ответы деревянные консрукции. 1. Области рационального применения Деревянные конструкции

• Название: 1. Области рационального применения Деревянные конструкции
• Анкор: ответы деревянные консрукции.docx
• Дата: 13.05.2017
• Размер: 358.92 Kb.
• Имя файла: ответы деревянные консрукции.docx
• Тип: Документы; #7513
• страница: 2 из 9

6. Древесные пластики — это материалы, полученные соединением синтетическими смолами продуктов переработки натуральной древесины. К ним относятся древесно-слоистые пластики, дрёвесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, бумажный слоистый пластик (гетинакс) и др.

Древесно-слоистые пластики изготовляют из тонких листов сушеного березового, липового или букового шпона, пропитанного и склеенного между собой различными синтетическими смолами при высоком давлении и температуре. В зависимости от расположения волокон шпона в смежных слоях ДСП выпускаются несколько марок. Для строительных конструкций наиболее перспективна марка ДСП-Б, где через каждые 10—20 продольных слоев шпона укладывают один поперечный слой.

Прочность древесно-слоистых пластиков превышает прочность древесины вследствие уплотнения материала прессованием и термической обработкой тонких слоев древесного шпона, глубоко пропитанных прочными и водостойкими смолами. Древесный шпон пропитывают преимущественно резольными, фенолоформальдегидными или карбамидными смолами с последующей просушкой.

ДСП выпускаются промышленностью в виде плит следующих размеров: длина 0,7—5,6 м, ширина до 1,2 м, толщина 3—60 мм. Плиты ДСП обладают хорошей водостойкостью, стойкостью к органическим растворителям и маслам, легко поддаются механической обработке — пилению, строганию, фрезерованию и т. п.

Относительно высокая стоимость ДСП не позволяет пока широко применять этот листовой материал для крупных элементов строительных конструкций. Его применяют в основном для изготовления средств соединения элементов конструкций в виде шпонок, нагелей, косынок, вкладышей.

Дрёвесно-волокнистые плиты, (ДВП) изготовляют из хаотически расположенных волокон Древесины, склеенных канифольной эмульсией с добавлением для некоторых типов плит фенолоформальдегидных смол. Сырьем Для изготовления ДВП являются отходы лесопильных и деревообрабатывающих производств (отрезки реек, горбыля, брусков), которые дробят в щепу и растирают в специальных установках до волокнистого состояния. При формовании плит без уплотнения на прессах получаются пористые ДВП, которые применяют для утепления, звукоизоляции и отделки стен, перекрытий и покрытий.

При длительном действии влажной среды древесноволокнистые плиты поглощают значительное количество влаги, в результате чего набухают (в основном по толщине) и теряют прочность.

Древесно-стружечные плиты (ПС и ПТ) получают горячим прессованием под давлением древесных стружек, пропитанных синтетическими термореактивными смолами. Для изготовления ПС и ПТ применяют специально изготовленную стружку, полученную на деревообрабатывающих станках, а также мелкую щепу (дробленку).

Специальную стружку изготовляют из низкосортной древесины, отходов лесопиления и фанерного производства (рейка, горбыль, «карандаш»). Она имеет малые размеры и высокую однородность, поэтому плиты получаемыё с ее применением, обладают высокими механическими свойствами и наиболее гладкой поверхностью. В качестве связующего применяют фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные и мочевиномеламиновые смолы.

Плиты облицовывают с одной или двух сторон древесным шпоном, фанерой, бумагой, пленками и т. п. Облицованные плиты имеют более высокие механические показатели, ровную поверхность и хороший внешний вид.

Изготовляют древесно-стружечные плиты методом горячего прессования в этажных прессах или в специальном прессе непрерывного действия. В последнем случае большинство древесных частиц укладывается волокнами перпендикулярно плоскости плиты (на ребро), и изделия получаются менее прочными и более неоднородными.

Механические свойства плит ПС и ПТ зависят от плотности, вида и количества связующего, породы и размеров древесных частиц. Количество смолы принимают обычно до 10%, а древесной стружки — около 90% массы. С увеличением содержания связующего прочность плит повышается, однако при этом значительно увеличивается себестоимость изделия, так как стоимость связующего составляет около 40—50 % стоимости всей плиты.

