов и они не будут изменяться. Для расчетной схемы по рис. 6 момент в пролете где M д = -M 1 /(K н1 ? с ) + M 2 (l/2 — x)/(k н2 ? к l/2) + M x /(K из ? с ), M 1 = (M А + M В )/2, M А > M В ; M 2 = (M А — M В )/2; M x = qx(l — x)/2; используя формулу (31) СНиП II и коэффициенты из табл. 16, находим K н1 = 0,81 + 0,19? с ; K н2 = 1,62-0,62? к ; K из 1; ? с = 1 — ? 2 с N/(3000R с F); ? к = 1 — ?2 к N/(3000R с F); ? с = l/r = 2? к При расчете сжато-изгибаемых стержней, заделанных одним или обоими концами, необходимо учитывать упругость их защемления. Это объясняется невозможностью обеспечить для деревянных элементов жесткое защемление из-за возникающих напряжений смятия поперек волокон и соответствующих им больших деформаций, а также других причин, приводящих к повороту торцового сечения. Данное обстоятельство учитывается при расчете на устойчивость центрально сжатых элементов путем увеличения значений коэффициента ? 0 (см. п СНиП II-25-80). Опорные моменты в стержне i — j с упругим защемлением обоих концов равны M i = m i (?m 0 j + K j M0 i )/[2(K i K j — ?2 )]; (19) M j = m j (?m 0 i — K i M0 j )/[2(K i K j — ?2 )]. Опорный момент в стержне i j с упругим защемлением одного i-го конца следует определять по формуле: 0 M i mi /( mi M i 0 M i mi /( mi ?) при другом шарнирно опертом конце; vtgv) при другом свободном конце. В формулах (19) и (20) приняты следующие обозначения: M 0 — опорный момент при жестком защемлении определяется: при действии поперечной (20)

    ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ В ВОПРОСАХ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ. Учебное пособие

    Николай Батюньков 1 лет назад Просмотров:

1 В.Г. МИРОНОВ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕЛЬНОГО, СОСТАВНОГО И КЛЕЁНОГО СЕЧЕНИЙ Учебное пособие Нижний Новгород 2017

2 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» В.Г. Миронов ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕЛЬНОГО, СОСТАВНОГО И КЛЕЁНОГО СЕЧЕНИЙ Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Нижний Новгород ННГАСУ 2017

3 ББК 38.55Я7 М64 УДК (075) Рецензенты: Рощина С. И. д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительных конструкций ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» Лабудин Б. В. д-р техн. наук, профессор кафедры инженерных конструкций и архитектуры ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова» Миронов В. Г. Деревянные конструкции в вопросах и ответах. Расчёт элементов цельного, составного и клеёного сечений. [Текст]: учеб. пособие /В. Г. Миронов; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т Н. Новгород: ННГАСУ, с. ISBN В пособии собраны сведения о древесине как конструкционном материале, приведены примеры расчета элементов деревянных конструкций цельного, составного и клеёного сечений. Материал изложен в форме вопросов и ответов. Пособие включает часть курса «Конструкции из дерева и пластмасс». Предназначено для студентов строительных специальностей, а также может быть полезно специалистам проектных организаций и производственных предприятий. Ил. 26. Табл. 13. Библиогр. 9 назв. ББК 38.55Я7 ISBN В.Г. Миронов,2017 ННГАСУ

4 3 Содержание 1. ДРЕВЕСИНА КАК КОНСТРУКЦИОННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Запасы деловой древесины в нашей стране и основные лесоматериалы, применяемые в строительстве Породы древесины, произрастающие в нашей стране,и области их применения Основные особенности макро- и микростроения древесины как конструкционного строительного материала Влага в древесине. Её состояние. Характерные значения влажности древесины Влияние влаги в древесине на состояние и свойства деревянных элементов Влияние на влажность древесины относительной влажности окружающего воздуха Основные физические свойства древесины Виды лесоматериалов, используемых в строительстве Строительная фанера. Её виды и марки. Другие слоистые материалы из древесины Достоинства и недостатки древесины как конструкционного материала Влияние реологических свойств древесины на её прочность и деформативность. Характерные значения прочности (сопротивления) древесины Влияние влажности древесины на её прочность Влияние на прочность древесины температуры окружающей среды Гниение древесины. Чем оно вызывается?как протекает процесс гниения? Благоприятные и неблагоприятные для гниения условия эксплуатации древесины Конструктивные меры защиты древесины от гниения Химические меры защиты древесины от гниения.антисептики. Деление их по группам Существующие способы антисептирования древесины Условия и суть горения древесины Конструктивные мероприятия по предотвращению возгорания древесины Химические меры борьбы с возгоранием древесины Химическая коррозия древесины. Когда она происходит? Необходимость и способы защиты от химической коррозии РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС Основные положения расчёта по предельным состояниям Предельное состояние конструкции. Группы предельных состояний для конструкций из дерева и пластмасс, их аналитические выражения Понятие о нагрузках. Что такое нормативная нагрузка? Что такое расчётная нагрузка? Возможные сочетания нагрузок при расчёте конструкций Что такое нормативное и расчётное сопротивления? Как они определяются? Пример назначения расчётного сопротивления древесины при расчёте деревянных конструкций в зданиях или сооружениях Расчёт элементов цельного сечения Предельное состояние и расчет центрально-растянутого деревянного элемента. Примеры использования в конструкциях зданий и сооружений Предельные состояниях центрально-сжатых деревянных элементов. Примеры использования таких стержней в конструкциях. Что такое «короткий» и «длинный» стержень? На что и как это влияет? Какая площадь поперечного сечения центрально-сжатого стержня принимается во внимание для расчёта на прочность,на устойчивость? Физический смысл коэффициента продольного изгиба. Какие значения он принимает? Как вычисляется гибкость деревянных стержней? Учитываются ли условия закрепления концов стержня при расчёте его на сжатие? Если да, то как? Существуют ли ограничения для гибкости сжатых стержней? Как проверить несущую способность или подобрать сечение центрально-сжатого стержня? Пример проверки прочности и устойчивости центрально-сжатой шарнирно-опертой стойки при известных усилии, размерах сечения и условиях эксплуатации Определение прямоугольного сечения центрально-сжатого деревянного элемента на примере стойки каркаса здания Когда наступают предельные состояния для изгибаемого деревянного элемента? Как рассчитывают его? Как подобрать сечение или определить предельную (допустимую) нагрузку? Что представляет собой коэффициент устойчивости плоской формы изгиба? Как он вычисляется? Когда не требуется проверка устойчивости плоской формы изгиба? Как определяется прогиб изгибаемых элементов? Пример проверки жесткости балки и подбора сечения из условия жесткости Где возникают скалывающие напряжения при изгибе? Как осуществляется проверка балки на

