Деревянные конструкции

     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.

       Деревянные строительные конструкции  являются надежными, легкими и  долговечными. На основе клееных  деревянных конструкций сооружаются  здания с покрытиями как малых,  так и больших пролетов. Из  цельных лесоматериалов строятся  небольшие жилые дома, общественные  и производственные здания. Из  конструкционных пластмасс можно  создавать ограждающие конструкции  общественных и производственных  зданий. Они являются очень легкими  и могут быть прозрачными. Эти  конструкции водостойки и не  подвержены опасности загнивания.

  Деревянные конструкции люди начали применять еще в глубокой древности.

  Древесина — это единственный легкодоступный самовозобновляющийся строительный материал. Огромные площади нашей страны покрыты лесами особенно ценных хвойных пород. Однако использование этих лесных богатств развивалось долгие годы по неправильному пути. В наиболее доступных районах леса вырубались в объемах, намного превышающих их естественный прирост, без принятия мер по их восстановлению. При этом много срубленного леса не вывозилось и ргнивало на месте. Это привело к истощению лесных запасов в большинстве областей европейской части нашей страны и возникновению серьезного дефицита древесины.

       Необходима коренная перестройка  восстановления лесов, заготовок  древесины и организации лесной  й бумажной промышленности. Должно  быть обеспечено превышение естественного  прироста древесины над ее  заготовками, вывоз всей заготовленной  древесины и совершенствование  лесной и бумажной промышленности  для ее безотходного использования.  При этом запасы древесины  будут возрастать, а ее использование  — увеличиваться.

Соединения  деревянных конструкций

  Соединения являются наиболее ответственными частями деревянных конструкций. Для создания большинства строительных конструкций,строительные деревянные конструкции и элементы должны быть прочно и надежно соединены между собой. Соединение элементов по длине называют сращиванием, по ширине — сплачиванием, под углом и прикрепление к опорам — анкеровкой.

     При изготовлении многих соединений в элементах  конструкций делаются отверстия  и врезки, ослабляющие их сечения  и повышающие деформативность. Разрушения деревянные конструкций в большинстве  случаев начинаются в соединениях. Таким образом, от правильного решения, расчета и изготовления соединений зависят прочность и деформативность  конструкций в целом. Анизотропия  строения, малая прочность древесины  при скалывании, растяжении поперек  волокон и смятии являются причиной многообразия типов соединений деревянных конструкций

     Наиболее  просто и надежно решаются конструкции  соединений сжатых деревянных элементов, в которых усилия передаются непосредственно  от элемента к элементу и не требуется  специальных рабочих связей. Сложнее  решаются соединения изгибаемых элементов, в которых для передачи усилий необходимы рабочие связи. Наиболее сложно осуществляются соединения растянутых элементов, так как в них имеется  опасность хрупкого разрушения древесины  по ослабленным сечениям, а также  возможность скалывания и растяжения поперек волокон. Применение в соединениях  растянутых элементов податливо  работающих связей уменьшает опасность  их хрупкого разрушения. Сложность  соединений растянутых деревянных элементов  приводит в ряде конструкций к  замене их на стальные

       По характеру работы все основные  соединения деревянные конструкций  могут быть разделены на следующие  группы:

а) без  специальных связей, требующих расчета, — лобовые упоры и врубки;

б) со связями, работающими на сжатие, — шпонками и колодками;

в) со связями, работающими на изгиб, — болтами, стержнями, гвоздями, винтами и пластинками;

 г)  со связями, работающими на  растяжение, — болтами, винтами и хомутами;

 д)  со связями, работающими на  сдвиг-скалывание, — клеевыми швами

 В  связи с тем, что одни и  те же связи входят в разные  группы, удобно изучать соединения  деревянных конструкций в следующем  порядке; соединения без специальных  связей; с металлическими связями;  с клеевыми связями; с деревянными связями. Клеевые соединения, наиболее прогрессивные и технологичные, являются основными соединениями при заводском изготовлении клеедеревянных конструкций. Соединения, не требующие специальных связей, и металлические могут применяться при изготовлении деревянные конструкций в любых условиях как на специальных заводах, так и в условиях строительных площадок. Соединения с деревянными связями требуют значительных затрат ручного труда, поэтому они применяются редко.

Конструкции покрытий и перекрытий

     Любое деревянное здание имеет ограждающие  и несущие конструкции. Ограждающие  конструкции служат для защиты сооружения от внешних атмосферных воздействий, а несущие — для восприятия нагрузки (собственного веса, снега, ветра, полезных нагрузок и др.) на сооружение и передачи ее на основание.

     В покрытиях к ограждающим конструкциям относятся кровля с обрешеткой и  утеплением, а к несущим — фермы, располагаемые на расстоянии 3—6 м одна от другой.

     Степы деревянного здания являются одновременно ограждающими и несущими конструкциями. Как несущие конструкции, стены  должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью при воздействии  на них внешних нагрузок — собственного веса, нагрузки от веса крыши и перекрытий, а также ветра и полезных нагрузок.

     В зависимости от назначения деревянного  здания и местных климатических  условий деревянные стены, как ограждающие  конструкции, должны сохранять внутри сооружения определенный тепловлажностный режим, и поэтому в них кроме  несущей сплошной или каркасной  конструкции имеется теплоизоляция, звуко- и пароизоляция и обшивка, а в отдельных случаях и  штукатурка. Для обеспечения осушающего эксплуатационного режима в стенах утепленных каркасных и сборных щитовых зданий.

