«исторический обзор развития конструкций из дерева и пластмасс. Развитие деревянных конструкций как отрасли строительной техники неразрывно связано с развитие ...»

Рис. 24. Симметричный (а) и несимметричный (б) нагельные стыки По аналогии с заклепочными соединениями металлических конструкций, каждое пересечение нагеля с плоскостью сплачивания называют "условным срезом". Термин "условный" связан с тем, что в нагельном соединении физически среза не происходит. Объясняется это следующим. В деревянных соединениях отношение длины нагеля к его диаметру велико, нагель (напомним, что это гибкий стержень) работает на изгиб и неравномерно сминает древесину сплачиваемых элементов. Если несущую способность нагельного соединения привести к одному условному срезу, то есть отнести ее к одному рабочему шву, пересекаемому нагелем, то расчетное количество нагелей определится по формуле:

где nН – количество нагелей, которое ставится с одной стороны стыка; N – расчетное усилие, действующее на нагельный стык; nСР – количество плоскостей сплачивания; Т – несущая способность одного условного среза нагеля, определяемая в кгс или в кН.

Напряженное состояние нагельного соединения довольно сложно. Оно характеризуется: а) изгибом нагеля; б) смятием древесины нагельного гнезда; в) скалыванием древесины между нагелями; г) раскалыванием древесины.

Несущая способность одного условного среза нагеля должна быть определена из всех четырех условий, а величина Т должна быть принята по наименьшему значению из условий (а), (б), (в), (г). Однако если учесть конструктивные требования по расстановке нагелей в стыке, то можно исключить напряженные состояния (в) и (г). Эти конструктивные требования по расстановке нагелей показаны в таблице 6.

Таким образом, при соблюдении требований таблицы 1 несущая способность одного условного среза нагеля Т принимается как наименьшая величина из условий изгиба нагеля и смятия древесины нагельных гнезд в сплачиваемых элементах.

Конструктивные требования по расстановке нагелей Если в нагельном стыке усилия к нагелям приложено по углом к волокнам, то при определении несущей способности условного среза нагеля вводятся коэффициент К, при расчетё по смятию древесины нагельного гнезда и коэффициент К, при расчете по изгибу нагеля. Указанные величины определяются по нормам.

В этих же нормах приняты следующие обозначения: S1 – расстояния между нагелями и от нагеля до торца элемента вдоль волокон; S2 – расстояния между нагелями поперек волокон; S3 – расстояние от нагеля до грани элемента поперек волокон; dН – диаметр нагеля в см.

Рис. 25. Симметричное (а) и несимметричное (б) нагельное 1 – стальная накладка; 2 – деревянный элемент; 3 – болт или шуруп Существует еще один тип нагельных соединений – со стальными накладками (см. рис. 25). Эти соединения могут быть применены, когда обеспечена необходимая плотность постановки нагелей. Здесь могут применяться односрезные гвозди, шурупы, глухари или глухие стальные цилиндрические нагели. Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь заглубление в древесину сплачиваемого элемента на величину не менее 5d (d – диаметр нагеля в см).

Нагельные соединения со стальными накладками рассчитывают аналогично выше рассмотренным нагельным соединениям. Стальные накладки необходимо проверять на прочность при растяжении по ослабленному отверстием под нагель сечению и по смятию стенок сверленых отверстий.

Гвозди. Гвозди в соединениях работают как нагели. Однако тот факт, что они забиваются в древесину, обусловливает некоторые особенности их работы:

- при диаметре гвоздей менее 6 мм их несущая способность на сдвиг не зависит от угла, образованного направлениями силы и волокон;

- заостренный конец гвоздя перерезает и раздвигает волокна, увеличивая опасность раскалывания. Эту опасность уменьшают более редкой расстановкой гвоздей, по сравнению с нагелями;

- при расчете учитываются только те гвозди, глубина защемления которых в древесине составляет не менее 4dГВ (dГВ – диаметр гвоздя в см); при этом заостренный конец длиной 1,5dГВ не учитывается в работе. Недостатком гвоздевых соединений является их ползучесть.

Шурупы и глухари. Шурупы и глухари относятся к глухим нагелям, защемленным в деревянном элементе частью его толщины. Шурупы и глухари применяются для крепления металлических планок к деревянным элементам.

Устанавливаются в отверстия, диаметр которых равен 0,8dВ (где dВ – диаметр не нарезанной части в см). Поэтому расстояния между осями шурупов и глухарей принимаются несколько большими. Несущая способность шурупов и глухарей определяется аналогично стальным цилиндрическим нагелям.

Штампованные когтевые шайбы Леннова. Штампованные когтевые шайбы разработаны Ленновым в военной инженерной академии (ВИА).

Представляют собой шайбу с отверстием в центре, по боковой поверхности которой выштампованы зубья треугольной формы с углом заострения меньше 450. Шайба имеет одинаковую несущую способность вдоль и поперек волокон.

Диаметры заготовок для шайб равны – 10,7 см, 13,3 см, 16 и 20 см. Шайба каждого диаметра имеет свою несущую способность, которая устанавливается экспериментально. Забивка шайбы выполняется ударным способом с помощью молота весом 50 кгс, который падает с высоты 2-х м.

Применение шайб Леннова целесообразно в сборно-разборных фермах, в которых необходимо крепление элементов решетки с учетом действия в них знакопеременных усилий.

Соединение на металлических зубчатых пластинах (МЗП). Для узловых соединений дощатых элементов в последнее время нашли применение металлические зубчатые пластины. Они представляют собой стальные пластинки толщиной 1-2 мм, на одной стороне которых после штамповки на специальных прессах получаются зубья различной формы и длины. МЗП ставят попарно по обе стороны соединяемых элементов таким образом, чтобы ряды зубьев МЗП располагались в направлении волокон присоединяемого деревянного элемента, в котором действуют наибольшие усилия.

Изготовление конструкций с МЗП должно производиться на специализированных предприятиях, оснащенных оборудованием для сборки конструкций, запрессовки МЗП и контрольных испытаний конструкций. Ручная запрессовка МЗП не разрешается.

Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют по условиям смятия древесины в гнездах зубьев и изгиба зубьев и пластинок, а также по условиям прочности пластин при работе на растяжение, сжатие и срез.

Материалом для изготовления конструкций служит древесина сосны и ели шириной 100-200 мм, толщиной 40-60 мм. МЗП рекомендуется изготавливать из листовой углеродистой стали марок 08кп или 10кп, толщиной 1,2 и 2 мм.

Антикоррозионную защиту МЗП выполняют оцинковкой или покрытиями на основе алюминия в соответствии с рекомендациями по антикоррозионной защите стальных закладных деталей и сварных соединений сборных железобетонных и бетонных конструкций.

При проектировании конструкций на МЗП следует стремиться к унификации типоразмеров МЗП и сечений пиломатериала в одной конструкции.

На обеих сторонах узлового соединения должны располагаться МЗП одного типоразмера. Площадь соединения на каждом элементе (с одной стороны от плоскости соединения) должна быть для конструкций пролетом до 12 м не менее 50 см2, а для конструкций пролетом до 18 м – не менее 75 см2.

Минимальное расстояние от плоскости соединения элементов должно быть не менее 60 мм. МЗП следует располагать таким образом, чтобы расстояния от боковых кромок деревянных элементов до крайних зубьев были не менее 10 мм.

5.6. Соединения со связями, работающими на растяжение.

Такими связями являются тяжи, болты, хомуты и накладки.

Расчетные сопротивления металла для этих элементов принимаются по главе СНиП "Стальные конструкции", нормы проектирования. Расчетное сопротивление стали не нарезанной части следует принимать в соответствии с маркой стали, а нарезанной части – с уменьшением на 20 %, то есть с введением коэффициента 0,8.

При расчете двойных, тройных тяжей и болтов расчетное сопротивление металла умножают дополнительно на коэффициент, равный 0,85, который учитывает неравномерность распределения растягивающего усилия между параллельно работающими ветвями связи.

Клеевые соединения – это наиболее прогрессивный вид соединений заводского изготовления. Их основой являются конструкционные синтетические клеи.

Клеевые соединения имеют следующие достоинства:

• из досок ограниченных размеров можно склеивать конструкции любых размеров и форм. Эти конструкции могут быть - прямыми, изогнутыми, постоянного, переменного, профильного сечений, длиной до десятков метров, с высотой поперечного сечения, измеряемой метрами;

• клеевые соединения прочны, монолитны; их податливость так мала, что ее не учитывают, поэтому клееные элементы рассчитывают как элементы цельного сечения;

• эти соединения водостойки, стойки против загнивания и в химически агрессивных средах, что обеспечивает их надежность и долговечность;

• клеевые соединения технологичны, их изготовление механизировано и автоматизировано; как правило, трудозатраты получаются минимальными;

• может быть использована маломерная древесина и древесина пониженного качества с удалением пороков;

• в соединениях отсутствует необходимость использовать металл.

Клеевые соединения могут выполняться только в заводских условиях, в которых обеспечены культура производства и высокая квалификация персонала.

Клеевые деревянные соединения. Образуются путем склеивания досок синтетическими клеями. Используются доски толщиной не более 50 мм и шириной по пласти не более 180 мм. Доски с большими размерами при усушке и разбухании коробятся. При этом, возникают растягивающие поперек волокон напряжения, которые разрушают клеевые швы. Доски а - поперечные; б - продольные; в - стык фанеры на ус;

должны иметь влажность не более 10±2 %. Перед склеиванием доски острагивают на рейсмусном станке. Глубина фрезеровки должна быть не менее 3 мм, чтобы клеевой шов был максимально тонкий (не более 0,1 мм).

Для склеивания досок применяются клеи на основе термореактивных смол. Для склеивания древесины с металлом применяется эпоксидный клей ЭПЦ-1.

После склеивания досок на боковых поверхностях элементов образуются провесы, которые удаляют фрезерованием.

Предел прочности клеевых швов на растяжение невелик, он примерно соответствует прочности древесины растяжению поперек волокон. Необходимо тщательно соблюдать технологию склеивания. В этом случае адгезия (сцепление клея с древесиной) будет достаточна и возможные разрушения будут проходить не по клею, а по древесине.

Существует несколько типов клеевых стыков, в зависимости от взаимного расположения досок и особенностей работы. Эти стыки подразделяют на поперечные, продольные и угловые (см. рис. 26).