5 4 скалывание? Определение безопасных размеров сечения изгибаемого деревянного элемента на примере балки подвесного чердачного перекрытия Что такое косой изгиб? Как проверить прочность и жёсткость такого элемента? Каким должно быть рациональное сечение элемента? Пример проверки прочности и жёсткости деревянного элемента, работающего на косой изгиб Как рассчитываются растянуто-изгибаемые стержни? Проверка прочности растянуто-изогнутого элемента, эксплуатируемого в конструкции неотапливаемого здания Проверка прочности растянутого деревянного элемента с односторонним вырезом, выполненном в процессе эксплуатации Что такое сжато-изгибаемые стержни? Какие предельные состояния в них могут возникнуть и как они рассчитываются? Формула (2.35) справедлива только тогда, когда при разложении эпюры М симметричная эпюра и кососимметричная эпюра (на половине длины) имеют форму, близкую к параболе или прямоугольнику. Как поступать, если эти эпюры имеют другую форму? Вычисление в общем виде изгибающего момента М д для сжато-изгибаемого элемента Вычислите в общем виде момент по деформированной схемем д для элемента, показанного на рис. 2.15, А Расчёт клеёных элементов Каковы особенности расчёта клеёных деревянных элементов? Перечислите их и поясните Покажите на примере, как проверяется несущая способность и жесткость изгибаемого клеёного деревянного элемента с постоянным прямоугольным сечением, если известны конструктивное решение и величина распределённых по площади нагрузок Пример определения предельной нагрузки на деревянную балку из условия прочности и жёсткости при известных размерах и её расположении в конструкциях здания Как рассчитываются на прочность и устойчивость клееные сжатые стержни переменного сечения? Как рассчитываются на прочность и устойчивость плоской формы деформирования изгибаемые клеёные балки переменного сечения? Как рассчитываются на прочность, устойчивость и жёсткость сжато-изгибаемые клееные элементы переменного сечения? Расчёт элементов составного сечения на податливых связях Назовите основные виды элементов составного сечения на податливых связях. Дайте им классификацию Чем отличается расчёт составных центрально-сжатых стержней от расчёта стержней цельного лечения? Как проверить прочность и устойчивость сжато-изгибаемого составного стержня? Как определить необходимое количество связей в нём? Расчёт элементов на смятие древесины Что такое смятие древесины? Как определяется расчетное сопротивление смятию? Как рассчитывают элементы на смятие? ПРИЛОЖЕНИЯ Список использованной литературы. 95

6 1. ДРЕВЕСИНА КАК КОНСТРУКЦИОННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Запасы деловой древесины в нашей стране и основные лесоматериалы, применяемые в строительстве По запасам деловой древесины на корню Россия занимает первое место в мире. Эти запасы оцениваются цифрой 62 млрд куб. м. При ежегодном естественном приросте 650 млн куб. м объем годовых заготовок составляет около 400 млн куб. м. На нужды строительства идет почти половина этого объема. Таким образом, объём применяемой в строительстве древесины в два раза превышает кубатуру бетона и железобетона, производимых в стране, а тоннаж вывозимой из леса древесины значительно превышает тоннаж стали, выплавляемой страной в год. Таким образом, Россия имеет достаточно богатую сырьевую базу по древесине. Ощутимый «голод» народного хозяйства в древесине как строительном материале связан у нас скорее не с недостатком лесов, а с нерациональным использованием лесных богатств, отсутствием хорошей системы лесовосстановительных работ, неравномерным распределением лесных массивов по площади страны и нерадивым отношением к лесоматериалам со стороны деревозаготовительной и деревоперерабатывающей промышленности. Основная масса (около 3/4) лесных площадей расположена в районах Сибири, Дальнего Востока и северных областей Европейской части страны. Почти 3/4 наших лесов состоит из наиболее ценных для строительства хвойных пород. Из них 2/5 занимает лиственница; 1/6 сосна; 1/8 ель; еще меньше пихта и кедр. Лиственные породы занимают около 1/4 площади лесов. Наиболее распространенной лиственной породой является берёза, занимающая почти 1/6 площади всех лесов Породы древесины, произрастающие в нашей стране, и области их применения Все породы древесины, произрастающие на нашей территории, делятся на хвойные и лиственные. Для изготовления основных элементов деревянных конструкций и строительных деталей используют, как правило, хвойную древесину. Хвойные деревья имеют прямые высокие стволы с небольшим количеством сучков относительно небольшой величины, позволяющие получать достаточно длинные прямолинейные лесоматериалы с ограниченным числом пороков. Наличие большого количества смолы позволяет хвойной древесине сопротивляться загниванию лучше, чем лиственной. Наиболее высоким качеством отличается сосновая древесина из северных районов Европейской части страны, где деревья растут медленно и дают более прочную древесину. Кроме сосны, к хвойным породам относятся ель, пихта, лиственница, кедр. Еловая древесина по качеству близка к сосновой, но имеет меньше смолы и хуже сопротивляется загниванию. Древесина лиственницы по прочности и стойкости к загниванию превосходит сосновую, но имеет пони-

