Курсовой проект по деревянным конструкциям

       Ставим 2 стержня диаметром 18 мм, для которых:

F_а = 2 ∙ 2,54 = 5,08 см² > 0,3387 см²

       Определим расчетную несущую способность вклеиваемых стержней на выдергивание по формуле (см. пп. 5.30, 5.31, 5.32 СНиП ІІ-25-80):

                                                     

,                                                 (3.6)

       Предварительно принимаем длину заделки стержня 360 мм (~20d_a), получим:

 МН > N_а = 2,4 МН.

       Следовательно, несущая способность соединения достаточна.

       Помимо анкерных стержней целесообразна установка дополнительных анкерных стержней по боковым граням колонны для обеспечения более надежного соединения приставки с клеедощатой колонной. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ  ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ 

          Конструкции покрытия состоят из таких материалов, как древесина, фанера, металлические детали крепежа. Наряду с положительными свойствами этих материалов есть и отрицательные. Например, древесина подвержена гниению и возгоранию, а металл – коррозии.

          В этом разделе описаны способы защиты материалов от вредного воздействия агрессивных сред. 

4.1 Древесина 

    Дерево в качестве строительного материала применяется с древнейших времен. Легкость обработки и транспортировки деревянных элементов к месту строительства. Кроме того древесина обладает хорошими конструкционными качествами — значительной прочностью и упругостью при сравнительно небольшой массе. 

4.1.1 Гниение  

       Несмотря на достоверные факты, капитальность деревянных сооружений подвергается сомнению из-за повсеместно наблюдаемых случаев биологического разрушения деревянных элементов, которое происходит вследствие гниения древесины или разрушения древесины насекомыми-вредителями. Наиболее опасно для конструкций гниение—процесс жизнедеятельности грибов.

       В результате гниения образуются конечные продукты, получаемый также в результате горения: каждый килограмм древесины превращается в 55% воды и углекислый газ, выделив при этом определенное количество тепловой энергии. В отличие от физико-химического процесса горения, гниение— процесс биологический, протекающий годы и десятилетия при Т от 0 до 40 С лишь во влажной среде.

       Заражение деревянных конструкций спорами грибов возможно повсеместно. При одном созревании тело выделяет десятки миллиардов спор. В природе существует более 1000 разновидностей дереворазрушающих грибов, наиболее распространенные из них: настоящий домовый, пористый, пленчатый, шахтный, щпальный и столбовой грибы.

       Наиболее опасны грибы, уничтожающие лигнин или целлюлозу или и то, и другое. При длительном воздействии эти грибы полностью, губят дерево.

       Избежать гниения древесины, достаточно исключить хотя бы одно из трех условий, необходимых для жизнедеятельности грибов: температуру от 0 до 40 С, доступ кислорода воздуха и влажность древесины выше 20%. При этом надо иметь в виду, что споры грибов очень жизнеспособны и при многолетнем пребывании в условиях минусовых температур или под водой они не погибают, а лишь временно замирают.

       Практически два первых условия при эксплуатации строительных конструкций исключить невозможно. Следовательно, в процессе эксплуатации (а большинство деревянных конструкций рассчитаны на воздушно-сухое состояние древесины) необходима защита конструкций от всевозможных видов увлажнения.

   Защита  от гниения имеет важнейшее значение для обеспечения долголетней службы деревянных конструкций.  
 

4.1.2 Горючесть 

       Горение представляет собой реакцию соединения горючих компонентов древесины с кислородом воздуха, сопровождающуюся выделением тепла или дыма, появлением пламени и тления. Возгорание древесины может возникнуть в результате кратковременного нагрева ее до температуры 250 °С или длительного воздействия более низких температур. При горении происходит химическая деструкция (пиролиз) древесины. Вначале в результате повышения температуры из древесины испаряется, влага и пока влага не испарится, температура древесины остается 100 °С. С повышением температуры до 150—210 °С древесина высыхает, изменяет цвет (желтеет), появляются первые признаки химической деструкции — обугливание ее. Термическое разложение отдельных компонентов древесины происходит при различной температуре: гемицеллюлозы 160—170, целлюлозы 280— 380, лигнина 200—500 ^СС.

       Таким образом, при нагревании древесины до температуры пожаров (800—900 ^СС) происходит ее термическое разложение с образованием смеси газообразных продуктов и твердого остатка в виде угля.

       Интенсивность горения зависит от подачи и количества кислорода воздуха, от поверхностной активности и взаимного обогрева горящих поверхностей древесины. Чем больше омываемая воздухом поверхность данного объема древесины и чем интенсивнее движение воздуха (тяга), тем больше скорость горения. Большое значение при этом имеет взаимный обогрев горящих поверхностей. Деревянные элементы, состоящие из отдельных досок с зазорами между ними, быстрее нагреваются до температуры возгорания, чем монолитные, в результате взаимного обогрева. Наиболее огнестойкими являются клееные или массивные элементы из цельной древесины.

       Под действием температуры деревянный элемент главным образом благодаря своей низкой теплопроводности значительно медленнее теряет прочность, чем металлический элемент. Чем больше размеры деревянного элемента, тем выше его огнестойкость.

       Таким образом, следует выделять различные степени огнестойкости зданий и сооружений, которые определяются пределами огнестойкости основных строительных конструкций и пределами распространения огня по этим конструкциям.

       Огнестойкостью называется способность строительных элементов и конструкций сохранять несущую способность, а также сопротивляться образованию сквозных отверстий, прогреву до критических температур и распространению огня. Предел огнестойкости определяется временем (в часах или минутах) от начала огневого стандартного испытания образцов до возникновения одного из предельных состояний элементов и конструкций. Предельное состояние конструкций характеризуется несущей способностью, теплоизолирующей способностью (по повышению температуры на необогреваемой поверхности) и плотностью. 

