Деревянные элементы строительных конструкций

   Древесина, как строительный материал, используется с незапамятных времён и до сих пор человечество со всеми своими технологиями не придумало более универсального строительного материала! По прочности древесина может составить конкуренцию стали, многократно превосходя её по теплотехническим показателям. Древесина одинаково хороша в роли конструктивного материала и в роли утеплителя! И даже в роли гидроизолятора она может отлично служить десятилетиями (гонт, дранка). Она отлично держит нагрузки в сжатом состоянии и хорошо их держит в растянутом. Она может быть топливом, энергоносителем, и в то же время (при должной обработке) древесина может быть гораздо огнеупорней стали! Более того, существуют примеры защиты железных конструкций от огня с помощью обшивки деревом! Этот материал не требует ровным счётом никакого участия человека для собственного возникновения и в то же время, является чрезвычайно ценным ресурсом человечества!

Основные достоинства древесины таковы:

  • относительно низкая стоимость;

  • высокая удельная прочность (отношение предела прочности при растяжении к плотности), примерно равная прочности стали;

  • стойкость к воздействию химически агрессивных сред;

  • экологическая чистота;

  • хорошие теплоизоляционные свойства (рассмотрены в статье про эко-утеплители);

  • небольшой коэффициент линейного расширения вдоль волокон (в деревянных зданиях нет необходимости делать температурные швы).

     Однако, есть у этого природного материала и недостатки, снижающие ее строительные свойства: неоднородность (анизотропность) строения и наличие пороков, гигроскопичность, приводящая к изменению размеров древесины, короблению и растрескиванию, способность к загниванию и возгоранию. Область применения древесины в зданиях I…IV степеней огнестойкости и классов конструктивной пожарной опасности C0…C2 существенно ограничивается ее способностью к возгоранию и распространению опасных факторов пожара по зданию.

   В зависимости от степени переработки древесины различают:

  • Лесные материалы, получаемые путем механической обработки стволов дерева (бревна, пиломатериалы). При таком использовании древесины сохраняются все присущие ей положительные и отрицательные свойства.

  • Готовые изделия и конструкции, изготовляемые в заводских условиях (сборные дома и детали, клееные конструкции и т.д.). Свойства древесины в этом случае используются более рационально.

  • Синтетические материалы, получаемые глубокой переработкой древесины, при которой появляется возможность полнее использовать древесину за счет увеличения выхода сырья для получения целлюлозы и материалов на ее основе, вовлечения в переработку почти всех отходов, даже коры. Используя отходы древесины совместно с синтетическими и минеральными вяжущими, можно изготовлять материалы и изделия, не уступающие по свойствам древесине и даже превосходящие ее  (древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, фанера на основе водостойких клеёв, фибролит и др.). При этом получают значительную экономию пиломатериалов (например, 1 м³ древесно-волокнистых плит заменяет 3...4 м³ пиломатериалов).

  Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость (30-80%), обладает огромной внутренней поверхностью, которая легко сорбирует водяные пары из воздуха. По содержанию влаги древесину подразделяют на:

  • Топляк - максимальная влажность древесины 180%;

  • Мокрая древесина - с влажностью до 100% и более;

  • Свежесрубленная - 35% и выше;

  • Воздушно-сухая - 15...20%;

  • Комнатно-сухая - 8...12 %;

  • Абсолютно сухая древесина - высушенная до постоянной массы при температуре 103+2 0С.

Стандартной считается влажность древесины 12%, при которой определяют и сравнивают ее свойства.

    Изменение влажности древесины от 0 до предела гигроскопичности (в среднем 30%) вызывает изменение ее линейных размеров и объема - усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон. Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0,1%, в радиальном направлении 3...6%, а в тангенциальном 7...12%. Усушка сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что приводит к ее короблению и растрескиванию.

  При температуре 270°С поверхность древесины обугливается с выделением дыма и токсичных продуктов термического разложения, а при температуре 300°С происходит возгорание. При этом скорость обугливания составляет 0,7 мм/мин, а линейная скорость распространения огня достигает 4,4 мм/мин. То есть строительные конструкции из дерева без специальной огнезащитной обработки поверхности имеют класс пожарной опасности не выше К3 и их в качестве несущих элементов можно применять только в зданиях класса конструктивной пожарной опасности не выше C2. Для предотвращения возгорания, применение таких конструкций для строительства стен, перегородок, перекрытий, бесчердачных покрытий, стен лестничных клеток, маршей и площадок лестниц вообще не допускается.

