Файл: Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 95
Скачиваний: 0
И. М. ВЕТРЮК
Заслуженный строитель БССР, кандидат технических наук, доцент
КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС
Издание 2-е, переработанное и дополненное
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования БССР в качестве учебного пособия для студентов вузов по специ альности «Промышленное и гражданское строи тельство»
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА» МИНСК 1973
6С4
В39 УДК [694 + 691.17](075.8)
Геб. г.к'-»;!Ипкая инучио-техни л ПАЯ библиз i зча С С С Р
Э К З Е М П Л Я Р
M M T A J i b H O i О З А Л А
Р е ц е н з е н т
кафедра «Металлические и деревянные конструкции» Новосибирского инженерно-строительного института имени В. В. Куйбышева
0325—079 М304(05)—73 38—73
С)Издательство «Вышэйшая школа», 1973.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга является учебным пособием для студентов строитель ных специальностей. Второе издание пособия «Конструкции из дерева и пластмасс» существенно переработано и дополнено по сравнению с первым.
При составлении учебного пособия автором была поставлена задача изложить в достаточном объеме только основы курса «Конструкции из дерева и пластмасс», опустив или кратко рас смотрев некоторые разделы пространственных конструкций (своды-оболочки, купола, башни, мачты). Не включен в книгу раздел о мостах в связи с наличием специальных учебников по конструкциям деревянных мостов. По этим ,же соображениям не даны разделы «Лесная промышленность» и «Лесопильное про изводство».
В главах I — X I изложены основы проектирования, расчета, изготовления и эксплуатации деревянных конструкций, приме няемых в современном гражданском и промышленном строитель стве. Основное внимание уделено сборным прогрессивным кон струкциям заводского изготовления, клееным арочным и клеефанерным конструкциям, а также одной из важных проблем — обеспечению долговечности древесины как основной задаче удли нения срока службы деревянных сооружений.
Материал написан в соответствии с нормами проектирования деревянных конструкций (СНиП П-В. 4—71).
В главах X I I и X I I I приведены основные сведения о пласт массах, применяемых в строительстве, о конструкциях из пласт масс и краткие сведения о методах расчета конструкций с исполь зованием пластмасс.
Теоретические положения в книге иллюстрированы приме рами расчетов конструкций из дерева и пластмасс, приведены краткие сведения о пневматических строительных конструкциях.
Во втором издании несколько расширен раздел конструкций дощатых клееных и клеефанерных конструкций. Дан пример расчета клееной арки сплошного сечения. Приведены новейшие данные о физико-механических свойствах конструкционных
3
пластмасс, принятых теоретических предпосылках для расчета конструкций из пластмасс и ряд других дополнений.
В работе над книгой автор использовал новейигщр^_учебную литературу по данной дисциплине — в основном учебник «Дере вянные конструкции» под редакцией проф. Г. Г. Карлсена [1],
учебники В. Ф. Иванова [8], В. А. Иванова [6], И. |
М. Гриня |
и др. [9], монографии А. Б. Губенко [15], А. М. Иванова |
и др. [13], |
рекомендации Ц Н И И С К [16], материалы исследований |
Ц Н И И С К |
в области прогрессивных деревянных конструкций, а также ра боты кафедры «Строительные конструкции» Белорусского поли технического института.
Автор выражает глубокую благодарность научным сотруд
никам кафедры |
«Металлические и деревянные конструкции» |
|
Новосибирского |
инженерно-строительного института |
имени |
В. В. Куйбышева за рецензирование рукописи и ценные |
указания |
|
при подготовке ее к изданию. |
|
ВВЕДЕНИЕ
Советский Союз по запасам древесины занимает первое место в мире. Общая площадь лесов достигает около 1 млрд. га, что составляет примерно 80 млрд. м3 древесины при годовом при росте около 870 млн. м3.
Лесные массивы в нашей стране размещены неравномерно. Около 75% всей площади находится к востоку от Урала и только 25% в Европейской части (из них около 65% растет на севере и северо-востоке и только 35% в средних и южных районах Евро пейской части СССР) .
