3 Текстура древесины Текстурой древесины называют рисунок на ее поверхности, образованный в результате перерезания годичных колец и волокон. О красивой поверхности древесины говорят, что она имеет богатую текстуру. Красивые текстуры имеют дуб, ясень, а также растущие в Африке, Америке, Австралии породы красного дерева, дающие древесину красного цвета различных оттенков.
4 Пиломатериалы и древесные материалы При продольной распиловке стволов деревьев на лесопильных рамах получают различные пиломатериалы: брусья, бруски, доски, плестины, четвертины и горбыли. Пиломатериалы имеют следующие элементы: плести, кромки, ребра и торцы. В качестве конструкционного материала широко применяют фанеру, древесностружечные плиты (ДСП), древесноволокнистые плиты (ДВП).
19 Графическая документация Прежде чем изготовить какую-либо деталь, выполняют ее технический рисунок, эскиз или чертеж. Такие изображения будущего изделия называют графической документацией. Технический рисунок-это наглядное объемное изображение предмета, выполненное от руки с указанием размеров и материала. Эскиз представляет собой изображение детали от руки с указанием размеров и сохранением соотношений между ее частями. Чертежом называют изображение изделия, вычерченное с помощью чертежных инструментов по определенным правилам.
20 Этапы создания изделий из древесины Для того чтобы изготовить какое-либо изделие, необходимо выполнить ряд действий, то есть пройти ряд этапов. Прежде всего надо заранее продумать, из каких материалов будет состоять изделие Вначале изображают изделие в виде технического рисунка, эскиза или чертежа. Подбирают качественную заготовку из древесины необходимой породы. Размечают заготовку, проверяя размеры несколько раз. Затем строгают, пилят, зачищают и отделывают ее, превращая в готовое изделие. Изготовленное изделие необходимо проверить на прочность, испытать. Если обнаружатся какие-то недостатки, то надо найти причины их возникновения и устранить.
Предмет: Технология (мальчики). Раздел «Технология обработки древесины. Элементы машиноведения»
Место проведения: мастерская Сахаптинской СОШ
Тема урока: Древесина как природный конструкционный материал..
Тип урока: комбинированный.
Методы обучения: устный опрос, рассказ, демонстрация наглядных пособий, практическая работа.
Литература: Учебник В.Д. Симоненко.
Оборудование: образцы различных пород древесины.
Цели урока:
изучить с учащимися породы древесины, структуру и обрасти ее применения.
воспитать интерес к учению.
выработать умение опознавания породы древесины на глаз.
Организационно часть.
Теоретическая часть.
Повторение пройденного материала.
Из каких основных частей состоит столярный верстак?
Для какой цели служат передний и задний винтовые зажимы?
Перечислите правила за столярным верстаком.
Объяснение нового материала:
Лесные массивы занимают в нашей стране площадь свыше 700 миллионов гектаров. Несмотря на такие огромные лесные богатства, все должны бережно относиться к лесу, так как он существенно влияет на климат, на растительный и животный мир Кроме того, лес имеет большое народнохозяйственное значение. Главный его продукт - древесина - применяется в строительстве, мебельном, спичечном производстве, химической промышленности и др. Лесные богатства в нашей стране охраняются законом.
Из чего же состоит дерево?
Дерево состоит из ствола, корня, сучьев, листьев и хвои. Деревья имеющие листву называют лиственными , а имеющие хвою – хвойными . К лиственным породам относятся береза, липа, осина, ольха, дуб и др., к хвойным породам – сосна, ель, кедр, пихта, лиственница.
Вершина ствола дерева вместе с сучьями образует крону.
Крона - это одна из трех основных частей дерева, выполняющая при его жизни определенные функции. Листья или хвоя кроны усваивают углерод из воздуха, образуя на солнце органические вещества, идущие на построение растительного организма дерева.
Другая часть дерева - корни. Их можно сравнить с фундаментом и сваями, которые удерживают ствол дерева в вертикальном положении.
Третья часть дерева - ствол. Он удерживает тяжелую крону и служит проводником питательных веществ поступающих от корней и поступающих в листья.
Ствол - самая ценная часть дерева.
Древесина как природный конструкционный материал получается из стволов деревьев при распиливании их на части.
Ствол дерева имеет более толстую (комлевую) часть у основания и более тонкую - вершинную. Поверхность ствола (рис. 2) покрыта корой (7). Кора является ка бы одеждой для дерева, состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего - лубяного. Пробковый слой коры является отмершим. Лубяной слой (6) - проводник соков, питающих дерево. Основная внутренняя часть ствола дерева состоит из древесины. В свою очередь, древесина ствола состоит из множества слоев, которые на разрезе видны как годичные кольца (4).
Что можно узнать по числу годичных колец?
