Конструкции из дерева и пластмасс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему

«Конструкции из дерева и пластмасс»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Киров 2006 г.

 

1. Дерево и деревянные  конструкции

 

Капитальное строительство  ведется в нашей стране во все возрастающих объемах. Повышение его качества, ускорение темпов, снижение материалоемкости, трудоемкости и стоимости имеют огромное значение. Широкое применение в строительстве эффективных легких сборных конструкций заводского изготовления позволит существенно ускорить сооружение строительных объектов, упростить и снизить трудоемкость работ по сооружению фундаментов, транспортированию и монтажу зданий и сооружений и получить благодаря этому значительный технико-экономический эффект.

К числу легких строительных конструкций в первую очередь  относятся деревянные конструкции  и конструкции с применением пластмасс.

Дерево — древнейший конструкционный материал, применяемый человеком со времен первобытнообщинного строя.. Являясь одним из элементов материальной культуры, деревянные конструкции на протяжении всей своей истории развивались соответственно уровню и состоянию производительных сил каждой исторической эпохи. Развитие деревянных конструкций имело тенденцию к созданию систем, элементов и видов соединения, которые позволяли бы экономить древесину и наилучшим образом учитывать ее физико-механические особенности..

Деревянные конструкции  являлись основными в течение  многих веков и имеют широкие  перспективы применения в современном  облегченном капитальном строительстве. Огромные лесные, богатства нашей страны являются надежной сырьевой базой производства деревянных строительных конструкций. Основная масса наших лесов находится в отдаленных районах Дальнего Востока и Севера, которые в первую очередь нуждаются в легких конструкциях. Деревянные конструкции характеризуются малой массой, малой теплопроводностью, повышенной транспортабельностью и их перевозки на значительные расстояния вполне рациональны. Легкая обрабатываемость древесины позволяет организовать их изготовление без особых трудностей с применением в основном, стандартного деревообрабатывающего оборудования.

Высокая (относительно массы) прочность древесины позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий, имеющих свободные пролеты до 100 м и более.

Деревянные  конструкции подвержены загниванию. Однако современные методы конструктивной и химической защиты от загнивания позволяют снизить до минимума опасность их гнилостного поражения и обеспечить им необходимую долговечность в самых различных условиях эксплуатации.

Древесина является сгораемым материалом. Однако современные деревянные конструкции, состоящие из массивных, в первую очередь клееных, элементов, показывают достаточную степень огнестойкости.

Древесина является стойким материалом в ряде агрессивных по отношению к металлу и бетону сред. Кроме того, деревянные конструкции проявляют необходимую долговечность в ряде сооружений химической промышленности.

Наиболее распространенными  несущими деревянными конструкциями являются балки, арки, рамы, фермы, а также оболочки

Создание  высокопрочных и стойких синтетических полимерных клеев и разработка высокопроизводительной заводской технологии склеивания позволили из пиломатериалов ограниченных размеров создавать клееные элементы и конструкции практически любых размеров и форм, имеющих повышенную прочность и стойкость против загнивания и возгорания и при минимальном количестве отходов.

В современном  строительстве применяются балки, склеенные из досок, уложенных плашмя (дощатоклееные балки), и балки с дощатыми поясами и фанерной стенкой (клеефанерные балки). Дощатоклееные балки изготовляют постоянного и переменного сечения пролетом от 10 до 30 и даже до 40 м. Применяют также балки криволинейного очертания. Из клеефанерных балок наиболее индустриальными оказались балки с волнистой фанерной стенкой, применяемые для пролетов до 14—17 м.

Дощатоклееные арки и рамы используют для покрытия зданий пролетом от 20 до 60 и в отдельных случаях до 100 м. Сечения этих конструкций выполняют, как правило, сплошными прямоугольными, иногда переменной высоты.

В СССР дощатоклееные и клеефанерные трехшарнирные рамы пролетом 18—24 м, а также трехшарнирные арки с прямолинейными дощатоклееными поясами и стальной затяжкой пролетом до 24 м используют для покрытия сельскохозяйственных зданий. Для покрытия складов удобрений применяют опирающиеся на фундаменты трехшарнирные стрельчатые арки пролетом до 50 м. Арки и рамы находят также применение в зданиях общественного назначения: спортзалах, рынках, выставочных зданиях и т. п.

