Пособие к сп деревянные конструкции

ДК2 / Пособие по проектированию деревянных конструкций(к СНИП II-2

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИМ. В.А. КУЧЕРЕНКО (ЦНИИСК ИМ. КУЧЕРЕНКО) ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Утверждено приказом по ЦНИИСК им . Кучеренко

от 28 ноября 1983 г. № 372 / л

Москва Стройиздат 1986

Рекомендовано к изданию решением секции деревянных конструкций Научно — технического совета ЦНИИСК им . Кучеренко .

Пособие по проектированию деревянных конструкций ( к СНиП II-25-80 ) / ЦНИИСК 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 СНиП II-25-80 . 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-25-80 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 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 .

1.2. 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 .

1.3. Рекомендуемые схемы плоскостных несущих деревянных конструкций с их основными характеристиками приведены в табл . 1 .

1.4. 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 ремонтно — профилактических работ ; не должны образовываться мостики холода , особенно в карнизных и коньковых узлах , в швах и сопряжениях несущих и ограждающих конструкций .

1.5. 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 .

1.6. 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 2.03.11-85 и СНиП III-19-76. Следует избегать применения деревянных клееных конструкций в зданиях , по условиям эксплуатации которых равновесная влажность древесины оказывается ниже заданной при изготовлении .

1.7. 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 .

1.8. Способы транспортировки , складирования , укрупнительной сборки и монтажа , влияющие на конструктивное решение , защиты деревянных конструкций от коррозии и огня должны быть заранее определены и представлены в проекте производства работ .

1.9. Большое внимание при проектировании следует уделять пространственной жесткости и устойчивости конструкций , обеспечиваемых устройством и постановкой соответствующих связей жесткости .

1.10. Технико — экономическая оценка эффективности конструктивных решений

зданий и сооружений с деревянными конструкциями должна производиться по приведенным затратам согласно разд . 7.

ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ В ВОПРОСАХ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ. Учебное пособие

Транскрипт

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 α. 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 теплопроводностиλ, 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. ρ 0,5 т 3 м R удельная прочность стали марки ВСт 3сп- R 240 МПа = = ρ 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 α 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

Смотрите так же:

  • Как уйти на пенсию по госслужбе Как формируется пенсия госслужащих Независящим от воли сторон обстоятельствам Изменением условий действующего контракта Достижению максимально возможного возраста для гос. При таких обстоятельствах лица, которые уволились с должности на руководящем посту в […]
  • Получение взятки статья ук Статья 290. Получение взятки 1. Получение должностным лицом, иностранным должностным лицом либо должностным лицом публичной международной организации лично или через посредника взятки в виде денег, ценных бумаг, иного имущества либо в виде незаконных […]
  • Основные правила праздничной сервировки стола Сервировка праздничного стола в домашних условиях: расположение блюд и идеи оформления Сейчас в каждом городе наблюдается такое разнообразие ресторанов, баров и кафе, что приглашение гостей домой стало редкостью. Несмотря на это, уют семейных обедов и […]
  • Иск о расторжении брака и определении места жительства ребенка Иск о расторжении брака и определении места жительства ребенка Автострахование Жилищные споры Земельные споры Административное право Участие в долевом строительстве Семейные споры Гражданское право, ГК РФ Защита прав потребителей […]
  • Налогам ee Обзор налоговой системы Эстонии В ходе ведения предпринимательской деятельности Вы должны платить налоги в соответствии с действующими в Эстонии законами о налогообложении. Налогами облагается собственность, доход или благосостояние. Общее правило […]
  • Пошаговое увольнение сотрудника за прогулы Делопроизводство Особенности увольнения за прогул Бывают ситуации, когда сотрудник долго не приходит на работу без уважительной причины. У руководителя появляется основание применить жесткую меру дисциплинарного воздействия – уволить за прогул. Такая […]
  • Квартиру подарить жене налог Как подарить квартиру жене и как правильно оформить дарственную? Зачастую передать квартиру своему родственнику или знакомому люди предпочитают при помощи дарственной. В зависимости от того, кем вам приходится одаряемое лицо, процедура будет отличаться. В […]
  • Ответственность за левую страховку Левый полис ОСАГО: где купить и сколько он стоит? Приобрести левый полис на сегодняшний день — пожалуй, намного проще, чем его купить легально и пройти всю процедуру оформления. Стоит ли вестись на эти уловки? Стоит ли этого того? Ведь покупая такой полис, […]