Деревянные конструкции преимущества и недостатки: Деревянные конструкции: преимущества и недостатки, защита
1. Достоинства и недостатки деревянных конструкций.
Вопросы для проверки остаточных знаний по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
Достоинства и недостатки деревянных конструкций.
Рациональные области применения деревянных и пластмассовых конструкций.
Особенности механических свойств древесины.
Основы методики расчета деревянных конструкций по предельным состояниям.
Предельные состояния центрально- и внецентренно-растянутых элементов.
Предельные состояния центрально-сжатых элементов.
Предельные состояния элементов, работающих на поперечный изгиб.
Предельные состояния внецентренно-сжатых элементов.
Схемы расположения шарниров в консольнобалочных системах.
Виды соединений элементов деревянных конструкций.
Определение несущей способности начальных соединений.
Конструирование нагельных соединений.
Расчет связей работающих на выдергивание.
Клеевые соединения. Общие сведения.
Плоские сплошные деревянные конструкции. Общие сведения.
Плоские сквозные деревянные конструкции. Общие сведения.
Пространственные деревянные конструкции. Общие сведения.
Виды клеефанерных балок и особенности их работы.
Дощатоклеенные балки. Основные сведения.
Виды рамных конструкций сплошного сечения.
Виды арочных конструкций сплошного сечения.
Виды конструктивных решений узлов сквозных конструкций.
Выбор материала элементов сквозных конструкций.
Фермы покрытий. Общие сведения.
Способы обеспечения пространственной устойчивости плоских деревянных конструкций.
1) Легкость
материала.
Показателем конструкционных качеств
материала служит отношение его объемного
веса к расчетному сопротивлению с=γ/R,
значение которого для древесины очень
близко к малоуглеродистой стали.
2) Малая теплопроводность древесины. Стена из деревянного бруса толщиной 15 см по теплопроводности эквивалентна кирпичной кладке в 2,5 кирпича.
3) Малое температурное расширение. В заданиях с деревянным каркасом нет необходимости устраивать температурные швы.
4) Высокая химическая стойкость в некоторых видах агрессивных сред (склады минеральных удобрений).
5) Высокая огнестойкость. Незащищенная металлическая балка в условиях пожара быстро искривляется и теряет несущую способность, в то время как деревянная балка с аналогичной несущей способностью работает в условиях пожара гораздо дольше.
5) Низкие капитальные вложения в производственную базу.
6) Богатая пополняющая
база, постоянный естественный прирост
древесины.
2. Рациональные области применения деревянных и пластмассовых конструкций.
Рациональные области применения деревянных конструкций
1) Покрытия гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий.
2) Ограждающие конструкции отапливаемых зданий.
3) Химические цехи и склады минеральных удобрений.
4) Здания и сооружения, возводимые в сейсмических районах.
5) С химической защитой рационально применять в мостах, эстакадах, мачтах, башнях, спортивных сооружениях.
6) В условиях крайнего севера и труднодоступных районах рационально применять легкие транспортабельные дощатоклееные блоки и клеефанерные щиты для сборно-разборных зданий инвентарного типа.
7) Малоэтажное деревянное домостроение.
8) Опоры линий электропередач напряжением до 35 кВ.
Рациональные области применения пластмассовых конструкций
1)В качестве
строительных материалов при сооружении
предприятий химической промышленности,
канализационных сетей, а также для
изоляции емкостей при хранении агрессивных
веществ.
2) В самолетостроении и машиностроении
3) В конструкциях полов
4) В гидроизоляционных и газоизоляционных конструкциях.
5) Как изоляционный материал при строительстве бензохранилищ и других хранилищ для светлых нефтяных продуктов, имеющих очень широкое распространение в народном хозяйстве.
6) Сырье для производства на их основе лаков и красок.
7) Для внутренней отделки жилых помещений и в системах водоснабжения.
3. Особенности механических свойств древесины.
1) Древесина является анизотропным материалом. Механические свойства древесины различны в различных направлениях. Прочность древесины достигает наибольшего значения при совпадении направления действия усилия с направлением волокон древесины.