Клеестальные соединения. Клеестальные соединения представляют собой соединения деревянных клееных элементов между собой с помощью вклеенных или наклеенных стальных деталей.

Рис. 27. Клеестальные соединения с вклеенными элементами Клееные соединения арматуры с древесиной выполняют путем вклеивания ее в пазы, устроенные в деревянных элементах, на эпоксидно-цементном клее (см. рис. 27).

Для соединения стержней сборно-разборных деревянных конструкций (ферм) в узлах применяют клеестальные шайбы. Эти шайбы по работе аналогичны шайбам Леннова, но в отличие от последних, передают усилие от болта на деревянный элемент не за счет отштампованных зубьев, а за счет клеевого шва (см. рис. 28), рассчитываемого по формуле (54).

6. Номенклатура плоских сплошных конструкций Из деревянных элементов по сортаменту могут быть выполнены лишь простейшие типы конструкций небольшой несущей способности: балки, стойки и т.п. При небольших пролетах, но больших нагрузках приходится с целью увеличения геометрических характеристик поперечного сечения применять составные конструкции, сплачивая элементы по ширине из отдельных бревен, брусьев, досок. Для увеличения размеров конструкций по длине приходится сращивать элементы при помощи стыков.

Таким образом, деревянные конструкции, размеры которых не совпадают с размерами сортамента пиломатериалов, выполняются составными как по сечению, так и по длине.

Конструкции называют плоскими, если возникающие в них внутренние усилия лежат в плоскости действия внешних сил. Сплошными называют конструкции, которые не содержат решетки.

Сплошные плоские деревянные конструкции подразделяют по способу их изготовления на индустриальные и неиндустриальные.

К индустриальным конструкциям относятся все виды клееных конструкций, балки на пластинчатых нагелях и трехшарнирные арки из этих балок.

К неиндустриальным конструкциям относятся составные балки на шпонках и колодках, различного вида гвоздевые конструкции.

По статической работе сплошные конструкции подразделяют на балочные и распорные.

Балки на шпонках и колодках. Пролет таких балок составляет 4-6,5 м. Их сплачивают из брусьев или бревен. Сдвигающие усилия воспринимаются шпонками или колодками (см. рис. 29). Деревянные призматические шпонки и колодки можно применять, если между сплачиваемыми элементами необходимы зазоры. Деревянные призматические шпонки могут быть поперечными, продольными или наклонными. Их выполняют из мелкослойной и прямослойной древесины влажностью 10±2 %. Поперечные шпонки выполняют из древесины твердых пород. Наклонные и продольные шпонки выполняют из древесины сосны.

Наибольшую несущую способность имеют балки на наклонных шпонках.

Причем, поскольку эти соединения способны передавать лишь сжимающие усилия, наклонные шпонки должны быть расположены по восходящим направлениям от опор к середине пролета балки.

Рис. 29. Составные балки на шпонках (а, б) и колодках (в) Балки на прямых шпонках и колодках – это устаревший тип составных балок. Заводское их изготовление не осуществлялось. Надежность работы этих конструкций зависит от точности трудоемкой ручной подгонки шпонок и колодок.

Балки на пластинчатых нагелях (балки Деревягина). Разработаны Деревягиным В.С. в 1932 г. Они образуются сплачиванием по высоте двух или трех брусьев между собой деревянными пластинчатыми нагелями (см. рис. 30).

Более трех брусьев не применяется.

Соединение брусьев по длине в этих балках делать нельзя, поэтому пролет балок ограничивается величиной по сортаменту равной 6-6,5 м.

Нагели выполняют из здоровой и сухой (влажность 10±2 %) древесины дуба или березы на рейсмусном станке по пробному гнезду. Направление волокон древесины нагелей перпендикулярно длине балки. Размеры нагелей равны 58х12хВ мм, где В – ширина балки.

цепнодолбежного станка. Размеры гнезда должны обеспечивать достаточное защемление нагеля в брусе, для него необходимы цепи, позволяющие получить размеры гнезда 60х12хВ мм.

Высота брусьев должна быть не менее 140 мм. Балкам при изготовлении придается строительный подъем. Для этого брусья после притески укладывают в пакет и выгибают в сторону, обратную прогибу под нагрузкой. Далее производят выборку гнезд цепнодолбежником и установку пластинчатых нагелей. Такая технология позволяет обеспечить защемление нагелей в гнездах, вследствие стремления брусьев распрямиться, и лучшую плотность соединения.

Полученное расчетом количество пластинчатых нагелей должно размещаться по длине балки с шагом 110 мм при сквозных нагелях и с шагом мм при глухих нагелях.

Балки двутаврового сечения с двойной перекрестной дощатой стенкой на гвоздях. Такие балки являются конструкциями построечного изготовления.

Состоят из дощатых или брусчатых поясов, двойной перекрестной стенки из досок и ребер жесткости (см. рис. 31).

1 – пояса; 2 – двойная перекрестная стенка на гвоздях;

Если пояса дощатые, то толщину досок стенки принимают равной 4-6 см.

Перекрестная стенка состоит из двух слоев досок, общая толщина которых должна быть равна толщине доски пояса.

Угол наклона досок стенки такой, что tg = 0,5, то есть 300, но не более 450.

Пояса соединяют со стенкой расчетным количеством гвоздей. Ребра жесткости ставят через 1/8 – 1/10 пролета, обычно в местах установки прогонов или сосредоточенных грузов. Толщина ребер равна толщине поясных досок.

Ширина ребер уже поясных досок в 2 раза. Ребра прибивают теми же гвоздями, что и пояса. Гвозди в ребрах жесткости ставят конструктивно в 2 ряда.

Ширина опорных ребер равна ширине досок поясов. Чтобы концы досок стенки хорошо закреплялись в опорных ребрах, расстановку гвоздей принимают аналогично прилегающим панелям поясов.

Оба слоя досок стенки между поясами скрепляют друг с другом гвоздями, концы их загибают. Каждая доска стенки крепится не менее, чем двумя гвоздями. При этом свободная длина доски l должна удовлетворять условию где hСТ - высота стенки между внутренними гранями полок; - толщина стенки.

Расчет стенки на устойчивость выполняют по формуле где kИ и k - коэффициенты, определяемые по графикам, заимствованным из приложения 5 норм и показанным на рис. 47 (рис. 47 необходимо рассматривать совместно с рис.18 и рис. 19 приложения 5 норм); hРАСЧ - расчетная высота стенки: hРАСЧ = hСТ - при расстоянии между рёбрами а hСТ ; hРАСЧ = а, при а < hСТ.

Рис.47. Графики для определения коэффициентов kИ и k В клеефанерной балке необходима также проверка прочности стенки на действие главных растягивающих напряжений в опасном сечении.

Прочность стенки на главные напряжения в клеефанерных изгибаемых элементах двутаврового и коробчатого сечений проверяется по формуле где RФ. Р - расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом, определяемое по графику на рис 48 (рис. 48 необходимо рассматривать совместно с рис. 17 приложения 5 норм); СТ - нормальные напряжения в стенке от изгиба на уровне внутренней кромке поясов; СТ - касательные напряжения в стенке от изгиба на уровне внутренней кромке поясов; - угол наклона главной площадки к горизонтали, определяемый по формуле Рис. 48. График для определения величины угла Расчет устойчивости плоской формы деформирования клеефанерных балок выполняют по формулам (25) и (26), см. раздел 3.

Прогиб клеефанерных балок определяют по формуле (50), см. раздел 3.

Дощатоклееные колонны для зданий с напольным транспортом и подвесными кранами проектируют, как правило, постоянного по высоте сечения. Для зданий с мостовыми кранами характерно применение колонн с уступом для укладки подкрановых балок (рис. 49). Колонны в фундаментах защемляют одним из способов, показанных на рис. 50.

а - постоянного по длине сечения; б - переменного по высоте сечения; в - с уступом для укладки подкрановых балок Колонны рассчитывают: на вертикальные постоянные нагрузки от веса покрытия, стенового ограждения и собственного веса; на вертикальные временные снеговые нагрузки, нагрузки от кранов и различных коммуникаций, размещаемых в плоскости покрытия; на горизонтальные временные ветровые нагрузки и нагрузки, возникающие при торможении мостовых и подвесных кранов. Поперечная рама, состоящая из двух колонн, защемленных в фундаментах и шарнирно связанных с ригелем (балкой, фермой, аркой), представляет собой однажды статически неопределимую систему (рис. 51), расчет которой выполняют известными методами строительной механики.

Принятое с учетом сортамента пиломатериалов и условий опирания ригеля на колонну несущую способность колонны проверяют на расчетное сочетание нагрузок в плоскости рамы как для сжато-изогнутого элемента, а из плоскости рамы - как для центрально сжатого элемента.

Рис. 50. Варианты стыка дощатоклееной колонны с фундаментом а - стык с использованием вклееных стальных стержней; б - стык с применением стальных траверс, присоединенных к колонне с помощью стальных нагелей (болтов); 1 - вклееные стальные стержни; 2 - анкерные болты;

3 - траверсы; 4 - 2 слоя толя; 5 - железобетонный элемент, заделываемый в Предельная гибкость для колонн равна 120. При определении гибкости расчетную длину колонны в плоскости рамы принимают l0 = 2,2 H (при отсутствии соединения верха колонн с жесткими торцами здания горизонтальными связями). При вычислении гибкости колонны из плоскости рамы расчетную длину принимают равной расстоянию между узлами вертикальных связей, поставленных по колоннам в плоскости продольных стен.

Наиболее ответственным в колоннах является жесткий узел, образованный опорной частью колонны и фундаментом. Для варианта узла, показанного на рис. 50, б, усилия в анкерах Nа и анкерных болтах Nа.б находят, исходя из расчетной схемы, показанной на рис. 52.

Рис. 52. Расчетная схема стыка дощатоклееной колонны с фундаментом При определении усилия Nа снеговую и другие временные вертикальные нагрузки, не вызывающие изгибающего момента, не учитывают, а момент берут максимальным.

В соответствии с расчетной схемой показанной на рис. 52 составляют систему линейных уравнений второго порядка Определяя из первого равенства значение Nа и подставляя его во второе равенство, получаем полином второй степени относительно х. Решая этот полином и отбрасывая непригодный корень, получаем требуемое значение х.

