Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости плоских конструкций из дерева и пластмасс. Расчет связевой системы.

Каркасы зданий, посредством узловых соединений несущих и опорных конструкций, должны обеспечивать пространственную работу и передачу усилий от всех видов нагрузок и воздействия, в том числе монтажных и слу­чайных, на фундамент. Элементы конструкций здания, их размещение и со­единение между собой должны обеспечивать надежное восприятие внеш­них сил любого направления. При этом необходимо так компоновать каркас, чтобы усилие различных направлений были бы кратчайшим путем доведе­ны до фундамента. Невозможность создания достаточно жестких узлов со­единения элементов каркаса зданий, заставляет использовать связевые эле­менты, обеспечивающие геометрическую неизменяемость каркаса. Геомет­рическая неизменяемость обеспечивает работу отдельных конструкций в соответствии с расчетной схемой, принятой на стадии проектирования, а при качественном изготовлении и монтаже конструкций, обеспечивает на­дежность здания и сооружения, при выполнении соответствующих требова­ний по условиям эксплуатации.

Каркасы зданий с применением деревянных конструкций проектируют­ся таким образом, чтобы несущая способность по­перек здания обеспечивалась поперечными рамами, а вдоль здания продоль­ными элементами каркаса. Связи в виде диагональных или крестовых элементов применяются в случае использования в качестве ограждающих конструкций сборных плит покрытия и панелей стен на деревянном каркасе, т.к. податливость их креплений к несущим конструкциям не гарантирует жесткости каркаса. При использовании в качестве ограждающих конструкций деревянных на­стилов по покрытию и обшивке стен досками, то от связевых элементов можно отказаться, если направление досок диагональное и они прибивают­ся во всех местах пересечения с несущими конструкциями и прогонами. Для малых пролетов достаточно одинарного диагонального настила. Для больших пролетов необходим двойной настил с взаимно перпендику­лярным направлением досок каждого слоя.

Для небольших зданий общая устойчивость обеспечивается обшивкой стен и досками в диагональном направлении, а покрытия, в целях экономии, можно накрывать широкими досками в продольном направлении, но при ус­ловии крепления их двумя гвоздями в каждом пересечении с балками или стропилами. Гвозди должны быть смещены к краям досок в соответствии с требуемой расстановкой, чтобы плечо этих гвоздей было максимальным. Это позволит получить достаточно жесткое соединение настила с несущи­ми конструкциями и обеспечит геометрическую неизменяемость покрытия.

Поперечную устойчивость каркасных зданий с применением индустри­альных несущих и ограждающих конструкций обеспечивают поперечные рамы, которые по расчетной схеме рассматриваются как двух и трехшарнирные.

Двухшарнирные рамы, как правило предусматривают шарнирное соеди­нение несущей конструкции покрытия с колоннами. Колонны, которые мо­гут быть железобетонными, металлическими или деревянными, должны быть жестко защемлены в фундаментах. Это жесткое соединение восприни­мает изгибающие моменты и поперечную силу от горизонтальных усилий, действующих в плоскости рамы. Колонны в этом случае частично воспри­нимают и продольные усилия в зданиях. Встречаются двухшарнирные рамы с шарнирами на фундаментах. В этом случае конструкция рамы любого профиля, прямолинейного, криволинейного, или ломаного очертания должна быть неразрезной с жесткими соединениями в местах переломов. Поскольку габариты таких конструкций значительны и вызывают затрудне­ния, как при изготовлении или сборке, так и при монтаже, эта схема менее предпочтительна.

Трехшарнирная рама предусматривает шарниры на фундаментах и тре­тьего шарнира в коньке, где стыкуются несущие элементы поперечника. Ос­новными несущими элементами такого вида поперечника является полура­мы или полуарки.

Продольная устойчивость каркаса здания обеспечивает связевая систе­ма. Связевая система состоит из связевых блоков и продольных элементов (прогоны стен и покрытия, ребра панелей стен и плит покрытия, распорки обеспечивающими устойчивость несущих конструкций из плоскости де­формирования). Связевый блок состоит из двух, рядом стоящих поперечных рам, связанных между собой треугольной решеткой из деревянных элемен­тов или крестовых стальных стержней, работающих попеременно на растя­жение при том или другом направлении нагрузки. Расстояние между связе-выми блоками не более 30 м.