Фермы из клееных  элементов могут использоваться в покрытиях пролетов от 15 до 30, а иногда и до 70 м. В СССР были возведены здания, в которых применялись клееные фермы с верхним поясом из криволинейных (сегментная ферма) и прямолинейных (односкатная и двускатная фермы) элементов пролетом до 24 м.

Деревянные  оболочки в виде куполов сводов, гиперболоидов находят применение для покрытия главным образом общественных зданий. Ребра, бортовые элементы и другие части конструкций, требующие больших поперечных сечений, выполняют клееными, а поле оболочки — многослойным из досок или из фанеры.

Конструкции построечного изготовления из бревен, брусьев и досок, в которых применяют гвоздевые, болтовые и другие соединения, также находят применение

Изготовление  водостойкой строительной фанеры, склеенной  полимерными клеями, дало возможность получать особо легкие и экономные по расходу материалов листовые клеефанерные конструкции.

Производство  и применение клееных деревянных конструкций является одним из главных направлений прогресса в области строительства из дерева. Изготовление этих конструкций расширяется на создаваемых в ряде районов страны специализированных, оборудованных высокопроизводительными машинами, предприятиях.

Основной  задачей промышленности клееных деревянных конструкций является строгое и точное выполнение всех операций технологического процесса, с тем чтобы обеспечить высокое качество и снизить стоимость этих прогрессивных конструкций.

Наибольший  технико-экономический эффект дает их использование в следующих областях строительства: большепролетные общественные здания, промышленные здания с химически агрессивной средой, не действующей на древесину, сборные малоэтажные дома заводского изготовления, сельскохозяйственные производственные здания. Опыт зарубежного строительства показывает также все возрастающий объем применения клееных деревянных конструкций.

Однако в  ряде условий экономически целесообразно  изготовление и применение деревянных конструкций из цельных неклееных элементов, имеющих пониженную стоимость, не требующих специальной технологии склеивания и доступных для изготовления силами строительных организаций.

Прогресс  в развитии современных деревянных (прежде всего клееных) конструкций проявляется в следующем: 1) повышении качества и производительности труда за счет заводского изготовления конструкций и использования сборных элементов на монтаже; 2) стандартизации конструкций, требований к ним и методики оценки их качества; 3) унификации, позволяющей использовать одни и те же изделия, элементы и детали, а также одинаковые технологические процессы для получения более широкой номенклатуры конструкций; 4) использовании элементов большой длины и большого поперечного сечения (существенно превышающих размеры стандартных лесоматериалов); это позволяет перекрывать пролеты значительной величины (до 80—100 м) конструкциями сравнительно небольшой массы; 5) внедрении конструкций на основе листовых материалов и использовании конструкций рациональных форм и сечений; 6) применении в сочетании с древесиной других конструкционных материалов (металлов, пластмасс); 7) увеличении надежности, огнестойкости и долговечности конструкций за счет усовершенствования технологии и методов контроля, а также за счет повышения био- и огнестойкости древесины; 8) рациональном использовании отходов лесоматериалов и низкосортной древесины; 9) дальнейшем совершенствовании неклееных конструкций из брусьев и досок (технология изготовления стыков).

 

2. Пластмассы  и конструкции из них.

 

Пластмассы начинают свою историю с 1872 г., когда был получен целлулоид—жесткий прозрачный материал, вырабатываемый из растительной клетчатки (целлюлозы). Будучи полученным из органических материалов естественного происхождения, целлулоид является искусственным высокомолекулярным соединением, С 1907 г. по методу, предложенному Л. Бакелендом, начали производить пластмассы на основе феноло-формальдегидной смолы. В отличие от целлулоида эти смолы являлись синтетическими соединениями, так как их получали путем синтеза из более простых химических соединений — фенола и формалина.

В последующие годы началось производство и других синтетических смол: с 1924 г. — мочевиноформальдегидной смолы, а с 1938 г. — меламиновой смолы.

В 30-е годы начинается промышленное производство таких пластмасс, как поливинилхлорид, полистирол.

 В 1940 г. в Англии был получен полиэтилен, а в послевоенные годы — полиэфирные и эпоксидные смолы. В 1943 г. в США был получен первый стеклопластик — материал, состоящий из отвержденной феноло-формальдегидной смолы, армированной стеклянным волокном.

