Деревянные конструкции

Проверка устойчивости из плоскости как центрально-сжатого  стержня:

;

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование  опорного узла.

 

В соответствии с расчётной  схемой колонны опорный узел проектируем по шарнирной схеме на восприятие продольной силы N=52,83кН и поперечного усилия Q=W1=9,24кН. Передача N происходит через торец колонны, работающий на смятие вдоль волокон, Q учитывается постановкой нагелей (болтов) в стержне колонны. Колонна опирается на основание из бетона B25 c Rb=14,5МПа=1,45кН/см , тогда проверку ведём по формуле:

Определение числа симметричных двусрезных болтов крепления колонны  к профильному анкеру при dб=10мм, угле смятия древесины и коэффициенте (1)стр.20, табл.19.

 

-несущая способность  болта в одном срезе по изгибу  болта:

-несущая способность  по смятию древесины:

-требуемое число болтов:

Принимаем n=3 шт. dб=10мм.

 

Проверка на смятие металла уголка под больцами:

 

Принимаем неравнополочный  уголок № 8/5 из стали Вст 2 сп 8 с Rр=336МПа=33,6кН/см

 

, где 

 

Следовательно несущая  способность обеспечена. Помимо анкерных стержней целесообразна установка дополнительных стержней в центре для обеспечения надежного соединения ж/б приставки с колонной.

 

 Расчет  стойки С-2 (составного сечения).

 

11.1. Геометрические характеристики сечения стойки.

Примем брус 20х20см с S =10cм.

Задаемся максимальным допустимым числом болтов при двухрядном количестве болтов(m=2):

  ,

Примем стяжные болты  .

1. F_бр=2∙b∙h₁=2∙20∙20=800см² – площадь брутто;
2. F_нт=2∙b∙h₁ – 2∙m∙d∙h₁=2∙20∙20 – 2∙2∙2∙20=640 – площадь нетто;
3. - статический момент брутто отсеченной части относительно оси Y-Y;
4. - момент инерции брутто относительно оси Y-Y;
5. - момент инерции нетто относительно оси Y-Y;
6. - момент сопротивления нетто относительно   оси Y-Y;
7. - радиус инерции всего сечения относительно оси Y-Y;
8. - момент инерции одной ветви относительно оси 1-1;
9. - площадь сечения брутто одной ветви;
10. - радиус инерции одной ветви относительно оси 1-1. 
     
    

11.2. Расчет стойки как  внецентренно-сжатого элемента.

;

=15МПа – расчетное сопротивление  древесины сжатию второго сорта;

;

- табл. 13 СНиП II-25-80;

- гибкость составных элементов  (с учетом податливости соединений);

- гибкость всего элемента  относительно оси Y-Y, вычисленная по расчетной длине элемента l₀ без учета податливости;

- расчетная длина;

;

;

- гибкость отдельной ветви  относительно оси 1-1, вычисленная  по расчетной длине   ветви  l₁

;

- ветвь жесткая, т.е.  ;

- коэффициент приведения гибкости;

;

b=20см, h=50см – ширина и высота поперечного сечения элемента;

n_ш=2 – расчетное количество швов в элементе, определяемое числом швов, по которым суммируется взаимный сдвиг элементов;

l₀=9,9м – расчетная длина элемента;

- расчетное количество срезов  связей в одном шве на 1м  элемента;

, т.к.  ;

;

;

.

 

11.3. Проверка необходимого  количества связей.

;

- несущая способность одного  болта;

, примем 18 болтов; всего болтов  по длине стойки, исключая фундаментную  часть, 36шт, расположены в два  ряда

Условия расстановки:

.

 

 

 

 

Конструкция и расчет фундаментной части.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет анкерных болтов.

Наихудшее условие работы болтов и накладок будет в том  случае, если действуют только постоянные и ветровые нагрузки.

Определяем диаметр  горизонтальных болтов в фундаментной части:

, примем диаметр горизонтальных  болтов d_б=20мм.

Назначаем толщину накладок:

, примем а=125мм.