    Таким образом, пожарная опасность необработанной древесины ограничивает возможности ее использования для строительства несущих элементов зданий, в качестве декоративно-отделочного и облицовочного материала на путях эвакуации, в зальных помещениях и т.п.

   Вообще, я не очень хочу раскрывать тему древесины полностью. Древесина - слишком объёмный и широкий термин, заслуживающий подробного анализа и достойный знающего автора. Я же с трудом могу различить 2 - 3 вида древесины... Хвою по запаху отличу, дуб по цвету и плотности, ну а остальные, если только кора будет видна, или ещё какие внешние признаки. Для тех, кто ищет максимально полную информацию о древесине - рекомендую вот этот труд проф. Ванина - "ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ".

13/11/2015

Если кто-нибудь когда-либо интересовался каркасным домостроением, то он просто не мог не слышать об американском плотнике Ларри Хоне (Larry Haun), который снял замечательную серию фильмов по строительству каркасных домов в США и написал на эту же тему несколько книг, получивших невероятную популярность не только в США, но и по всему миру! 

   В разделе сайта, посвящённом деревянным конструкциям, я считаю, он должен занимать первое место!

13/01/2017

Влагостойкая ли OSB? Какова же её паропроницаемость? Не умрём ли мы от вредных выделений? Эти вопросы сотнями плодятся на всех околостроительных форумах и мучают людей, самостоятельно пытающихся разобраться в этом дремучем лесу терминов и определений. Я собрал немного достоверной информации "из первых уст", которая должна ответить на все эти и ещё некоторые вопросы в одном месте!

13/05/2016

Дома бывают разные, прямоугольные, купольные, треугольные, из кирпича или соломы, из стекла или бетона, но у любой жилой конструкции всегда есть как минимум один общий элемент требующий каких-то длинномерных конструкцй перекрытия. Это может быть перекрытие первого или второго этажа, стропила кровли и т.д. В каменных домах некоторые застройщики решают эту задачу железобетонными плитами, но обычно используют деревянный брус большого сечения. И чем больше перекрытие, тем больше нужен брус!

Но есть известные ещё с 70 годов прошлого века альтернативные технологии - двутавровые балки!

31/12/2015

Деревянные балки в каркасном доме всюду! И почти всегда они воспринимают какую-то нагрузку. Разнообразие видов балок и варианты нагрузок могут поставить в тупик многих строителей и не только. Как их рассчитать так, чтобы ничего не рухнуло и желательно, чтобы прогиб не превышал допустимых норм?  Попробуем разобраться!

22/05/2015

Никогда не думал, что придётся в жизни заливать монолитное железо-бетонное перекрытие! И уж точно не подозревал, что способен рассчитать стойки опалубки для этого дела! Однако, жизнь подкинула мне и такое задание. Как результат - написана программа, расчитывающая деревянные элементы для всяких вертикальных стоек (для опалубки, колонн, ферм, опорных раскосов, в общем, для любых сжатых элементов).

16/10/2016

Этот калькулятор очень похож на калькулятор стоек опалубки в предыдущей статье. Основное его отличие - расчёт только одного элемента, а не массива из подпорок. Зато есть некоторые плюшки: калькулятор умеет учитывать всякие подрезки, врезки и прочие ослабления в круглых брёвнах, прямоугольных брусьях и LVL. Расчёт прочности и устойчивости конкретных столбов, опор или колонн здесь предельно упрощён и понятен.

19/01/2016

Некоторые конструктивные решения наших предков со времён СССР обросли какими-то невероятными мифами и легендами. Так, например, случилось с товарищем Деревягиным и его балкой на пластинчатых нагелях. Легенды гласят, что его балка крепче вдвое по сравнению с цельным брусом! И конечно же - это секретно, ибо в Своде Правил о Деревягине нету ни слова!   Предлагаю разобраться в этой мистике!