Подставляя х в первое уравнение, получаем равнодействующую усилий в анкерных болтах. Учитывая, что анкерных болтов на рис. 50, б всего два (по одному с каждой грани колонны), расчетное усилие в одном болте получаем по формуле где 0,85 - коэффициент, учитывающий возможную неравномерность усилий в анкерных болтах.

Требуемую площадь анкерного болта определяем по формуле где Fa.бНТ - площадь анкерного болта нетто (по сечению, ослабленному нарезкой); Ra.б - расчетное сопротивление стали, принимаемое по табл. 60 СНиП 11-23-81 (как для фундаментных болтов).

Отметим, что необходима также проверка прочности площадки смятия деревянной клееной колонны, а также прочности траверсы и нагельного её крепления к колонне.

8. Распорные сплошные плоские конструкции Трехшарнирные арки из балок Деревягина. Трехшарнирные арки из балок Деревягина, как отмечено выше (см. раздел 6), проектируют таким образом, чтобы был создан разгружающий момент, противоположный по знаку изгибающему моменту в полуарках. Для этого в опорном и коньковом узлах создают внецентренное опирание полуарок. С этой целью в опорном узле центр опорной площадки диафрагмы располагают ниже центра тяжести полуарки, а в коньковом узле устраивают зазор шириной 1 - 2 см требуемой глубины. Расчет арки на прочность производят по формуле расчета сжато-изогнутых составных стержней Здесь MРАСЧ = МБ - N eСР ; МБ - балочный изгибающий момент в полуарке; eСР величина среднего эксцентриситета приложения продольного усилия в полуарке между эксцентриситетом в опорном eОП и коньковом eК узлах соответственно, вычисляемая по формуле eСР = (eОП + eК ) / 2.

Кружальные арки. Кружальные арки обычно применяют в виде кружал при возведении каменных или бетонных сводов, или придают форму кружально-сетчатым сводам. Таким образом, кружальные арки являются временными конструкциями. Изготовление косяков может быть организовано в заводских условиях.

Достоинством кружальных арок является их связанная со стандартностью косяков возможность индустриального изготовления, а недостаток состоит в малой несущей способности и высокой деформативности.

Кружальные арки могут быть двух - и трёхшарнирными. В результате статического расчета определяются величины внутренних усилий - изгибающие моменты, поперечные и продольные силы.

Конструктивный расчет тела арок выполняется как сжато-изогнутого элемента. При этом изгибающий момент в поперечном сечении арки воспринимается лишь сквозными косяками, продольное усилие - всеми косяками.

Опыты показали, что при lК 13 hК (здесь lК - длина косяка; hК - высота косяка в середине его длины), косяки разрушаются только от изгиба, а не от разрыва поперек волокон, поэтому при проектировании необходимо соблюдать указанное соотношение линейных размеров.

Арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях. Как отмечено выше (см. рис. 35), указанные конструкции проектируются аналогично дощатогвоздевым балкам с двойной перекрестной стенкой, а конструктивные расчеты выполняют также аналогично.

Дощатоклееные арки. Конструкция этих арок показана на рис. 36. Расчет указанных арок выполняют как сжато-изогнутых элементов.

При определении величины коэффициента, расчетную длину круговой арки lРАСЧ принимают равной: при симметричной нагрузке lРАСЧ = 0,6 S для двухшарнирных арок и lРАСЧ = 0,7 S для трехшарнирных арок; при несимметричной нагрузке lРАСЧ = 0,5 S.

При расчете трехшарнирных стрельчатых и треугольных арок расчетную длину определяют по формуле lРАСЧ = 0,5 S. В приведенных формулах определения расчетной длины S - полная длина дуги арки.

Рамы двутаврового сечения с двойной перекрестной стенкой на гвоздях. Проектируются и рассчитываются на прочность аналогично соответствующим балкам (см. рис. 37).

Дощатоклееные гнутые рамы. Расчет этих конструкций (см. рис. 38) выполняют по формулам расчета сжато-изогнутых элементов.

Клеефанерные рамы. Расчет указанных конструкций на прочность выполняют по формулам расчета клеефанерных балок по приведенным геометрическим характеристикам.

8.3. Изготовление и монтаж распорных конструкций Трехшарнирные арки треугольного очертания. Монтаж арок выполняется с помощью стрелового крана.

В случае, если затяжка не может воспринять сжимающего усилия от собственого веса арки, применяют жесткий распорный элемент.

Для того, чтобы арка не опрокидывалась при установке её на опоры, её коньковый узел закрепляют на тросе.

После установки арок в проектное положение, из раскрепляют прогонами или монтажными связями.

Кружальные арки. Косяки арок изготавливают в заводских условиях.

Сборка арок выполняется на бойке (специальном горизонтально расположенном дощатом настиле) по предварительно расчерченному контуру. Торцы косяков взаимно плотно приторцовываются.

Монтаж арок выполняют простейшими приспособлениями с установкой рвспорок, чтобы не произошло искривления арок.

Арки и рамы с перекрестной дощатой стенкой. Эти конструкции изготавливают в построечных условиях на бойке, на котором расчерчены оси и контуры поясов и ребер жесткости.

Если пояса запроектированы гнутыми, то их выполняют в специальных приспособлениях - ваймах, позволяющих закрепить изогнутые элементы.

Опорные и коньковые оконечности опиливают по шаблонам. Стыки сжатых элементов тщательно приторцовывают. Разбивку гвоздевого забоя производят по шаблону.

Монтаж конструкций ведется полуарками или полурамами. Для монтажа в середине пролета конструкций устанавливают передвижную башню, на верхнюю площадку которой в процессе монтажа и опирают полурамы или полуарки. Причем их опирание осуществляют на раскружаливающие устройства. После замыкания коньковых и опорных шарнирных устройств, конструкции раскружаливают и развязывают временными или постоянными связями.

Дощатоклееные и клеефанерные арки и рамы. Конструкции изготавливают в заводских условиях в виде полуригелей и полустоек, которые транспортируют на площадку строительства. Далее конструкции собирают в полурамы или полуарки монтируют с помощью монтажных башен.

9. Пространственное крепление плоских деревянных Грамотно спроектированные и качественно выполненные деревянные конструкции не придают сооружению надежность, если не обеспечена его пространственная устойчивость. Сооружение может считаться устойчивым тогда, когда обеспечена устойчивость его основных несущих элементов колонн, балок или ферм покрытия и самого покрытия. Общая устойчивость здания может быть создана следующими способами. В данном случае речь идет об одноэтажных производственных зданиях.

Первый способ - стойки каркаса здания заделываются в грунте, что соответствует их пространственному защемлению.

В связи с деформациями грунта возможно перекашивание стоек. Чтобы этого не происходило, через 20-30 м между стойками устанавливают подкосы в крайних пролетах торцовых и продольных рам. При этом расположенные в грунте нижние концы стоек должны быть антисептированы.

С целью предотвращения загнивания нижних концов стоек, рекомендуется эти концы закреплять на пасынках, например из железобетона или металла. В этом случае сами пасынки расположены в грунте, а нижние концы стоек, закрепленные на верхних концах пасынков проволочными скрутками или хомутами из полосовой стали, располагаются выше отметки пола.

Второй способ состоит в том, что каркас здания образован пространственными стойками, расположенными внутри здания, которые и обеспечивают общую устойчивость здания.

Ветви стоек закреплены на фундаменте натяжными анкерами, воспринимающими растягивающие усилия, возникающие в анкерах от приложенных к каркасу здания горизонтальных нагрузок.

В плоскости наружных стоек каркаса в крайних пролетах и далее через 20 м установлены крестовые связи или подкосы, повышающие общую надежность здания.

Возможен также и другой вариант второго способа. Здесь поперечная устойчивость здания обеспечена заанкериванием в фундамент ветвей плоских решетчатых стоек, а его продольная устойчивость - установкой подкосов по наружным и внутренним продольным рядам решетчатых стоек.

Третий способ. В этом случае поперечная устойчивость здания обеспечена применением подкосных, рамных, арочных и т.п. конструкций, передающих действующий в них распор непосредственно на фундаменты.

Продольная устойчивость здания обеспечена установкой подкосов вдоль продольных рядов стоек, При этом, в случае применения арочных систем, арки развязывают в продольном направлении попарно связями.

Четвёртый способ. Устойчивость каркасного здания, при шарнирном опирании стоек на фундаменты и шарнирном опирании несущих конструкций покрытия на стойки, может быть обеспечена установкой в плоскостях стоек жестких щитовых конструкций. В том числе и ограждающих. В этом случае в кровле устраивают двойной перекрестный дощатый настил. Такое решение каркаса аналогично решению зданий с жесткой конструктивной схемой.

Изложенный способ может быть применен только в случае небольших размеров здания в плане.

Щиты стен могут иметь дощато-гвоздевую или клеефанерную конструкцию. Неизменяемость их формы в своей плоскости обеспечивается устройством внутренних подкосов, диагональной обшивкой из слоев досок или наклейкой на дощатый каркас фанеры.

Перечисленные выше способы обеспечения устойчивости одноэтажных промышленных зданий изложены в учебниках классического курса "Конструкции из дерева и пластмасс", предназначенных для студентов различных специальностей.

Пятый способ. Применяется при проектировании деревянных каркасов современных производственных зданий и основан на типовых конструктивных решениях, которые приведены в действующих сериях типовых деревянных конструкций.

В соответствии с типовыми решениями пространственная неизменяемость деревянного каркаса обеспечивается:

-горизонтальными связями в плоскости покрытия, -вертикальными связями по опорным сечениям несущих конструкций покрытия, -вертикальными связями между колоннами в продольном направлении, -поперечная устойчивость каркаса обеспечена жестким стыком колонн с фундаментами.

Горизонтальная жесткость диска покрытия в его плоскости необходима для восприятия горизонтальных ветровых нагрузок и их равномерной передачи на все колонны каркаса.

Эту жесткость диска покрытия создают горизонтально расположенными в уровне верхних поясов балок или ферм системами распорок и раскосов, образующими горизонтальные связевые блоки (горизонтальные фермы). Такие блоки расположены поперек здания с шагом вдоль его длины не более 18 м.

Поясами этих горизонтальных ферм (см. рис. 53) являются верхние и нижние пояса балок или ферм покрытия, а решетка образована распорками и раскосами.

Рис.53. Схема расположения горизонтальных связей покрытия Распорки располагают вдоль оката с шагом, равным (0,6 - 0,7) а, где а - шаг колонн в продольном направлении. Причем в коньке устанавливают две распорки, каждая из которых принадлежит соответствующему скату кровли.