2.) Древесина
обладает реологическими свойствами,
т.е. на прочность древесины большое
влияние оказывает скорость приложения
нагрузки или продолжительность ее
действия.
Например, рассмотрим одинаковые
образцы. Чем больше уровень напряжений,
тем скорее произойдет разрушение, но
при определенном уровне напряжений
разрушение образцов вообще не наступает,
как бы долго не действовала нагрузка.
Эта величина называется пределом
длительного сопротивления древесины.
3) На прочность древесины оказывает влияние влажность материала. При увеличении влажности от 0 до точки насыщения волокон (≈30%) прочность древесины уменьшается. Модуль упругости Е также уменьшается, относительная деформация ε увеличивается. В меньшей степени изменение влажности влияет на растяжение вдоль волокон. При увеличении влажности свыше 30% прочность не изменяется.
4) Влияние
температур.
Предел прочности древесины при любой
влажности уменьшается при увеличении
температуры, но замороженная древесина
хрупкая и имеет низкое сопротивление
ударному изгибу. В жаркую погоду
наблюдается провисание конструкций.
Достоинства и недостатки древесины К основным достоинствам древесины относятся: Малый вес. Древесина имеет в среднем плотность 550 кг/м3 и в 14 раз легче стали, в 4,5 раза легче бетона, что позволяет значительно снизить материальные затраты по транспортировке, по устройству фундаментов, обходиться без тяжелых грузоподъемных механизмов при возведении зданий и сооружений. Прочность. Одним из показателей эффективности применения конструкций из различных материалов является показатель удельной прочности материала, который выражается отношением плотности материала к его расчетному сопротивлению. Для клееной древесины это отношение составляет 3,66-10″4, для углеродной стали 3,7-Ю-4, для бетона класса 22,5 -1,85-10″3. Это подтверждает целесообразность применения наряду со стальными деревянных клееных конструкций в большепролетных зданиях, где собственный вес имеет решающее значение. Деформативность и вязкость. Из всех традиционных строительных материалов только древесина в меньшей степени реагирует на неравномерную осадку оснований фундаментов. Вязкий характер разрушения древесины (за исключением скалывания) позволяет перераспределять усилия в элементах, что не вызывает мгновенного отказа конструкций. Температурное расширение. Коэффициент линейного расширения древесины различен вдоль волокон и под углом к ним. Вдоль волокон значение этого коэффициента в 7-10 раз меньше, чем поперек волокон, и в 2-3 раза меньше, чем у стали. Этот факт дает возможность не учитывать влияние температуры и не требует членения здания на температурные блоки. Теплопроводность. Малая теплопроводность древесины, обусловленная ее структурой, является основой широкого применения в стенах ограждающих конструкций. Коэффициент теплопроводности древесины в 6 раз ниже, чем у керамического кирпича, в 2 раза ниже, чем у керамзитобетона, газо-пенобетонов плотностью 800 кг/м3 и эквивалентен газо-пенобетонам плотностью 300 кг/м3, т. Химическая стойкость древесины. Древесину можно использовать без дополнительной защиты или защищая ее покраской, поверхностной пропиткой в условиях химически агрессивной среды. Деревянные конструкции применяются при строительстве складов для химически агрессивных сыпучих материалов таких, как калийные и натриевые соли, минеральные удобрения, разрушающие бетон и сталь. Большинство органических кислот не разрушает древесину при обычной температуре. Самовозобновляемость древесины. Основным достоинством древесины по сравнению с другими конструкционными материалами является постоянное возобновление ее запасов. При производстве других конструкционных материалов (стали, бетона, пластмассы и др.) расходуется большое количество исходного сырья, запасы которого постоянно иссякают. Кроме того, при производстве большинства конструкционных материалов требуются большие затраты энергии, дефицит которой ощущается во многих странах. Простота обработки. Древесине, как и другим материалам, присущи недостатки: Неоднородность, анизотропность древесины и пороки. Неоднородность древесины проявляется в различии строения и свойств годовых слоев, образующихся в процессе роста дерева в зависимости от условий внешней среды, т.