7 женную прочность на скалывание. Лиственные породы почти не применяются для изготовления несущих строительных элементов, они хуже сопротивляются загниванию, в них больше крупных сучков, они реже бывают прямослойными. Все лиственные породы можно разделить на твердые лиственные (дуб, бук, береза, ясень, клен, вяз, граб) и мягкие лиственные (осина, липа, тополь, ольха). Твердые лиственные в свою очередь делятся на ценные (дуб, бук, клен, граб) и малоценные (береза). Древесину твердых лиственных пород можно использовать для изготовления небольших, но ответственных строительных деталей (например, вкладышей, шпонок, колодок, опорных подушек). Здесь вне конкуренции древесина дуба, поскольку именно она обладает повышенной твердостью, прочностью и сопротивляемостью загниванию. Березовая древесина при условии ее антисептирования часто используется взамен дубовой. Кроме того, она является основным сырьем для производства строительной фанеры. Осиновая, тополевая и другая древесина мягких лиственных пород используется для изготовления малонагруженных деталей временных зданий и сооружений Основные особенности макро- и микростроения древесины как конструкционного строительного материала Древесина является материалом растительного происхождения и вследствие этого имеет слоисто-волокнистое строение. Основную массу древесины (до 95% от общего объема ствола) составляют древесные волокна, расположенные вдоль ствола растущего дерева. Они состоят из удлиненных пустотелых оболочек отмерших клеток, называемых трахеидами и имеющих в сечении почти прямоугольную форму. Размеры отдельной трахеиды очень малы и составляют около 50 мкм по сечению и до 5 мм по длине. Соединяясь между собой по длине, они образуют пустотелое волокно. Множество волокон, объединенных межклеточным веществом, образуют прочный скелет ствола, который и придает древесине механическую прочность. Древесные волокна нарастают концентрическими слоями вокруг оси ствола, образуя годичные слои (или годовые кольца), состоящие из ранней и поздней древесины. Так как скорость роста дерева зависит от количества влаги и питательных веществ, то ранняя и поздняя древесина отличаются между собой по структуре. Например, та часть ствола дерева, которая наросла весной, когда влаги много и рост идет быстро, имеет трахеиды со стенкой толщиной 2 3 мкм это ранняя древесина. Другая часть древесины, которая образовалась в летне-осенний период, когда рост замедляется, называется поздней древесиной. Влаги в этот период меньше, но питательных веществ достаточно, поэтому толщина стенок трахеид увеличивается до 5 7 мкм, а общие размеры сечения уменьшаются. Таким образом, поздняя древесина в своём строении имеет меньше пустоты и больше древесного вещества. Она плотнее, темнее по цвету и, что самое главное, прочнее ранней древесины. Содержание поздней древесины у хвойных пород, например у сосны 6

8 колеблется от 10 до 30%. В конструкциях рекомендуется применять лесоматериалы с содержанием поздней древесины не менее 20 %. Схематически строение древесины хвойных пород показано на рис Из изложенного видно, что древесина имеет неоднородное строение, оно включает продольные трубки-трахеиды и объединяющее их межклеточное вещество, а по количеству годовых колец легко подсчитать возраст хвойного дерева. Но на этом не заканчиваются особенности строения древесины. Ее плотность изменяется не только в пределах каждого годового кольца, но и поперечного разреза всего ствола. Например, средняя часть стволов сосны, кедра и лиственницы имеет более темный цвет, содержит больше смолы и называется ядром. Внутренняя часть стволов ели и пихты не имеет явно выраженного ядра, но состоит из спелой древесины. Неоднородность строения древесины усугубляется еще и тем, что, кроме древесных волокон, ствол имеет горизонтальные (радиальные) сердцевидные лучи, мягкую сердцевину, смоляные ходы, сучки и снаружи покрыт мягкой корой. Понятно, что чем выше степень неоднородности, тем ниже механические характеристики древесины. Однако неоднородность образуется не только на стадии роста, но и при хранении и обработке лесоматериалов. Все участки древесины, где нарушена ее однородность, называют пороками. К естественным порокам относятся сучки, сердцевина, свиль, наклон волокон (косослой) и пр. Другими пороками, образующимися в процессе хранения, обработки, изготовления и эксплуатации древесины, являются: гниль, червоточина, усушечные трещины, покоробленность и др. Недопустимыми пороками древесины в конструкциях являются гниль, червоточина, трещины в зонах скалывания, свиль. В зависимости от содержания пороков пиломатериалы хвойных пород делятся на четыре сорта: отборный, первый, второй, третий. В несущих конструкциях применяют в основном пиломатериалы первого и второго сортов, реже третьего. 7

9 8 Рис Строение хвойной древесины: а — поперечное строение ствола; б — микроструктура; в-продольный (тангентальный разрез ствола); 1- годичный слой; 2- ядро; 3- заболонь; 4- сердцевина; 5- ранняя древесина; 6- поздняя древесина; 7- клетки-трахеиды; 8- кора 1.4. Влага в древесине. Её состояние. Характерные значения влажности древесины Кроме пустотелых волокон, межклеточного вещества, смолы и сердцевинных лучей, древесина содержит большое количество влаги (воды с растворенными в ней солями). Всю влагу, содержащуюся в древесине, можно разделить на три вида: свободную влагу частично или полностью она заполняет внутреннюю полость клеток и межклеточное пространство; гигроскопическую влагу эту влагу впитали в себя стенки клеток; химически связанную влагу она входит в химический состав древесинного вещества. Свободная и гигроскопическая влага может быть удалена из древесины путем сушки любым из известных способов. Химически связанная влага выделяется из древесины лишь при химической ее переработке и при горении. Древесина, абсолютно не содержащая свободную и гигроскопическую влагу, называется абсолютно сухой. Свежесрубленная древесина содержит % влаги, другимии словами, имеет влажность %. Влажность сплавной древесины доходит до 200%.

10 Влажность древесины это выраженное в процентах отношений массы воды, содержащейся в древесине, к массе абсолютно сухой древесины; Наличие в древесине гигроскопической влаги в максимальном количестве является точкой насыщения волокон. Для хвойных пород она наступает при влажности, равной, примерно, 30%. Увеличение влажности древесины приводит к появлению свободной влаги. Другим характерным значением влажности является стандартная влажность, равная по международным стандартам 12% Влияние влаги в древесине на состояние и свойства деревянных элементов Количество влаги, содержащейся в древесине, самым активным образом влияет практически на все ее свойства и на состояние деревянных элементов. Например, в процессе увеличения количества гигроскопической влаги оболочки волокон (клеток) увеличиваются в размерах, а значит, увеличиваются размеры и деревянного элемента. При высыхании древесины происходит обратный процесс. Иными словами, идет набухание или усушка, которые тем больше, чем больше плотность древесины. Наибольшая усушка или разбухание происходят поперек волокон, перпендикулярно годовым кольцам и достигают здесь 12%. В тангентальном направлении (параллельно касательной к годовым кольцам) усушка или разбухание составляют 6%, а вдоль волокон они не превышают, как правило, 0,3%. Изменение влажности древесины выше точки насыщения волокон (30%) не влечет за собой изменения объема деревянного элемента или его коробления. Коробление или растрескивание есть следствие неравномерного (от поверхности к центру) высыхания деревянного элемента или сортамента и связанного с ним развития деформаций усушки или внутренних напряжений. Коробление бывает продольным и поперечным. Поперечное проявляется в форме превращения квадратного сечения в прямоугольное или ромбическое, а прямоугольного сечения доски в желобчатое с вогнутостью со стороны наружных годовых колец. Продольное коробление проявляется в форме выгиба доски по длине, а наличие косослоя дополнительно усугубляет деформации, создавая пропеллерность доски. Коробление характерно для тонких и мелких сортаментов. Крупные сортаменты, такие, как бревна и брусья, чаще имеют усушечные трещины, так как неравномерность распределения влажности по толщине здесь ощутимее, и внутренние напряжения больше. Характерная картина усушки и коробления пиломатериалов показана на рис Изменение влажности ведет также к изменению плотности, теплопроводности, упругости и прочности древесины. Поэтому большинство физико-механических и теплофизических свойств древесины можно сравнивать или нормировать, договорившись заранее о значении влажности, при которой определяются сравниваемые характеристики. Согласно международной договоренности она принята равной 12% и названа стандартной. Для строительных деталей должна использоваться древесина с влажностью, как правило, в пределах от 10 до 25% 9