Между распорками по однораскосной схеме устанавливают раскосы, при их зеркальном расположение в соседних скатах кровли.

Рис. 54. Крепление распорки и раскоса к стропильной конструкции Если в покрытии применены закрепленные на несущих конструкциях покрытия клеефанерные плиты, то между связевыми блоками устанавливаются распорки в уровне верха колонн.

Рис. 55. Схема расположения вертикальных связей по опорным частям стропильных конструкций и продольным рядам колонн Рис. 56. Схема опирания стропильной конструкции на колонну В случае прогонного решения кровли, кроме указанных распорок устанавливают также дополнительные распорки, которые штриховой линией показаны на рис. 53. Распорки и раскосы крепятся к несущей конструкции покрытия с помощью болтов и стальных сварных соединительных элементов (см. рис. 54), которые входят в шлицы на торцах распорок и раскосов.

Рис. 57. Способы обеспечения жесткого стыка колонны с фундаментом а - с помощью нагелей; б - со стальными анкерными полосами В пределах каждой горизонтальной связевой фермы покрытия между опорными частями стропильных конструкций устанавливают вертикальные связевые фермы, препятствующие опрокидыванию стропильных конструкций из их плоскости (см. рис. 55). Верхним поясом этой фермы является распорка Р-1 (см. рис. 55), расположенная в уровне верхнего пояса стропильной конструкции (или карниза), а нижним поясом служит распорка Р-2, расположенная вдоль продольной оси колонн на уровне их верхних сечений.

Решетку образуют раскосы С-2 (см. рис. 55, б).

Продольная устойчивость колонн каркаса обеспечивается вертикальной связевой фермой (см. рис. 55, б), расположенной в пределах связевого блока покрытия, так как соединение колонны с фундаментом в продольном направлении сложно выполнить жестким и, поэтому, оно считается шарнирным.

Поясами этой фермы являются колонны К-1, а решеткой - распорки Р-2 и раскосы С-3, установленные по принципу, изложенному для аналогичных элементов горизонтальных связей.

При проектировании вышеперечисленных связей следует стремиться к унификации геометрических размеров деревянных распорок и раскосов и их стальных соединительных элементов.

Технические решения стыков колонн со стропильной конструкцией и с фундаментом зависят от конкретных условий, а также от размеров поперечных сечений стыкуемых конструкций.

Стык стропильной конструкции с колонной должен обеспечивать шарнирную связь между ними и может быть решен с помощью стальных соединительных элементов (см. например, рис. 56).

Стыки колонн с фундаментами в поперечном направлении могут иметь разные решения, но во всех случаях они должны быть жесткими, так как ими обеспечивается устойчивость каркаса в поперечном направлении. Некоторые решения этих узлов показаны на рис. 57.

Работа плоских деревянных конструкций при их монтаже.

Напряженно-деформированное состояние отдельных элементов плоских деревянных конструкций при их монтаже в большинстве случаев существенно отличается от работы этих же элементов в стадии эксплуатации. Например, при кантовке ферм в их поясах возникают значительные нормальные напряжения от изгиба из плоскости фермы, а при подъеме ферм нередко в их элементах усилия меняют знак на противоположный.

Таким образом, при монтаже плоских конструкций необходима проверка прочности их элементов, а в некоторых случаях требуется применять специальные крепления, обеспечивающие прочность отдельных элементов в стадии монтажа.

В рабочих чертежах плоских деревянных конструкций должны быть предусмотрены достаточно простые способы сборки, кантовки и монтажа. А также должны быть указаны точки захвата конструкции при ее кантовке и подъеме.

С точки зрения монтажа плоские конструкции подразделяют на конструкции с гибким и жестким нижним поясом. При гибком поясе, например, если он выполнен из круглой стали, пояс не способен воспринять сжимающие усилия. При жестком поясе – если он выполнен деревянным или из стального проката, пояс способен воспринять сжимающие усилия.

Для подъема плоских деревянных конструкций целесообразно применять передвижные стреловые краны на гусеничном ходу.

Кантовку ферм обычно осуществляют их поворотом относительно нижнего пояса. При этом кантовка и подъем должны выполняться одними и теми же подъемными механизмами без перестроповки. Для повышения несущей способности поясов при их изгибе из плоскости в отдельных случаях целесообразно применять монтажные сжимы.

Особенности подъема ферм заключены в следующем. При подъеме ферм с гибким нижним поясом и арок с затяжкой изгибающие моменты, возникающие в теле конструкции, должны быть полностью восприняты верхним поясом, усиленным жесткими монтажными сжимами. При этом сжимы работают на изгиб из плоскости ферм.

При подъеме ферм с жестким нижним поясом изгибающие моменты из их плоскости могут быть восприняты всей фермой. При этом также могут быть использованы и монтажные сжимы, если увеличение сечений из условий монтажа становится экономически нецелесообразным.

Связи, предназначенные для обеспечения общей устойчивости ферм, арок и рам должны быть заранее заготовлены на площадке строительства и после установки конструкций должны быть немедленно установлены в проектное положение.

Анкерные гнезда на опорах конструкций заливают раствором лишь после загрузки конструкций собственным весом.

10. Эксплуатация, ремонт и усиления деревянных 10.1. Основы эксплуатации деревянных конструкций и методика их Деревянные конструкции должны должны надежно работать в течение всего срока их нормальной эксплуатации.

Строительными нормами установлены следующие сроки эксплуатации: лет - для капитальных сооружений; 20 лет - для сельскохозяйственных построек и 10 лет - для временных сооружений. Однако если деревянные конструкции выполнить доброкачественно и эксплуатировать их в нормальных условиях, то их срок службы может значительно превысить сроки, установленные нормами.

Нормальными условиями эксплуатации являются такие условия, при которых деревянные конструкции не повреждаются. Это возможно, когда действующие на конструкции нагрузки не превышают их несущей способности, а температурно-влажностные условия соответствуют проектным. При нарушении этих условий деревянные конструкции могут потерять несущую способность и жесткость.

Необходимо проводить технические осмотры деревянных конструкций.

Первый такой осмотр проводят при сдаче конструкций в эксплуатацию и, в дальнейшем - не реже одного раза в год.

В процессе осмотра составляют дефектную ведомость, в которую вносят дефекты изготовления и нарушения нормального режима эксплуатации. При этом в дефектной ведомости фиксируют:

- отклонения геометрических размеров элементов от проектных;

- наличие повреждений и недопустимых пороков древесины элементов конструкций;

- отклонения размеров и количества соединений от проектных;

- наличие неправильно выполненных и разошедшихся соединений;

- наличие перегрузки конструкций и недостаточное их горизонтальное раскрепление;

- наличие недопустимых прогибов и выходов элементов из плоскости;

нарушения нормального температурно-влажностного режима эксплуатации;

- наличие зон увлажнения;

- наличие зон перегрева и очагов загнивания конструкции.

При осмотре необходимо особое внимание обращать на геометрические размеры и качество основных растянутых элементов конструкций. И если дефекты в них обнаружены, то необходимо выполнить проверочный расчет конструкции с учетом обнаруженных дефектов. Если здесь окажется, что несущая способность конструкции ниже проектной, то либо уменьшают действующие нагрузки, либо выполняют усиление конструкции.

В процессе эксплуатации в отдельных элементах конструкции могут возникать усушечные трещины. В случае, если эти трещины невелики, то они не влияют на несущую способность элемента. В противном случае эти трещины необходимо ликвидировать. Для этого в трещины вклеивают клиновидные вкладыши с применением водостойкого клея.

Необходимо также обращать внимание на состояние соединений, так как от прочности соединений зависит надежность конструкции в целом.

В первые годы эксплуатации конструкции происходит обмятие всех контактных поверхностей соединений в сочетании с усушкой элементов. Этот процесс приводит к нарушению плотности соединений. Болты и тяжи могут потерять начальное натяжение, возникают щели и зазоры. Все болты и тяжи в этом случае должны быть подтянуты, а в более серьезных случаях необходимо выполнять усиление соединений.

Весьма нежелательны перегрузки конструкций, особенно постоянной нагрузкой. Так как эти перегрузки уменьшают сроки нормальной работы конструкций. Это связано с тем, что длительная прочность древесины меньше, чем - кратковременная. Основным показателем перегрузки конструкций является наличие недопустимых прогибов.

Если выявлена перегрузка конструкции, то выполняют проверочныё расчет её прочности и, если она оказалась недостаточной, то величины действующих нагрузок должны быть уменьшены. В случае невозможности уменьшения величин нагрузок приходится выполнять усиление конструкции.

неудовлетворительном состоянии связей. В этом случае связи усиливают по специальному проекту.

Важен также контроль повреждений конструкций, связанный с нарушением температурно-влажностного режима. Здесь необходимо проверять:

- сохраность и водонепроницаемость кровли, особенно в ендовах, так как протечки кровли являются одной из главных причин увлажнений конструкций и их последующего загнивания;

- зоны контакта древесины с бетоном, камнем или металлом, в которых должна находиться неповрежденная гидроизоляция. Эта гидроизоляция предохраняет древесину от конденсационного увлажнения и последующего загнивания. Особо внимательно следует проверять сохранность опорных узлов конструкций.

В зонах повышенной влажности при осмотрах необходимо проверять и выявлять очаги загнивания. Здесь проводится зондирование древесины со взятием кернов, для установления внутренних очагов гниения. Причины увлажнения устраняют, водоизоляционные и пароизоляционные слои восстанавливают, а загнившие участки древесины удаляют и заменяют на здоровые.

Части деревянных конструкций, подверженные повышенному нагреву тщательно изолируют от очагов этого недопустимого нагрева.

10.2. Последовательность работ по усилению деревянных Усиление деревянных конструкций необходимо в следующих случаях при:

- изменении начального температурно-влажностного режима в здании;

- значительном возрастании технологических и иных нагрузок;

- наличии серьезных ошибок проектирования, в результате которых несущая способность конструкций оказалась пониженной;

- недоброкачественно изготовленных конструкциях (применена древесина пониженной прочности с недопустимыми пороками или соединения выполнены с нарушением технологии и опасными - эксплуатации конструкций в ненормальных условиях (увлажнении, механических повреждениях, загнивании приведших к снижению несущей способности).

Наиболее частыми причинами усиления деревянных конструкций являются недоброкачественное изготовление и их ненормальная эксплуатация.