е. климатических условий, различных районов, экологии, продолжительности зимнего и летнего периодов. Неоднородность древесины сказывается на изменчивости показателей прочности, что усложняет получение достоверных расчетных характеристик древесины. Древесина представляет собой тело с тремя осями анизотропии по главным структурным направлениям — вдоль и поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлении. К основным порокам относятся сучки, трещины и косослой. Наличие сучка изменяет направление волокон древесины либо прерывает их, что значительно влияет на прочность, особенно при растяжении, т.к. происходит неравномерное нагружение всех волокон по сечению. Также снижает прочность древесины наклон волокон относительно оси ствола (косослой), что наглядно демонстрируют опыты на крупных и мелких (чистых) образцах (без пороков) древесины. Зависимость физико-механических свойств древесины от влажности. Для строительства различают древесину: — сырую с влажностью выше 25%; — полусухую с влажностью 12-25%; — воздушно-сухую с влажностью 6-12%. Ползучесть древисины. При кратковременном действии нагрузки древесина работает практически упруго, но при длительном действии неизменной нагрузки деформации во времени увеличиваются. Но если для деревянных конструкций ползучесть является недостатком, то в отдельных случаях при изготовлении изделий из древесины это свойство может обернуться достоинством, например, необходимо придать изделию криволинейную форму. Биопоражение древесины. Напрямую связано с влажностью древесины. При влажности более 18%, а также при наличии кислорода и положительной температуры возникает условие для жизнедеятельности дереворазру-шающих грибов. Также древесина разрушается жизнедеятельностью насекомых, которые разделяются на две группы: насекомые, повреждающие неокоренную древесину в лесу, на складах и лесосеках, и насекомые, которые разрушают окоренную древесину в процессе ее переработки и при эксплуатации в конструкциях. Распространение огня происходит в результате соединения углерода древесины с кислородом. Примерно при 250 °С клетчатка древесины начинает разлагаться, образующиеся при этом вещества начинают гореть и своим теплом разлагают моховые части древесины. И если с наружной стороны древесина быстро обгорает, то ввиду малой ее теплопроводности и появлению толщины обуглевающего слоя, препятствующему поступлению кислорода, дальнейший процесс сильно замедляется. Поэтому деревянные конструкции массивного сечения имеют большую огнестойкость по сравнению с металлическими конструкциями. Все вышеперечисленные достоинства и недостатки древесины обусловлены, в первую очередь, анатомическим строением древесины. |
Древесина легко обрабатывается простым ручным или электрическим инструментом. Деформативность древесины позволяет придавать конструкциям из нее различные прямолинейные и криволинейные формы. Производство конструкций небольших пролетов из цельной древесины можно освоить практически на лесопунктах, на любой базе строительной индустрии, что невозможно для производства металлических или железобетонных конструкций.
Ввиду малого различия между прочностными характеристиками по двум последним направлениям на практике используются характеристики по двум направлениям вдоль и поперек волокон с нелинейной интерполяцией под углом к волокнам. Значительные расхождения прочности древесины при приложении усилий вдоль и поперек волокон значительно усложняют вопросы конструирования деревянных конструкций и, в первую очередь, узловых соединений, что зачастую ведет к нерациональному увеличению сечений соединенных элементов.
Древесина обладает способностью впитывать в себя влагу ввиду своей гигроскопичности. От количества влаги в древесине в значительной мере зависят и ее физико-механические свойства. Большое количество влаги может в значительной мере нивелировать некоторые достоинства древесины. Так, плотность свежерубленой древесины хвойных пород (кроме лиственницы) и мягких лиственных пород (осина, тополь, ольха, липа) равна 850 кг/м3. По мере удаления влаги плотность уменьшается. При 15-25% влажности плотность принимается 600 кг/м3, а при 6-12% влажности плотность принимается 500 кг/м3. Лиственница имеет плотность соответственно 800 кг/м3 и 650 кг/м3 при влажности в пределах 15-25% и 6-12% соответственно.