Составляем уравнение  моментов относительно точки О:

- растягивающая сила, действующая в анкерном болте;

Определяем площадь  анкерного болта, из условия прочности:

  ;

- расчетное сопротивление стали  растяжению;

- коэффициент условий работы.

Примем анкерный болт диаметром d_аб=12мм, F =0,744 см²

 

1. Расчет количества горизонтальных болтов в фундаментной части.

, принимаем n=4 ряда по 2 болта в ряду;

- наименьшая расчетная несущая  способность болта;

n_ш=2 – число расчетных швов одного болта (см. особенности работы конструкции)

 

2. Проверка торца правой ветви стойки на смятие.

Нормальная сила будет  догружать торцы, поэтому считаем  на сочетание M и N.

;

.

 

3. Проверка прочности бетона фундамента под правой ветвью стойки из условия прочности бетона на сжатие.

;

- бетон класса B20.

 

4. Проверка прочности уголка под анкерными болтами.

Принимаем уголок |_125х9.

Прочность уголка проверяем  по формуле: ; ; ;

Защита конструкций  от увлажнения и биологического разрушения.

 

Один из недостатков  древесины – снижение механических свойств при увеличении влажности, приводящей к деформациям разбухания и биологическому разрушению – гниению. При быстром высыхании возникаютдеформации усушки, вызывающие растрескивание, коробление, а вклеенных элементах – снижение прочности клеевых швов.

Для предотвращения увлажнения деревянных конструкций и их нормальной эксплуатации предусматривают конструктивные меры и защитную обработку, которые  должны обеспечивать сохранность конструкций. Защиту осуществляют во всех зданиях и сооружениях независимо от назначения и срока службы.

Для защиты от биологического разрушения применяют следующие  антисептики. Водорастворимые: фтористый  натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористый аммоний, тетрафторборат аммония, пентафторфенолят натрия, доналит. Антисептики на нефтепродуктах и легких маслах; препараты пектахлорфенола в органических растворителях, нефтенат меди. Маслянистые антисептики: масло каменноугольное, антраценовое, сланцевое. Тип антисептирования – поверхностная обработка, пропитка в ваннах или автоклавах под давленинием, обмазка пастами зависит от условия эксплуатации, видов деревянных конструкций и срока службы.

Водные антисептики  нельзя применять в конструкциях, где возможно их быстрое вымывание, т.е. находящихся на открытом воздухе или в грунте. Антисептики в органических растворителях и маслянистые не применяют в зданиях, где находятся пищевые продукты и люди.

Биологической обработке  подлежат все неклееные деревянные конструкции, эксплуатируемые в помещениях с относительной влажностью воздуха более 60%, а также отдельные их элементы и части, которые могут увлажняться в процессе эксплуатации, каркас и внутренние поверхности ограждающих конструкций, в том числе плит и панелей.

Кроме того, древесина  поражается в результате жизнедеятельности  энтомологических вредителей.

Против морских древоточцев, жуков-точильщиков и термитов применяют  масла:

Каменноугольное, сланцевое  и их смеси с пентахлорфенолом, оксидифенил, а также нафтенат меди в органических растворителях.

Для обработки древесины  при ремонтных работах в случае обнаружения древоразрушающих насекомых  применяют следующие инсектициды; гексахлорантициклогексан (ГХЦГ), диметилтрихлороксиэтилфосфонат технический (хлорофос), корбофос и другие.

 

 

 

 

 

Способы антисептирования.

 

Деревянные элементы антисептируются, как правило, после  механической обработки и тщательной очистки от пыли и грязи. В толщу  деревянных элементов антисептики  вводят пропиткой или диффузионно.

Глубокая пропитка в горяче-холодных ваннах заключается в том, что древесина, погруженная в горячую ванну с температурой 95-98 С для водных растворов антисептиков, в течение 1-2 часов прогревается. При этом воздух, находящийся в порах древесины расширяются и часть его вытесняется наружу. Затем нагретую древесину быстро переносят в ванну с холодным антисептиком, температура которого для водных растворов составляет 15-20 С, а для маслянистых 40-50 С. В холодных ваннах охлаждаемый воздух в толще древесины создает вакуум и древесина интенсивно поглощает раствор антисептика.

