Деревянные конструкции люди начали применять еще в глубокой древности. К преимуществам древесины можно можно отнести многое. Древесина это:
1) единственный легкодоступный самовозобновляющийся строительный материал;
2) тносительно легкий и прочный материал, особенно в направлении вдоль ее волокон, где действуют наибольшие усилия от внешних нагрузок;
3) микропористый материал с хорошими гигиеническими свойствами, что важно для стен и покрытий жилых малоэтажных домов;
4) легкообрабатываемый материал, что облегчает и упрощает изготовление деревянных конструкций;
5) стойкий материал, который сопротивляется разрушительному воздействию слабых химических агрессивных сред и поэтому деревянные конструкции успешно эксплуатируются в зданиях химической промышленности, где быстро разрушаются металлические конструкции;
6) материал, который выдерживает ударные и циклические нагрузки, поэтому деревянные конструкции достаточно надежны в зданиях и сооружениях, расположенных в сейсмоопасных районах;
7) хорошо склеиваемый материал. Древесина надежно склеивается водостойкими синтетическими клеями. Благодаря этому изготовляют клеедеревянные элементы крупных сечений, больших длин, измеряемых десятками метров, и разных форм - гнутых, ломаных и др. Из таких элементов делают конструкции больших пролетов. Из древесины путем склеивания листов получают водостойкую строительную фанеру, из которой изготовляют легкие клеефанерные конструкции.
Деревянные конструкции имеют также существенные недостатки:
1) при неправильном применении и эксплуатации, в результате длительного увлажнения они разрушаются. Однако современные конструктивные и химические методы защиты от гниения обеспечивают их сохранность при многолетней эксплуатации;
2) деревянные конструкции являются сгораемыми. Однако современные деревянные конструкции из элементов крупных сечений имеют предел огнестойкости выше, чем у некоторых других конструкций. Они могут быть дополнительно защищены от возгорания специальными покрытиями.
Схемы выдающихся древних деревянных конструкций, созданных в России представлены на рисунке 1
Рисунок 1 а ? проект моста через р. Неву в Санкт-Петербурге (авт. И. П. Кулибин); б ? ферма покрытия Московского Манежа (авт. А. А. Бетанкур); в ? ферма моста через р. Мету на Московско-Петербургской железной дороге (авт. Д. И. Журавский); г ? сетчатая башня в г. Орске (авт. В. Г. Шухов)
7. Элементы деревянных и пластмассовых конструкций
Элементами деревянных конструкций служат доски, брусья, бруски, бревна цельных сечений с размерами, указанными в сортаментах пиленых и круглых лесоматериалов. Они могут быть самостоятельными конструкциями, например балками или стойками, а также стержнями более сложных конструкций. Деревянные элементы рассчитывают по методу предельных состояний, изложенному с учетом всех особенностей работы древесины и условий работы конструкций. Усилия, действующие в элементах конструкций, и их прогибы определяются общими методами строительной механики. В результате их расчета решается ряд практических задач проектирования деревянных конструкций.
Проверка прочности и прогиба элемента заключается в определении напряжений в сечениях, которые не должны превышать расчетных сопротивлений древесины, а также его прогибов, которые не должны быть больше предельных, допускаемых нормами. Подбор сечений при проектировании новых деревянных конструкций заключается в определении таких размеров элемента, при которых его прочность и устойчивость будут достаточны для восприятия действующих усилий, а прогибы будут не больше предельных. Несущую способность элемента определяют чаще всего при обследовании конструкций во время их эксплуатации. Для этого рассчитывают наибольшие нагрузки и усилия, которые может выдерживать элемент принятых размеров, чтобы при этом расчетные сопротивления древесины и предельные прогибы не были превышены.
Деревянные элементы рассчитывают на растяжение, сжатие, изгиб, растяжение или сжатие с изгибом, смятие и скалывание в соответствии с СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции». Приводимые ниже расчетные сопротивления соответствуют древесине сосны и ели. В соответствии с этими же нормами производится расчет деревянных изгибаемых элементов по прогибам [3].
8. Краткий исторический обзор строительства из древесины. Современное состояние конструкции из дерева и пластмасс. Достоинства кдк перед дк, мк и жбк. Примеры сооружений из дк
История применения деревянных конструкций насчитывает много веков и теряется в глубине тысячелетий. Первобытные люди строили из деревянных стволов каменными топорами небольшие примитивные жилища на земле и на сваях, небольшие ограды и мосты. Строители древнего Рима строили деревянные дома, храмы и мосты уже через крупные реки. Особенно широко применялись деревянные конструкции в нашей, богатой лесами стране. В средние века практически все жилые дома, дворцы, большинство храмов и крепостей строились деревянными со стенами из круглых бревен.
В конце XVII в. под Москвой в селе Коломенское был построен великолепный загородный дворец царя Алексея Михайловича. В 1738 г. был построен деревянный шпиль башни высотой 72 м здания Адмиралтейства в Петербурге. В XVIII в. началось широкое строительство деревянных стержневых конструкций из брусьев, бревен и досок.
