Свойства древесины

0

Физические свойства

Плотность. Древесина относится к классу легких конструкционных материалов. Ее плотность зависит от относительного объема пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Свежерубленая древесина имеет плотность 850 кг/м3. Расчетная плотность древесины хвойных пород в составе конструкций в помещениях со стандартной влажностью воздуха 12% принимают равной 500 кг/м3., в помещении с влажностью воздуха более 75% и на открытом воздухе – 600 кг/м3.

Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль и под углами к волокнам. Коэффициент линейного расширения α вдоль волокон составляет (3 ÷ 5) ∙ 10-6, что позволяет строить деревянные здания без температурных швов. Поперек волокон древесины этот коэффициент меньше в 7 – 10 раз.

Теплопроводность древесины благодаря ее трубчатому строению очень мала, особенно поперек волокон. Коэффициент теплопроводности сухой древесины поперек волокон λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС. Брус толщиной 15 см эквивалентен по теплопроводности кирпичной стене толщиной в 2,5 кирпича (51 см).

Теплоемкость древесины значительна, коэффициент теплоемкости сухой древесины составляет С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.

Еще одним ценным свойством древесины является ее стойкость ко многим химическим и биологическим агрессивным среда. Она является химически более стойким материалом, чем металл и железобетон. При обычной температуре плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину. Большинство органических кислот при обычной температуре не ослабляют древесину, поэтому она часто используется для конструкций в условиях химически агрессивных сред.

Механические свойства древесины

Прочность. Древесина относится к материалам средней прочности, однако, ее относительная прочность с учетом малой плотности позволяет сравнивать ее со сталью.

Древесина является анизотропным материалом, поэтому ее прочность зависит от направления действия усилий по отношению к волокнам. При действии усилий вдоль волокон, оболочки клеток работают в самых благоприятных условиях и древесина показывает наибольшую прочность.

Средний предел прочности древесины сосны без пороков вдоль волокон составляет:

При растяжении – 100 МПа.

При изгибе – 80 МПа.

При сжатии – 44 МПа.

При растяжении, сжатии и скалывании поперек волокон эта величина не превосходит 6,5 МПа. Наличие пороков значительно (~ на30%) снижает прочность древесины при сжатии и изгибе, а особенно (~ на 70%) при растяжении. Длительность действия нагрузки существенно влияет на прочность древесины. При неограниченно длительном нагружении ее прочность характеризуется пределом длительного сопротивления, который составляет только 0,5 предела прочности при стандартном нагружении. Наибольшую прочность, в 1,5 раза превышающую кратковременную, древесина показывает при кратчайших ударных и взрывных нагрузках. Вибрационные нагрузки, вызывающие переменные по знаку напряжения, снижают ее прочность.

Жесткость древесины (ее степень деформативности под действием нагрузки) существенно зависит от направления действия нагрузок по отношению к волокнам, их длительности и влажности древесины. Жесткость определяется модулем упругости Е.

Для хвойных пород вдоль волокон Е = 15000 МПа.

В СНиП II-25-80 модуль упругости для любой породы древесины Ео = 10000 МПа. Е90 = 400 МПа.

При повышенной влажности, температура, а также при совместном действии постоянных и временных нагрузок значение Е снижается коэффициентами условия работы mв, mт, mд < 1.

Влияние влажности. Изменение влажности в пределах от 0% до 30% приводит к снижению прочности древесины на 30% от максимальной. Дальнейшее изменение влажности не приводит к снижению прочности древесины.

Поперечное изменение влажности (усушка и разбухание) приводят к короблению древесины. Наибольшая усушка происходит поперек волокон, перпендикулярно годичным слоям. Деформации усушки развиваются неравномерно от поверхности к центру. При усушке появляется не только коробление, но и усушечные трещины.

Для сравнивания показателей прочности и жесткости древесины установлено значение стандартной влажности 12%

В12W[1+α(W-12)],

где α – поправочный коэффициент, при сжатии и изгибе α = 0,04.

 

Влияние температуры. При повышении температуры предел прочности и модуль упругости снижаются, а хрупкость древесины повышается. Предел прочности древесины Gt при температуре t в пределах от 10 до 30 оС можно определять исходя из ее начальной прочности — G20 при температуре 20 оС с учетом поправочного коэффициента β = 3,5 МПа.

