- •1. Древесина как материал инженерных сооружений
- •Группы деревянных конструкций по условиям эксплуатации
- •1.1. Свойства древесины
- •Объемный вес древесины
- •1.2. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания
- •1.3. Достоинства и недостатки древесины как строительного материала
- •2. Расчетные характеристики и расчет элементов деревянных конструкций
- •Расчетные сопротивления сосны и ели
- •2.1. Центрально-растянутые элементы
- •2.2. Центрально-сжатые элементы
- •Значения коэффициента
- •Предельные гибкости элементов конструкций
- •Расчетная площадь сжатых элементов при различных симметричных ослаблениях поперечного сечения
- •2.3. Изгибаемые элементы
- •Предельные прогибы элементов строительных конструкций
- •2.4. Косой изгиб
- •2.5. Сжато-изгибаемые элементы
- •2.6. Растянуто-изгибаемые элементы
- •2.7. Сжатие и смятие древесины поперек волокон
- •2.8. Скалывание древесины
- •2.9. Краткие рекомендации по компоновке сечений деревянных элементов
- •3. Соединения элементов деревянных конструкций
- •3.1. Контактные соединения деревянных элементов
- •3.2 Соединения на механических связях
- •Расчетная несущая способность на один срез
- •Минимальные расстояния между нагелями
- •Значения коэффициента kн
- •Значения коэффициента угла смятия
- •4. Простейшие деревянные конструкции
- •4.1. Настилы
- •4.2. Стропильные ноги
- •4.3 Прогоны
- •Моменты и прогибы консольно-балочных прогибов
- •4.4 Плоские сквозные деревянные конструкции
- •5. Расчет и проектирование фундаментов
- •5.1 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований и фундаментов
- •5.2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
- •5.3. Вариантность решения
- •5.4. Пучинистые свойства грунтов
- •Значение Pf, создаваемое 1 см промерзающего слоя грунта в мПа (кгс/см2)
- •Значение расчетной удельной касательной силы морозного пучения (Tfh) в зависимости от вида и состояния грунта , степени влажности (Sr) и глубины промерзания (df)
- •5.5. Конструкции фундаментов
- •5.6. Общие принципы выбора фундаментов
- •5.7. Влияние конструктивных особенностей дома на выбор фундамента
- •5.8. Мелкозаглубленные фундаменты
- •5.9 Эффективные типы фундаментов для легких зданий на пучинистых грунтах
- •5.10. Проектирование подсыпок для легких зданий на пучинистых грунтах
- •(По данным в. И. Федорова)
- •6. Прочностной расчет деревянных конструкций в apm Structure3d (расчет конструктивных элементов по сто 3654501-002-2006)
- •6.1. Создание геометрической модели конструкции
- •6.2. Построение произвольной пользовательской модели
- •Отрисовка и редактирования стержней
- •6.3. Задание параметров материала
- •6.4 Задание нагрузки
- •Комбинация загружений...
- •6.5. Результаты расчета
- •6.6. Расчет и проектирование элементов и узлов в системе apm Wood (распиловка и мзп)
- •6.7. Автоматизированный расчет мзп и его особенности
- •6.8. Ручная установка пластин и проверочный расчет мзп
- •6.9 . Расчет оснований и фундаментов в apm Structure3d
- •6.10. Расчет основания под ленточный фундамент
- •6.11. Расчет основания под сплошной фундамент
Группы деревянных конструкций по условиям эксплуатации
Группа |
Характеристика условий эксплуатации |
|
Внутри отапливаемых помещений при температуре до 35 оС при относительной влажности воздуха: |
А1 |
до 60% |
А2 |
свыше 60 до 75% |
А3 |
свыше 75 до 95% |
|
Внутри неотапливаемых помещений: |
Б1 |
в сухой зоне |
Б2 |
в нормальной зоне |
Б3 |
в сухой и нормальной зонах с постоянной влажностью в выше 75% и во влажной зоне |
|
На открытом воздухе: |
В1 |
в сухой зоне |
В2 |
в нормальной зоне |
В3 |
во влажной зоне |
|
В частях зданий и сооружений: |
Г1 |
соприкасающихся с грунтом или находящихся в грунте |
Г2 |
постоянно увлажняемых |
Г3 |
находящихся в воде |
1.1. Свойства древесины
Рассмотрим более подробно физические, химические и механические свойства древесины.
