Краткий исторический обзор развития деревянных конструкций.

Богатейшие лесные ресурсы различных стран, легкость обработки и транспортировки лесоматериалов стали предпосылкой применения древесины в строительстве с древнейших времен. В доисторические времена первобытный человек начал применять дерево для строительства жилых, оборонительных сооружений. Это частоколы сплетенных камышом, с укладкой лежней для пола и для балок крыши, располагаемые вплотную и покрытых сверху слоем земли и дерна. К этому периоду относятся свайные постройки, которые сохранились до сих пор.

В глубой древности появились и примитивные консольные мосты, образованные из двух бревенчатых клеток, засыпанные землей и камнем, продольные бревна которых постепенно выносились в сторону середины реки. Промежуток между концами консолей заполнялся простейшей балочной конструкцией.

При первобытном строе в результате распространения железных орудий появился сруб, соединенный по концам врубками.

Очень большое развитие деревянные сооружения получили в древнем Риме. Благодаря применению плотничного инструмента выполнялись различные виды врубок и осуществлялись рациональные конструкции. Например: мост через реку Тибр (630 г. до н.э.), подводные части которого сохранились до сих пор. Барельеф на колонне Траяна а Риме дает представление о конструкции многопролетного моста через Дунай в 103 г. на 20 каменных промежуточных опорах.

После распада Римской империи дальнейший полуторатысячный период развития конструкций не оставил следов в результате многочисленных войн и перенаселений народов.

Применяющиеся до сих пор деревянные стропильные конструкции в идее двускатных ферм с затяжкой известны были древним римлянам.

Создание совершенно новых деревянных конструкций началось в 16 веке, этому способствовали успехи в развитии механики.математики.

Творцом новых форм того времени стал итальянский архитектор Палладио (1508-1580), предложивший комбинированные сквозные системы конструкций.

Древнерусские зодчии создали целый ряд выдающихся по художественной ценности образцов гражданских и крепостных сооружений. Например: крепостные бревенчатые стены высотой 8 м. и башни, высотой 18 м в Якутии (1683), проезжая башня Николо-Карельского монастыря близ Архангельска (1691), деревянная крепостная стена в Москве, дворец в селе Коломенском, деревянные шлюзы Ладожского канала, шпиль здания Адмиралтейства и т.д.

Дальнейшее развитие деревянного строительства связано с выдающимся ученым Журавским (1821-1891), разработавшим теорию расчета сквозных деревянных ферм, применил в строительстве мостов неразрезные деревянные фермы и т.д.

Шухов (1853-1939) разработал и использовал несколько видов пространственных сетчатых конструкций разработал соединения элементов.

В 20 веке стали применятся индустриальные конструкции: составные балки на клеях и нагелях, метало-деревянные балки, фермы, каркасные и щитовые конструкции различных типов.

Достоинства: малый объемный вес, легкость обработки при достаточно высокой механической прочности, малая тепло- и звукопроводимость, хорошее сопротивление действию газов.

Недостатки: гниение, гигроскопичность, анизотропность, возгораемость.

В несущих ограждающих конструкциях применяется круглый лес (бревна), пиломатериалы (брусья, доски, бруски), клееные заготовки из них, многослойные клееные заготовки из фрезеровочного пиломатериала, фанера, ДСП, фанерные трубы и т.д.

Бревнаd = 14-26 см.; меньшим d – называются подтоварником; уменьшение толщины бревна по длине называются сбегом. Он в среднем равен 1см. в1 м. длины. Толщина бревна определяется по диаметру тонкого конца. Круглые лесоматериалы применяются в строительстве в качестве стенового материала, опор, столбов.

Пиломатериал получают продольной распиловкой бревен, длина от 4-6,5 м. с градацией 0,25 м.: доски – толщиной 100 и менее при соответствии толщины более 2;

брусья толщиной и шириной более 100 мм.,

бруски толщиной до 100 мм. и шириной не более двойной толщины.

По характеру обработка делится на обрезные и необрезные.

Из хвойных пород изготавливают пиломатериал трех видов: доски – толщина 13-40 мм., ширина 80-250 мм.; бруски – толщиной 50-100 мм., шириной 80-200 мм.; брусья – толщиной 130-250 мм., шириной 130-250 мм..

Излиственных пород – длина 1-6,5 м. с градацией 0,25, толщина 13-75 мм., ширина 80-200 мм.. Пиломатериал для клееных конструкций должен иметь влажность не более 15 %, для пролетных сооружений мостов и других несущих конструкций не более 25 %.

Широкие стороны пиломатериала называются пластями, узкие- кромками. Брусья, опиленные с двух сторон называются двух канатными, если часть круглой поверхности остается неопиленной- обзольными, если не обрезана вся кромка- необрезными.

Пороки: косослой, трещины, гниль, сучки.

При проектирование деревянных конструкций необходимо учитывать условии эксплуатации, капитальность здания, степень ответственности здания, огнестойкость, также возможности сырьевой и промышленной базы.

Деревянные конструкции в промышленном строительстве могут применяться в одноэтажных отапливаемых и неотапливаемых зданиях 4 и 5 класса огнестойкости, также 2, 3 класс со смешанным каркасом.

Наиболее распространенные виды конструкций:

1. настилы.
2. щиты – крупные сборные части настила, обшивки или подшивки, соединение поперечными и раскосыми.
3. панели настила или обшивки из дощатого каркаса, оклеенного водостойкой фанерой.
4. балки брусчатые, клееные, различных сечений.
5. колонны брусчатые и клееные.
6. прогоны ( многопролётная балка из дерева, брусьев или двойных досок на ребро.)
7. фермы ( из цельных или клееных стержней.)
8. арки.
9. рамы из стоек и ригелей.
10. шпренгели.

Виды защиты: - конструктивные и химические.

Древесина может гнить только тогда, когда температура не менее 5 и не выше 45 ^оС, влажность не менее 20 и не более 80% и присутствует воздух. В холодное время сухая или мокрая древесина не гниет. Гниение- разрушение древесины грибами.

Конструктивные: -

1. избавить конструкцию от избыточной влаги.
2. изготовленные конструкции из сухой древесины
3. в конструкции не должно быть водостоков.
4. древесина должна быть защищена от капиллярной влаги.

Химическая защита – пропитка антисептиками. Они бывают водостойкими и масляными.

Водостойкие антисептиками – р-ри фтористого и кремфтористого натрия с добавлением красителя. Они не имеют запаха, безопасности, но вымываются водой.

Масляная – креозотовая, антраценовая и сланцевая масла. Они ядовиты, но не вымываются водой.

Защита от горения – пропитка антипиренами, окраска огнезащитными силикатными или другими красками.

Конструктивные меры: отдаление от источника нагревания огнезащитными преградами, применение беспустотных деревянных конструкций, применение массивных конструкций, использование в отделке несгораемых материалов.

Древесина для деревянных конструкций делится по качеству на 3 категории, зависящие от насыщенности сучками.