В плоскости стен или покрытия связевый блок представляет собой фер­му с параллельными поясами, где поясами фермы являются несущие эле­менты каркаса. Раскосы этой узловой фермы крепятся к несущим элемен­там каркаса рядом с верхней кромкой, таким образом, что верхняя грань связей была на 50-100 мм ниже плоскости покрытия.

У трехшарнирных распорных конструкций, где эпюра изгибающих мо­ментов меняет знак по длине полуарок или полурам при необходимости, выявленной на стадии расчета, дополнительно раскрепляется и нижняя сжатая кромка.

У двухшарнирных рам с ригелем в виде фермы, связевой блок решается в виде связей по колоннам и связей по верхнему поясу ферм. Для треуголь­ных и сегментных ферм других связей не рекомендуется. Для шпренгель-ных систем, а также ферм, ось нижнего пояса которых ниже отметок опор, устанавливаются вертикальные связи покрытия по стойкам ферм. Для большей надежности их следует устанавливать попарно и в пре­делах связевой системы. Также вертикальные связи покрытия рекомендуют­ся при возможности действия нагрузок на нижний пояс конструкций. При­менение трапецевидных ферм ^требует установки вертикальных связей по­крытия по опорным стойкам ферм. Опорные зоны высоких балок так же требуют раскрепления их верхней части.

Расчет связевой системы производится на горизонтальные уси­лия, действующие вдоль здания равномерно по всему пролету. Они склады­ваются из внешних силовых воздействий (ветра, сейсмики, тормозных уси­лий тельфера и др.) и внутренних усилий, возникающих при воздействии вертикальных нагрузок, вследствии отклонения от вертикали при монтаже, погиби из плоскости.

Нагрузка прикладывается узловая, при этом расстояние между узлами раскосов принимают в соответствии с требованиями по гибкости пояса не­сущей конструкции из плоскости деформирования от вертикальной нагруз­ки. Нагрузка на узел принимается Р = (#_г + #_ш )• s, где #_г - интенсивность горизонтальной внешней нагрузки; s - расстояние между узлами; #_ш - ин­тенсивность горизонтальной нагрузки от внутренних усилий, которая опре­деляется по формуле

 

 

где #_в - внешняя интенсивность вертикальной нагрузки; 2 - количество связевых ферм на длине 30 м; п - количество несущих конструкций в части здания длиной не более 30 м; К- величина в % от расчетной вертикальной

нагрузки, 3% для ферм, однопролетных балок и пологих арок 1, 5% для трехшарнирных рам и высоких арок.

Расчет связевых ферм производится в предпосылке шарнирности узлов крепления раскосов без учета податливости соединений, в предположении центральной передачи усилий с осью верхнего пояса ферм или осью балок, арок. При определении горизонтальных нагрузок от ветра, внутренних уси­лий и усилий торможения тельфера к суммарным значениям вводится коэф­фициент сочетания нагрузок, равный 0, 9.

Для совместной работы пары колонн, воспринимающих опорные реак­ции связевых ферм, предусматривают вертикальные связи. Эти связи могут быть раскосными из древесины или крестовыми из металлических стерж­ней.

Пространственная жесткость зданий дополнительно обеспечивается фа­хверком торца, который воспринимает значительную долю ветровых нагру­зок, встроенными сооружениями. При этом должно удовлетворяться требо­вание, чтобы низ стоек стоек фахверка, эстакад и т.д. был жестко закреплен, а верх давал возможность свободного вертикального перемещения несущих конструкций покрытия от временных нагрузок.