Даже при малом уровне напряжений ползучесть может продолжаться годами. С увеличением уровня напряжений ползучесть проявляется более ярко и может привести к разрушению конструкции. Отслеживанием деформаций ползучести, путем замера прогибов можно прогнозировать эксплуатационное состояние деревянных конструкций.
Древесина как строительный материал для дома: преимущества и недостатки!
Древесина — один из наших старейших строительных материалов, удивительно универсальный, потому что он доступен естественным образом и идеально подходит для различных применений.
Помимо внешнего вида и фактуры, у древесины очень много достоинств.
Термины «древесина» и «древесина» используются как синонимы, но в строительной отрасли они имеют разное значение. Древесина используется для описания мебели и других неструктурных предметов, а древесина используется для описания структурного продукта из дерева. Он также известен как пиломатериалы в Северной Америке.
Древесина – это твердый волокнистый материал, изготавливаемый из значительной части ствола и ветвей дерева, а древесина – это древесина, сохраняющая свою естественную физическую структуру, химический состав, пригодную для различных инженерных работ.
Давайте рассмотрим различные преимущества дерева.
Преимущества древесины как строительного материала
01. Древесина экологически чистая Древесина экологически чистая. Строительство зданий из дерева может снизить потребление энергии и выбросы углекислого газа (CO 2 ) выбросы в результате производства различных других строительных материалов.
Древесина – это естественно возобновляемый материал, получаемый непосредственно из дерева. Таким образом, он имеет низкую стоимость производства, меньшее потребление энергии и отсутствие опасности или загрязнения.
03. Хорошая текстура дереваТекстура дерева может создать в доме комфортную среду, которая лучше любых других материалов, таких как металл или стекло. Мебель из дерева красива благодаря отличной фактуре. Вы можете купить его для украшения дома.
04. Эстетика деревянного дома Древесина естественно красива и эстетична. Древесина имеет широкий спектр цветов, зерен и текстур, что делает ее визуально привлекательной. Кроме того, он используется в качестве мебели или декоративного материала. Мебель и различные декоративные элементы, сделанные привлекательными благодаря эстетическим свойствам дерева, например, обеденный стол, журнальный столик, диван и т.
д.
Воздушные карманы в ячеистой структуре дерева делают его отличным изолятором. Кроме того, он может обмениваться влагой с окружающим воздухом, что защищает древесину от умеренных колебаний температуры и влажности.
Использование изделий из дерева в помещении может улучшить качество воздуха в помещении за счет снижения влажности. Этот эффект возникает из-за того, что древесина выделяет и поглощает влагу для поддержания равновесия с окружающим воздухом. Поэтому древесина может выделять влагу в сухих условиях и поглощать влагу из воздуха во влажных условиях.
06. Воздействие деревянного домостроения на здоровье человека Древесина – это природный материал, который наряду с эстетической красотой имеет множество применений. Согласно отчету «Дерево — жилье, здоровье, человечество», опубликованному «Планетным ковчегом», присутствие дерева может оказать положительное влияние на физиологию человека.
Использование дерева в интерьере здания имеет психологические и физиологические преимущества, которые почти аналогичны эффекту от пребывания на природе. Кроме того, по сравнению с другими материалами присутствие дерева может снизить кровяное давление и частоту сердечных сокращений, уменьшить стресс и беспокойство и т. д.
07. Древесина конструктивно прочная и жесткаяДревесина – легкий материал, но его прочность высокая. По словам Дэвида Дорана и Боба Катера (автора книги «Справочник по строительным материалам»), ячеистая природа древесины обеспечивает лучшее соотношение прочности и веса, чем у мягкой стали, а также делает ее достаточно хорошим теплоизолятором.
08. Долговечность древесины Древесина – прочный строительный материал для дома, а новейшие консерванты древесины повышают ее долговечность. Правильно спроектированная деревянная конструкция чрезвычайно прочна, и риск чрезмерного движения влаги или гниения невелик.