В начале XIX в. в России при строительстве Московского Манежа были разработаны и впервые применены в покрытии большепролетные деревянные брусчатые треугольные стропильные фермы пролетом 50 м, которые сохранились до наших дней.
В начале XX в. В. И. Шухов разработал первые деревянные пространственные конструкции. В Нижнем Новгороде был построен под его руководством первый предложенный им деревянный свод пролетом 21 м из трех слоев досок, соединенных гвоздями. В 50-е годы началось производство клееных деревянных констукций. Развитие эти прогрессивных конструкций оказалось возможным благодаря производству клеев на основе синтетических полимерных смол высокой прочности, водостойких и не подверженных гниению. Сначала применялись фенолформальдегидные клеи, в дальнейшем более надежные резорциновые клеи при склеивании древесины и эпоксидные клеи при склеивании древесины с металлами. Появилась клееная водостойкая фанера.
В 1980 г. в Архангельске был построен Дворец Спорта. Несущие конструкции его главного покрытия, разработанные при участии М. Ю. Заполя, представляют собой сегментные клеедеревянные арки без затяжек, опертые на железобетонные рамы пристроек. Арки имеют пролет 63 м и сечение 32 X 160 см.
Современное состояние. Основным направлением развития конструкций из дерева в нашей стране является разработка, производство и применение новых клеедеревянных конструкций. Типы конструкций должны быть унифицированы. Заводское производство должно обеспечивать массовое изготовление клеедеревянных конструкций любых требуемых форм и размеров. Клеедеревянные конструкции достаточно стойки против гниения и горения и должны шире применяться в таких отраслях народного хозяйства, как сельскохозяйственные складские, производственные и животноводческие здания, промышленные здания со слабой химически агрессивной средой, общественные здания крупных размеров (спортивные, зрелищные, торговые) и автодорожные мосты.
В перспективе будет расширяться изготовление и применение простейших клеедеревянных балок и арок. Будут находить рациональное применение клеедеревянные рамы и фермы, ребристые и сетчатые купола, клеефанерные балки, плиты и панели.
Пластмассовые конструкции, называемые также конструкциями с применением пластмасс, начали разрабатываться, изготовляться и применяться в нашей стране и за рубежом примерно с середины XX в.
Значительное распространение в нашей стране получили трехслойные плиты и панели покрытий и стен промышленных зданий. Они состоят из среднего пенопластового слоя и наружных слоев из листового материала -- металла, асбестоцемента или фанеры. Наиболее эффективны плиты и панели с наружными слоями из тонких алюминиевых листов толщиной порядка 1 мм, масса которых не превосходит 20 кг/м2
Пневматические конструкции представляют собой замкнутые оболочки из воздухонепроницаемой ткани или пленки, внутри которых воздух находится под постоянным избыточным давлением.
Они имеют небольшую массу (около 1 кг/м2), могут перевозиться любым видом транспорта в сложенном виде и устанавливаются на опорный контур в считанные дни. Сущест также пневмовантовые и тентовые конструкции.
Достоинства. Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными. На основе клееных деревянных конструкций сооружаются здания с покрытиями как малых, так и больших пролетов.
Древесина -- мало твердый материал и легко обрабатывается, что облегчает и упрощает изготовление деревянных конструкций. Древесина стойко сопротивляется разрушительному воздействию слабых химических агрессивных сред, и поэтому деревянные конструкции успешно эксплуатируются в зданиях химической промышленности, где быстро разрушаются металлические конструкции. Древесина стойко выдерживает ударные и циклические нагрузки, и поэтому деревянные конструкции достаточно стойки в мостах и при землетрясениях.
Древесина надежно склеивается водостойкими синтетическими клеями. Благодаря этому изготовляются клеедеревянные элементы крупных сечений, больших длин,
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 [4].
Заключение
По окончании исследований древесины и пластмасса можно прийти к следующему заключению, что эти 2 материала - наиболее широко распространены в мире, имеют многовековой опыт применения в строительстве и других отраслях народного хозяйства.
Несмотря на перечисленные недостатки, рассматриваемых видов материалов, они продолжают пользоваться огромным спросом, что повышает его востребованность. Мало кто поспорит с тем, что они являются одним из величайших изобретений человечества, которое раскрыло большие возможности во многих сферах.
К тому же, сами по себе пластик и дерево безвредны, опасными являются только вспомогательные вещества пластика, используемые при изготовлении для придания дополнительных свойств. Наиболее безопасным видом пластмасс считается полиэтилен и полипропилен. Поэтому при их использовании можно не опасаться за своё здоровье.
В зависимости от их достоинств и недостатков можно сложить определенные положительные выводы по их специальному применению и назначению в зависимости от их свойств в строительстве домов и конструкций.
1. Строительные материалы и изделия: учеб. пособие / В. С. Руднов [и др.] ; под общ. ред. доц., канд. техн. наук И. К. Доманской. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. 203, [1] с.
2. СП 64.13330.2017
3. Сетков В.И., Сербии Е.П. Строительные конструкции: Учебник. 2-е изд., доп. и испр. М.: ИНФРА-М, 2005. 448 с.
4. https://studfile.net/preview/9247681/.