2. Расчет элементов

Расчет элементов на сжатие и смятие поперек волокон производится по формуле

,

где расчетная сжимающая (сминающая) сила: расчетная площадь сжатия (смятия); расчетное сопротивление древесины сжатию и смятию поперек волокон.

9. Скалывание древесины

9.1. Особенности работы древесины на скалывание

Малый стандартный образец

С калывание, наряду с растяжением поперек волокон, является наиболее слабым видом сопротивления древесины. Характер разрушения хрупкий. Пороки резко снижают сопротивление древесины скалыванию.

Средний временный предел прочности при скалывании древесины вдоль волокон при изгибе не клееных элементов 1 сорта равно 1,8 МПа, клееных 1,6 МПа

Различают: скалывание вдоль волокон; скалывание поперек волокон; скалывание под углом к волокнам.

В деревянных конструкциях древесина чаще всего работает на скалывание вдоль волокон. Предел прочности на скалывание поперек волокон примерно в два раза меньше. Предел прочности на скалывание под углом к волокнам занимает промежуточное положение, а расчетное сопротивление под углом определяется по формуле

где расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон; расчетное сопротивление древесины скалыванию поперек волокон.

9.2. Расчет элементов

При расчете соединений элементов деревянных конструкций пользуются формулой

где расчетная скалывающая сила;

площадь скалывания;

расчетное среднее по длине площадки скалывания сопротивление древесины, определяется по формуле

,

где расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон при расчете по максимальному напряжению, ;

расчетная длина площадки скалывания, принимаемая не более 10 глубин врезки в элемент, отношение должно быть не менее 3;

плечо сил скалывания, см;

Для элементов с несимметричной врезкой, например, в лобовых врубках, ; при расчете симметрично загруженных элементов с симметричной врезкой ; полная высота поперечного сечения элемента;

коэффициент, зависящий от вида скалывания древесины: при одностороннем скалывании ; при двухстороннем скалывании - .

Расчет на скалывание коротких клееных деревянных балок, нагруженных большими сосредоточенными силами вблизи опор, производится по формуле

Лекция 5 Конструкционные пластмассы, применяемые в строительстве

Содержание: Общие сведения о пластмассах. Основные виды конструкционных пластмасс, их свойства и области применения.

1. Общие сведения о пластмассах

Пластмассами называются материалы, которые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер – высокомолекулярное химическое соединение.

Получают синтетические полимеры из мономеров, которые способны взаимосоединяться с образованием молекул многократно увеличенной молекулярной массы.

Название полимера образуется от названия мономера, из которого он был получен (этилен – полиэтилен, пропилен – полипропилен, стирол - полистирол, винилхлорид – поливинилхлорид).

Получение синтетических полимеров осуществляется посредством реакций полимеризации и поликонденсации.

Полимеризацией называется реакция соединения нескольких молекул мономеров в макромолекулу полимера, не сопровождающаяся выделением побочных продуктов.

Поликонденсация - это химический процесс получения полимеров из мономеров различных исходных веществ, сопровождающиеся выделением побочных продуктов (воды , спирта и др.) Поликонденсацией получают фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные смолы, полиамиды, полиэфиры и другие полимеры.

Кроме процессов полимеризации и поликонденсации, применяют ещё весьма перспективный процесс сополимеризации, который заключается в совместной полимеризации двух или более различных по химическому составу мономеров; такие реакции в результате дают сополимеры, обладающие новыми свойствами, отличающимися от свойств полимеров на основе каждого исходного мономера. (Установлено, что сополимеры обладают более ценными свойствами, чем полимеры, полученные из тех же мономеров. Подбором мономеров с различными свойствами можно широко изменять физико-механические свойства полимера.)

Полимерам присущи следующие основные состояния:

- два агрегатных: твердое и жидкое;

- два фазовых: аморфное и кристаллическое;

- три релаксационных физических: стеклообразное, высокоэластичное, и вязкотекучее, причем границы между этими состояниями обычно характеризуются значениями температур стеклования Т_с и текучести Т_т.

В зависимости от поведения при нагревании – охлаждении полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные полимеры при первичном и повторном нагреваниях, становятся пластичными, а при охлаждении переходят в твердое состояние (поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и т.д.).

Термореактивные полимеры приобретают пластичность только при первичном нагревании, после отверждения они переходят в неплавкое, нерастворимое состояние (полимеры на основе фенолоформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных, карбамидных смол и др.).