В экстренных ситуациях срок службы деревянной конструкции можно увеличить за счет уникальной обработки.
Древесина представляет собой материал с превосходной электроизоляцией и плохой электропроводностью. Поэтому он может защитить пользователей от поражения электрическим током внутри дома.
10. Хорошая термостойкость пиломатериаловТеплопроводность – это мера скорости, с которой тепло проходит через материал. Обратной величиной теплопроводности является тепловое сопротивление.
Теплопроводность древесины минимальна. По словам Ян Ли и Шуся Рен (автора книги «Строительные декоративные материалы»), по сравнению с деревом теплопроводность алюминия в 2000 раз выше, а пластика — в 30 раз выше. Древесина обладает отличными характеристиками, когда вы думаете о термическом сопротивлении.
11. Универсальность бруса Деревянный брус может изготавливаться различной формы, из прямых балок, изогнутых арок и т.
д. Размеры отдельных элементов бруса ограничены только транспортными возможностями. Компоненты для больших сборок могут быть изготовлены на заводе и доставлены на стройплощадку.
Древесина не слишком твердая и не слишком мягкая, что облегчает работу. Различные компоненты для строительства деревянного дома могут быть построены за пределами площадки, что может сократить время строительства на месте. Существенным преимуществом использования дерева вместо бетона является сокращение времени схватывания и высыхания, что ускоряет строительство.
13. Древесина экономична Монтаж деревянных конструкций прост, быстр и снижает затраты на месте. Его высокая прочность и жесткость позволяют использовать элементы меньшего размера для дополнительной экономии средств. По словам Эндрю Данна (исследователя Ассоциации развития лесоматериалов, Австралия), с точки зрения затрат на строительство деревянные каркасы неизменно являются наиболее экономичным решением по сравнению с другой системой каркаса стен.
Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки. Давайте рассмотрим несколько недостатков дерева.
Недостатки древесины как строительного материала
01. Древесина может легко загоретьсяДревесина может быстро загореться, поскольку она состоит из органических соединений, в основном состоящих из углерода и водорода, которые соединяются с кислородом и горят.
02. Ухудшение состояния древесиныПоверхность древесины может испортиться, если она неоднократно становится сухой и влажной, подвергается воздействию высоких и низких температур и прямых солнечных лучей. Он также разлагается из-за нападения грибов, термитов, муравьев-древоточцев, морских бурачков и т. д.
Подводя итог , в былые времена изделия из натурального дерева были доступны инженерам. На сегодняшний день существует множество изделий из натурального дерева. Необходимость повышения эффективности использования изделий из дерева привела к развитию инженерных изделий из дерева.
Хотя для строительства зданий доступен широкий спектр строительных материалов, тем не менее, древесина является наиболее часто используемым строительным материалом во многих частях мира из-за его привлекательного внешнего вида, разумной стоимости, простоты обработки и достаточного срока службы при условии защиты от влаги. и насекомые.
Древесина имеет много преимуществ, благодаря которым она предпочтительнее многих других строительных материалов. Благодаря вышеупомянутым преимуществам древесины ее можно использовать в зданиях в качестве дверей, окон, рам, временных перегородок, стропильных ферм, потолков, опалубки и т. д. Древесина является не только подходящим материалом для строительства, но и повышает эстетическую ценность.
Рекомендуем прочитать:15 популярных пород древесины, используемых в строительстве!
Каковы виды использования, преимущества и недостатки древесины для строительства дома?
Прозрачная древесина: ее свойства | Приложение | Плюсы и минусы
Преимущества и недостатки дерева как конструкционного материала:
Преимущества и недостатки дерева как конструкционного материала.
Древесина – широко используемый материал. Древесина прочная и обладает хорошей прочностью древесины, так как используется в качестве конструкционных материалов.