К физическим свойствам древесины относятся влажность, объемный вес, температурное расширение, теплопроводность, цвет и текстура.
Влажностью называется отношение массы влаги, содержащейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины. Влажность (%) древесины W определяется с помощью электровлагомера (действие которого основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности) или весовым способом по формуле
,
где m1, m2 - вес образца до высушивания и после высушивания до постоянного веса.
Влажность древесины может быть трех видов: свободная (капиллярная) -заполняющая полости клеток и межклеточное пространство; связанная (гигроскопическая) - находящаяся в клеточных оболочках; химическая -входящая в состав веществ, образующих древесину. Удаление свободной влаги (заполняющей внутренние пустоты) изменяет плотность древесины, удаление связанной влаги (пропитывающей оболочку клеток) влечет за собой изменение плотности и прочности, размеров и формы, а удаление химической влаги, входящей в состав древесины, ведет к изменению вещества.
По степени влажности древесина может быть абсолютно сухой (влажность - 0 %), комнатно-сухой (6...12 %), воздушно-сухой (15...20 %), полусухой (21...23 %), сырой (23...39 %), свежесрубленной (40...75 %) и мокрой (более 75 %). Влажность сплавной древесины может достигать 200 %.
Максимальное количество связанной влаги для всех пород примерно одинаково и составляет 30 %, при температуре 20 °С. Такая влажность называется пределом гигроскопичности, или точкой насыщения клеточных оболочек. Это состояние древесины, при котором свободной влаги нет, а в клеточных оболочках содержится максимальное количество связанной влаги.
В свежесрубленной древесине, при высыхании в атмосферных условиях, сначала происходит быстрое удаление с поверхности свободной влаги, а затем и части связанной с одновременным перемещением ее из внутренних слоев к наружным. Такой процесс приводит к равномерному распределению влаги, соответствующему температуре и влажности окружающего воздуха. Каждому сочетанию температуры и относительной влажности воздуха соответствует определенная установившаяся влажность древесины, которая называется равновесной (устойчивой) влажностью. При применении в строительстве древесины с влажностью выше равновесной необходимо учитывать значительную разность усушки древесины вдоль и поперек волокон и придавать элементам припуск на усушку.
Строительные нормы ограничивают влажность древесины как материала до 25 %, а в клееных конструкциях - до 12 %.
Сушкой древесины называется процесс удаления из нее влаги путем испарения. Используются три способа сушки пиломатериалов: естественная(атмосферная), искусственная (камерная)и комбинированная (атмосферная плюс камерная).
Удаление свободной влаги происходит сравнительно легко, без изменения линейных размеров и объема, уменьшается только плотность древесины. При дальнейшей сушке в результате удаления связанной влаги изменяются линейные размеры и объем древесины. Полная линейная усушка древесины хвойных пород (от предела гигроскопичности 30 % до конечной влажности 12 %) в среднем составляет до 0,3 % вдоль волокон, до 6 % в радиальном направлении и до 12 % - в тангенциальном.
Сушка древесины - важнейший этап в процессе изготовления деревянных конструкций. Неравномерная сушка приводит к деформациям деревянных элементов, появлению радиальных и продольных усушечных трещин. Чем медленнее идет процесс сушки, тем меньше внутренние напряжения, возникающие за счет изменения размеров деревянного элемента, и меньше вероятность появления дефектов. Пиломатериалы для изготовления несущих КДК рекомендуется сушить в две стадии:
1) естественная сушка до влажности 25...30 %;
2) камерная сушка при мягких режимах до стандартной влажности 12 %.
Набухание древесины - процесс, почти обратный усушке, который проявляется при поглощении древесиной влаги, пропитывающей оболочки клеток, и сопровождается увеличением ее линейных размеров и объема.
Объемный вес существенно зависит от влажности древесины. Для сравнимости объемного веса различных пород его определяют при одной и той же влажности, обычно при 12 %. Оказывается, объемный вес древесины одинаковой влажности зависит также от породы, количества годовых слоев, процентного содержания летней древесины и т. д. При расчете конструкций плотность древесины следует принимать в соответствии с табл. 2.2.
Таблица 2.2