4.1.3 Влага в древесине 

       Различают два вида влаги, содержащейся в древесине, - связанную   (гигроскопическую)   и свободную   (капиллярную). Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свободная в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Кроме свободной и связанной влаги различают влагу, входящую в химический состав веществ, которые образуют древесину (химически связанная влага). Эта влага имеет значение только при химической переработке древесины.

       Максимальное количество связанной влаги называется пределом гигроскопичности или пределом насыщения волокон древесины и составляет 30%. Дальнейшее увеличение влажности может происходить только за счет свободной влаги, т. е. путем заполнения пустот в древесине. При изменении влажности от нуля до предела насыщения клеточных оболочек объем древесины увеличивается (разбухает), а снижение влажности в этих пределах уменьшает его размеры (усушка). Чем плотнее древесина, тем больше ее разбухание и усушка. Соответственно различны разбухание и усушка у поздней, более плотной, и у ранней древесины.

       При повышении влажности древесины от нулевой до точки насыщения волокон примерно до 30 % ее прочность, в том числе и длительная, уменьшается, деформативность увеличивается и модуль упругости снижается. В наименьшей степени влажность влияет на ударную прочность древесины и на прочность при растяжении вдоль волокон. В других случаях влияние влажности сравнительно велико и при ее изменении на 1 % прочность меняется на 3—5 %. Повышение влажности древесины свыше точки насыщения волокон не приводит к дальнейшему снижению ее прочности.

       Влажность определяют взвешиванием до и после высушивания до постоянного веса в сушильном шкафу образцов небольших размеров. В производстве влажность сортаментов можно определять, не вырезая образцов, с помощью электровлагомера, действие которого основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. 

4.1.4 Способы защиты древесины 

       Способы защиты древесины химическими средствами, выбирают в зависимости от условий эксплуатации конструкций, вида химических средств защиты и требуемой глубины проникновения химических веществ, что определяется сроком службы конструкций.

       При выборе способа защиты большое значение имеет плотность древесины и ее влажность. Большинство способов предполагает, что влажность древесины должна быть не более 12—15%. Влажную древесину (50-70%) следует пропитывать легкорастворимыми и легкодиффундирующими составами, такими, например, как ББ-32 или КФА.

       В зависимости от породы и анатомического строения древесина обладает различной способностью впитывать защитные средства. Иногда для улучшения пропитки применяют специальную подготовку поверхности древесины накалыванием. Глубина накалывания должна соответствовать глубине пропитки, но не превышать для крупных лесоматериалов 20 мм, для пиломатериалов толщиной более 50 мм — 15 мм и для пиломатериалов толщиной от 25 до 50 мм их толщины. Накалывание производят по всей поверхности лесоматериалов и изделий, за исключением торцов. Размер накола в направлении вдоль волокон древесины 10—20 мм, поперек —2—3 мм.

       Наиболее простым способом защиты древесины является поверхностная обработка химическими составами кистью или краскораспылителем в один или три слоя с интервалами после каждого слоя для лучшего впитывания раствора. Такой способ используют для защиты готовых, например клееных, конструкций. Толщина защитного слоя 0,3—1 мм.

    Существует 3 вида защиты от гниения:

 1. стерилизация древесины - происходит в процессе искусственной, особенно высокотемпературной, сушки. Прогрев древесины при температуре выше 80⁰С приводит к гибели всех присутствующих в ней спор домовых грибов. Такая древесина гораздо дольше сопротивляется загниванию и должна в первую очередь применяться в конструкциях;

 2. конструктивная защита - обеспечивает такой режим эксплуатации конструкций, при котором ее влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. Защита древесины закрытых помещений от увлажнения атмосферными осадками достигается полной водонепроницаемостью кровли, выполненной из высококачественных материалов. Защита древесины от увлажнения капиллярной влагой осуществляется отделением ее от бетонных и каменных конструкций слоями битумной гидроизоляции;

 3. химическая защита - заключается в пропитке или покрытии конструкций ядовитыми для грибов веществами – антисептиками. Наиболее эффективна пропитка под давлением.

   Для проектируемого здания следует применить  следующие способы защиты конструкций:

   - подвергнуть древесину качественной сушке;

   - обработать поверхности маслянистыми  антисептиками, что защитит древесину и от грибов, и от личинок жуков-точильщиков;

   - в местах примыкания деревянных  конструкций к бетону (например, колонны к фундаменту) проложить 2 слоя битумной гидроизоляции (рубероида).

   Целью защиты от возгорания является повышение  предела огнестойкости деревянных конструкций, с тем, чтобы они  дольше сопротивлялись возгоранию и  в процессе горения не создавали  и не распространяли открытого пламени. Это достигается мероприятиями конструктивной и химической защиты.

   1. Конструктивная защита заключается  в ликвидации условий, благоприятных  для возникновения и расширения  пожара. Для предотвращения распространения  огня деревянные конструкции  должны быть разделены на части противопожарными преградами из огнестойких конструкций. Обыкновенная штукатурка значительно повышает сопротивление деревянных стен и потолков возгоранию;

   2. Химическая защита заключается в противопожарных пропитках и окраске. Для огнезащитной пропитки используют вещества, называемые антипиренами. Эти вещества, введенные в древесину, при опасном нагреве плавятся или разлагаются, покрывая ее огнезащитными пленками или газовыми оболочками. Пропитка древесины антипиренами производится под давлением в автоклавах, обычно с одновременной пропиткой антисептиками. Защитные краски на основе жидкого стекла, суперфосфата и т.д. наносятся на поверхности древесины.