11 в зависимости от ТВУЭ (температурно-влажностных условий эксплуатации). 10 Рис Усушечные трещины и коробление древесины: а расположение усушечных трещин в брусе; б изменение формы сечения пиломатериалов, выпиленных из бревна; в коробление досок в зависимоси от расположения годовых колец 1.6. Влияние на влажность древесины относительной влажности окружающего воздуха Древесина обладает свойством гигроскопичности, то есть изменяет свою влажность в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха. Например, при неизменных значениях температуры и влажности воздуха влажность древесины будет стремиться к определенной величине, называемой устойчивой влажностью. Древесина может ее достигнуть, либо поглощая влагу из воздуха (сорбция), либо отдавая ее в воздух (десорбция). Устойчивую влажность, практически одинаковую при сорбции и десорбции, называют равновесной влажностью (W p ). Влагу из воздуха могут поглощать только стенки клеток, поэтому появление свободной влаги при этом невозможно, даже если воздух будет максимально насыщен водяными парами. Максимальное значение устойчивой влажности равно точке насыщения волокон древесины и, значит, составляет 30% при температуре 20 С и влажности воздуха 100%. Знание этого явления важно при выборе значений влажности древесины в изготавливаемых конструкциях и для определения режимов сушки лесоматериалов. Если, например, сильно «пересушить» доски, предназначенные для изготовления клееных деревянных конструкций, эксплуатация которых будет осуществляться при высоких значениях относительной влажности воздуха и положительных температурах, в клеевых швах будут развиваться значительные, не учтенные расчетом внутренние напряжения, которые при определенных значениях приведут к расслоению

12 конструкций. Если же древесину недосушить, в конструкциях элементы могут получить коробление или усушечные трещины. И то, и другое снижают эксплуатационные качества конструкций, снижают их долговечность и надежность. По этой причине в табл. 1 СНиП П приводятся максимально допустимые значения влажности древесины для конструкций в соответствии с температурно-влажностными условиями (ТВУЭ) их эксплуатации. Для подбора необходимого значения влажности конкретного лесоматериала пользуются диаграммами равновесной влажности, разработанными П. С. Серговским на основе тщательно поставленных экспериментов (рис. 1.3). 11 Рис Диаграмма равновесной влажности древесины, по которой легко определить влажность последней, зная температуру и влажность окружающего воздуха 1.7. Основные физические свойства древесины Наиболее важными физическими свойствами древесины при рассмотрении ее как материала для строительных конструкций являются ее плотность, температурное расширение, теплопроводность и теплоемкость. Плотность древесины зависит от целого ряда факторов: особенности строения породы дерева; количества поздней древесины; толщины стенок трахеид; количества влаги (влажности). Само древесинное вещество для всех пород имеет почти постоянный удельный вес, равный в среднем 1,54. Однако плотность даже одной породы древесины может колебаться в значительных пределах. В основном плотность зависит от влажности древесины, поэтому сравнение плотности различных пород необходимо осуществлять при стандартной влажности. В расчётах плотность сосны при благоприятных условиях эксплуатации

13 (например, группы ТВУЭ А1, А2, Б1, Б2 по табл. 1 [1]) принимается равной 500 кг/м 3. В других случаях она выше и принимается равной 600 кг/м 3. Плотность лиственницы соответственно равна 650 и 800 кг/м 3, а таких пород, как дуб, бук, береза, клен, граб 700 и 800 кг/м 3. Твёрдость древесины весьма невысока. Она выражается величиной силы (в Ньютонах), необходимой для выдавливания стальной полусферы радиусом 5,64 мм. Для древесины сосны поперек волокон она равна всего 1000 Н. Это свойство облегчает обработку древесины, но делает ее поверхность легко повреждаемой. Малая твёрдость и волокнистое строение дают возможность относительно легко забивать гвозди в древесину, которые затем прочно удерживаются окружающими волокнами, раздвинутыми острием гвоздей. Температурное расширение материалов при нагревании характеризуется коэффициентом линейного расширения ?. В древесине оно неодинаково для направлений вдоль и поперек волокон. Вдоль волокон коэффициент линейного расширения составляет величину (3 5) 10-6 град- 1. Это в 2-3 раза меньше, чем у стали (11, град -1 ). Поперек волокон температурное расширение древесины больше в 7 10 раз, чем вдоль волокон. Низкие значения коэффициента линейного расширения у древесины исключают необходимость устройства температурных швов в зданиях практически любой длины, в отличие от зданий из железобетона, металла и кирпича. Теплопроводность является важной характеристикой строительного материала, так как определяет его сопротивление теплопередаче при неодинаковой температуре на противоположных сторонах созданного из него элемента. Теплопроводность оценивается коэффициентом теплопроводности?, величина которого для древесины сосны воздушной влажности поперек волокон колеблется в пределах от 0,12 0,15 ккал/м ч град (0,14 0,17 Вт/м С). Для направления вдоль волокон этот коэффициент равен 0,26-0,30 ккал/м ч град (0,30 0,35 Вт/м C). Для сравнения отметим, что коэффициент теплопроводности стали равен 50 ккал/м ч град (58 Вт/м С), алюминия 190 ккал/м ч град (221 Вт/м С), железобетона 1,2 1,4 ккал/м ч град (1,4 1,6 Вт/м С), кирпичной кладки 0,6 0,7 ккал/м ч град (0,7 0,8 Вт/м С). Отсюда понятно, почему деревянная стена из брусьев толщиной 15см по теплопроводности эквивалентна кирпичной стене толщиной в 2,5 кирпича. Теплоёмкость древесины имеет, напротив, высокое значение, что позволяет относить ее к «теплым» материалам, прикосновение к которым даже на холоде не создает неприятных ощущений. Коэффициент теплоемкости древесины сосны воздушной влажности С= 1,6 Дж/кг С Виды лесоматериалов, используемых в строительстве Лесоматериалы, получаемые строительством, делятся на круглые и пиленые (рис. 1.4). Круглые лесоматериалы — бревна получаются в результате распиловки ствола дерева (хлыста) на части длиной от 4,0 до 6,5 м. Бревна имеют естественную усечённо-коническую форму. Естественное уменьшение