Работы по усилению деревянных конструкций состоят из четырех этапов:

разработки проекта, разгрузки конструкций, усиления и последующего нагружения.

Разработку рабочего проекта усиления осуществляют на основании дефектной ведомости и данных о прочностных характеристиках древесины усиляемых конструкций, которые получают путем механических с помощью пресса испытаний стандартных образцов древесины, взятых из этих конструкций. Проект усиления почти всегда оригинален и должен учитывать все особенности эксплуатации конструкций, содержать рабочие чертежи деталей усиления, а также включать указания по производству работ и мероприятия по технике безопасности.

Разгрузка конструкций необходима, чтобы исключить опасность их обрушения, обеспечить безопасность производства работ и включить в работу усиленные элементы конструкции наравне с другими её элементами после последующего их нагружения.

Разгрузку конструкций выполняют путем её подпирания или вывешивания с помощью временных стоек из бревен или брусьев и с применением домкратов или клиньев. Подъем конструкции ведут до исчезновения прогиба.

При усилении опорных частей балок можно применить одиночные стойки, подведенные под балки вблизи опор.

При усилении составных балок, ферм, арок и рам их следует подпирать несколькими спаренными опорами, расположенными вблизи узлов (для ферм).

Количество и сечение этих опор (стоек) зависит от пролета конструкции, величин действующих нагрузок и определяется в соответствии со статическими и прочностными расчетами.

Подъем стоек осуществляют путем встречной забивки клиньев (из твердой древесины) или винтовыми домкратами, если подъем конструкции необходимо выполнить на относительно большую высоту. В качестве опор могут быть использованы мосты мостовых кранов.

Последующее нагружение конструкции выполняют после проведения её усиления. Нагружение проводят плавно без рывков путем опускания конструкции, что позволяет включить в работу усиленные элементы.

Необходимо отметить, что способы усиления деревянных конструкций в большинстве случаев носят индивидуальный характер и зависят от причин, вызвавших это усиление. Рассмотрим некоторые наиболее часто встречающиеся технические решения по усилению отдельных конструкций.

Балочные покрытия. В случае лишь перегрузки перекрытий и при отсутствии дефектов, усиление проводят путем уменьшения действующей на балки нагрузки. Для этого между существующими балками устанавливают дополнительные. При этом нагрузки на балки уменьшаются вдвое. Можно также провести замену утеплителя на материал, имеющий меньшую плотность.

Пораженные гниением опорные части опертых на наружные стены балок и прогонов подпирают вблизи опор и отрезают сгнившие участки. Удаленные концы заменяют отрезками швеллера, которые закрепляют на балках болтами.

При этом между древесиной и металлом прокладывают слой гидроизоляции.

Болты рассчитывают на растяжение, шайбы под ними - на изгиб, а древесину на смятие.

Составные балки. Типичный дефект этих конструкций состоит в недостаточном количестве или неудовлетворительном качестве соединений, не обеспечивающих совместную работу ветвей балок. Например, в балках может быть - недостаточное количество гвоздей или дубовых пластинок, скалывание древесины шпонок или колодок, а в клееных балках могут быть недопустимые непроклеи. Усиление таких конструкций может быть проведено следующим образом.

В дощато-гвоздевых балках, после их вывешивания, согласно расчету производят дополнительный гвоздевой забой.

В брусчатых и дощатоклееных балках, после их подпирания, производят нашивку гвоздями водостойкой фанеры на обе боковые грани балки по всей её длине. Толщина фанеры должна быть не менее 10 мм. Общую толщину фанеры и количество гвоздей принимают из расчета на действие касательных напряжений. При этом при проверке несущей способности фанеру приводят к древесине через соотношение модулей упругости. В случае отсутствия водостойкой фанеры, усиление балок может быть выполнено путем нашивки на боковые грани балок с помощью гвоздей двух слоев перекрестно расположенных тонких досок.

Усиление нижних поясов деревянных ферм. Не смотря на то, что нижние пояса ферм являются самыми ответственными элементами конструкций, их иногда выполняют из древесины не соответствующего качества с недопустимыми пороками. В этом случае необходимо усиление нижних поясов - местного или общего.

Местное усиление применяют в тех случаях, когда дефекты сосредоточены в отдельных локальных зонах пояса. В этом случае производят установку дощатых накладок на болтах. При этом площадь сечения накладок не должна быть менее площади сечения усиляемого элемента.

В некоторых случаях для уменьшения податливости соединений применяют натяжные стыки из отдельных дощатых накладок на болтах, стянутых стальными тяжами с гайками и уголковыми траверсами. Могут быть установлены также и накладки из стального проката в виде швеллеров.

Общее усиление нижних поясов применяют в тех случаях, когда пояса по их длине имеют множественные дефекты и выполнение местных усилений становится нецелесообразным.

В этом случае вдоль всей длины нижнего пояса возле его боковых граней устанавливают стальные тяжи из круглой стали. Эти тяжи с помощью гаек закрепляют на поперечных траверсах из стальных листов, опирающихся на торцы нижнего пояса на опоре. При этом, чтобы тяжи не провисали, их укладывают на крючья, установленные по длине нижнего пояса.

Тяжи рассчитывают на полную величину действующего в нижнем поясе фермы растягивающего усилия, а их сечение подбирают с учетом ослабления тяжей нарезкой под гайки.

Опорные траверсы обычно выполняют сварными и рассчитывают как однопролетные балки, лежащие на опорах (опорами являются гайки тяжей), загруженные отпором торцов нижнего пояса. Для включения в работу нижнего пояса, тяжи при их установке натягивают до величины действующего в нижнем поясе растягивающего усилия.

Усиление верхних поясов ферм. Сжатые и сжато-изогнутые элементы верхних поясов ферм, имеющие составные сечения при недостаточном количестве связей или некачественно выполненных соединениях могут потерять проектную форму и выйти из плоскости.

Для уиления таких элементов с противоположной образовавшемуся выгибу стороны устанавливают дополнительный брус, который притягивают болтами к усиляемому элементу.

Эти же вышеуказанные недопустимо прогнувшиеся в плоскости изгиба элементы усиливают двусторонней с помощью гвоздей нашивкой фанерных или двуслойных дощатых (с наклонным расположением тонких досок) обшивок, как это было рассмотрено для составных балок.

Опорные узлы ферм. Опорные узлы ферм, опирающиеся на наружные стены, при систематическом увлажнении загнивают, что ставит под угрозу разрушения всю несущую конструкцию покрытия.

После вывешивания фермы дефектный узел вырезают и заменяют его аналогичным узлом, но образованным из элементов проката (швеллеров) с применением сварки. Это выполняют следующим образом.

К горизонтально расположенным швеллерам приваривают опорный лист, который опирают на продольную стену и в этих же швеллерах закрепляют с помощью болтов оставшуюся часть опорной панели нижнего пояса фермы.

Далее устанавливают наклонные швеллеры, которые соединяют с горизонтальными швеллерами на сварке. Между наклонными швеллерами вваривают упорную диафрагму, в которую затем упирают оставшуюся часть опорной панели верхнего пояса, соединив её с наклонными швеллерами на болтах. Причем в упорной диафрагме устанавливают ребро жесткости, препятствующее прогибу диафрагмы от давления опорной панели верхнего пояса.

Опорные узлы на лобовых врубках усиливают с помощью тяжей из круглой стали. Это делают следующим образом. После разгрузки фермы к верхней грани нижнего пояса с помощью болтов закрепляют отрезок бруса, к которому притягивают тяжами элемент верхнего пояса.

Усиление конструкции в целом. Такое усиление выполняют при наличии многочисленных дефектов и недостаточной несущей способности всей конструкции. Технические решения таких усилений всегда индивидуальны.

В отдельных случаях может оказаться эффективной установка тяжей, которые вводят в состав элементов решетки и поясов.

Другой способ усиления сильно деформированных конструкций связан с коренным изменением её расчетной схемы. Здесь стропильные фермы могут быть усилены путем нашивки перекрестных тонких слоев досок на опорные верхнюю и нижнюю панели поясов. В этом случае опорная панель фермы становится сплошной конструкцией.

Сегментные фермы могут быть превращены (после её разгрузки) в трёхшарнирную арку с постановкой затяжки.

При наличии совокупности серьёзных многочисленных дефектов конструкции, её усиление оказывается экономически нецелесообразным. В этом случае необходимо изготовить новую конструкцию и установить её взамен изношенной.

Процессы получения пластмасс. Пластмассами называют материалы, которые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер.

Пластмассы могут состоять из одного полимера или содержать, кроме полимера, некоторые вспомогательные вещества, придающие пластмассам определенные свойства.

Полимеры – это высокомолекулярные соединения, которые получают (синтезируют) из исходных низкомолекулярных соединений (мономеров).

Название полимера образуется от названия того мономера, из которого полимер был получен. Например, полиэтилен получают из этилена, полистирол – из стирола, поливинилхлорид – из винилхлорида и т.п.

В основе технологии синтеза полимеров лежат два основных метода:

полимеризации и поликонденсации. Поэтому все синтетические полимеры делят на два основных класса: полимеризационные и поликонденсационные.

Полимеризация. Полимеризация – это процесс соединения большого числа молекул мономера одного и того же вещества в одну большую макромолекулу.

Химический состав полимера соответствует химическому составу исходного мономера. Процесс протекает без выделения каких-либо низкомолекулярных веществ.

Поликонденсация. Поликонденсация – это химический процесс получения высокомолекулярных соединений из мономеров различных исходных веществ.

Процесс сопровождается выделением побочных продуктов (вода, спирт и т.д.).

Подбирая мономеры с различными свойствами в определенных пропорциях, можно получать пластмассы с заранее заданными свойствами.

Состав пластмасс. В состав пластмасс входят связующие вещества, наполнители, красители и порообразователи.

Связующие вещества. Ими являются синтетические смолы, которые определяют основные технологические и эксплуатационные свойства материала.

Для строительных конструкций в основном применяют следующие смолы:

полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, мочевино- и меламиноформальдегидные, а также кремнийорганические.

В зависимости от того, как смола реагирует на нагревание, смолы подразделяют на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные смолы. Способны под воздействием повышенной температуры размягчаться. При этом они переходят в вязкотекучее состояние, а при охлаждении вновь возвращаются в твердое состояние. К термопластичным смолам относятся – полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен. Эти смолы применяют для изготовления листовых материалов (оргстекло, винипласт), клеев для их склеивания, пенопластов, пленок.