Рыхлый и мягкий центр дерева называют сердцевиной (1) . От сердцевины к коре в виде светлых блестящих линий простираются сердцевинные лучи (2). Сердцевинные лучи создают рисунок (текстуру) древесины.
Камбий (5) – тонкий слой живых клеток, расположенный между корой и древесиной. Только с камбия происходит образование новых клеток и ежегодный прирост дерева по толщине. «Камбий» - от латинского «обмен» (питательными веществами).
(рис 1)
Основные разрезы ствола. (рис. 2)
Для изучения строения древесины различают три основных разреза ствола. По ним выявляются рназличные свойства и рисунки древесины. Разрез (1), проходящий перпендикулярно сердцевине ствола, называют торцевым . Он перпендикулярен годичным кольцам и волокнам. Разрез (2), проходящий через сердцевину ствола, называют радиальным . Он параллелен годичным слоям и волокнам. Тангенциальный разрез (3) проходит параллельно сердцевине ствола и удален от нее на некоторое расстояние
(рис. 2)
Давайте рассмотрим строение и область применения.
Породы древесины. (рис. 3)
Их определяют по следующих характерным признакам: текстуре, запаху, твердости, цвету.
Сосна . Хвойная порода. Мягкая. Пропитана смолистыми веществами. Древесина красного цвета с ярко выраженной текстурой. Применяется для изготовления окон и дверей, полов и потолков, мебели. В строительстве судов, вагонов, мостов.
Ель . Хвойная порода. Мягкая. Пропитана смолистыми веществами. Цвет белый с желтым оттенком. Применяется для изготовления музыкальных инструментов, мебели, окон и дверей.
Лиственница. Плотность лиственницы выше сосновой на 30%. Пролежав долго в воде - становится твердой как камень. Из коры изготовляют красно-коричневую краску. Применяется для изготовления домов, колес, посуды, мостов.
Кедр. Ядровая порода. У древесины кедра широкая белая заболонь с желтым оттенком и розовато-охристым ядром. Применяется для половицы, мебели, карандашей.
Береза . Лиственная порода. Твердая. Цвет белый с буроватым оттенком. Применяется для изготовления музыкальных фанеры, мебели, посуды, ружейных лож, лыж.
Осина . Лиственная порода. Мягкая. Цвет белый с зеленоватым оттенком. Склонна к загниванию. Используется для изготовления спичек, посуды, игрушек, бумаги.
Липа . Лиственная порода. Мягкая. Цвет белый с розовым оттенком. Применяется для изготовления посуды, чертежных досок, карандашей, изделий с художественной резьбой.
Дуб . Лиственная порода. Твердая. Цвет светло-желтый с коричнево-серым оттенком и ярко выраженной текстурой. Применяется для изготовления мебели, паркета, облицовывания ценных изделий, мостов и вагонов.
(рис. 3)
Наиболее красивую текстуру имеют такие породы как дуб, ясень и различные виды красного дерева. Эти породы строгают на тонкие листы – шпон, а затем их наклеивают ценные изделия.
3. Практическая работа: определить породы древесины по образцам, выданным учителем.
1. Изучить описание и таблицу пород деревьев.
2. Выписать в тетрадь основные признаки, по которым определяются породы древесины.
3. Определить породы древесины по образцам, выданным учителем.
III . Итог урока: проверка практической работы.
IV . Задание на дом : выучить определения. 2, стр. 12-15.
План-конспект урока составил учитель технологии Сахаптинской СОШ Крюков Иван Евгеньевич
Древесина - один из самых распространенных материалов, который люди научились обрабатывать еще в древности. Огромное количество изделий из древесины окружает нас и сейчас: предметы домашнего обихода, мебель, спортивный инвентарь, музыкальные инструменты и многое другое.
В 5 классе вы освоите основные операции и приемы обработки древесины, научитесь применять разнообразные инструменты, с помощью которых можно изготовить простые и полезные вещи.
Постигнув основы художественной резьбы, вы сможете украсить изделиями из древесины вашу комнату, кухню, сделать подарок друзьям и близким.
Приобретенные умения всегда пригодятся вам в жизни.
Древесину как строительный и конструкционный материал получают из стволов деревьев. При изготовлении различных изделий из древесины необходимо учитывать породу дерева. Из уроков природоведения вы знаете, что деревья, имеющие листву, называют лиственными, а имеющие хвою - хвойными. Лиственными деревьями являются береза, осина, липа, ольха и другие породы. Хвойными деревьями являются сосна, ель, кедр, пихта, лиственница и др.
Ствол дерева (рис. 79) имеет толстую часть - комель и тонкую - вершину. Снаружи ствол покрыт корой. Кора состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего - лубяного.
