Особенности проектирования деревянных конструкций.

Деревянные конструкции рассчитывают по первой группе предельных состояний на прочность и устойчивость и по второй группе предельных состояний на прогиб. При напряжениях, возникающих в условиях эксплуатации деревянных конструкций, как правило, справедлив закон Гука, поэтому можно использовать формулы сопротивления материалов. Следовательно, формулы расчета деревянных и металлических конструкций похожи. Основное различие заключается в некоторых особенностях назначения нормативных и расчетных характеристик материалов, обусловливаемых спецификой механических свойств древесины. Древесина — анизотропный неоднородный материал с трубчато-волокнистой структурой, поэтому ее физические и механические свойства зависят от породы, качества, плотности и влажности, а также длительности и характера нагрузки, направления действия усилия по отношению к волокнам, температуры и т.д. Влажностью древесины называют отношение массы воды в древесине к массе абсолютно сухой древесины. С увеличением влажности от 0 до 30 % древесина разбухает, при уменьшении влажности происходит ее усушка. В зависимости от температурно-влажностных условий максимальная влажность деревянных конструкций нормируется и составляет для клееных конструкций 9, 12, 15 для неклееных — 20, 25 %. Установлено, что влажность древесины с незащищенной поверхностью приходит в со стояние равновесия с влажностью окружающей среды. Уменьшение влажности приводит к увеличению модуля упругости, прочности на изгиб, сжатие, скалывание и смятие. Повышение влажности снижает их значения. На прочность при растяжении изменение влажности практически не влияет.

На механические свойства древесины влияет угол между направлением действующего усилия и направлением во локон. Древесина работает лучше, если направление усилия совпадает с направлением волокон, потому что связь между волокнами значительно слабее самих волокон. Например, сопротивление растяжению древесины поперек волокон в 20...25 раз меньше сопротивления вдоль волокон, а на сжатие она работает в 10...15 раз хуже, чем вдоль волокон.

Механические характеристики древесины зависят от длительности действия внешних нагрузок и скорости их приложения. На основании опытных данных установлено, что предел прочности древесины уменьшается с течением времени. На основании статистической обработки результатов испытаний находят а — предел длительного сопротивления древесины, представляющий собой то наибольшее напряжение, при котором образец не разрушится при любой продолжительности действия внешней нагрузки. При длительном действии нагрузки в древесине развиваются деформации ползучести. При напряжениях, не превышающих предела длительного сопротивления. деформации по степенно затухают, при нарастание деформаций происходит с постоянной скоростью, которая резко возрастает перед разрушением.

Бревна в другие пиломатериалы всегда имеют пороки (сучки, косослой и др.),что ограничивает применение древесины для несущих конструкций. Поэтому в соответствии с действующими ГОСТами древесину делят на три сорта в зависимости от вида, количества в величины пороков. При изготовлении клееных конструкций пороки удаляют. Строительную фанеру получают с помощью склеивання синтетическими смолами и последующего прессования нескольких слоев шпона. Фанера менее анизотропна, чем природная древесина.

Долговечность древесины зависит от условий эксплуатации. При благоприятных условиях деревянные конструкции могут существовать сотни лет, однако они пожароопасны, подвержены гниению и коррозии. Огнестоикость повышают применением оштукатуривания, окраски или пропитки специальными ставами (антипиренами), использованием массивных клееных балок (массивные конструкции медленно вос пламеняются) в другими конструктивными мероприятиями. для защиты от гниения следует применять древесину с минимальной влажностью, предохранять ее от чрезмерного увлажненвя (устройство вентиляции, осушивающих продухов и т.д.), устраивать паро- и гидроизоляцию, а также использовать химическую защиту,

обмазку или пропитку антисептиками. Защита от коррозии в средах, содержащих кислоты, щелочи или соли, производится с помощью покрытия деревянных конструкций герметическими оболочками из химически стойких материалов.