Термореактивные смолы – переходят из вязкотекучего состояния в твердое лишь один раз – в процессе отверждения. Процесс отверждения происходит при наличии отвердителя или при нагреве. После отверждения термореактивный материал не размягчается при последующем нагреве, но незначительно теряет прочность и жесткость. В конструкционных пластмассах строительного назначения применяют следующие термореактивные смолы:

мочевиноформальдегидную. Они применяются для изготовления фанеры, стеклопластиков, пенопластов, клеев, древесных пластиков, фасонных деталей.

Наполнители. Наполнители – это компоненты, которые вводят в пластмассу с целью улучшения ее механических и технологических свойств, а также для уменьшения стоимости пластмассы. Наполнители могут быть органического и неорганического происхождения. Могут иметь вид порошков, волокон, листов: древесная мука, цемент, стеклянные и асбестовые волокна, бумага, хлопчатобумажные и стеклянные ткани и т.п.

Красители. Окраска пластмасс осуществляется путем введения красителя в массу материала. Нужный рисунок и цвет можно получить, если их нанести на наружный слой листового наполнителя (бумагу, ткань).

Порообразователи. Это добавки, применяемые для получения газонаполненных материалов – пенопластов.

Основные полимерные материалы. К конструкционным полимерным материалам относятся: стеклопластики, пенопласты, оргстекло, винипласт, древесные пластики, воздухонепроницаемые ткани и пленки, синтетические клеи. Конструкционными называются материалы, которые могут работать в условиях напряженных состояний, то есть, под нагрузкой.

Применяемые в строительстве пластмассы обладают следующими достоинствами:

• высокой прочностью, которая достигает величины 500 – 1000 кгс/см2; а для стеклопластиков прочность достигает величины 10 000 кгс/см2;

• большим интервалом плотности (от 20 до 2000 кгс/м3);

• химической стойкостью;

• биостойкостью – неподверженностью гниению и другим факторам биологического происхождения;

• технологической возможностью варьирования свойств в широком диапазоне, в зависимости от эксплуатационных требований;

• простотой формообразования;

• сочетанием свойств, не встречающихся у других материалов (прочностью и небольшой плотностью, прочностью и высоким светопропусканием);

• высокими электроизоляционными свойствами;

• легкой обрабатываемостью (используются инструменты для обработки металла и древесины);

• возможностью применения клееных и сварных соединений;

• возможностью получения тонких прозрачных элементов из пленки и тканей.

Несмотря на большой перечень вышеуказанных достоинств полимерных материалов, они имеют также и недостатки, к ним относятся следующие:

• невысокий модуль упругости;

• ползучесть и падение прочности при длительных нагрузках;

• невысокая поверхностная твердость;

• сгораемость;

• старение материала, которое заключается в ухудшении эксплуатационных свойств во времени под действием тепла, влаги, солнечной радиации и т.п.

Зная о перечисленных недостатках, можно уменьшить их влияние различными способами.

Стеклопластики. Стеклопластик – это материал, состоящий из двух компонентов: синтетического связующего и стеклянного волокна (наполнитель).

Сущность изготовления состоит в том, что стекловолокно вводится в неотвержденную смолу, затем смола отверждается. Стеклопластики имеют все достоинства, присущие конструкционным пластмассам. Его недостатками являются старение и горючесть.

Стеклопластик применяется в строительстве в качестве:

• светопроницаемого материала в несущих конструкциях стен и покрытий;

• материала, стойкого в химически агрессивных средах для элементов ограждающих конструкций, емкостей и т.п.;

• материала, обладающего радиопроницаемостью для конструкций, ограждающих радиоаппаратуру от атмосферных воздействий.

Наполнитель. Им является стеклянное волокно. Оно выполняет армирующие функции. Использование стеклянного волокна основано на высокой прочности стекла, которую оно приобретает после вытягивания в волокна. Например, массивное стекло имеет предел прочности 500 кгс/см2, а полученные из этого стекла волокна выдерживают напряжение 10 000 – кгс/см2, то есть, их прочность возрастает в 20–40 раз.

Элементарные стеклянные волокна получают из расплавленной стеклянной массы, путем продавливания ее через отверстия (фильеры) малого диаметра (до 6-20 мкм). Диаметр волокна зависит от скорости вытягивания и диаметра фильеры. Волокна объединяют в нити до 100-200 элементарных волокон, нити объединяют в жгуты (до 60 нитей).

В стеклопластиках, применяемых в строительстве, используют стекловолокно в виде:

• прямолинейных непрерывных элементарных волокон, нитей, жгутов;

• коротких отрезков длиной 50 мм (рубленое стекловолокно).

Связующее. В качестве связующего используют синтетические смолы, они выполняют следующие функции:

• придают монолитность и стабильность формы готовому изделию;

• распределяют внутренние напряжения между стеклянными волокнами, обеспечивая их устойчивость и защиту от внешних воздействий;

• воспринимают часть внутренних напряжений под нагрузкой.

Используются следующие смолы (в основном, термореактивные) полиэфирная, эпоксидная, фенолоформальдегидная.

Механические свойства. Зависят от вида стекловолокна, процента его содержания, вида связующего и прочности адгезионной связи между наполнителем и связующим. Все стеклопластики, армированные в одном или по двум взаимно перпендикулярным направлениям, являются анизотропными материалами. Изотропными являются стеклопластики, армированные рубленым стекловолокном. Прочность этих стеклопластиков меньше, так как усилия от волокна к волокну передаются через связующее, а прочность последнего значительно ниже прочности стекловолокна.

Светопроницаемость. Некоторые марки стеклопластиков обладают высоким коэффициентом светопропускания (до 0,85), который зависит от типа связующего. Наиболее прозрачны стеклопластики на полиэфирном связующем.

Атмосферостойкость. Характеризуется скоростью снижения механических свойств, ухудшением качества поверхности и снижением светопропускания. Для предотвращения старения вводят различные добавки (стабилизаторы).

Сгораемость. Стеклопластики могут быть сгораемые и трудно сгораемые.

Для повышения предела огнестойкости в состав связующего вводят добавки, придающие материалу свойство самозатухаемости.

Виды стеклопластиков. Чаще всего в строительстве применяют светопрозрачный листовой материал. Листы могут быть плоскими или волнистыми. Волна может быть поперечной или продольной. Габариты листов унифицированы с размерами других листовых материалов.

Термопластичные материалы. Из конструкционных пластмасс эти материалы в строительных конструкциях имеют наиболее ограниченное применение. Используют такие материалы как полиметилметакрилат (оргстекло) и поливинилхлорид (винипласт).

Полиметилметакрилат (оргстекло). Бесцветный прозрачный материал, пропускает 90 % видимых и 73 % ультрафиолетовых лучей света.

Ударопрочное, имеет сравнительно высокие прочностные характеристики.

Формуется при температуре 105-1700 С, легко поддается механической обработке обычными (для дерева и металла) инструментами.

Склеивается с помощью органических растворителей (крошку оргстекла растворяют в дихлорэтане или уксусной кислоте). Сваривается при температуре 140-1850 С. При разрушении не образует осколков.

Недостатками оргстекла являются: низкие поверхностная твердость и абразивная стойкость, малая теплостойкость, подверженность старению.

Выпускается в виде плоских и волнистых листов, профилей, блоков.

Может быть окрашено в различные цвета.

Применяется для ограждающих светопроницаемых конструкций стен, покрытий: остекление криволинейных поверхностей в виде зенитных фонарей, сводов, куполов. Целесообразно для покрытия теплиц, оранжерей.

Поливинилхлорид (винипласт). Этот материал получают на основе поливинилхлоридной смолы. Выпускается пластифицированным (пленки) и непластифицированным (жестким).

Изготавливают винипласт методом прессования пакета уложенных слоями пленок или методом экструзии. Имеет темнокоричневый цвет или прозрачен.

Исключительно стоек к воздействию кислот, щелочей, солей и т.д., водонепроницаем, имеет относительно высокие прочностные характеристики.

Хорошо обрабатывается, сваривается, склеивается (состав клея – раствор перхлорвиниловой смолы 10-20 % в дихлорэтане 80-90 %).

Недостатками являются малые теплостойкость (до +600 С) и морозостойкость (до -300 С), большой коэффициент линейного расширения, малая ударная вязкость. Прочность при повышении температуры от 20 до 600 С снижается более, чем в 3 раза, при уменьшении температуры от 200 до –200 С ударная вязкость снижается в 5 раз.

Область применения материала широка: это гидроизоляция, теплоизоляция, кровельные покрытия, канализационные трубы, профили, поручни лестничного ограждения, элементы перегородок, подвесные потолки, внутренняя обшивка панельных стен, вентиляционные короба и т.п.

Древесные пластики. Их получают в результате соединения продуктов переработки древесины с синтетическими смолами. К древесным пластикам относятся: древесно-слоистые пластики, древесноволокнистые и древесностружечные плиты, бумажный пластик (гетинакс) и др.

Древеснослоистый пластик (ДСП). Его изготавливают из тонких листов березового, липового, букового или ольхового шпона, пропитанного и склеенного между собой различными синтетическими смолами при давлении 150-200 атм. и температуре 145-1550 С.

В зависимости от расположения в смежных слоях волокон шпона выпускают несколько марок ДСП: ДСП – А, Б, В и Г. Индексы А – Г зависят от направления волокон шпона: ДСП–А – все слои шпона имеют одно направление волокон; ДСП–Б – волокна 1/10 1/20 слоев шпона расположены перпендикулярно волокнам остальных слоев, то есть через каждые 10 – продольных слоев шпона укладывается для связи один поперечный слой; ДСП– В – слои шпона чередуются перекрестно, наружные слои укладываются вдоль длины плиты; ДСП – Г- волокна шпонов расположены веером.

Прочность пластика значительно превышает прочность массивной древесины вследствие его уплотнения при изготовлении и пропитки.

Прочность ДСП – Б и В составляет соответственно 2200 и 1800 кгс/см2, а плотность - 1250-1300 кгс/м3.

Пропитка осуществляется резольной, фенолоформальдегидной или карбамидной смолами. ДСП выпускается в виде плит длиной 0,7-5,6 м, шириной до 1,2 м, толщиной 3-60 мм.

Плиты ДСП водостойки, стойки к органическим растворителям и маслам.