При водопоглощении древесно-стружечные плиты разбухают. Введение гидрофобных добавок снижает разбухание плит до 10 %. Древесно-стружечные плиты обладают малой теплопроводностью и высокой звукоизоляционной способностью. Они хорошо поддаются обработке на деревообрабатывающих станках. Их применяют в строительстве в качестве перегородок и для декоративной отделки стен и потолков.

В настоящее время разработаны древесно-стружечные плиты, армированные металлической сеткой, которые могут найти применение в некоторых видах строительных конструкций.

7. Стеклопластики

Стеклопластики представляют собой пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связующего. В качестве последнего используют обычно ненасыщенные полиэфирные, эпоксидные и фенолоформальдегидные смолы, а также некоторые термопласты. Наполнители в настоящее время используются главным образом стекловолокнистые, свойствами которых во многом определяются физико-механические характеристики стеклопластиков.

Стеклянное волокно является для стеклопластика своеобразной арматурой подобно металлу в железобетоне. Смола выполняет роль связующего и в то же время защищает стеклянные волокна от влияния внешней среды и способствует равномерному распределению усилий, возникающих в них. По химическому составу стекло, из которого вырабатывают волокна, может быть щелочным с содержанием окиси натрия 5—15 % и малощелочным с меньшим его содержанием. Прочность щелочного стекловолокна ниже прочности малощелочного и в значительно большей степени снижается при увлажнении. В связи с этим для изготовления стеклопластиков применяют малощелочное стекловолокно.

Стеклянное волокно имеет все положительные качества, присущее стеклу — негорючесть, высокую теплостойкость, плотность, прозрачности, а также хорошие механические показатели. Так, прочность малощелочного волокна диаметром 6 мк превышает 2 ГПа_, а модель Упругости достигает 70 ГПа.

Непрерывные волокна, получаемые из расплава массивного стекла, приобретают новые качества, наиболее важные из которых гибкость и высокая прочность при растяжении.

Тканые стекловолокнистые материалы благодаря их хорошим технологическим свойствам широко используются в производстве изделий из стеклопластиков. Композиции на основе стеклотканей и связующих называются стеклотекстолитами.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что использование стеклопластиков в строительстве имеет немало технико-экономических преимуществ, благодаря которым они используются в строительстве главным образом в виде ограждающих конструкций (стеновые и кровельные панели), несущих строительных конструкций, архитектурно-строительных деталей и изделий, санитарно-технических изделий, декоративно-облицовочных материалов, арматуры и опалубки для бетонных конструкций.

В качестве ограждающих конструкций из листовых стеклопластиков наибольшее применение нашли плоские и волнистые полиэфирные стеклопластики, бесцветные или окрашенные в различные цвета. Такие материалы используются в большинстве случаев для покрытия промышленных зданий и сооружений.

Большое распространение в промышленном строительстве индустриальных районов, где такие материалы, как листовая сталь или асбестоцементные листы, быстро подвергаются коррозии и разрушаются вследствие влияния агрессивных газов, получают кровельные стеклопластиковые материалы.

У нас в стране в настоящее время выпускают гладкие и волнистые листы из стеклопластиков. Эти материалы имеют удовлетворительные физико-механические свойства, небольшой объемный вес, светопрозрачность и хороший внешний вид. Их используют для устройства световых фонарей, покрытий промышленных и общественных зданий (летних павильонов, кафе и т.д.), навесов, балконных ограждений, стеновых панелей и перегородок.

Плоские и волнистые листы из стеклопластиков (непрозрачные и прозрачные) целесообразно применять при строительстве взрывоопасных помещений, а также зданий и сооружений, расположенных в сейсмических районах. Такие синтетические материалы при разрушении не дают осколков и имеют небольшую массу по сравнению с другими строительными материалами.

Стеклопластики на полиэфирных смолах применяют для стеновых и кровельных панелей неотапливаемых зданий, трехслойных панелей, различных профильных изделий, а также в качестве защитного покрытия железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред, а также периодическим замораживанию и оттаиванию. Долговечность железобетонных конструкций с защитным покрытием увеличивается в несколько раз.

В строительстве промышленных, общественных и сельскохозяйственных зданий и сооружений прозрачные листовые кровельные материалы из стеклопластиков в сочетании с другими кровельными и стеновыми материалами используются для устройства отдельных прозрачных участков кровли и стен. Благодаря применению прозрачных стеклопластиков стало возможным значительно упростить конструкцию фонарей многопролетных промышленных зданий.