Пластмассы могут быть однородными, состоящими из одного полимера, и неоднородными и состоять из связующего, пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов, антистатиков, красителей, порообразователей и т.д. Неоднородные пластмассы называют полимерными композиционными материалами. К ним относятся и конструкционные пластмассы.

Для производства конструкционных пластмасс используют смолы:

Название	Класс	Катализатор	Отверждение	Свойства	Применение
полиэфирные смолы	термореактивные	гипериз (светло-желтая жидкость с резким запахом)	набирает 60% проч-ности в течение суток без выделения побочных продуктов, с выделением большого количества тепла, увеличением плотности, уменьшением объема смолы	высокая стойкость к воде, кислотам, бензину, маслам	связующее при изготовлении стеклопластика и как основа для клеев, лаков, пластобетонов, шпаклевок и т.д.
фенолоформальдегидные смолы (ФФС)	То же	кислота	при повышенной температуре с выделением летучих веществ и воды, для удаления которых требуется дополнительное давление	обладают высокой прочностью, хорошей адгезией к стекловолокну, древесине, бумаге, стойки к термодеструкции, имеют высокие физ-мех. и диэлектрические свойства, не растворяются в продуктах нефтепереработки и органических растворителях, стойки к действию слабых кислот	Применяются для изготовления стеклопластиков, древесных и бумажных пластиков, фанеры, клееной древесины;
эпоксидные смолы	-	ПЭПА (полиэтиленполиамин)	отверждение происходит без выделения побочных продуктов, с малой усадкой по сравнению с другими полимерами	высокие физ-мех, свойства, хорошаяадгезия к большинству материалов, бензино- , масло- и водостойкие	при изготовлении стеклопластиков и прессовочных композиций, в качестве клеев, герметиков, коррозие- и водостойких покрытий, обладающих хорошей атмосферо- и светостойкостью. Последнее время применяют модифицированные эпоксидные смолы;
карбамидные (мочевиноформальдегидные) смолы	-	органические кислот, кислые соли и эфиры	выделение побочных продуктов	практически не растворимы ни в чем, достаточно высокаятеплостойкость и светостойкость	связующее в пресс-порошках, применяемых для изготовления строительных деталей, клеев и пропитки тканевых материалов. получение пористого материала(мипора), имеющего высокие теплозвукоизоляционные показатели и малую плотность;

Добавки к пластмассам:

- наполнители уменьшают расход связующего, снижают стоимость, уменьшают усадку, придают большую механическую прочность. В качестве твердых наполнителей применяют непрерывное и рубленное стекловолокно, стеклоткань, асбестовое волокно, древесную стружку, опилки, тальк и т.д.;

- пластификаторы снижают хрупкость, увеличивают гибкость, эластичность, относительное удлинение, морозостойкость;

- стабилизаторы способствуют сохранению физико-механических свойств во времени, снижают скорость процессов деструкции материалов под влиянием атмосферных воздействй. По характеру действия стабилизаторы делятся на актиосоданты или термостабилизаторы ( против термоокслительной деструкции) и светостабилизаторы ( против фотолиза и фотоокисления).

- антистатики уменьшают электризацию полимерных материалов в процессе их переработки и эксплуатации изделий из них. В качестве антистатика для пластмасс применяют поверхностно активные вещества и электропроводящие наполнители (сажа, графит, порошки металлов).

В зависимости от структуры пластмассы можно разделить на две основные группы:

1) пластмассы без наполнителя (не наполненные);

2) пластмассы с наполнителем (наполненные).

Применение пластмасс в качестве материала для строительных конструкций объясняется рядом достоинств этого материала:

- высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс (кроме пенопластов) 50-100 МПа, а для некоторых стеклопластиков прочность достигает 1000 МПа;

- малой объемной массой находящихся в пределах от 20 (для пенопластов) до 2000 кг\м³ (для стеклопластиков);

- стойкостью к воздействию химически агрессивных сред;

- биостойкостью (неподверженность гниению);

- простотой формообразования и легкой обрабатываемостью;

- высокими электроизоляционными свойствами и некоторыми другими положительными свойствами.

Вместе с тем пластмассы имеют и недостатки, такие, например, как деформативность , ползучесть и падение прочности при длительных нагрузках, старение (ухудшение эксплуатационных свойств во времени), сгораемость, использование в качестве сырья дефицитных нефтепродуктов.

Влияние недостатков пластмасс можно уменьшить разными путями. Так, уменьшение деформативности добиваются применением рациональных форм поперечного сечения конструкций (трехслойные, трубчатые).

Сгораемость и старение можно уменьшить путем введения специальных добавок.