1/05/2016

Попалась замечательная статья кандидата технических наук А. А. Смирнова (СПб ГАСУ) на тему эволюции однопролётных балок в журнале CтройПРОФИль №3(89) за 2011 год. Да простит меня автор и издатель, но я не смог удержаться от соблазна опубликовать этот замечательный материал на своём сайте.  
      "В основе простейшей пролетной конструкции лежит простая континуальная балка прямоугольного сечения. Мы покажем, что из нее как первоосновы в ходе технической эволюции родились все простые однопролетные и самые совершенные и легкие конструкции."

14/05/2016

   Клеёв существует огромное количество, и разобраться в них сходу очень непросто. Некоторые импортные клеи у потребителя на слуху, например, клейберит, кестокол, хенкель, но это лишь названия брендов, ничего не говорящих о качестве склеивания и назначении клея. Тем не менее, клеи делятся на: канцелярские, хозяйственные, универсальные, конструкционные и т.д. При проектировании несущих элементов из древесины иногда возникает потребность слеивания элементов и вот тут нам бы очень пригодился какой-нибудь конструкционный клей. А чтобы иметь представление о том, какой именно - неплохо было бы знать немножко теории. 

10/10/2016

   Древесину принято сушить. Иногда её сушат на улице под навесом годами, а иногда в специальных сушильных камерах.
   Как оценить качество сушки? Как всегда, всё не просто - одного влагомера для оценки качества сушки будет маловато! Древесина, выгружаемая из сушильных камер, должна соответствовать своему дальнейшему назначению, и для этого придумали целых 4 категории.

10/12/2017

    Существует мнение, что зимний лес имеет наименьшую влажность, поэтому он быстрее сохнет и меньше подвержен поражениям грибков. Однако, всё не так просто. Некоторые породы (ель, например) зимой имеют наибольшую естественную влажность, а грибок на досках не развивается просто из-за низкой температуры. Да и к строительному сезону доска, конечно, успевает подсохнуть. В общем, закупаться зимним лесом стоит, но влажность доски к этому процессу не имеет отношения. Это маленькая заметка о распределении влажности в дереве некоторых пород и сроках естественной сушки.

20/01/2017

    Влажность древесины в расчётах строительных конструкций имеет далеко не последнее значение, от неё зависит прочность на сжатие и на растяжение, усушка и разбухание, растрескивание и деформации. Конечно, для всех относительно точных изделий (таких как паркет или оконный брус, половую доску или мебельные щиты) применяют только предварительно высушенную древесину. Однако, древесина является таким материалом, который может как набирать влагу, так и отдавать её в окружающую среду, независимо от того, сушили её или нет. Какую влажность примет в результате доска - зависит от температуры и влажности среды и называется равновесной. Как формируется эта влажность и как её высчитать - читаем в этой статье.

17/07/2015

Иногда я думаю, что сконструировать 11-и метровую деревянную стропильную ногу без промежуточных опор для своего дома просто невозможно. Но, каждый раз проходя по центральному рынку города, я смотрю на громадный купол, сделанный из дерева, и понимаю, что я просто ещё не нашёл правильной схемы :)  Небольшая заметка о куполе Брестского Центрального Рынка.

22/05/2015

Проблемы определения модуля упругости и его расчёт.

Некоторые иные табличные данные.

Статья в процессе создания, но про модуль упругости уже можно почитать =)

1/06/2015

Табличные данные по сортаменту пиломатериалов хвойных пород по  ГОСТ 24454-80Е, а так же рассчитанные геометрические характеристики сечений по обоим осям, такие как:

- площадь сечения, F;

- моменты инерции, J;

- моменты сопротивления, W;

- радиусы инерции, i.

24/05/2015

Дерево горит. Это общеизвестный факт. Это свойство древесины может как спасти человека в лютые морозы, так и убить его, так что нельзя сказать, что это явный минус древесины. Однако, в строительных конструкциях это свойство не в почёте. Я попытался разобраться, каковы методы борьбы с огнём и в чём их суть в контексте деревянных элементов.

Please reload

Спасибо всем, кто помогает проекту! Любая ваша помощь значима!

Российский руб.

© 2015 «Project - House».  

Сайт Дмитрия Петрова