Деревянные конструкции. Общие сведения о конструкциях из дерева

Раздел V. Деревянные конструкции

Глава 20. Общие сведения о конструкциях из дерева

20.1 Область применения. Достоинство и недостатки деревянных конструкций. Лесоматериалы.

Конструкции из дерева относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых в строительстве является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.

Современные деревянные конструкции это клееные конструкции. Они обладают малой трудоемкостью изготовления на высокомеханизированных предприятиях.

Конструкции из цельных элементов применяют для балок небольших пролетов, стоек, рам.

Строительные конструкции изготавливают обычно из хвойных пород древесины – сосны, ели, лиственницы, пихты, кедра. Эти породы характеризуются хорошими механическими свойствами, большой стойкостью против гниения благодаря смолистости. Твердые лиственные породы (дуб, бук, граб и др. ) применяют для изготовления мелких деталей – нагелей, шпонок, прокладок и др.

Березу используют для изготовления строительной фанеры. Мягкие лиственные породы ( осина, ольха, тополь и др. ) применяют для временных конструкций, вспомогательных сооружений, для опалубок.

Область применения деревянных конструкций зависит от их экономической эффективности, которая определяется на основании сравнения вариантов различных конструктивных решений.

Деревянные конструкции применяют:                                                                                 1. В плоскостных сплошных конструкциях цельного сечения – настилы (рис. 20.1 ), обрешетка (рис.20.2), стропила,  прогоны, стойки, балки (рис.20.3), трехслойные клеефанерные панели (рис20.4); клееные балки – дощатые (рис.20.5) и клеефанерные (рис.20.6), дощатоклееные колоны (рис20.7), распорные системы с клееными элементами, дощатоклееные арки и рамы (рис.20.8);                                                                                                                                                  

2. В плоскостных сквозных конструкциях – сегментные клееные фермы и  многоугольные брусчатые фермы, треугольные фермы (рис.20.9), шпренгельные системы, дощатые фермы и рамы с соединениями на металлических зубчатых пластинах, решетчатые распорные системы;

3. Пространственные конструкции покрытий – распорные своды, складки (рис.20.10). 

Достоинства древесины как материала конструкций:

·  относительная удельная прочность (отношение расчетного сопротивления к плотности) R/ρ, близкая к удельной прочности стали;

·  легкость определяется небольшой плотностью древесины всего 500 кг/м3, что позволяет  выполнять конструкции пролетом более 100м;

·  малая теплопроводность, поэтому древесину можно использовать как в несущих конструкциях, так и как изоляционный материал;

·  химическая стойкость, так в агрессивных средах древесина более долговечна метала и железобетона;

·  простота обработки и изготовления конструкций;

·  малое значение коэффициента линейного расширения от тепла вдоль волокон позволяет в деревянных зданиях и сооружениях отказаться от устройства температурных швов;

·  склеивание водостойкими синтетическими клеями, благодаря этому изготавливаются клеедеревянные элементы крупных сечений, больших длин и различных форм – гнутых, ломаных и др.

Недостатки древесины:

·  низкая огнестойкость, деревянные конструкции являются сгораемыми, однако элементы крупных сечений имеют предел огнестойкости выше некоторых других конструкций, например металлических. Кроме того они могут быть защищены от возгорания  специальными покрытиями;

·  загниваемость и поражение древоточцами (низкая биостойкость) при неправильном применении и эксплуатации, в результате длительного увлажнения. Современные конструкционные и химические методы защиты от гниения и биовредителей, обеспечивают их сохранность при многолетней эксплуатации;

·  гигроскопичность и ее следствие – усушка, разбухание, коробление и растрескивание, определяется влажностью древесины. Степень влажности значительно влияет на качество деревянных конструкций и строго ограничивается в зависимости от условий их изготовления и эксплуатации;

·  неоднородность строения древесины (анизотропность) определяется наличием естественных пороков (сучки, косослой, гниль, червоточина, трещины). Величина и расположение пороков определяют сорт древесины (1,2,3). Требования к древесине каждого сорта содержится в ГОСТах;

Деревянные конструкции выполняются из лесоматериалов хвойных и лиственных пород, которые делятся на круглые – бревна, пиленные – пиломатериалы и строительную фанеру (рис.20.11).

Круглые лесоматериалыы. Согласно ГОСТ подразделяются на мелкие, средние и крупные. К мелким относятся лесоматериалы толщиной      6 .. 13 см (для лиственных пород 8…13 см), к средним – толщиной 14…24 см и крупным – 26см и более, длинной до 6,5м. Толстые короткие лесоматериалы (длиной 2..2,5м), преимущественно лиственных пород, предназначенные для выработки специальных изделий (фанеры).

          Полная характеристика лесоматериалов по ограничению пороков древесины приводится в ГОСТ (“Лесоматериалы круглых хвойных пород”).