14 диаметра ствола дерева (а значит, и бревна) от комля к вершине носит название сбега. В среднем для сосны и ели сбег составляет величину 0,8 см на один метр длины бревна. Для лиственницы эта цифра 1,0 см на один метр длины. Диаметр бревна (или его толщина, как принято в ГОСТах) измеряется в верхнем отрубе и должен быть не менее 14 см. Бревна диаметром менее 14 см называют подтоварником и применяют для временных построечных сооружений или в качестве стропильных ног небольшого пролета. Пиленые лесоматериалы пиломатериалы получают в результате продольной распиловки бревен (пиловочника) на лесопильных рамах или круглопильных станках. Наиболее распространенными из пиломатериалов являются брусья, доски, бруски. Брус пиломатериал толщиной более 10 см и шириной менее двойной толщины. Различают чистообрезные брусья, а также двух- и четырёхкантные брусья. Последние имеют соответственно две или четыре плоские стороны, но вместо углов скругленную естественную поверхность бревна. Доска пиломатериал толщиной до 10 см и шириной более двойной толщины. Доски также бывают чистообрезные или необрезные (с обзолом). Последние в несущих конструкциях не применяются. Брусок пиломатериал толщиной до 10 см, шириной менее двойной толщины. Все пиломатериалы, выпускаемые промышленностью, имеют стандартные размеры сечения. Сортамент чистообрезных брусьев, досок и брусков приводится в ГОСТах (Например, для сосновых и еловых пиломатериалов ГОСТ 24454). Сокращенный сортамент рекомендует следующие размеры поперечного сечения пиломатериалов: толщина 19, 25, 32, 40, 44, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225 и 250 мм; ширина 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250 мм. Практически пиломатериалы шириной или толщиной более 150 мм в центральных районах страны являются дефицитными, поэтому применяются ограниченно Строительная фанера. Её виды и марки. Другие слоистые материалы из древесины Строительная фанера представляет собой листовой полуфабрикат, состоящий из трех и более (нечетного числа) слоев лущеного древесного шпона

15 14 Рис Общий вид хвойного дерева (а) и пиленые материалы из него: 1-пластина; 2- шпала (лежень); 3- четвертина; 4- горбыль; 5- брус с обзолом (четырехкантный брус); 6- чистообрезной брус; 7- доска чистообрезная; 8- необрезная доска с тупым обзолом; 9- необрезная доска с острым обзолом толщиной от 0,3 до 3,0 мм, склеенного между собой при взаимно перпендикулярном направлении волокон древесины в смежных слоях. Наружные слои в фанере называют «рубашками», а внутренние серединными слоями. Различают лицевую и оборотную «рубашки». Лицевая «рубашка» содержит, как правило, меньше пороков древесины и дефектов обработки, чем оборотная «рубашка» и серединные слои. Для несущих конструкций рекомендуется применять березовую клееную фанеру по ГОСТ * марок ФБС и ФБВ. Для изготовления рубашек клееной фанеры применяется шпон пяти сортов, обозначаемых буквами А, АВ, В. ВВ, С. Для изготовления серединных слоев шпон трех сортов, обозначаемых цифрами 1, 2, 3. В зависимости от содержания пороков в шпоне фанеру подразделяют на пять сортов. Обозначают сорта фанеры дробью, в числителе которой указывается сорт лицевой, а в А АВ В ВВ С знаменателе сорт оборотной «рубашки»: ; ; ; ;. Фанера марки ФСФ (склеенная фенолформальдегидными клеями) и марки ФК (склеенная карбамидными клеями) выпускается толщиной от 1,5 до 20 мм; длиной от 1225 до 2440 мм и шириной от 725 до 1525 мм. Влагосодержание в этой фанере АВ В ВВ С С

16 колеблется от 5 до 10 %. Фанера марки ФСФ, склеенная водостойкими клеями, обладает повышенной водостойкостью и рекомендуется для изготовления клеефанерных конструкций. Фанера марки ФК является средневодостойкой и может применяться только в конструкциях, эксплуатируемых в помещениях с сухим и нормальным режимами, при условии надежной защиты их от увлажнения. 15 Листовая форма является преимуществом фанеры по сравнению с другими лесоматериалами и в то же время хорошо сочетается с ними при изготовлении легких клеефанерных балок, панелей стен и плит покрытия, а также опалубки для бетонных работ. Перекрестное расположение волокон в слоях придает фанере меньшую анизотропию свойств в плоскости листов, чем у древесины, малую усушку и разбухание при изменениях влажности, как у древесины вдоль волокон. Бакелизированная фанера имеет такое же строение, как и клееная, однако ее наружные слои не только склеивают со средними, но и пропитывают водостойкими синтетическими смолами (водо- и спирторастворимыми). Листы бакелизированной фанеры имеют толщину 5 18 мм, длину мм и ширину мм. Она отличается от клееной большей водостойкостью и прочностью и применяется в конструкциях, работающих в особо неблагоприятных условиях. Прочность бакелизированной фанеры в 2,0 2,5 раза выше, чем хвойной древесины. Ее сопротивление скалыванию в 1,5 раза выше сопротивления скалыванию древесины вдоль волокон, а сопротивление срезу в 4,5 раза больше этой величины. В настоящее время в нашей стране фанеру производят не только из древесины березы, но и из древесины хвойных пород. Известны также другие слоистые материалы, изготавливаемые на основе древесного шпона. Это фанерные плиты марок ПФ-А, ПФ-Б, ПФ-В, ПФ-Х, ПФ- Л, гофрированная и армированная фанера, столярные плиты и др. Фанерные плиты выпускаются в соответствии с ГОСТ * и имеют марки ПФ-А, ПФ-Б, ПФ-В, ПФ-Х и ПФ-Л. Отличаются они между собой взаимным расположением волокон древесины в смежных слоях: ПФ-А имеет взаимно перпендикулярное направление волокон во всех слоях; ПФ-Б имеет каждый пятый слой с поперечным направлением волокон; ПФ-В имеет поперечное направление волокон только в среднем слое, а ПФ-Х и ПФ-Л имеют только однонаправленные слои.