При строительстве зданий с кирпичными стенами, высота продольных стен должна обеспечивать равномерный уклон верхнего пояса. При пере­крытиях трапециевидными фермами стена должна быть высотой до отметки верха опорной стойки фермы. Торцевые стены должны повторять профиль несущей конструкции и заключаться параметром, возможно с уступами вы­сотой не более 50 см выше отметки кровли, во избежание снеговых мешков. В этом случае ветровые нагрузки воспринимаются кирпичными стенами, толщина которых и конструкция принимаются исходя также и из расчета на ветровые нагрузки. Общая устойчивость покрытия не требует связевых форм и обеспечивается продольными неразрезными прогонами, закреплен­ными в кирпичную кладку торцов рис. 9.34. Однако, такое решение реко­мендуется для зданий длиной до 20 м. В зданиях свыше двадцати метров, следует создавать связевой блок из двух ферм, по правилам, изложенном выше. Усилия для расчета раскосов и узлов подбирается аналогично, без учета ветровой нагрузки.

 

 

18. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ЗАГНИВАНИЯ. Конструктивные и химические мероприятия.

При благоприятных условиях эксплуатации дерево может служить веками. Однако известны случаи, когда из-за гниения деревянные конструкции полностью утрачивали несущую способность уже Через 3—5 лет их эксплуатации.

Гниение древесины является следствием жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. Наиболее распространены из них: до­мовый, белый, пленчатый, столбовой, шпальный. Заражение дре­весины грибами возможно повсеместно, так как только одно соз­ревшее плодовое тело выделяет миллиарды спор, которые легке раз­носятся ветром. Однако для развития и жизнедеятельности грибов необходимы определенные условия: температура от 0 до 50° С, влажность древесины не менее 20% и наличие кислорода. Из этого видно, что основной мерой борьбы с гниением древесины является ее защита от увлажнения, которая может быть обеспечена сушкой и строительной профилактикой. Сушка древесины может производиться на воздухе и в специ­альных камерах при температуре 60—80° С. Наиболее эффективной является камерная сушка, так как при ней не только обеспечивает­ся гарантированная величина влажности, но и стерилизация древе­сины.

Строительная, конструктивная профилактика предполагает соз­дание осушающего температурно-влажностного режима в процессе эксплуатации деревянных конструкций. С этой целью должна быть обеспечена надежная гидроизоляция всех деревянных элементов от грунтовой сырости, теплоизоляция с холодной и пароизоляция с теплой сторон во избежание конденсационного увлажнения древе­сины. Деревянные конструкции следует делать, как правило, откры­тыми и располагать их целиком либо в пределах отапливаемого помещения, либо неотапливаемого, хорошо проветриваемого черда­ка- Покрытия необходимо проектировать с наружным отводом воды.

Для открытых сооружений (мостов, путепроводов, опор ЛЭП) наиболее эффективным способом защиты от гниения является антисептирование деревянных элементов путем автоклавной пропитки в антраценовом (креозотовом) масле непосредственно после стерили­зующей высокотемпературой сушки в петролатуме( продукте нефте­переработки) при температуре 110—120° С.

Значительный вред деревянным конструкциям могут нанести дереворазрушающие насекомые (точильщики, термиты, усачи и др.). Поедая древесину, они могут существенно снизить несущую способ­ность деревянных конструкций и даже довести их до аварийного состояния. К профилактическим мерам защиты древесины от дре­воточцев относятся: своевременный вывоз заготовленного леса, сня­тие коры, очистка лесоскладов от древесного мусора. Надежным средством борьбы с древоточцами является камерная сушка древе­сины, а также пропитка готовых изделий антисептиками и инсекти­цидами.

Суть конструкционных мероприятий по борьбе с гниением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-сухое состояние деревянных элементов здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных слоев, препятствующих увлажению древесины грунтовой, атмосферной или конденсационной влагой.

Конструкционные мероприятия:

- предотвращение увлажнения атмосферными осадками увеличением свесов крыши, надлежащий отвод воды с крыш, устройство большого разрыва между поверхностью грунта и нижней отметкой расположения деревянных элементов здания.

- удаление влаги из сырых помещений с обеспечением хорошей вентиляцией

- защита от увлажнения каппилярной влагой устройством гидроизоляции

- борьба с образованием конденсата правильным расположением слов конструкции

- предотвращение увлажнения бытовой влагой, сводящейся к содержанию в надлежащем состоянии систем водоснабжения и канализации

Химические средства для защиты древесины от биовредителей называют антисептиками, от поражения грибами – фунгицидами, от поражения насекомых – инсектицидами. Защитные седства изготовляются на основе неорганических (соли) и органических соединений. Маслянистые защитные средства (каменноугольное масло, антраценовое) помимо масел содержат растворитель и другие добавки. Согласно СНиП iii-19-75 химсредства для защиты делят на:

- влагозащитные лаки и эмали

- антисептические водные и маслянистые пропиточные составы и пасты.