Рис. 79. Строение ствола дерева: 1 - сердцевина; 2 - годичные кольца; 3 - ядро; 4 - заболонь; 5 - камбий; 6 - лубяной слой; 7 - пробковый слой
Пробковый слой коры - отмерший, а лубяной служит проводником питательных веществ от корней к кроне.
Древесина - это основная внутренняя часть ствола. Она состоит из множества слоев - годичных колец. За каждый год ствол прирастает со стороны слоя камбия на одно кольцо. Кольцо состоит из мягкой древесины внутри и твердой - снаружи. По числу годичных колец определяют возраст дерева.
Годичные кольца образованы расположенными вдоль ствола волокнами древесины. Волокно состоит из вытянутых цепочек древесных клеток.
Рыхлый и мягкий центр ствола дерева называют сердцевиной. От сердцевины к коре в виде светлых блестящих линий расходятся сердцевинные лучи. Они проводят воду, воздух и питательные вещества внутрь дерева. У некоторых пород деревьев сердцевинные лучи создают красивый рисунок на радиальном разрезе ствола.
Породы древесины определяются по следующим характерным признакам: принадлежности к лиственным или хвойным, по запаху, текстуре, твердости и цвету. Если разрезать древесину вдоль волокон, на плоскости разреза будет виден характерный рисунок. Этот рисунок называют текстурой. О красивой поверхности древесины говорят, что она имеет богатый рисунок. Текстура древесины некоторых пород дерева показана на рисунке 80.
Рис. 80. Текстура древесины: а - ореха; б - карельской березы; в - красного дерева
Из древесины получают различные древесные пиломатериалы,
При распиливании стволов деревьев в поперечном направлении получают бревна, а в продольном - такие виды пиломатериалов, как брус, бруски, доски, пластины, четвертины, горбыль (рис. 81).
Рис. 81. Пиломатериалы: а - брус четырехкантный; б- брус двухкантный; в - бруски; г - доска обрезная; д - доска необрезная; е - пластина; ж - четвертина; з - горбыль; 1 - пласть, 2 - кромка, 3 - торец, 4 - ребро
Брус - пиломатериал толщиной и шириной более 100 мм. Если брус опилен с двух сторон, то его называют двухкантным, а если с четырех сторон, то четырехкантным.
Брусок - пиломатериал толщиной менее 100 мм и шириной менее двойной толщины.
Доска - пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины.
Пластины получаются при продольном распиливании бревна пополам, а четвертины - на четыре части.
Горбыль - выпиленная боковая часть бревна.
Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласти, кромки, ребра и торцы.
Пластью называют широкую, а кромкой - узкую плоскость пиломатериала.
Торцом называют торцевой срез (плоскость) пиломатериала.
Ребром является линия пересечения плоскостей пиломатериала.
Наряду с пиломатериалами используются древесные материалы, получаемые иными способами. К ним относятся: фанера, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты.
Фанера является конструкционным древесным материалом. Ее получают путем наклеивания друг на друга трех и более листов лущеного шпона (рис. 82).
Рис. 82. Склеивание фанеры: а - листы шпона; б - фанера
Лущеный шпон получают срезанием широкой стружки с вращающегося бревна (чурака) острым ножом на лущильном станке (рис. 83). При этом бревно, как рулон, раскатывается в ленту шпона.
Рис. 83. Схема получения лущеного шпона: 1 - бревно; 2 - нож; 3 - прижим; 4 - лента шпона
Ленту шпона разрезают на квадратные листы, которые высушивают в сушилках. Затем листы намазывают клеем, накладывают друг на друга так, чтобы волокна соседних листов были перпендикулярны, и склеивают под прессом. Так получается фанера.
Фанера прочнее древесины, почти не рассыхается и не растрескивается, хорошо гнется и обрабатывается. Ее применяют в строительстве домов, изготовлении мебели, машиностроении.
Лущеный шпон применяют для изготовления изделий из гнутоклеёной древесины, например стульев, ящиков, столов, клюшек.
Древесно-стружечные плиты (ДСП) получают путем одновременного прессования и склеивания измельченной древесины в виде стружек, опилок, древесной пыли. ДСП изготовляют толщиной 10-26 мм. Эти плиты прочны, почти не коробятся. Из них делают мебель, двери, перегородки, стены, полы. Однако ДСП выделяют вредные для здоровья вещества. Поэтому их нежелательно применять в жилых помещениях.
Древесно-волокнистые плиты (ДВП) (оргалит) получают прессованием в виде листов пропаренной и измельченной до отдельных волокон древесной массы. У оргалита ровная и гладкая поверхность серого цвета, он хорошо гнется. Применяют ДВП для внутренней отделки помещений - стен, потолков, полов, а также для изготовления мебели и дверей.
Существенным недостатком фанеры, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит является то, что они боятся сырости. Под действием влаги фанера расслаивается, а плиты разбухают, теряют прочность и рассыпаются.