Погонажные элементы, изготовленные из стеклопластика могут найти применение в конструкциях ферм, прогонов, решетчатых стоек и т.д. Технология изготовления этих изделий позволяет получать на прессах погонажные изделия практически любого поперечного сечения и любой длины. Несущие конструкции, изготовленные из таких профилей, целесообразно применять в сооружениях, которые подвержены действию агрессивных сред, а также «в радиопрозрачных», немагнитных, электроизоляционных и других сооружениях специального назначения.

Наиболее эффективными конструкциями из пластмасс являются пространственные конструкции в виде оболочек покрытия, в которых благодаря рациональной геометрической форме в значительной степени компенсируется такой недостаток пластмасс, как повышенная деформативность вследствие относительно низкого модуля упругости.

В оболочках покрытий благодаря совмещению несущих и ограждающих функций материал используется как правило более выгодно, чем в плоских конструкциях. В пространственных конструкциях при одних и тех же пролетах возникают значительно меньшие изгибающие моменты, чем в плоских. Относительный недостаток пространственных конструкций — их более сложный монтаж, особенно конструкций, состоящих из криволинейных элементов. Из пластмасс, используемых для изготовления пространственных конструкций, преимущественное распространение получили стеклопластики и пенопласты.

8. Механические свойства при растяжении, сжатии и изгибе вдоль волокон

Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в стандартных чистых образцах (влажностью 12%) высок — для сосны и ели он в среднем 100 МПа. Модуль упругости 11-14 ГПа. Наличие сучков и присучкового косослоя значительно снижает сопротивление растяжению. Особенно опасны сучки на кромках с выходом на ребро. Опыты показывают, что при размере сучков ¼ стороны элемента предел прочности составляет всего 0,27 предела прочности стандартных образцов

При ослаблении деревянных элементов отверстиями и врезками их прочность снижается больше, чем получается при расчете по площади нетто. Здесь сказывается отрицательное влияние концентрации напряжений у мест ослаблений. Опыты показывают также, что прочность при растяжении зависит от размера образца; прочность

крупных образцов в результате большей неоднородности их строения меньше, чем мелких.

При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесины предел прочности в 12— 17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон. Следствием этого является большое влияние косослоя, при котором направление усилия не совпадает с направлением волокон. Чем значительнее косослой, тем больше составляющая усилия, перпендикулярная волокнам, и тем меньше прочность элемента. Косослой — второй по значимости порок," величина которого в растянутых элементах должна строго ограничиваться.

Диаграмма работы сосны на растяжение (рис. 1.11), в которой по оси абсцисс откладывается относительная деформация е, а по оси ординат относительное напряжение ф, выраженное в долях от предела прочности (так называемая приведенная диаграмма), при ф=0,5 имеет незначительную кривизну и в расчетах может приниматься прямолинейной. Значение ф = 0,5 рассматривается при этом как предел пропорциональности.

Испытания стандартных образцов на сжатие вдоль волокон дают значения предела прочности в 2—2,5 раза меньшие, чем при растяжении. Для сосны и ели при влажности 12% предел прочности на сжатие в среднем 40 МПа, а модуль упругости примерно такой же, как при растяжении. Влияние пороков (сучков) меньше, чем при растяжении. При размере сучков, составляющих '/з стороны сжатого элемента, прочность при сжатии будет 0,6—0,7 прочности элемента тех же размеров, но без сучков. Кроме того, в деревянных конструкциях размеры сжатых элементов обычно назначаются из расчёта на продольный изгиб, т. е. при пониженном напряжении, а не из расчета на прочность. Благодаря указанным особенностям работа сжатых элементов в конструкциях более надежна, чем растянутых. Этим объясняется широкое применение металлодеревянных конструкций, имеющих основные растянутые элементы из стали, а сжатые и сжато-изгибаемые из дерева.

Приведенная диаграмма сжатия (см. рис. 1.11) при oi>0,5 более криволинейна, чем при растяжении. При меньших значениях <ф криволинейность ее невелика и она может быть принята прямолинейной до условного предела пропорциональности, равного 0,5. Разрушение сопровождается появлением характерной складки (рис. 1.12), образуемой местным изломом волокон.