В первые годы появления пластмасс им предназначалась роль заменителей металлов (в особенности дорогостоящих цветных металлов) и других дефицитных материалов. Однако в последние 20 лет были разработаны многочисленные материалы, базирующиеся на модифицированных (видоизмененных) и вновь полученных полимерах, которые обладают комплексом свойств, не встречающихся у неорганических материалов. Высокая прочность, небольшая плотность, простота переработки и возможность варьирования в широком диапазоне других эксплуатационных свойств быстро превратили пластмассы в незаменимые конструкционные материалы с присущими только им свойствами. Теперь пластмассы применяют во всех отраслях народного хозяйства, среди которых строительство является одним из главных потребителей

Конструкции с применением пластмасс стали  широко внедряться в связи с созданием и интенсивным развитием производства синтетических полимерных материалов. Эти материалы образовали целый новый класс конструкционных строительных материалов. В него входят пенопласты, несравненно более легкие, чем все прочие строительные материалы, стеклопластики, мало- и высокопрочные, темные и светопрозрачные, оргстекло, прозрачные и цветные винипласты, воздухонепроницаемые ткани и древесные пластики. Все пластмассовые материалы характеризуются невысокой жесткостью и сгораемостью. Поэтому наиболее целесообразно оказалось их применение в малонагруженных ограждающих конструкциях и в сочетании с более жесткими несгораемыми листовыми металлами, асбестоцементами и др. В этих так называемых слоистых конструкциях эффективно используются высокие теплоизоляционные свойства пластмасс и высокая жесткость, прочность и несгораемость сопутствующих материалов, соединенных между собой высокопрочными синтетическими клеями.

Впервые пластмассы для строительных конструкций начали применять за рубежом в 1956—1957 г., когда во Франции, а затем в США были созданы отдельные экспериментально-рекламные цельнопластмассовые жилые дома (рис. 1.7), демонстрировавшие возможности таких конструкционных пластмасс, как стеклопластики, пенопласты, винипласт, синтетические клеи.

В СССР широкое  внедрение пластмасс в строительство началось после решения майского (1958 г.) Пленума ЦК КПСС, наметившего программу развития химической промышленности и внедрения ее продукции в различные отрасли отечественной экономики.

К началу 60-х  годов были определены основные области  применения строительных конструкций на основе пластмасс: 1) совмещенные  несветопрозрачные панели стен и покрытий; 2) светопрозрачные (панели и фонари) ограждающие конструкции; 3) покрытия в виде оболочек; 4) конструкции, работающие в условиях химически агрессивных сред; 5) пневматические (надувные) конструкции (мягкие оболочки).

Светопрозрачные ограждающие конструкции из пластмасс  выгодно отличаются от стеклянных гораздо более высокой прочностью, ударной вязкостью, а некоторые из них и большой проницаемостью для ультрафиолетовых лучей.

Высокопрочные воздухонепроницаемые ткани позволили  начать производство пневматических строительных конструкций — большепролетных оболочек и отдельных элементов, отличающихся высокой сборностью и транспортабельностью.

Наиболее  рациональными областями применения особо легких слоистых конструкций с применением пластмасс являются ограждающие конструкции — плиты и панели промышленных зданий, в первую очередь в отдаленных районах, куда они могут быть доставлены любым видом транспорта, включая воздушный.

 Трехслойные панели для стен и покрытий начали применять в США и западноевропейских странах в послевоенные годы вначале для одноэтажного стандартного домостроения, и временных зданий, а затем в качестве навесных панелей в промышленных и общественных зданиях.

Все многообразные  варианты таких панелей объединяются по одному главному признаку: наличию двух разнесенных слоев (обшивок), выполненных из жестких листовых материалов (металла, асбестоцемента, стеклопластика) и включенного между ними легкого тепло- и звукоизолирующего среднего слоя.

Значительное  развитие получили в СССР конструкции из оргстекла, применяемые в виде небольших оболочек для заполнения световых проемов в покрытиях (зенитные фонари)

Светопрозрачные конструкции применяют в форме волнистых листов, куполов и трехслойных панелей Светопрозрачные пластмассовые конструкции экономически целесообразно, применять во всех отраслях строительства. Пневматические конструкции незаменимы в качестве временных сборно-разборных покрытий зданий и сооружений различного назначения. Перечисленные конструкции нашли широкое применение в различных отраслях зарубежного строительства.