17 Достоинства и недостатки древесины как конструкционного материала Древесина, как всякий строительный материал, имеет свои положительные и отрицательные качества. К достоинствам древесины относятся следующие качества: Небольшая плотность в сравнении с другими материалами. Например, плотность сосны в воздушно-сухом состоянии составляет кг/м 3, в то время как плотность стали равна 7850 кг/м 3, плотность бетона 2000 кг/м 3, а железобетона 2500 кг/м 3. Это обстоятельство позволяет деревянным конструкциям выгодно отличаться от других конструкций своим весом. Высокая удельная прочность, измеряемая отношением расчётного сопротивления материала к его плотности. Например, R 15,0МПа удельная прочность древесины сосны — R уд = = = 30, 0. ? 0,5 т 3 м R удельная прочность стали марки ВСт 3сп- R 240 МПа = = ? 7,85 т 3 м уд = 30,5. Таким образом, удельная прочность древесины отличается от удельной прочности стали всего на 1,6 %. Удельная прочность железобетона или кирпичной кладки значительно ниже. Низкий коэффициент теплопроводности, составляющий всего 0,14 0,17 Вт/м С при направлении теплового потока поперек волокон древесины. Это позволяет использовать массивные деревянные конструкции одновременно в качестве несущих и ограждающих. Относительно низкий коэффициент температурного расширения, меньший в 2 2,5 раза, чем у стали. Это позволяет обходиться в зданиях и сооружениях из древесины без температурных швов. Высокая химическая стойкость по отношению к агрессивным солевым и кислотным средам. По химической стойкости с древесиной могут конкурировать лишь некоторые виды пластмасс. Лёгкость обработки, хорошая гвоздимость, высокие акустические качества, богатство сырьевой базы. Главными недостатками древесины, как конструкционного материала, являются следующие свойства: неоднородность, вызываемая особенностями строения материала, наличие

18 естественных пороков и явно выраженная анизотропия, все это приводит к значительному разбросу показателей прочности и неодинаковости свойств древесины по отношению к направлению волокон; зависимость свойств древесины, как от ее собственной влажности, так и от влажности окружающей среды; подверженность древесины загниванию и повреждению древоточцами; подверженность древесины возгоранию. В практике проектирования и применения деревянных конструкций первые два недостатка следует учитывать, а влияние последних сводить до минимума или исключать полностью, опираясь на существующие методы Влияние реологических свойств древесины на её прочность и деформативность. Характерные значения прочности (сопротивления) древесины Древесина является природным полимером, поэтому её механические свойства должны изучаться только с учётом реологии науки об изменении, свойств материала во времени под воздействием тех или иных факторов, например, нагрузок. Известно, что при быстром, кратковременном воздействии нагрузки древесина сохраняет значительную упругость и подвергается сравнительно небольшим деформациям. При длительном действии неизменной нагрузки деформации во времени существенно увеличиваются. Если деревянному элементу, например балке, задать неизменную во времени деформацию (прогиб), то напряжения в ней со временем уменьшаются релаксируют. Если же деревянный элемент загрузить неизменной во времени нагрузкой, то будут расти деформации. Таким образом, с увеличением длительности нагрузки, действующей на деревянный элемент, его прочность падает, а деформативность возрастает. Различают временную прочность (временное сопротивление) R вр и длительную прочность (длительное сопротивление) R дл древесины, а также нормативное R н и расчётное R сопротивления древесины, зависящие от первых двух значений. Величина R используется при расчетах деревянных конструкций на прочность и устойчивость. Для обоснованного ее назначения необходимо знать прочность (или временное сопротивление) чистой древесины, определяемое путем испытания большого количества стандартных образцов. Общий вид их показан на рис. 1.5, а диаграмма работы древесины при стандартных испытаниях на сжатие и растяжение на рис. 1.5а. Средние значения временного сопротивления для чистой древесины сосны при влажности 12% и комнатной температуре; согласно СНиП II-25-80, равны: на сжатие 44 МПа; на растяжение 100 МПа; на изгиб 80 МПа; на скалывание 7 МПа. При изменении условий испытания тех же образцов легко заметить, что их прочность зависит от скорости роста силы, прикладываемой к ним на 17

19 испытательной машине. Объясняется это тем, что чем медленнее растут напряжения в древесине, тем большие деформации появляются в образце и тем большее влияние на прочность оказывают реологические свойства микроструктуры древесины. 18 Рис Стандартные малые образцы для испытания древесины на прочность: а- на сжатие; б- на скалывание вдоль волокон; в- на растяжение; г- на изгиб Рассмотрим это на примере диаграммы работы древесины на сжатие (рис. 1.6), изобразив в одних координатах результаты машинных и длительных испытаний ступенчато-возрастающей нагрузкой. Из рисунка 1.6 видно, что при заметном (примерно на 45 48%) снижении длительной прочности под воздействием ступенчато-возрастающей нагрузки происходит и заметное увеличение деформаций, соответствующих одним и тем же напряжениям.

20 19 Рис. 1.5а. Диаграммы работы древесины по результатам стандартных испытаний:1- на сжатие; 2- на растяжение Рис.1.6. Диаграммы работы древесины при машинных (2) и длительных (1) испытаниях

21 Причем при одинаковом приращении напряжений деформации увеличиваются тем больше, чем ближе напряжения к длительному сопротивлению. Если рассмотреть диаграмму «загрузка разгрузка» деревянного образца, то можно встретить два конкретных случая: в одном случае остаточные деформации будут отсутствовать (рис. 1.7, а), а в другом будут иметь место (рис. 1.7 б). 20 Рис Диаграмма «нагружение разгружение», которая показывает, что с ростом напряжений до предела пропорциональности в материале появляются остаточные деформации Определяется это уровнем напряжений в древесине и тем, превышают ли они некий «предел упругости» древесины или нет. Можно провести другой эксперимент. Одинаковые образцы загрузить различными по величине нагрузками, которые составляют некоторую часть от временной разрушающей нагрузки. Мы увидим, что разрушение их произойдет через различные промежутки времени: чем выше нагрузка, тем быстрее разрушатся образцы, если напряжения в них будут выше длительного сопротивления R дл. Сказанное можно изобразить диаграммой, показанной на рис Напряжения, лежащие ниже асимптоты на рис. 1.8, не приводят к разрушению, как бы долго нагрузка ни действовала.

