лекции ч1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

(ТГАСУ)

КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС

Учебно-методическое пособие к курсу лекций

Часть 1

канд. тех. наук, доцент

Офицерова Лидия Ивановна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов строительных специальностей

"Промышленное и гражданское строительство", "Городское строительство и хозяйство", а также

других специальностей, в учебном плане которых предусмотрено изучение деревянных

конструкций и конструкций из пластмасс. Настоящее пособие разработано на основе

многолетнего опыта преподавания дисциплины «Конструкции из дерева и пластмасс» на кафедре Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Пособие составлено на основании материалов, изложенных в основных литературных

источниках, которые указаны в библиографическом списке. Пособие содержит основные

сведения по физико-механическим свойствам древесины и синтетических материалов, расчету и

дипломном проектировании.

Пособие содержит большой объём иллюстрационного материала. Автор попытался как можно больше визуализировать материал, используя современные компьютерные технологии.

Дерево один из самых старых строительных материалов. За 35000 8000 лет до н.э. люди стали строить жилища из дерева. Свидетельством тому является наскальная живопись – петроглифы (Валь-Камоники, провинция Ломбардия, Италия), относящаяся к раннему каменному веку, где изображены дома с каркасом из дерева. Ещё 10000 лет тому назад в Средиземноморье строились города с круглыми деревянными домами. Самый старый из них, упомянутый в Библии, это Иерихон. Он существовал примерно за 8000 лет до н.э.

В начале XV в. Филиппо Брунеллески использовал в качестве опоры огромного купола собора во Флоренции деревянные колы. В Германии уже в средние века строили пяти- и шестиэтажные дома из дерева. Самым старым сохранившемся деревянным зданием является японский храм Хорюй Йи, построенный в 607 г. Главный корпус храма Тодаи Йи в городе Нара, построенный в 1709 г., считается самым большим в мире бревенчатым зданием. В Скандинавии сохранились церкви из вертикально поставленных брёвен, построенные в

1100−1300 гг.

На Руси дерево было основным строительным материалом. Дмитрий Донской построил мосты через Волгу в Твери и через Дон (1380 г.). Не один раз столичные русские города Владимир и Москва окружались мощными деревянными стенами. При Иване Грозном в 1551 г. был построен укреплённый форпост для борьбы с татарами г. Свияжск. Для возведения защитных стен, башен, домов, церквей было израсходовано 21000 м3 древесины, заблаговременно заготовленной в районе г. Углича и сплавленной на расстояние 1000 км. Все строительные работы были выполнены в течение 4 недель под руководством искусного строителя И.Г. Выродкова.

Выдающимся по архитектурным достоинствам деревянным сооружением был дворец царя Алексея в с. Коломенском, по мнению современников восьмое чудо света.

Выдающимся памятником периода завоевания Сибири, частично сохранившимся до наших дней, является Якутский острог (крепость), построенный в 1683 г. воеводой Иваном Преклонным. Дальнейшее развитие деревянных конструкции на Руси связано с реформаторской деятельностью Петра Великого, развитием судостроения, промышленности, строительством Петербурга. Строились набережные, мосты, верфи и другие сооружения, требовавшие большого количества леса и более рационального его использования. Введено лесопиление вместо существовавшей до тех пор тески досок топором.

Следует вспомнить архитектурные шедевры острова Кижи (1714 г.), покрытие московского манежа (фермы пролётом 50 м, построенные в 1817 г. по проекту А.А. Бетанкура), брусчатый шпиль башни Адмиралтейства высотой 72 м (1736−1738 г., автор − архитектор А.Д. Захаров) и Троицкий храм в Санкт-Петербурге (1834 г.), перекрытие органного зала Томской областной филармонии (1838−1842 г.).

До XVIII в. в жилых и общественных зданиях, мостах преобладали бревенчатые формы конструкций на основе сруба, представляющего собой совмещенную конструкцию, в которой соединены функции несущей и ограждающей конструкции. В отапливаемых зданиях, в условиях сурового климата, сруб давал решение, в котором эффективно использовалось хорошее термическое сопротивление древесины поперёк волокон.

Блестящим образцом русского инженерного творчества в области деревянного мостостроения является проект моста через Неву пролётом 300 м, разработанный знаменитым русским механиком Иваном Петровичем Кулибиным.

И.П. Кулибин дал принципиально новое, рациональное, конструктивное решение арочного моста. Мост состоял из системы арок, воспринимавших вертикальные и горизонтальные нагрузки. Была впервые применена комбинированная система, состоящая из основной несущей арки и арочной фермы жёсткости многорешетчатого типа. В соединениях элементов были применены простейшие приемы: лобовые упоры и болты. Предложенные И.П. Кулибиным многорешетчатые фермы послужили прототипом целого ряда систем, появившихся впоследствии за рубежом. И.П. Кулибин впервые разработал теорию испытания моста на модели пролетом 30 м (испытание успешно прошло в 1776 г.). Для построения очертания оси арки И.П. Кулибин использовал свойства вереёвочного многоугольника задолго до теории Ламэ и Клапейрона.

Основоположником русской школы инженерных деревянных конструкций считают Дмитрия Ивановича Журавского (1821−1891 гг.). Вся его деятельность как инженера и учёного связана с мостостроением. Блестящий инженерный талант и эрудиция Д.И. Журавского ярко проявились при проектировании и строительстве деревянных мостов Петербурго-Московской железной дороги (1843−1851 гг). Самые крупные – Веребьинский (9 пролётов по 54 м) и Мстинский (9 пролётов по 61 м) – мосты были построены по его проекту и под его непосредственным руководством.

Д.И. Журавский впервые проделал огромную работу по определению механических свойств древесины, изучению прочности. при растяжении, сжатии и изгибе. Д.И. Журавский разработал метод расчёта ферм с перекрёстной решёткой, предложенных инженером Гау, и значительно улучшил их конструкцию.

Вконце XIX в. Г.Г. Шухов (1853−1939 гг.) выдвинул новую идею лёгких экономичных сетчатых пространственных конструкций и с успехом её осуществил в 1896 г. на Всероссийской художественной промышленной выставке в Нижнем Новгороде. По его проекту были построены сводчатые деревянные покрытия над рядом павильонов пролётом от 12,8 до 21,3 м.

В30-е гг. прошлого столетия в Новосибирске при строительстве оперного театра сегментные фермы использовались в подмостях купола диаметром 55,5 м, купольное покрытие цирка с использованием древесины возведено в Иванове.

Иван Петрович Кулибин

(1735 1818 гг.)

Великий Механикус

Мост через Неву (1776 г.)