Легко обрабатываются. Применяются для изготовления шпонок, нагелей, косынок, вкладышей, то есть, средств соединения элементов конструкций из дерева.

Древесноволокнистые плиты (ДВП). Их изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины, склеенных канифольной эмульсией с добавлением в некоторые типы плит фенолоформальдегидной смолы.

Сырьем для изготовления ДВП служат отходы лесопиления и деревообработки, которые дробят в щепу и растирают до волокнистого состояния. Приготовленную древесноволокнистую массу, пропитанную канифольной эмульсией, разливают в формы с последующей сушкой.

Если формовка осуществляется без уплотнения, то получаются пористые плиты, которые применяют для тепло и звукоизоляции и отделки стен и перекрытий.

Для изготовления твердых и сверхтвердых плит в древесноволокнистую массу добавляют фенолоформальдегидную смолу, далее плиты прессуют и подвергают термообработке.

Твердые и сверхтвердые плиты применяют для обшивок стен, потолков, перегородок.

При длительном действии на ДВП влаги плиты значительное ее количество поглощают, набухают и теряют прочность. Поэтому в условиях систематического увлажнения ДВП применять не рекомендуется.

Древесностружечные плиты. Получают путем горячего прессования под давлением древесных стружек, пропитанных синтетическими термореактивными смолами.

Древесностружечные плиты, в зависимости от объемной массы, подразделяют на легкие ПЛ (плотностью 350-500 кгс/м3), средние ПС (плотностью 500-650 кгс/м3) и тяжелые ПТ (плотностью 660-800 кгс/м3).

Наполнитель (щепа или стружка) имеет малые размеры и высокую однородность, поэтому получаемые плиты обладают высокими механическими свойствами и гладкой поверхностью.

Плиты по своей конструкции и отделке подразделяют на сплошные, пустотелые, многослойные, облицованные и необлицованные.

Наружные слои обычно выполняют с повышенным содержанием связующего и из более мелких древесных частиц.

мочевиноформальдегидные и мочевиномеламиновые смолы.

Существует две технологии изготовления плит: метод горячего прессования и метод экструзии.

По методу горячего прессования плиты изготавливают в этажных прессах.

При этом получаются сплошные плиты толщиной 6-32 мм. При данной технологии большинство древесных частиц располагается параллельно плоскости плиты. Получаются плиты однородные по длине, имеющие высокую прочность.

При изготовлении плит методом экструзии (массу материала продавливают через узкую щель), частицы ориентируются перпендикулярно плоскости плиты.

Изделия получаются менее прочными и менее однородными.

Количество смолы принимается до 10 %, а древесной стружки около % от массы.

При водопоглощении плиты разбухают. Достоинствами плит являются:

малая теплопроводность, хорошая звукоизоляция и хорошая обрабатываемость.

Плиты применяют в строительстве при устройстве перегородок, для декоративной отделки стен, потолков, черных полов под линолеум и паркет, для изготовления дверей и встроенной мебели.

звукоизоляционные материалы обладают малой плотностью, большинство из них имеет относительно высокую прочность и малую гигроскопичность.

Наибольшее распространение в строительстве получили газонаполненные пластмассы, сотопласты и другие материалы.

Сотопласты. Это изделия из хлопчатобумажных тканей или крафт-бумаги с системой пустот (в виде пчелиных сот). Вначале заготавливают ленты из указанных материалов. Далее на каждую ленту наносят прерывистый клеевой слой и, затем, ленты соединяют. После отверждения клея пакет лент растягивают (подобно «китайским фонарикам»), получают плиту с системой шестигранных пустот диаметром 12 или 25 мм.

Материал (до склейки) пропитывают фенолоформальдегидной смолой и антипиреном. Пустоты могут быть заполнены крошкой из другого теплоизоляционного материала.

Сотопласт используют при изготовлении трехслойных ограждающих конструкций.

Газонаполненные пластмассы (пенопласты). Пенопласты представляют собой систему пустот, стенки которых состоят из твердой пластмассы. При этом внутренние полости пустот заполнены газом. Пустоты могут быть замкнуты или сообщаться между собой.

Пенопласты имеют небольшую плотность (10-200 кгс/м3), низкую теплопроводность, достаточную прочность. Применяются в трехслойных панелях в качестве среднего утепляющего слоя. Изготавливаются на основе термопластов: полистирольные пенопласты марок ПС-1, ПС-4, ПСБ, ПСБ-С и поливинилхлоридный пенопласт марки ПХВ-1.

На основе термореактивных смол выпускают фенолоформальдегидный пенопласт марок ФЛ-1, ФРП-1 и полиуретановый пенопласт марки ПУ-101.

В зависимости от технологии изготовления, различают прессовые и безпрессовые пенопласты.

Прессовые пенопласты изготавливают с помощью оборудования, обеспечивающего формование при давлении до 180 кгс/см2. По этой технологии получают пенопласты типов ПС-1, ПС-4, ПХВ-1.

Безпрессовая технология не требует высокого давления. При этом могут быть изготовлены изделия любой конфигурации. Пенопласты этого типа имеют меньшую стоимость, меньшую прочность, но повышенное сопротивление теплопередаче. Безпрессовый пенопласт готовят из двух компонентов: гранул и жидкого компонента. Ингредиенты, вступая в реакцию, вспениваются, а масса материала резко увеличивает свой объем.

Механические свойства пенопластов зависят от вида полимера, технологии изготовления и его плотности. Прочность при сжатии составляет 2-11 кгс/см2, а при сдвиге – 1,5-7 кгс/см2.

Плотность по толщине блока не одинакова: в средней его части плотность меньше, чем к поверхности. Аналогично изменяются и механические свойства.

Теплостойкость (способность материала выдерживать повышенную температуру) пенопластов зависит от типа полимера: для термопластичных пенопластов теплостойкость составляет 60-70° С, а для термореактивных пенопластов она выше и достигает 100-130° С. При повышении температуры механические свойства материала снижаются.

Возгораемость пенопластов зависит от природы полимерного материала и введенных добавок, придающих пенопластам свойство самозатухания.

Пневматические конструкции. Пневматическими или надувными называются конструкции, несущая способность которых обеспечивается избыточным давлением воздуха под оболочкой. Для изготовления оболочки используются тканевые материалы и пленки. К указанным материалам предъявляются требования воздухонепроницаемости, влагонепроницаемости, эластичности, легкости, прочности на разрыв и долговечности.

Пленки дешевле тканей, но они деформативны, непрочны, недолговечны.

Поэтому пленки наиболее целесообразно применять для сооружений с коротким сроком службы. Если сроки эксплуатации более длительные, то необходимо использовать тканевые материалы.

Ткани и пленки бывают одно и многослойные, прозрачные и светонепроницаемые. Поддаются утеплению эластичными материалами.

Тканевые материалы. Состоят из основы и пропитки. Основой является технический текстиль из растительных (лен, хлопок) и синтетических (капрон, нейлон) волокон.

Пропиткой являются эластичные смеси на основе синтетических каучуков и смол. Пропитки необходимы для придания тканям воздухонепроницаемости и для защиты тканей от внешних (атмосферных) воздействий (влага, температура, солнечная радиация). Пропитки стареют (теряют эластичность и растрескиваются). Для предотвращения старения в них вводят стабилизаторы.

Пропитку наносят с одной или с двух сторон.

Ткани имеют разные механические характеристики в направлении основы и утка. Прочность тканей относят обычно к единице ширины рулона ткани.

Ткани выпускают в рулонах шириной 0,9 м. Вес 1 м2 колеблется от 0.45 до 1.8 кгс. Толщина тканей лежит в интервале от 0,6 до 1,8 мм.

Синтетические пленки. Для пневматических конструкций применяют полиэтиленовые, полиамидные и полиэфирные пленки. Они бывают прозрачные, полупрозрачные и светонепроницаемые. Могут иметь различный цвет.

Для улучшения механических характеристик и уменьшения деформативности, пленки армируют тканевыми сетками из капрона, стекловолокна и других материалов.

Армированные пленки выпускают в рулонах шириной 0,85-0,9 м. Толщина пленок, в зависимости от типа, колеблется от 0,455 до 0,71 мм. Вес одного квадратного метра пленки лежит в интервале от 0,45 до 0,76 кг.

Ткани и пленки по длине и ширине соединяют склеиванием или сваркой.

При склеивании тканевых материалов швы рекомендуется прострачивать (усиливать нитяной строчкой).

Физико-механические характеристики конструкционных пластмасс.

Главными физико-механическими характеристиками пластмасс являются прочность и упругость. По этим характеристикам судят о пригодности пластмассы в качестве конструкционного материала.

Указанные характеристики зависят от сил взаимодействия между молекулами пластмассы и от ее макроструктуры.

Показатели прочности пластмассы определяют в результате механических испытаний образцов на прессах. При этом прочность пластмассы определяется как отношение нагрузки в момент разрушения образца к площади его поперечного сечения.

Существуют высоко и низко кристаллические полимерные материалы. Их механические свойства зависят от степени кристалличности полимера.

Высококристаллические полимеры более упруги, более прочны, но имеют повышенную хрупкость. Низкокристаллические (аморфные) менее упруги, но более вязки.

Изменение степени кристалличности приводит к изменению механических свойств. Поэтому, обычно механические характеристики кристаллических и аморфных полимеров рассматривают раздельно.

Следует иметь в виду, что большинство кристаллических полимеров кристалличны лишь частично, а часть материала в них находится в аморфном состоянии. Аналогично и аморфные материалы аморфны лишь частично и часть материала в них находится в кристаллическом состоянии. Таким образом, более правильно подразделять полимеры в рассматриваемом аспекте на преимущественно кристаллические и преимущественно аморфные.

Степень кристалличности полимерного материала зависит от скорости охлаждения: при малой скорости охлаждения получается преимущественно кристаллическая структура, при большой скорости охлаждения получается преимущественно аморфная структура.

Изучение механических свойств полимеров показало, что один и тот же полимер может вести себя как стеклообразный, хрупкий твердый материал, как высокоэластичный каучук или как вязкотекучая жидкость, в зависимости от интервала температуры или продолжительности действия нагрузки:

- при низкой температуре и высокой скорости нагружения у полимера проявляются свойства стеклообразного материала;

- при высоких температурах и низких скоростях нагружения тот же материала может быть каучукоподобным и накапливать большие удлинения без остаточных деформаций;

- при дальнейшем повышении температуры в нагруженном состоянии возникают необратимые деформации и полимер ведет себя как вязкотекучая жидкость.