22 21 Рис Кривая длительного сопротивления древесины при растяжении Переход от временного сопротивления древесины к её длительному сопротивлению на практике производится умножением первого на коэффициент длительного сопротивления т дл, изменяющийся для древесины при постоянно действующей нагрузке от 0,5 до 0,55. Однако реальные деревянные конструкции в действительности находятся под воздействием комплекса нагрузок с различной длительностью действия: постоянных, действующих весь срок службы конструкции; временных длительных, действующих в течение нескольких недель или месяцев; временных кратковременных, действующих в течение нескольких часов или суток. Понятно, что величина фактической прочности древесины зависит от соотношения этих нагрузок, поэтому преимущественное влияние постоянных и длительных временных нагрузок специально учитывается в расчете (см. п.5.2, в СНиП II актуализированная версия или СП ). Факт наличия нагрузки от снега не круглый год, а всего лишь 4 месяца, учитывается в нормах коэффициентом длительного сопротивления, равным 0,66, а не 0,55 или 0,50. Названные выше сопротивления древесины не могут служить расчетными ее характеристиками, так как являются усредненными величинами той или иной прочности. На практике нельзя допускать, чтобы значения прочности опускались ниже принятой нормированной величины. Иначе произойдет разрушение конструкции. Здесь следует ориентироваться на минимальное вероятное статистическое значение прочности (сопротивление) древесины с учетом отрицательного влияния ее пороков и масштабного фактора таким значением является нормативное сопротивление древесины. Но и этим значением прочности нельзя пользоваться в инженерных расчетах, так как оно не учитывает повышенные требования к степени обеспеченности получаемых при расчете результатов. Поэтому расчётным значением прочности древесины следует считать расчётное сопротивление R.

23 Влияние влажности древесины на её прочность Экспериментально установлено, что при повышении, влажности древесины от 0% до точки насыщения волокон ее прочность, в том числе и длительная, уменьшается почти в 3,5 раза, а деформативность увеличивается, снижая тем самым модуль упругости. Рост влажности свыше 30% не приводит к дальнейшему снижению прочности. Для приведения показателя прочности древесины R w, определенного при некоторой влажности w, к прочности древесины при стандартной влажности R 12 существует эмпирическая формула = (1 + ( 12)), (1.1) где: поправочный коэффициент, принимаемый по табл. 1.1; влажность древесины в момент испытания. Следует иметь в виду, что формула (1.1) приведения прочности справедлива лишь в пределах изменения влажности от 8 до 23%. За этими пределами действует другая зависимость, которая не приводится здесь, так как имеет невысокое практическое значение. Таблица 1.1 Напряженное состояние Значения ? для приведения R w к влажности 12 % Сжатие вдоль волокон 0,05 Статический изгиб 0,04 Скалывание вдоль волокон 0, Влияние на прочность древесины температуры окружающей среды Опыты показывают, что прочность древесины любой влажности зависит от температуры: с повышением температуры в определенных пределах прочность падает. Например, изменение установившейся температуры окружающего воздуха от 20 С до 50 С приводит к потере почти 20% прочности древесины. Примером этому могут служить многочисленные случаи разрыва растянутых деревянных элементов (например, нижних поясов дощатых ферм), длительное время эксплуатирующихся в помещениях с высокими значениями установившейся температуры при отсутствии в них необходимого запаса прочности. Пересчёт прочности древесины при стандартной температуре (20 С) R 20 к прочности при заданной температуре (Т) осуществляется по формуле: = ( 20), (1.2) где: прочность древесины при заданной температуре; поправочное число, принимаемое по табл Формула (1.2) действительна в пределах изменения температур от 20 до 50 С. Пересчёт прочности по ней следует производить после пересчёта прочности

24 к влажности 12%. Порода древесины сжатие вдоль волокон 23 статический изгиб, МПа скалывание вдоль волокон Таблица 1.2 растяжение, % Сосна 0,35 0,45 0,04 0,4 Ель 0,25 0,30 Лиственница 0,45 0,30 Пихта 0,25 Береза 0,45 По приведенной выше формуле можно также перейти от прочности древесины, полученной путем испытания ее образцов при нестандартной температуре, к ее прочности при температуре 20 С Гниение древесины. Чем оно вызывается? Как протекает процесс гниения? Гниение есть процесс разрушения древесины простейшими растительными микроорганизмами, которые называются дереворазрушающими грибами. Дереворазрушающие грибы развиваются из микроскопических клеток-спор, которые легко переносятся движением воздуха, ветром, дождем, насекомыми от зараженных участков земли или леса к чистым. Все дереворазрушающие грибы делятся на лесные, биржевые и домовые. Последние являются наиболее опасными, так как разрушают клетчатку (целлюлозу), образующую скелет древесины. Они разрушают древесину строительных конструкций в процессе их эксплуатации. Процесс разрушения древесины происходит в два этапа: сначала под воздействием ферментов, выделяемых грибами, происходит осахаривание целлюлозы, которая, присоединяя молекулу воды, превращается в водорастворимую глюкозу; затем происходит окисление глюкозы кислородом из воздуха, которая под воздействием тех же ферментов распадается на углекислый газ и воду. Таким образом, для первого этапа требуется некоторое количество воды, а на втором из воздуха потребляется кислород. Прорастая, споры образуют тонкие нити-гифы, которые, разрастаясь, образуют грибницу источник новых спор. Древесина при этом окрашивается в бурый цвет, покрывается тонкими трещинами и распадается на призматические кусочки, полностью теряя свою прочность.