При поперечном изгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение. Для стандартных образцов из сосны и ели при влажности 12 % предел прочности при изгибе в среднем 75 МПа. Модуль упругости примерно такой же, как при сжатии и растяжении. Поскольку при изгибе имеется растянутая зона, то влияние сучков и косослоя значительно. При размере сучков в 7з стороны сечения элемента предел прочности составляет 0,5—0,45 прочности бессучковых образцов. В брусьях и особенно в бревнах это отношение выше и доходит до 0,6—0,8. Влияние пороков в бревнах при работе на изгиб вообще меньше, чем в пиломатериалах, так как в бревнах отсутствует наблюдаемый в пиломатериалах выход на кромку перерезанных при распиловке волокон и отщепление их в присучковом косослое при изгибе элемента.

Определение краевого напряжения при нзгибе по обычной формуле a=M/Wсоответствует линейному распределению напряжений по высоте сечения и действительно в пределах небольших напряжений (рис. 1.13). При дальнейшем росте нагрузки и увеличении кривизны эпюра сжимающих напряжений в соответствии с диаграммой работы на сжатие (рис. 1.11, кривая б) принимает криволинейный характер (рис. 1.13,6, в). Одновременно нейтральная ось сдвигается в сторону растянутой кромки сечения. При этом фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле.

Определение предела прочности по формуле a=M/Wудобно для сравнительной оценки прочности различной древесины. В стадии разрушения сначала в сжатой зоне образуется складка, затем в растянутой зоне происходит разрыв наружных волокон. Разрушение клеток в сжатой и растянутой зонах аналогично разрушению при осевом сжатии и растяжении.

Опыты и теоретические исследования показывают, что условный предел прочности при изгибе зависит от формы поперечного сечения. При одном и том же моменте сопротивления у круглого сечения он больше, чем у прямоугольного, а у двутаврового сечения меньше, чем у прямоугольного. С увеличением высоты сечения предел прочности снижается. Все эти факторы учитываются в расчете введением соответствующих коэффициентов: к расчетным сопротивлениям.

9. Работа древесины на смятие, скалывание

Работа древесина на смятие вдоль волокон не отличается от работы на сжатие, специальных образцов для таких испытаний гостом не предусмотрено. Смятию поперек волокон древесина сопротивляется значительно хуже чем вдоль волокон раз в 5. в этом направлении древесина деформируется на много больше чем вдоль волокон.

За предел прочности при смятии принимают напряжение соответствующий условному пределу пропорциональности σ_пц. Различают смятие: по всей поверхности; на части длины; на части длины и ширины.

Наибольшая прочность у древесины в последнем случаи, т.к. соседние не загруженные участки оказывают поддерживающие влияние увеличивающее прочность.

При смятии под углом к волокнам прочность древесины зависит от угла между направлением действующих напряжений и направлением волокон. - сопротивление смятию вдоль волокон; - «» поперек волокон.

Прочность древесины при локальном смятии на части длины определяется: , - длина площадки смятия в см.

Работа на смятие в узловых соединениях вязкая (хорошо), ограничение норм в таких случаях сводится к нормированию предельного значения деформаций: 1) 1,5мм – в лобовых врубках; 2) 2мм в нагельных соединениях всех видов; 3) 3мм в примыкании поперек волокон.

Скалывание древесины всегда происходит в плоскости параллельной волокнам, скалывающая сила может быть направлена вдоль волокон, поперек и под углом к ним. Прочность древесины наибольшая, когда скалывающая сила приложена вдоль волокон. Сопротивление скалыванию в зависимости от угла (между направлением силы и направлением волокон) описывается той же формулой что и при смятии. .

Рисунки одностороннего и промежуточного скалывания см →.

Скалывание в узловых соединениях всегда происходит с эксцентриситетом пары сил Т. При одностороннем скалывании эпюра τ имеет наименьшую полноту. При промежуточном скалывании, коэф полноты эпюры значительно выше, соответственно прочность выше.

Среднее сопротивление скалыванию при одностороннем приложении пары сил Т вычисляются по эмперической формуле: .

- сопротивление для максимального напряжения τ_max вычисленное по результатам испытаний стандартных образцов. β – эмперический коэф = 0,25 при одностороннем приложении нагрузки.

Разрушение при скалывании имеет хрупкий характер. Для предотвращения аварий в наиболее ответственных узлах в сквозных конструкциях, на врубках обязательно проектируют аварийные связи (болты).