Распределение площади лесонасаждений по основным поро дам следующее: *
х в о й н ы е |
п о р о д ы : |
лиственница — 40,2%, |
сосна—16,1, |
||
ель—10,6, кедр — 4,7, пихта — 3,4, |
прочие — 3%. |
Итого |
78%; |
||
л и с т в е н н ы е п о р о д ы : береза — 13,5%, саксаул — 2,9, |
|||||
осина — 2,1, дуб, бук, ясень—1,7, |
ольха, тополь, |
липа — 0,8, |
|||
прочие — 1,0%. Итого 22%. |
|
|
|
|
|
Древесина является одним из основных строительных мате |
|||||
риалов. Вывозка древесины в 1970 г. по государственному |
и кол |
||||
хозному фондам |
составила |
свыше 500 млн. м3. Половина |
этого |
объема идет на нужды строительства. В перспективе при ежегод но увеличивающемся объеме вывоза древесины, более рациональ ной технологии ее обработки и эффективном использовании от ходов, при новых качествах и формах клееных конструкций дре весина найдет еще более широкое применение в строительстве.
Современные сборные деревянные конструкции могут конку рировать со сборными железобетонными: первые значительно дешевле, технологичны в индустриальном изготовлении и при правильной эксплуатации сооружения служат сотни лет. Дере вянные конструкции более выгодны в сооружениях химической промышленности, где в условиях агрессивной среды они во мно гих случаях устойчивей и долговечней железобетонных.
* П. В. В а с ил ь е в и др. Экономика лесного хозяйства СССР. М., 1959.
5
За рубежом широко применяются клееные конструкции ароч ного типа из крупноразмерных сборных элементов. Они позво ляют экономично и красиво оформлять здания различного назна чения: спорт- и кинозалы, склады, ремонтные мастерские, стоянки машин, выставочные павильоны, ангары. Деревянные конструк ции используются также в покрытиях малоэтажных гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий, в сборном мало этажном жилищном строительстве, в мостах, эстакадах, башнях, опорах электропередач, градирнях, в сборно-разборных времен ных и вспомогательных сооружениях.
С интенсивным развитием химии создаются условия для улучшения качества древесины, ее облагораживания и модифи кации, а также получения новых строительных материалов. Несомненно, к материалам будущего будут отнесены многие ви ды продукций на основе древесины и ее волокон.
Строительство является основным потребителем деловой древесины, но, несмотря на большой объем расходуемой древе
сины, она все еще остается остродефицитным |
материалом. Одной |
||
из главных причин тому являются |
огромные |
потери |
древесины. |
В настоящее время в конструкциях |
используется не |
более 70% |
той части заготавливаемой древесины, которая идет на строитель ство: большой объем ее составляют отходы при лесопилении и потери при транспортировке и изготовлении конструкций.
Очень велики потери древесины от гниения ее в зданиях и сооружениях, а также при хранении на складах и транспорти ровке. Около 30% деловой древесины ежегодно идет на замену сгнивших деревянных конструкций и ремонт зданий.
Основные причины потерь древесины: недостаточно усовер шенствованная технология заготовки леса и обработки древесины на лесопильных и лесообрабатывающих заводах, а также нару шение технических условий в части долговременной сохранности древесины при проектировании сооружений и производстве строи тельных работ, несоблюдение правил эксплуатации зданий и ряд других причин.
Таким образом, чтобы рационально использовать древесину
встроительстве, необходимо:
1)совершенствовать технологию ее обработки с целью по лучения максимально полезного выхода материалов;
2) создавать современные специализированные предприятия по изготовлению клееных деревянных конструкций и изделий;
3)изыскивать рациональные формы конструкций индустри ального изготовления;
4)широко применять деревянные конструкции в сооруже ниях, где древесина дает больший экономический и эстетический
эффект по сравнению с другими строительными материалами;
5) осуществлять мероприятия по увеличению срока службы древесины в сооружениях.
6
I
Г л а в а I
ДЕРЕВО КАК СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
§ 1. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ КАК СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
Древесина как строительный материал обладает как поло жительными, так и отрицательными свойствами. Эти свойства необходимо учитывать при выборе материала, проектировании сооружений и их эксплуатации.
Проектировать и возводить деревянные сооружения необхо димо так, чтобы в полной мере использовать положительные свойства древесины и исключить или свести к минимуму отри цательные.