25 Благоприятные и неблагоприятные для гниения условия эксплуатации древесины Зная природу и механизм гниения древесины, легко понять, что для ее гниения необходимы определенные благоприятствующие условия. Таковыми следует считать: начальную влажность древесины не ниже 18 20%; присутствие воздуха (или свободного кислорода); положительные температуры от 5 до 45 С; отсутствие возможности быстрого высыхания древесины. Древесина с влажностью более 75% гниет медленно, а в воде абсолютно не гниет. Последний факт позволяет строителям возводить деревянные фундаменты и основания, залегающие ниже уровня грунтовых вод или воды в близлежащих водоемах. При отрицательных температурах вода в древесине замерзает, и древесина не гниет. При температурах выше 45 С вода из древесины быстро испаряется и древесина не гниет. Названные выше условия прекращают развитие грибов, но не убивают их, поэтому при изменении условий гниение может возобновиться. Если же нагреть древесину до температуры 80 С, то споры грибов и грибница погибают и происходит стерилизация древесины Конструктивные меры защиты древесины от гниения Для обеспечения длительного срока службы древесины в деревянных конструкциях необходимо, в первую очередь, создать такие условия се эксплуатации, которые препятствовали бы развитию дереворазрушающих грибов. Этого можно добиться, если предусмотреть на стадии проектирования, строительства и эксплуатации, следующие конструктивные мероприятия: использовать для изготовления конструкций сухие лесоматериалы (с влажностью ниже 20%); защитить деревянные элементы от всех возможных видов увлажнения грунтового, конденсационного, атмосферного, или технологического; создавать условия для быстрого высыхания увлажнившейся по какимлибо причинам древесины проветривание и правильный термовлажностный режим хранения и эксплуатации конструкций; использовать для конструкций лесоматериал, не имеющий признаков поражения гнилью. Как видно из вышесказанного, все мероприятия сводятся к исключению хотя бы одного из обязательных условий развития дереворазрушающих грибов: положительная температура; наличие свободного кислорода; начальная влажность древесины 20% Химические меры защиты древесины от гниения. Антисептики. Деление их по группам В тех случаях, когда деревянные элементы имеют высокую начальную влажность или могут приобрести таковую в процессе эксплуатации, а создание

26 надежного осушающего режима затруднено, необходимо прибегать к химическим мерам защити древесины от гниения. К таким мерам, в первую очередь, относится пропитка ее токсичными по отношению к дереворазрушающим грибам веществами антисептиками, т. е. антисептирование. Все существующие антисептики можно разделить на четыре группы: Водорастворимые антисептики К ним относятся фтористый натрий и кремнефтористый натрий (применяются в виде 3 4%-го раствора), тетрафторборат аммония (применяется в виде 10 20%-го раствора), кремнефтористый аммоний (применяется в виде 5 10%-го раствора), пентахлорфенолят и оксидифенолят натрия (применяются в ‘виде 5 10%-го раствора). К водорастворимым относятся также комбинированные препараты ХМ-5 (смесь медного купороса и бихромата натрия в соотношении 1:1 в виде 10%-го раствора), ББК-3 (смесь буры технической и борной кислоты в соотношении 1:1 в виде 10%-го раствора), ХМБ-444 (смесь двухромовокислого натрия, сернокислой меди и борной кислоты в виде 10%-то раствора). 25 Маслянистые антисептики К ним относятся продукты переработки нефти, сланцев или угля: каменноугольное, креозотовое, антраценовое и сланцевое масла. Это жидкости от светло-коричневого до темно-коричневого цветов с резким специфическим запахом. Токсичны не только по отношению к грибам, но вредны и для организма человека. Применяются исключительно в деревянных элементах и конструкциях, которые не имеют непосредственного выхода в эксплуатируемые помещения, находятся в земле или на открытом воздухе. Органорастворимые антисептики Представителями этой группы антисептиков являются пентахлорфенол и оксидифенил. Это кристаллические вещества, выпускающиеся в виде порошка. Применяются в виде растворов в растворителях нефтяного происхождения. Антисептические пасты Наиболее известны пасты марок ПАЛ-Ф (ПАЛМ-Ф), ПАФ ПВА, ПП марок 100, 150. Первая состоит из фтористого натрия, латексной эмульсии, каолина и воды. Вторая из фтористого натрия, поливинилацетатной эмульсии, каолина и воды. В третьей в качестве связки используется каменноугольный лак при том же антисептике фтористом натрии.

27 Существующие способы антисептирования древесины Поверхностное антисептирование осуществляется с помощью кистей или краскопультов за два или три приема с перерывами для проникновения нанесенного антисептического раствора в древесину. Перерыв этот обычно должен составлять 1 2 часа. Раствор следует предварительно подогревать до температуры С. Существует также способ вымачивания лесоматериалов в ваннах с защитным составом. Он заключается в принудительном погружении лесоматериалов в раствор антисептика на несколько часов в зависимости от вида лесоматериалов, концентрации раствора, его температуры. Глубина пропитки при поверхностном антисептировании должна составлять не менее 3 5 мм. Глубокая пропитка в горячехолодных ваннах осуществляется путем погружения лесоматериалов попеременно в ванну с горячим, а затем с холодным антисептиком. Для увеличения глубины пропитки применяют предварительный прогрев материалов. Сущность метода заключается в том, что при нагреве в древесине возникает избыточное давление, в результате чего паровоздушная смесь вытесняется из поверхностных слоев. При охлаждении в древесине (из-за концентрации пара) возникает разрежение, и раствор антисептика в результате разности давлений всасывается в материал. Температура горячего водорастворимого антисептика обычно равна С, а холодного 20 С. Время выдержки от 30 мин до 10 ч. Максимальная глубина пропитки, получаемая при таком методе, достигает 10 мм. Глубокая пропитка автоклавным способом заключается в вакуумировании древесины с последующим повышением давления выше атмосферного при одновременной подаче в автоклав раствора антисептика и завершающим вакуумированием с целью подсушивания материала. Глубина пропитки при этом методе может достигать заданной заранее величины. Режим пропитки следующий: вакуумирование 0,07 0,085 МПа в течение мин; повышенное давление с подачей антисептика 0,8 1,4 МПа до заданной глубины пропитки; вакуумирование 0,07 0,085 МПа в течение 40 мин. Комбинированный способ это совмещение высокотемпературной сушки древесины в безводных жидкостях (например, в петролатуме) с пропиткой маслянистыми антисептиками (например, креозотовым маслом). Сущность метода заключается в том, что лесоматериалы погружаются в горячий (с температурой порядка С) петролатум и выдерживаются там в течение 1,5 6,0 ч для испарения из древесины влаги. Затем их помещают в креозот при температуре порядка С, который за счет разрежения внутри древесины всасывается внутрь лесоматериала на большую глубину. Способ достаточно эффективный, однако очень трудоемкий и грязный. Существуют и другие способы антисептирования, используемые в тех или иных конкретных условиях. Из них наиболее известны диффузионное и сухое антисептирование. Иногда диффузионное антисептирование усиливается за счет помещения покрытой антисептиком части древесины в чехол (бандаж) и

Читайте так же:  Семейная ипотека с государственной поддержкой». Как оформить семейную ипотеку

Добавить комментарий

Ваш адрес электронной почты не будет опубликован.