     Чердачные и междуэтажные перекрытия также  являются ограждающими несущими  конструкциями. В состав чердачных перекрытий входят балки подшивка и пастил с конструкцией тепло и пароизоляции, а в состав междуэтажных перекрытий балки подшивка подбор звукоизоляция и чистые полы. Для ограждений следует применять  преимущественно сборные конструкции  из укрупненных блоков в виде холодных или утепленных щитов и других деталей заранее заготовленных на заводах и собираемых на строительстве с использованием отходов строительных материалов.

Защита  деревянных конструкций  от загнивания и гниения

     Защита  деревянных конструкций от загнивания и гниения имеет важнейшее  значение для обеспечения их необходимой  долговечности в любых условиях эксплуатации.

     Гниение — это разрушение древесины  простейшими  растительными   организмами —  древоразрушающими   грибами,   для которых она является питательной  средой. Некоторые лесные грибы поражают еще растущие и высыхающие в лесу деревья. Складские грибы разрушают лесоматериалы во время хранения их на складах. Домовые грибы — мерулиус, кониофора, пория и др. — разрушают древесину строительных конструкций в процессе их эксплуатации.

  Грибы развиваются из микроскопических размеров зародышевых клеток-спор, которые легко переносятся движением воздуха. Прорастая, споры в виде тонких нитей-гифов, которые сплетаются в шнуры и пленки-грибницы, образуют плодовое тело гриба — источник новых спор. Гифы древоразрушающих грибов, проникая в древесину, образуют отверстия в клеточных оболочках и затем растворяют их выделяемыми ферментами — разрушителями целлюлозы. При этом древесина окрашивается в бурый цвет, покрывается трещинами и распадается на призматические кусочки, полностью теряя свою прочность.

       Гниение как результат жизнедеятельности  растительных организмов невозможно  без определенных благоприятных  условий. Температура должна быть  умеренно положительной, не выше 50 °С. При отрицательной температуре  жизнь грибов замирает, но может  возобновиться вновь при потеплении. Прекращается рост грибов при  температуре более высокой, а  при температуре более 80 °С  плодовые тела, грибница и споры  грибов погибают. Наименьшая влажность  древесины, на которой могут  расти грибы, составляет 20 %. В  более сухой древесине жизнь  грибов прекращается.

Конструкции арок

     Деревянные  арки являются в настоящее время  наиболее распространенными основными  несущими конструкции деревянные покрытия зданий различного назначения. Они  применяются в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйственных и  общественных зданий, имеющих пролеты 12...80 м. В практике зарубежного строительства применяются деревянные арки с пролетами до 100 м и более. Их изготовляют путем склеивания надежными синтетическими клеями гнутых и прямых клеедеревянных элементов значительных длин и сечений требуемой несущей способности. Конструкции клеедеревянных арок являются простыми, состоят из минимального числа элементов. Существенное значение имеет также архитектурная выразительность деревянных арочных покрытий. К достоинствам деревянных арок из клеедеревянных элементов следует также отнести их повышенный предел огнестойкости и достаточно длительное сопротивление загниванию и разрушению в химически агрессивных средах

       По статическим схемам деревянные  арки разделяются на трехшарнирные,  имеющие два опорных и один  коньковый или иногда так называемый  ключевой шарнир, и двухшарнирные,  имеющие только два опорных  шарнира. По особенностям опира-ния  на опоры арки делятся на  две основные группы: без затяжек  и с затяжками, или с нижними  поясами. По форме осей арки  выполняются следующие типы: сегментные  — имеют верхние пояса, оси  которых располагаются на общей  части окружности; стрельчатые, состоящие  из двух полуарок, оси которых  располагаются на двух одинаковых  частях окружности, стыкующихся  под углом в коньковом шарнире;  треугольные, состоящие из двух  одинаковых прямых полуарок, смыкающихся  в коньковом шарнире под углом.  Треугольные арки называются  иногда также треугольными распорными  системами, а когда имеют затяжки  — безраскосными треугольными  фермами. Однако эти конструкции  работают и рассчитываются так  же, как и арки с другими  формами осей. Возможны также  арки, состоящие из полуарок с  ломаными осями

       Трехшарнирные арки являются  наиболее распространенными. Они  статически определимы, и усилия  в их сечениях не зависят  от осадок опор и деформаций  затяжек. Наличие конькового шарнира  позволяет предусматривать в  нем монтажный стык и перевозить  арки к месту установки в  виде транспортабельных полуарок 

       Двухшарнирные арки применяются  реже. Усилия в их сечениях  зависят от осадок опор, деформаций  затяжек и они не могут делится  простыми шарнирными узлами на  более транспортабельные элементы

  Арки без затяжек опираются на фундаменты или соседние конструкции и являются наиболее простыми. Однако их опоры должйы рассчитываться не только на вертикальные, но и на горизонтальные (распор) опорные давления. Арки с затяжками несколько сложнее предыдущих по конструкции, но их опоры рассчитываются только на вертикальные опорные давления

  Клеедеревянные арки из клееных элементов заводского изготовления   имеют   наиболее   широкую   область   применения. Их формы, размеры и несущая способность могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам и формам. Склеенные из досок плашмя в условиях заводского изготовления эти арки имеют повышенную стойкость против загнивания, химической коррозии и значительный предел огнестойкости. Элементы этих арок могут иметь любую из указанных выше форм оси в покрытиях с пролетами 12...80 м.