Следовательно, для построения прочностных характеристик полимерных конструкционных материалов необходимо проводить серию испытаний и получать диаграммы деформирования в широком диапазоне скоростей нагружения и температур, то есть диаграммы должны быть хорошо разрешены.

Таким образом, прочность пластмасс зависит:

от плотности; c увеличением плотности прочность увеличивается;

от интенсивности и продолжительности воздействия влаги и других веществ (щелочи, газы, кислоты и т.п.), находящихся в той среде, где эксплуатируется материал;

от ориентации образца, если пластмасса имеет неоднородную макроструктуру; все вышеперечисленные факторы учитываются при определении прочности особо, на основании специальных исследований и опыта эксплуатации материала;

от размеров испытуемого образца: с увеличением размеров прочность уменьшается; фактор масштаба учитывается масштабным коэффициентом, равным отношению прочности элемента натуральных размеров к прочности лабораторного образца;

от изменчивости технологических факторов (колебания в составе полимера, качества наполнителя, температуры изготовления и т.п.);

от фактора времени, т.е. продолжительности действия нагрузки; этот фактор, в частности, проявляется при изменении скорости нагружения (при увеличении скорости прочность возрастает).

За предел прочности пластмассы принимают такое значение прочности, к которому она стремится при увеличении скорости нагружения. Скорость нагружения для многих пластмасс устанавливается ГОСТом. Однако данный вопрос изучен недостаточно.

Если скорость нагружения очень высока (здесь необходимо специальное оборудование), то характер разрушения будет иным, чем при обычной скорости.

В результате будет получена ударная прочность.

При уменьшении скорости нагружения зависимость прочности от скорости нагружения усиливается. В пределе (нулевая скорость нагружения) получается минимальное значение прочности. Этот предел называют длительной прочностью. Получать длительную прочность затруднительно. Она определяется по специальной методике, зависящей от свойств полимера.

Обычно длительную прочность выражают в отношении к пределу прочности.

Чтобы получать однообразные результаты, необходимо сам предел прочности определять при одной и той же скорости нагружения.

Значения прочности, лежащие между пределом прочности и длительной прочностью называют временным сопротивлением или временной прочностью.

При использовании численных значений временной прочности необходимо также знать, при какой температуре и скорости нагружения она получена.

И, наконец, чтобы можно было сравнивать прочности различных пластмасс между собой, используется понятие удельной прочности. Удельная прочность определяется как отношение предела прочности к плотности материала.

Нормативные и расчетные сопротивления конструкционных пластмасс. Прочность полимерных материалов, как показано выше, нельзя рассматривать как характеристику материала без учета фактора времени, температуры и т.п.

Нормативное сопротивление конструкционных пластмасс RH определяется как предел прочности материала, в соответствии с требованиями технических условий, в которых оговорены условия эксплуатации.

Кратковременное расчетное сопротивление RК находят из выражения:

где кОДН – коэффициент однородности, который устанавливают на основании статистического анализа результатов массовых испытаний прочностных свойств материала. Этот коэффициент зависит от степени полимеризации, наличия дефектов, отклонений в составе и технологии изготовления пластмассы.

Длительное расчетное сопротивление пластмасс R при нормальных температурно-влажностных условиях принимают равным:

Длительное нормативное сопротивление RНДЛ определяют из равенства:

где кДЛ – коэффициент длительного сопротивления материала, устанавливаемый при испытании серии образцов до разрушения длительной нагрузкой, составляющей определенную часть от нагрузки, при которой определяется предел прочности.

Расчетные сопротивления пластмасс, эксплуатируемых в условиях воздействия атмосферной среды (F), повышенной температуры (Т) и влажности (W) определяются умножением R на соответствующие коэффициенты условия работы:

где m – коэффициенты условия работы, которые известны и принимаются по соответствующим нормативным документам.

Учет влияния атмосферных и температурно-влажностных воздействий на модули упругости и сдвига производятся аналогично вышеизложенному.

1. Деревянные конструкции. Учеб. для вузов / Карлсен Г.Г., Большаков В.В., Каган М.Е., Александровский К.В., Бочкарев И.В., Фоломин А.И. Под ред. Карлсена Г.Г.. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Госстройиздат, 1961. - с., ил.

2. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. Для вузов / Слицкоухов Ю.В., Буданов В.Д., Гаппоев М.М. и др. Под ред. Карлсена Г.Г. и Слицкоухова Ю.В. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 543 с.

3. Гаскин В.В., Чумилович Л.Л. Проектирование конструкций из дерева и пластмасс. Задания на курсовой проект, методические указания по его выполнению и примеры расчета. Методуказания для студентов специальности 29.03. Иркутск, ИПИ, 1988. - 32 с.

4. Гаскин В.В., Иванов И.А. Строительные конструкции. Учебное пособие./ Иркутск: ИрГТУ. 2002. - 149 с.

5. Гаскин В.В., Иванов И.А. Конструкции из дерева и пластмасс.

Проектирование решетчатых деревянных стоек. Методуказания для студентов специальности 29.03./ Иркутск: ИрГТУ. 2001. - 24 с.

6. Гаскин В.В., Иванов И.А. Конструкции из дерева и пластмасс.

Проектирование деревянных стоек в виде стержней-пакетов. Методуказания для студентов специальности 29.03./ Иркутск: ИрГТУ. 2001. - 26 с.

Предисловие

Введение

Краткий исторический обзор развития конструкций из дерева и пластмасс 1. Древесина, как конструкционный строительный материал, её свойства, достоинства и недостатки 1.1. Свойства древесных пород, их достоинства и недостатки. …………… 1.2. Виды лесоматериала…………………………………………………….. 1.3. Достоинства и недостатки лесоматериала……………………………... 1.4. Строение древесины……………………………………………….…..… 1.5. Влажность, усушка и разбухание и борьба с их влиянием…………… 1.6. Гниение и пожарная опасность…………………………………………. 1.7. Строительная фанера……………………………………………………. 2. Прочностные свойства древесины

2.1. Длительное сопротивление древесины Анизотропия...……………..… 2.2. Сопротивление древесины при различных напряженных состояниях……………………………………………………………….. 2.3. Зависимость прочности древесины от её влажности и температуры……………………………………………………………... 3. Расчет элементов конструкций цельного сечения……………………… 3.1. Основы расчета конструкций по предельным состояниям…………… 3.2. Центрально-растянутые и центрально сжатые элементы…………….. 3.3. Изгибаемые элементы…………………………………………………… 3.4. Элементы, подверженные действию осевой силы с згибом……….…. 4. Элементы деревянных кострукций составного сечения на податливых связях и их расчет………………………………………... 4.1. Основы учета податливости связей …………………………………… 4.2. Расчет элементов составного сечения на поперечный изгиб…………. 4.3. Расчет центрально-сжатых элементов составного сечения………..…. 4.4. Расчет сжато-изогнутых составных элементов на податливых связях …………………………………………………... 5. Соединения элементов деревянных конструкций……………………… 5.1. Классификация соединений ……………………………………………. 5.2. Требования, предъявляемые к соединениям ………………………….. 5.3. Соединения без специальных связей…………………………………… 5.4. Соединения с деревянными связями …………………………………... 5.5. Соединения со связями, работающими на изгиб ……………………... 5.6. Соединения со связями, работающими на растяжение ………………. 5.7. Клеевые соединения……………………………………………………... 6. Номенклатура плоских сплошных конструкций

6.1. Общие вопросы ………………………………………………………….. 6.2. Балочные конструкции …………………………………………………. Балки на шпонках и колодках. Балки на пластинчатых нагелях. Балки двутаврового сечения с двойной перекрестной дощатой стенкой на гвоздях.

Дощатоклееные балки. Клеефанерные балки.

6.3. Арочные конструкции…………………………………………………… Трехшарнирные арки из балок на пластинчатых нагелях.

Кружальные арки. Арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях. Дощатоклееные арки.

6.4. Рамные конструкции…………………………………………………….. Рамы двутаврового сечения с двойной перекрестной стенкой на гвоздях. Дощатоклееные гнутые рамы.

Клеефанерные рамы.

7. Проектирование плоскостных сплошных конструкций………………. 7.1. Настилы. Прогоны и балки. Стропила наслонные.

Клеефанерные плиты покрытий……………………………………….. 7.2. Балки на пластинчатых нагелях (балки Деревягина В.С.)……………. 7.3. Балки двутаврового сечения с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях……………………………………………. 7.4. Дощатоклееные балки…………………………………………………… 7.5. Клеефанерные балки…………………………………………………….. 7.6. Дощатоклееные колонны………………………………………………... 8. Распорные сплошные плоские конструкции……………………………. 8.1. Арочные конструкции…………………………………………………… 8.2. Рамные конструкции…………………………………………………….. 8.3. Изготовление и монтаж распорных конструкций……………………... 9. Пространственное крепление плоских деревянныхконструкций…………………………………………………... 9.1. Способы пространственного крепления плоских деревянных конструкций………………………………………………. 9.2. Работа плоских деревянных конструкций при их монтаже…………. 10. Эксплуатация, ремонт и усиление деревянных конструкций……………………………………………….. 10.1. Основы эксплуатации деревянных конструкций и методика их обследования………………………………………… 10.2. Последовательность работ по усилению деревянных конструкций…………………………………………….. 10.3. Способы усиления деревянных конструкций……………………….. 11. Строительные пластмассы………………………………………………… Процессы получения пластмасс. Состав пластмасс.

Основные полимерные материалы. Стеклопластики.

Термопластичные материалы. Древесные пластики.

Теплоизоляционные материалы.

Пневматические конструкции.

Физико-механические характеристики конструкционных пластмасс. Нормативные и расчетные сопротивления конструкционных пластмасс.

Список литературы

Содержание

Гаскин Виталий Вениаминович Конструкции из дерева и пластмасс Редактор Л.И. Рубанова Компьютерная верстка В.В. Гаскина ……………………………………………………………………………………… Лицензия № 021231 от 23.07. Подписано в печать:

Формат 60х84 / 16. Печать офсетная.

Усл. Печ. л. 7,6 Уч. изд. л. 7, План 2005 г.

Заказ ……………………………………………………………………………………..

Отпечатано в Глазковской типографии, Иркутск, ул. Гоголя,