Преимущества и недостатки дерева как конструкционного материала
1. Преимущества дерева:
У дерева так много преимуществ, так как это традиционно используемый материал. Древесина – это материал, используемый с незапамятных времен. некоторые из преимуществ дерева как конструкционного материала перечислены ниже,
1. Это природный ресурс , а также может быть выращен на фоне других полезных ископаемых, что делает его доступным и экономически целесообразным. Он удивительно прочен по отношению к своему весу и обеспечивает хорошую изоляцию от холода.
2. Древесина хорошо поддается механической обработке , и может быть изготовлена во всех формах и размерах, чтобы удовлетворить практически любые потребности в строительстве и строительстве.
3.
Древесина также является прекрасным примером экологически устойчивого продукта ; он является биоразлагаемым и возобновляемым, и имеет самый низкий углеродный след среди всех сопоставимых строительных материалов.
Кроме того, для производства древесины не требуется высокоэнергетического ископаемого топлива, в отличие от других обычных строительных материалов, таких как кирпич, сталь или пластик.
4. Древесина обладает некоторыми благоприятными свойствами , которые дают ей преимущество с точки зрения устойчивости к высоким температурам. В отличие от стали, которая может расширяться или даже разрушаться при высокой температуре, древесина на самом деле высыхает и становится прочнее по мере увеличения температуры.
5. Древесина также обладает востребованными акустическими свойствами , что делает ее хорошим несущим материалом и в то же время материалом для панелей концертных залов.
6. Важной характеристикой древесины является ее прочность на растяжение , то есть ее способность изгибаться под давлением без разрушения.
Древесина исключительно легкая по сравнению с ее прочностью на растяжение, что делает ее предпочтительной конструкцией для поверхностей, подвергающихся постоянным ударам, таких как баскетбольные площадки и дорожки для боулинга.
Прочность на растяжение также является одной из основных причин выбора древесины в качестве строительного материала; его исключительно прочные качества делают его идеальным выбором для тяжелых строительных материалов, таких как конструкционные балки.
7. Древесина практически не расширяется при нагревании (по сравнению со сталью). Наоборот, под действием тепла он высыхает и набирает силу. Единственное время, когда древесина немного расширяется, это когда уровень влажности ниже 0%, и это имеет только научное значение. На практике уровень влажности древесины не опускается ниже 5% даже в самом сухом климате.
8. Дерево является декоративным материалом , если рассматривать его как эстетический материал.
Каждое дерево имеет свой цвет, рисунок и запах. Дизайн дерева меняется в зависимости от того, как оно нарезано. Можно найти различные деревянные материалы в зависимости от предпочтений по цвету и дизайну. Его можно покрасить в более темные цвета лака, а также придать ему яркие или матовые оттенки.
9. Древесина является долговечным материалом , но обычно предполагается, что она скоропортящаяся и поэтому подходит только для временных конструкций . Этого не может быть, о чем свидетельствуют вековые деревянные постройки и мосты. Древесина, правильно защищенная от поражения грибками, насекомыми, древоточцами, со временем не меняет своей прочности и свойств.
Если годы удовлетворительной службы являются мерой долговечности Ни один другой материал не является более долговечным, чем древесина.
Недостатки дерева :Недостатки дерева — это несколько недостатков, но их легко игнорировать и устранить, если известна причина
1.
Усадка и набухание древесины: Древесина является гигроскопичным материалом. Это означает, что он будет поглощать окружающие конденсируемые пары и выделяемую влагу в воздух ниже точки насыщения волокна.
2. Повреждение древесины:
Древесина может подвергаться биотической деградации (плесень, бактерии и насекомые) и абиотической деградации (солнце, ветер, вода, некоторые химические вещества и огонь).
3. Древесина легко воспламеняется .
- Древесина состоит из органических соединений, состоящих в основном из углерода и водорода. Они могут соединиться с кислородом и вызвать ожоги. В сочетании с кислородом и температурой от 250 до 270 градусов Цельсия древесина может начать гореть даже без пламени. Древесина классифицируется как горючий материал из-за этих свойств.
- Химические материалы , особенно экстрактивные вещества в структуре древесины вызывают изменение температуры горения.