19. Защита деревянных конструкций от возгорания. Конструктивные и химические мероприятия.

Основными требованиями по пожарной безопасности являются пре­дотвращение распространения огня и огнестойкость конструкций, т.е. спо­собность конструкции сохранять свои функции при пожаре. Поэтому большое значение имеют конструктивные мероприятия, разрабатываемые на стадии проек­тирования.

Поскольку огнестойкость деревянных конструкций повышается с увели­чением сечения, при выборе несущих конструк­ций предпочтение отдается конструкциям из клееной древесины массивно­го сечения.

В зданиях значительной протяженности рекомендуется устраивать про­тивопожарные (брандмауэрные) стены из несгораемых материалов на соб­ственном фундаменте.

Эффективным методом защиты конструкций покрытия от пожара явля­ется подвесной потолок, выполняемый из трудносгораемых материалов, но при этом коммуникации, расположенные над подвесными потолками должны быть выполнены из негорючих материалов и иметь ограниченное назначение.

Пожароопасными являются вертикальные конструкции с внутренними полостями, создающие тягу огню, полости стен и т.д. на деревянном каркасе должны заполняться несгораемыми минераловатными плитами.

В отапливаемых зданиях со стабильным температурно-влажностным ре­жимом повышение огнестойкости отдельных узлов или элементов конст­рукций возможно путем защиты их штукатуркой, коробов из трудносгорае­мых материалов, с заполнением пустот минераловатными плитами, обивкой тонколистовой сталью с прокладкой из асбестового лис­та. В неотапливаемых зданиях эти мероприятия не рекомендуются, т.к. возможно увлажнение древесины, и создание условий для жизнедея­тельности грибов, вследствие появления конденсаци­онной влаги при полном отсутствии ее проветривания.

Эффективным средством противопожарной защиты древесины является ее пропитка антипиренами: смесями водных растворов со­лей фосфорнокислого и сернокислого аммония и эмалями (ХВ-124, ПФ-115).

Защита древесины от огня осуществляется двумя способами: покрыти­ем огнезащитными составами и пропиткой растворами антипиренов.

При защите первым способом на поверхность древесины наносится со­став, приготовленный из негорючих или трудновозгораемых веществ. Такой слой защищает древесину от непосредственного соприкосновения ее с пла­менем и препятствует свободному доступу кислорода воздуха необходимо­го для горения. При кратковременном действии источников огня подобные огнезащитные покрытия затрудняют горение древесины и распространение огня в конструкциях, а также облегчают тушение пожара.

Для поверхностной огнезащиты наиболее эффективны составы - покрытие огнезащитное фосфатное ОФП-9; покрытие вспучива­ющее ВП-9.

Широкое применение находит замедлитель возгорания древесины. Этот материал представляет собой водоразбавляемую окрасочную композицию. Отсутствие органических растворителей де­лает его безопасным в работе. При контакте с открытым пламенем по­крытие вспучивается и превращается в пористую массу, защищающую дре­весину от нагрева. Для защиты деревянных конструкций от воз­горания используется водно-дисперсионная огнезащитная акриловая (АК-151 КРОЗ) краска. Она изготовлена из компонентов на водной основе и не содержит токсических органических растворителей. Под воздействием высоких температур образуется защитный коксовый слой, который предот­вращает дальнейшее распространение пламени по древесине.

Находит применение отделочная огнезащитная краска ППЛ.

Приготовление состава производится следующим образом: в воде, подо­гретой до 50-60 °С, при хорошем перемешивании растворяют поташ, после чего добавляют керосиновый контакт и отстаивают полученный раствор в течение суток. Нанесение раствора производится за два раза с перерывом 12 час. Температура раствора при пропитке принимается 50-60 °С.