К положительным свойствам относятся: 1) небольшой объем ный вес, зависящий от строения древесины, степени влажности и породы. Сравнение объемных весов древесины различных пород следует производить при одной и той же стандартной влажно сти — 15%.
Показатель объемного веса имеет большое практическое значение при определении веса деревянных конструкций и оценке их прочности. Прочность древесины одной и той же породы воз растает с увеличением ее объемного веса. Последний находится в прямой зависимости от содержания поздней древесины в годо
вых слоях: чем больший процент поздней древесины, тем |
выше |
||||||
ее механические свойства. |
|
|
|
|
|||
|
Средний расчетный объемный вес древесины различных по |
||||||
род, |
защищенной |
от увлажнения, |
принимается |
следующим |
|||
(в |
кг/м3): |
|
|
|
|
|
|
|
для |
хвойных — лиственница — 650; сосна, |
ель, |
кедр, |
пих |
||
та — 500; |
|
|
|
|
|
||
|
для |
твердых |
лиственных — дуб, |
береза, |
бук, |
клен, |
ясень, |
граб, акация, вяз, ильм — 700; |
|
|
|
|
для мягких лиственных — осина, тополь, ольха, липа •— 500. Объемный вес не защищенной от увлажнения древесины можно принимать в среднем на 20%, а свежесрубленной — на
40—60% и выше; 2) высокая относительная прочность. Отношение расчетных
сопротивлений древесины (сжатие, изгиб) к ее объемному весу
7
выше, чем такое же отношение у стали Ст. 3, бетона и кирпичной кладки;
3) малый коэффициент теплопроводности. Древесину можно использовать одновременно в качестве конструктивного и тепло
изоляционного |
материала. |
Для |
сосны |
и ели стандартной влаж |
|||
ности (15%) |
коэффициент |
теплопроводности |
поперек волокон |
||||
составляет 0,125 ккал/ч-м2-град |
(для |
сравнения: |
коэффициент |
||||
теплопроводности стали — 50, |
железобетона—1,5, |
кирпичной |
|||||
кладки — 0,7). |
Видно, что |
древесина |
оказывает |
сопротивление |
|||
прохождению |
теплового потока в 400 раз большее, чем сталь, |
||||||
в 10—12 раз |
большее, чем |
железобетон, и в |
5—6 |
раз |
большее, |
чем кирпичная кладка;
4)незначительный коэффициент температурного расшире ния. В деревянных сооружениях большой протяженности можно не устраивать температурных швов;
5)химическая стойкость. Древесина хорошо сопротивляется воздействию многих химических соединений и газов. Деревянные конструкции в слабой химически агрессивной среде могут при меняться без защитной обработки древесины, а в средней и силь ной химически агрессивной среде — с защитной обработкой дре
весины (см. приложение X X I V ) ;
6) пластичность. Арочные и сводчатые конструкции можно возводить путем гнутья досок без сохранения напряжений от на чального выгиба (благодаря релаксации происходит затухание напряжений при постоянной начальной деформации вследствие постепенного перехода упругой деформации в пластическую);
7)упругость. Древесина может служить хорошим аморти затором при воздействии на конструкцию динамических нагрузок;
8)акустические свойства. Лучшие театры страны имеют деревянные перекрытия. Полы в зрительном зале, потолки, барь еры балконов и ложе тоже деревянные;
9)высокая долговечность. При соблюдении технических условий на проектирование, изготовление, монтаж и эксплуата цию срок службы деревянных конструкций не ограничен.
Производственные преимущества древесины |
по |
сравнению |
|||
с другими строительными |
материалами: |
|
|
|
|
а) богатая |
сырьевая |
база, легкость добывания |
и простота |
||
обработки; |
|
|
|
|
|
б) производство строительных работ не имеет сезонных |
огра |
||||
ничений; |
|
|
|
|
|
в) быстрота |
возведения сооружений (это |
особенно |
ценно |
в военное время); г) хорошая гвоздимость и способность сопротивляться вы
дергиванию гвоздей.
Отрицательные свойства: опасность загнивания и возгорания древесины, неоднородность строения (анизотропность), измене ние физико-механических свойств в зависимости от степени ее влажности, усушка, разбухание, коробление, растрескивание, на-
8