Gt = G20 – β(t-20).

Деформационные швы (температурные, осадочные, усадочные).

1

Деформационные швы могут быть:

— температурными;

— осадочные;

— антисейсмические;

— усадочные.

Температурный шов

При нагреве материал — увеличивается, при охлаждении — сокращается,

если не предусмотреть деформационные швы здание будет трещать, поэтому необходимо наметить температурные швы.

Температурный шов разрезает наружные стены, внутренние стены, перекрытия, крышу всё кроме фундаментов, расстояние между швами зависит от материала наружных стен, климатических условий.

Осадочный шов

Устраивают в случаях:

а) разная этажность, разная нагрузка на фундамент, устраивают осадочный шов, шов разрезает и фундамент;

б) здание имеет одну и ту же высоту, но если грунт хотя бы в одном месте плотнее, чем в другом, то он меньше даёт осадку и на преграде грунтов устраивают осадочный шов;

в) здание стоит и потом к нему через несколько лет пристраивают новое здание. Грунт ещё не дал осадку на новом здании. Глубина заложения фундамента будет одинакова, если запроектировать жёстко стены — будет разрыв.

Осадочный шов разрезает наружные стены, внутренние стены, перекрытия, крышу и фундаменты.

Усадочные швы устраивают -при монолитном строительстве, на период строительства, чаще совмещают с температурными швами — на усадку материала.

 

Общие требования по проектированию промышленных зданий

0

 

Факторы, учитываемые при проектировании

  1. Технологические или функциональные
  2. Технические
  3. Архитектурно-художественные
  4. Экономические
  5. Экологические
  6. Противопожарные

 

Функциональные требования заключаются в том, чтобы Пром.Здание наиболее полно отвечало назначению, т.е. заданным параметрам размещаемого в нем технологического оборудования и нормальному ходу технологического процесса. Этим требованиям должны быть подчинены объемно-планировочное и конструктивное решения зданий, его внутрицеховое транспортное оборудование, воздушная среда, шумовой и цветовой режим промышленных сооружений. При проектировании и строительстве ПЗ необходимо предусматривать возможность совершенствовать и модернизировать технологический процесс без проведения реконструкции самого здания.

 

Технические требования состоят в обеспечении прочности, устойчивости и долговечности зданий, в снижении пожарной и взрывной опасности для работающих, а также возможности возведения здания индустриальными методами. Прочность, устойчивость и долговечность конструкций зданий характеризует степень его надежности при эксплуатации в заданных условиях силовых и природно-климатических воздействий, а также воздействия внутренней среды помещения.

 

К архитектурным требованиям относятся: сохранение архитектурного облика города; не нарушение градостроительных требований и природного окружения; обеспечение выразительности комплекса зданий.

 

Экономические требования заключаются в обеспечении минимальных затрат на строительство и эксплуатацию зданий и т. о. обеспечивается минимальная себестоимость выпускаемой продукции.

 

Противопожарные требования

Строительными нормами и правилами  «Пожарная безопасность зданий и сооружений» регламентируются требования к конструктивным, объемно-планировочным и инженерно-техническим решениям, обеспечивающим в случае пожара:

  • возможность эвакуации людей;
  • возможность доступа пожарных и подачи средств пожаротушения к очагу пожара, а также проведение мероприятий по спасению материальных ценностей;
  • нераспространение пожара внутри здания;
  • нераспространение пожара на рядом расположенные здания;
  • ограничение прямого и косвенного материального ущерба, включая содержимое здания и само здание, при экономически обоснованном соотношении возможного материального ущерба в результате пожара и расходов на противопожарные мероприятия, пожарную охрану и ее техническое оснащение.

В качестве противопожарных мероприятий предусматривается наличие противопожарных преград в виде противопожарных стен – брандмауэров. Ограждения выполняются в виде противопожарных зон и несгораемых перекрытий в многоэтажных зданиях. Противопожарные преграды выполняются из несгораемых конструкций, а противопожарные стены выполняются выше уровня кровли на 0,3 – 0,6 м.

 

Все эти требования  являются основными факторами, учитываемыми при проектировании.

  • Подпишитесь на новости

Вверх