Для деревянных конструкций разработаны также огнезащитные краски, основой которых служит жидкое стекло. Древесина такими составами окра­шивается за два приема с перерывом в 12 час.

В домостроении наиболее доступным средством огнезащиты является оштукатуривание, обмазка пастами. Об­мазки предназначаются для деревянных конструкций, защищенных от не­посредственного атмосферного воздействия. Обмазки наносят в два приема. Недефицитна и экономична известково-глино-солевая обмазка " ИГС", которая приготавливается из следующих компо­нентов: известковое тесто; глина; поваренная соль; вода. Сульфитно-глиняная обмазка СГ - К, которая состоит из: сульфитного щело­ка; глины или каолина; воды. Суперфосфатная обмазка, отношение суперфосфата и воды.Эти составы рекомендуются для сухих помещений.

Вторым способом защиты древесины от возгорания является пропитка ее растворами. Они покрывают поверхность древесины огнезащит­ной пленкой, прекращающей доступ кислорода, или разлагаются с выделе­нием большого количества негорючих газов, которые оттесняют воздух от поверхности древесины. При горении антипирированной древесины, отнимается некоторое количество тепла, расходуе­мого на плавление и испарение антипиренов. Древесина, пропитанная антипиренами в автоклавах, только обугливается, независимо от времени воздей­ствия источника огня, и неспособна к самостоятельному горению.

В качестве антипиренов чаще всего применяют водорастворимые аммо­нийные соли, буру, борную кислоту и соли фосфатной кислоты.

Бура представляет собой белую кристаллическую негигроскопичную соль. При нагревании бура вспучивается, выделяет пары воды.

Борная кислота по внешнему виду представляет собой бесцветные мел­кие кристаллы. При нагревании расплавляется в стекловидную массу.

Сульфат аммония - техническая соль серной кислоты, применяемая для удобрений, упаковывается в мешки весом 50 кг. По внешнему виду пред­ставляет собой порошок серого цвета. Не горюч, не летуч, не гигроскопи­чен, вызывает значительную коррозию металла. При нагревании плавится, а в дальнейшем разлагается на инертные газы: аммиак и сернистый газ.

Хлористый аммоний хорошо защищает древесину от горения, но очень гигроскопичен и легко выветривается. При нагревании выше 386 °С возго­рается, образуя большое количество паров. Применяется в смесях.

Для наибольшего огнезащитного эффекта применяют не отдельные со­ли, а различные смеси солей.

Растворенные в воде, эти смеси образуют пропиточные составы, так, на­пример, составы из: фосфорнокислого аммония 6%; сернокислого аммония 14%; фтористого аммония 1, 5%. А также составы из: фосфорнокислого на­трия 2, 5%; сернокислый аммоний 17, 5%; фтористый натрий 1, 5%; воды 78, 5%.

Степень огнезащиты возрастает с увеличением количества введенных в древесину солей антиперена. Обычно для пропитки применяют растворы 10-15%-ной концентрации, т.к. малые концентрации необходимой огнеза­щиты не обеспечивают. Достаточной защитой является пропитка древесины антипиреном на глубину 5-10 мм.

Защита древесины от огня осуществляется двумя способами:

1) покрытием огнезащитными составами – на поверхность наносится состав, приготовленный из негорючих или трудновозгораемых веществ. Такой слой защищает древесину от непосредственного соприкосновения ее с пламенем и препятствует свободному доступу кислорода воздуха необходимого для горения. Для поверхностной огнезащиты наиболее эффективны отечественные составы – покрытие огнезащитное фосфатное ОФП-9 и покрытие вспучивающее ВП-9. Для деревянных конструкций разработаны также огнезащитные краски, основой которых служит жидкое стекло

2) пропиткой растворами антипиренов – механизм действия антипиренов мало изучен. Известно, что понижать возгораемость древесины могут такие вещества и составы, которые плавятся и покрывают поверхность древесины огнезащитной пленкой, прекращающей доступ кислорода, или разлагаются с выделением большого количества негорючих газов, которые оттесняют воздух от поверхности древесины. В качестве антипиренов применяют водорастворимые аммонийные соли, буру, борную кислоту и соли фосфатной кислоты.

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться: