Общие сведения о деревянных конструкциях.

Общие сведения о деревянных конструкциях.
Россия – самая богатая лесом страна в мире, запасы древесины в которой
определяются примерно 80 млрд. м3, что составляет около 40 % мировых
запасов. Основные ресурсы России сосредоточены в Сибири и на Дальнем
Востоке, занимая 73 % всей площади лесов России. Преобладающими
породами являются хвойные: лиственница 37 %, сосна 19 %, ель и пихта 20
%, кедр 8 %. Запасы березы, являющейся основным сырьем для фанерной
промышленности, составляет около 13 %.
По форме и размерам поперечного сечения пиломатериалы делят на:
 Доски – если ширина вдвое больше толщины
 Бруски – если ширина меньше двойной толщины
 Брусья – если ширина и толщина более 100 мм
По числу пропиленных сторон брусья могут быть: двухкантными,
трехкантными, 4-кантными.
Доски могут быть:Обрезными – пропиленные с четырех сторон;
необрезные – пропиленные с двух сторон. Также различают – пластины,
рейки, горбыли.
При наличии значительных пороков, в особенности сучков, прочность
досок, брусьев или бревен бывает настолько низкой, что они не могут быть
применены для элементов несущих конструкций, поэтому размеры пороков
необходимо ограничивать. Качество определяется степенью однородности
строения. Основные пороки: гниль, червоточина, трещины, сучки, завитки,
косослой, мягкая сердцевина.
Строительная фанера. Представляет собой слоеный листовой
материал, как правило, из нечетного числа слоев, называемого шпонами и
получаемых лущением прямолинейных отрезков ствола дерева. Смежные
шпоны в пакете имеют взаимно перпендикулярное расположение волокон и
склеиваются между собой горячим или холодным прессованием. Фанеру
толщиной более 15 мм называют фанерными плитами. Вследствие
перекрестной структуры фанеры обладает меньшей анизотропией свойств,
чем природная древесина, а явления усушки и разбухания соответствуют
таковым у древесины в направлении вдоль волокон.
Древесно-слоистые пластики (ДСП) изготовляют из тонких листов
сушеного березового, липового или букового шпона, пропитанного и
склеенного между собой различными смолами при высоком давлении и
температуре. Имеет прочность выше древесной за счет уплотнения и
пропитки прочными смолами.
Древесно-волокнистые плиты (ДВП) изготовляют из хаотически
сложенных волокон древесины, склеенных канифольной эмульсией с
добавление фенолформальдегидных смол. Сырье служат отходы
лесопильных производств. ДВП склонно к набуханию и потере прочности.
Древесно-стружечные плиты (ПС) получают горячим прессованием
под давление древесных стружек, пропитанных синтетическими
термореактивными смолами. Для изготовления ПС применяют специальную
стружку, полученную на деревообрабатывающих станках.
Физические свойства древесины
На физические свойства древесины значительное влияние оказывает
влага.
Плотность. Древесина имеет трубчато-волокнистое строение. Плотность
ее зависит от породы, количества пустот, толщины стенок и содержания
влаги; она же может быть различна в пределах одной породы. Плотность в
значительной мере зависит от влажности.
Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании,
характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине
различно вдоль волокон и под углом к ним. Как известно, КЛТР вдоль
волокон в 7-10 раз меньше чем поперек волокон, и в 2-3 раза меньше чем у
стали, что позволяет в деревянных ЗиС не устраивать температурных швов.
Теплопроводность. Трубчатое строение клеток древесины превращает ее
в плохой проводник тепла. Теплопроводность древесины вдоль волокон
больше, чем поперек волокон. Чем больше плотность и влажность
древесины, тем больше ее теплопроводность.
Химическая стойкость. Древесина стойка к кислым средам.
Защита деревянных конструкций от возгорания.
При использовании деревянных конструкций следует соблюдать
мероприятия по их защите от возгорания и повышения их огнестойкости.
Огнестойкость – способность строительных элементов и конструкций
сохранять несущую способность, а также сопротивляться прогреву до
критических температур и распространению огня.
Деревянные конструкции должны быть разделены на части
противопожарными перегородками из несгораемых материалов. В
поперечном
направлении
здания
противопожарные
диафрагмы
устанавливают вдоль несущих конструкций с шагом 6 м. Деревянные
конструкции не должны иметь сообщающихся полостей с тягой воздуха, по
которым может распространиться пожар.
В противопожарном отношении предпочтительнее деревянные
конструкции массивного сечения, с закруглениями, имеющие большие
пределы огнестойкости, чем дощатые или фанерные.
Опасны в пожарном отношении металлические элементы, закрепленные
на древесине, которые нагреваясь, значительно снижают пределы
огнестойкости древесины.
К химическим мерам защиты деревянных конструкций от возгорания
относится применение пропитки огнезащитными средствами или нанесение
огнезащитных красок. Защитные средства, предохраняющие древесину от
возгорания, называются антипиренами. Антипирены представляют собой
вещества, которые при нагревании способны разлагаться с выделением
большого количества негорючих газов, либо, увеличиваясь в объеме,
создавать защитный слой, препятствующий возгоранию.
