Расчетные характеристики и расчет элементов деревянных конструкций

Достоинства и недостатки древесины как строительного материала

Древесина, как и другие строительные материалы, имеет свои достоинства и недостатки. Задача инженеров состоит в том, чтобы максимально использовать положительные качества древесины, уменьшить влияние ее отрицательных свойств, обеспечить экономически эффективное применение деревянных конструкций в конкретных условиях строительства и эксплуатации.

К достоинствам древесины относятся:

наличие широкой, постоянно возобновляемой сырьевой базы;
относительно невысокая плотность;
высокая удельная прочность - отношение предела прочности при растяжении вдоль волокон к плотности: 100/500 = 0,2 (примерно, как у стали);
стойкость к солевой агрессии и воздействию других химически агрессивных сред;
биологическая совместимость с человеком и животными (в зданиях из древесины наилучший микроклимат);
высокие эстетические и акустические свойства (лучшие концертные залы страны облицованы древесиной);
малый коэффициент теплопроводности поперек волокон (стена из бруса толщиной 200 мм эквивалентна по теплопроводности кирпичной стене толщиной 640 мм);
малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон (в деревянных зданиях нет необходимости устраивать температурные швы);
меньшая трудоемкость механической обработки и возможность создания гнутоклееных конструкций;
достаточно высокая химическая стойкость.

Ее недостатками являются:

анизотропия строения;
подверженность загниванию и поражению жуками-древоточцами;
сгораемость (в условиях пожара);
изменение физико-механических характеристик под воздействием влаги и температуры;
усушка, разбухание_, коробление и растрескивание под влиянием атмосферных воздействий;
наличие пороков (сучков, косослоя и др.), существенно снижающих качество изделий и конструкций;
ограниченность сортамента лесоматериалов.

Многие природные недостатки древесины можно устранить или существенно ограничить их влияние на качество деревянных конструкций. Так, применение КДК снимает проблему ограниченного сортамента лесоматериалов, а использование листовых материалов на основе древесины (ОСП, фанеры, ДВП, ДСтП, ЛВЛ и др.) снижает негативное влияние анизотропии ее строения. Конструктивные и химические меры защиты позволяют уменьшить опасность загнивания и возгорания деревянных конструкций.

Деревянные конструкции, как и другие виды строительных конструкций, рассчитываются по методу предельных состояний. Предельным называется состояние, при котором дальнейшая эксплуатация конструкций становится невозможной в результате:

потери несущей способности (прочности, устойчивости) - первое предельное состояние;
возникновения недопустимых деформаций (прогибов, перемещений) - второе предельное состояние.

Основное положение расчета строительных конструкций по методу предельных состояний можно сформулировать так: внутренние напряжения, а также деформации и перемещения от учитываемых нагрузок и воздействий не должны превышать предельных значений прочностных показателей строительных материалов, устанавливаемых нормами проектирования. Для деревянных конструкций это СНиП II-25-80* «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».

Расчет конструкций по первому предельному состоянию производится на расчетные нагрузки, а по второму - на нормативные нагрузки. Нормативные значения нагрузок приводятся в СНиП 2.01.07-85* (ред. 2003 г.) «Нагрузки и воздействия». Расчетные значения нагрузок получают путем умножения нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке (_f, коэффициенты надежности по ответственности зданий и сооружений, а в необходимых случаях - на коэффициенты динамичности.

Конструкции следует рассчитывать на наиболее неблагоприятное сочетание нагрузок (от собственного веса, снеговой, ветровой, технологической и т. д.). Вероятность одновременного воздействия нагрузок на конструкции учитывается коэффициентами сочетаний (пп. 1.10...1.13 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).

Расчетные сопротивления сосны и ели представлены в табл. 2.3.

Таблица 2.3