Скорость проникновения  в нее, перенесенную вхолодную ванну, превышает в 3-4 раза таковую при  простом выражении материала  в ванне с той же температурой.

Пропитка под давлением заключается в следующем. Деревянные элементы открытых сооружений, а также древесина, которая находится в сыром грунте, пропитываваются маслянистыми или водорастворимыми антисептиками под давлением в автоклавах. Влажность древесины в таком случае не должна превышать 25%.

Поверхностному антисептированию подвергается древесина с влажностью до 25%. Для этой цели применяются водные растворы (3% растворы фтористого натрия и кремнефтористого натрия в смеси с кальцинированной содой). Антисептик наносится на поверхность древесины кистью или гидропультом два раза с перерывом в 2 часа. Антисептик желательно наносить в подогретом виде (при температуре 60-80 С), так как это снижает его вязкость, что способствует проникновению в древесину. После этого поверхность древесины должна быть просушена.

Антисептические пасты используют при диффузионном проникновении водорастворимого антисептика в толщу влажной (выше 40%) древесины. Лес, предназначенный для диффузионной пропитки, рекомендуется хранить в воде или под оросительными установками. Влажная древесина лучше впитывает химикаты, содержащиеся в составе в составе антисептических паст. При меньшей влажности древесины диффузия прекращается и химикаты не проникают в древесину, а остаются на ее поверхности. Чтобы предохранить нанесенные на древесину суперобмазки от случайных повреждений или вымывания, деревянные элементы, обмазанные пастами, обвертываются толью.

Пастами обычно обмазывают опорные части ферм, концы балок в грездах наружных стен и деревянные элементы, соприкасающиеся с металлическими деталями, грунтом и другими теплоемкими материалами.

Сухое антисептирование , т.е. применение сухих солей водорастворимого антисептика, также основанного на диффузном способе пропитки горизонтальных поверхностей сырой древесины в конструкциях зданий и в штабелях. Сухой антисептик используется обычно в смеси с опилками и песком.

Древесину предназначенную  для диффузионной пропитки, необходимо хранить во влажном состоянии в воде или под оросительными установками, т.к. диффузия антисептика при влажности древесины менее 40% очень слаба, а при 30% совсем прекращается.

 

Защита конструкций  от возгорания.

 

Горение древесины –  это химический процесс ее термического разложения, сопровождающийся выделением газов. Соединяясь с кислородом воздуха, они образуют пламя.

 Воспламенение может  произойти и при отсутствии  открытого источника огня. При  быстром нагревании древесина  воспламеняется при t>300 C, а придлительном  -  t>660 C. При повышении температуры начинается пламенное горение и обугливание верхнего слоя.

Предел огнестойкости  деревянных конструкций (время в  часах с начала теплового воздействия  до появления одного из признаков  предельного состояния) определяют с учетом обугливания элементов.

Противопожарными нормами  проектирования зданий и сооружений (СНиП 2.01.02-85) установлены минимальные  пределы огнестойкости и максимальные пределы распространения огня.

При тепловом воздействии на металлодеревянные конструкции незащищенный металл прогревается и теряет свою несущую способность значительно быстрее древесины. Предел огнестойкости таких конструкций определяется пределом огнестойкости металлических конструкций, который составляет 0,25 ч.

Металлические крепежные  детали защищают от непосредственного  воздействия огня и высоких температур на время, соответствующее ожидаемому пределу огнестойкости. Для этой цели ставят защитные деревянные накладки, утапливают в древесину головки  болтов и гвоздей, которые затем защищают деревянными пробками.

Повышают пожарную безопасность деревянных конструкций конструктивными  и химическими способами, а в  ряде случаев комбинированием их.

Конструктивные меры заключаются в создании условий, при которых распространение огня преграждается, а предел огнестойкости конструкций увеличивается. Это устройство противопожарных стен или несгораемых участков перекрытий и покрытий, разделение пустотных покрытий несгораемыми диафрагмами, площадь между которыми не должна превышать 54м , устройство несгораемых разделок у дымоходов и печей, оштукатуривание перекрытий, увеличение сечений деревянных элементов.