Кислота  древесина (под действием температуры кислота
превращается в аммиак, который обугливает древесину)  уголь
(температура вспышки угля выше, чем у древесины)
Важно заметить, что огнестойкость древесины пропитанной
антипиреном, ниже чем у обыкновенной, а предел возгораемости - выше.
Защита деревянных конструкций от биологического
поражения.
Суть конструкционных мероприятий по борьбе с гниением сводится к
тому, чтобы обеспечить воздушно сухое состояние деревянных элементов
здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных слоев,
препятствующих увлажнению древесины грунтовой, атмосферной или
конденсационной влагой.
Гниение не происходит если выполняется хотя бы один из пунктов:
 Влажность древесины – менее 20 %
 Влажность воздуха – менее 60 %
 Нет кислорода
0
0
 Температура меньше 0 С или выше 50 С
 Обеспечивается проветривание
Недопустимая влажность древесины может возникнуть в результате
атмосферных осадков, капиллярной влаги, поступающей из частей здания и
др.
Конструктивные мероприятия по борьбе с недопустимым увлажнением
при эксплуатации:
 Предотвращение увлажнения атмосферными осадками увеличением
свесов крыши, надлежащим отводом воды с крыши, устройством достаточно
большого (не менее 30 см) разрыва между поверхностью грунта и нижней
отметкой расположения деревянных элементов здания для предотвращения
увлажнения брызгами падающей сверху воды.
 Обеспечение хорошей вентиляции, с тем чтобы средняя влажность
воздуха была как можно ниже. Для этой цели необходимо иметь достаточное
число приточных и вытяжных вентиляционных отверстий (продухов). По
поверхности грунта рекомендуется устраивать гидроизоляцию.
 Борьба
с образованием конденсата состоит в следующем.
Многослойные ограждающие строительные конструкции и их элементы
должны иметь такой порядок расположения слоев и их толщину, чтобы
устранить возможность скопления конденсата.
 Правильный
подбор породы древесины для изготовления
соответствующих деревянных конструкций.
Химическая защита. Химические средства для защиты древесины от
биовредителей называются антисептиками, причем химические средства,
предназначенные для защиты от поражения грибами, называют
фунгицидами, а от поражения насекомыми – инсектицидами.
Защитные средства для защиты древесины изготовляются на основе
неорганических и органических соединений. Водорастворимые средства для
защиты древесины поставляются в виде солей, сухих смесей, паст и др.
Маслянистые защитные вещества из-за их запаха используют для
защиты древесины, эксплуатирующейся на открытом воздухе или в воде.
Химические средства подразделяются на:
 Влагозащитные лаки и эмали
 Антисептические водные и маслянистые пропитки и пасты
Эффективность применения деревянных конструкций
Эффективность применения деревянных конструкций в отечественном
строительстве определяется рядом существенных факторов. Древесина —
относительно легкий материал при достаточной прочности. Это дает
возможность создавать деревянные конструкции уникально больших
пролетов, упрощает и облегчает транспортирование и монтаж их элементов и
позволяет получать экономию на конструкциях опор. Древесина —
нетвердый и легко обрабатываемый материал, поэтому создание
производственной базы для изготовления деревянных конструкций в
заводских условиях не требует больших капитальных затрат. Это
производство легко поддается механизации, автоматизации и требует
ограниченного применения ручного труда.
Эти конструкции могут изготовляться даже в построечных условиях.
Древесина легко склеивается водостойкими синтетическими клеями. Это
позволяет из тонких досок создавать крупные клее-деревянные элементы
любых размеров и форм и листовой древесный материал — строительную
фанеру. Древесина обладает хорошими теплотехническими и санитарногигиеническими свойствами и является отличным материалом для стен и
перекрытий малоэтажных жилых домов; она хорошо работает на циклические и ударные нагрузки. Деревянные конструкции успешно эксплуатируются в районах повышенной сейсмичности и мостах.
Древесина — стойкий материал при эксплуатации в зданиях со слабой
химически агрессивной средой, которая разрушительно действует на другие
конструктивные строительные материалы. Это архитектурно красивый
строительный материал, и общественные здания с применением деревянных
конструкций имеют высокие архитектурные достоинства.
Основными недостатками деревянных конструкций являются их
подверженность гниению и горению. Однако конструкции из
клеедеревянных элементов крупных сечений имеют достаточно высокий
предел огнестойкости, а соблюдение требований конструктивной и
химической защиты от гниения гарантирует необходимую долговечность их
эксплуатации. Однако в ряде случаев деревянные конструкции имеют
повышенную стоимость, и древесина высокого качества в ряде районов
страны дефицитна.
Применение деревянных конструкций дает наибольший экономический
эффект в районах, богатых лесами, где лесоматериалы имеют пониженные
цены и недефицитны, а производство сборного железобетона развито мало и
он относительно дорог.