Open/Close Menu Разработка чертежей КМД
Древесина для инженерных конструкций
  • требуемая прочность при малом весе
  • достаточная долговечность
  • относительная простота добывания материала и технологичность изготовления конструкций
  • малые величины коэффициентов температурного расширения (вдоль волокон) и теплопроводности
  • стойкость в некоторых химичеких агрессивных средах
  • низкая теплопроводность

к основным недостаткам древесины

  • сильную зависимость физико-механических свойств от температурно-влажностных условий эксплуатации и длительности действия нагрузок
  • низкую огнестойкость
  • способность к загниваю и поражению деревоточцами (низкую биостойкость)
  • значительную неоднородность

 

последние 3 решаются специальными мерами обработки

Физические свойства древесины. Их определяет волокнистое, ячеистое строение материала.

Свежесрубленая древесина имеет влажность (процентное содержание свободной воды в полостях и гидроскопической влаги в клеточных оболочках) до 100%. В зависимости от условий эксплуатации сооружений влажность древесины не должна превышать для неклееных 20…25%,

для клееных конструкций — 9…15%. При высыхании происходит сокращение размеров деревянных элементов (усушка), при увлажнении — их расширение (разбухание). Наибольшую величину усушка имеет поперек волокон (в тангенцальном направлении до 6..10%, в радиальном — до 3…5%). Вдоль волокон усушка значительно меньше — до 0,1…0,3%

Теплопроводность древесины благодаря её трубчатому ячеистому ячеистому строению, особенно поперёк волокон, небольшая (коэффициент теплопроводности ?п=0,14 Вт/мк). Поэтому её применяют для устройства каркаса и обшивки ограждающих конструкций зданий.

Древесина является лёгким конструкционным материалом. Её плотность зависит от влажности и существенно колеблется в пределах одной породы и даже одного ствола дерева. При расчёте конструкций, эксплуатируемых в помещениях с влажностью воздуха до 75%, плотность древесины сосныЮ елиЮ кедра и пихты принимают равной 500 кг/м3, лиственницы — 650 кг/м3, в случае большей влажности воздуха помещений и на открытом воздухе — соответственно 600 и 800 кг/м3.

Механические свойства древесины. Они существенно зависят от направления действия усилий по отношению к направлению волокон материала (т.е. как и другие свойства характеризуются анизотропией). При действии усилий вдоль волокон древесина показывает наибольшую прочность и наименьшую дефформативность, если усилия действуют поперек волокон, её прочность минимальна, а деформативность максимальна.

Характер работы и прочность древесины определяются также видом напряженного состояния. При растяжении древесина деформируется почти как

линейно-упругий материал. Разрушение происходит хрупко от разрыва материала по неровной рваной поверхности. Пороки древесины оказывают особенно сильное влияние на прочность растянутых элементов. Поэтому для растянутых элементов, как правило, используют древесину первого сорта. При сжатии с ростом нагрузки деформация довольно быстро приобретает нелинейный характер. В этом проявляется упругопластическая работа древесины. Пороки древесины влияют на прочность материала значительно меньше, чем при растяжении. Поэтому для сжатых элементов можно использовать древесину второго сорта. Работа древесины при изгибе также характеризуется существенной нелинейностью зависимости прогиба от нагрузки за счёт упругопластической работы материала в сжатой зоне.

Разрушение начинается с образования складок в сжатой зоне и завершается разрывом крайних растянутых волокон. При сдвиге (скалывании) древесина работает наиболее слабо и разрушается хрупко. Средние значения временного сопротивления чистой древесины (без пороков) сосны вдоль волокон составляют при растяжении 100МПа, сжатии 44МПа, изгибе 8-МПа и скалывании 7МПа. Сопротивление древесины смятию существенно зависит от размеров сминаемой части и отношения её площади ко всей площади образца. Поэтому при расчёте различают смятие по всей площади и местное. Увеличение влажности древесины от 0 до 30% снижает, а уменьшение её повышает прочность в 1,5…3 раза. При этом модуль упругости древесины соответственно увеличивается или уменьшается на 25…30%. Повышение температуры до 50 градусов примерно на 20% снижает прочность и модуль упругости древесины, делает её более хрупкой.

Значительное влияние на прочность и деформативность древесины оказывает характер нагрузок. При длительном нагружении её прочность уменьшается примерно в два раза по сравнению с прочностью при кратковременном нагружении. Значительно снижают прочность вибрационные нагрузки. Деформация древесины при постоянной нагрузке со временем значительно возрастает. Это явление называется ползучестью.

Лесные материалы (лесоматериалы), применяемые в строительстве, разделяют на круглые и пиленые.

Круглые лесоматериалы (брёвна) имеют естественную усечённую коническую форму, т.е. сбег. В среднем для сосны и ели сбег составлят 0,8 см. на 1 м. длины. Толщину бревна определяют по диаметру его тонкого конца. Круглый лесоматериал по диаметру подразделяют на мелкий (8…13 см), средний (14…24 см) и крупный (26 см и более) с градацией через 2 см. В промышленном и гражданском строительстве используют в основном брёвна среднего диаметра, в гидротехническом — крупного диаметра. Круглые лесоматериалы имеют стандартные длины 4,0…6,5 м с градацией через 0,5 м. Для конструкций гидросооружений и по специальным заказам поставляют брёвна длиной до 9,5 м.

Пиленные лесоматериалы (пиломатериалы) подразделяют на доски, брусья и бруски. Доски, рекомендуемые для инженерных конструкций, имеют ширину 60…250 мм. и толщину до 100 мм., при отношении ширины к толщине более 2. Брусья имеют ширину и толщину от 130 до 250 мм., бруски — не более 100 мм., при отношении ширины к толщине менее 2. Длина пиломатериалов составляет 1,0…6,5 м., а для гидросооружений — 9,5 м.

В конструкциях зданий и сооружений широко применяют листовые материалы, полученные на основе древесины — строительную и бакелизированную фанеру, древестноволокнистые, древестностружечные и цементностружечные плиты и др.

Для клееных фанерных конструкций используют строительную фанеру марки ФСФ (Ф — фанера, СФ — склееная на смоляном феноформальдегидном клее) толщиной 6…12 мм. и бакелизированную фанеру марки ФБС (Б-бакелизированная, С — с пропиткой внешних слоёв и склеиванием средних слоёв спирторастворимыми смолами) толщиной 5…16 мм. Бакелизированная фанера отличается от клееной строительной более высокой водостойкостью и прочностью.

© 2017 Конструкторское бюро

Айтиха. Разработка сайтов и приложений
Проектирование строительных конструкций. Разработка конструкторской документации. Сопровождение проектной документации на стадии изготовления и возведения конструкций