Практическая работа № 23
Определение пород древесины, пиломатериалов и древесных материалов
Вам потребуются: образцы пиломатериалов, фанеры, ДСП, ДВП.
Порядок выполнения работы
- Используя таблицу 5, определите породу древесины выданных учителем образцов по характерным признакам.
- Рассмотрите образцы пиломатериалов и определите их названия.
- Найдите в пиломатериалах пласть, кромку, торец, ребро.
- Найдите среди образцов фанеру, ДСП и ДВП.
Таблица 5
|
Номер
|
Вид
|
Свойства |
Порода
|
|||
|
Цвет |
Запах |
Твердость |
Текстура |
|||
Новые понятия
Ствол, комель, вершина, кора; годичные кольца, волокна, сердцевина, сердцевинные лучи, текстура; пиломатериалы (брус, брусок, доска, пластина, четвертина); пласть, кромка, торец, ребро; древесные материалы (фанера, ДСП, ДВП); шпон.
Контрольные вопросы
- Чем различаются дерево и древесина?
- Какие породы деревьев наиболее распространены в вашей местности?
- Где применяется древесина сосны, березы, дуба?
- Как образуются годичные кольца дерева?
- Перечислите и опишите известные вам пиломатериалы.
- Чем отличаются древесные материалы от древесины?
- Что такое шпон и где его применяют?
- Как получают фанеру, ДСП, ДВП?
- Вспомни, какой материал называют конструкционным.
- Из какого сырья изготавливают бумагу, картон?
- Назови конструкционные материалы, которые используют для производства автомобилей, самолетов, сооружения домов, изготовления домашней мебели. Где изготавливают указанные материалы и какое сырье для этого используют?
Развитие современной техники и технологий зависит от производства и использования разнообразных конструкционных материалов: древесины, металла, пластичных масс, стекла и т.п. Большое распространение получило использование древесины. Изделия из нее применяют практически во всех сферах нашей жизни. Из этого материала изготавливают бумагу, картон, искусственный шелк, пластмассу, мебель, элементы зданий, музыкальные инструменты и сувениры и много других нужных вещей.
Все древесные породы делят на две группы: хвойные и ли- ственные (рис. 13).
Рис. 13. Породы деревьев: а – хвойные; б – лиственные
Хвойные породы имеют листья в форме игл. К ним принадлежат: ель, сосна, кедр, лиственница, пихта и т.п. Лиственными породами являются ольха, липа, дуб, бук, граб и другие (рис. 14).
Рис. 14. Древесина различных пород деревьев: а – дуб; б – липа; в – береза; г – ольха; д – ель; е – сосна
Деревья используют для изготовления конструкционных древесных материалов. Древесные материалы легко поддаются обработке различными режущими инструментами: пилками, ножами, долотами, сверлами, напильниками и другими. Элементы конструкций из древесных материалов надежно и крепко соединяются гвоздями, шурупами, а также склеиванием. Деревья – самые высокие из всех растений, хотя есть среди них и карлики, до нескольких сантиметров высотой (рис. 15).
Рис. 15. Высокорослые (а) и карликовые (б) деревья
Рис. 16. Строение дерева
Каждое дерево состоит из трех частей: корня, ствола и кроны (рис. 16).
Корень всасывает из почвы влагу и растворенные в ней питательные вещества и проводит их к стволу.
Ствол – это основная часть дерева. Он проводит воду с растворенными в ней питательными веществами от корня к веткам и листьям.
Крона – верхняя часть дерева, состоящая из веток и листьев. Листья деревьев впитывают углекислый газ, а выделяют кислород, поэтому леса называют «легкими планеты». Они улучшают состояние окружающей среды, очищая воздух и воду, способствуют развитию растительного и животного мира – всего живого на Земле.
Охрана природы – важная обязанность каждого человека. В Украине охрана природных ресурсов стала одним из самых главных заданий, а такие редкие деревья, как лиственница польская, сосна кедровая, сосна меловая, дуб австрийский, береза днепровская и другие, занесенные в Красную книгу Украины, охраняются законом и запрещены для промышленного использования.
В нашей стране есть лесхозы – специализированные лесные хозяйства, в которых производится выращивание деревьев для промышленной переработки и производства древесных материалов. Они выращивают разные породы деревьев на огромных территориях. Через определенное время, когда дерево достигнет промышленного возраста, то есть будет иметь определенную высоту и диаметр ствола, осуществляют его заготовку. При этом лесные хозяйства заботятся и о возобновлении лесных насаждений – наместах спиленных деревьев высаживают новые молодые деревья.
В лесных хозяйствах деревья сначала спиливают (рис. 17, а). Потом очищенные от веток стволы, которые называют хлыстами, перемещают к месту отгрузки. Этот процесс называют трелевкой. Для трелевки используют специальные трелевочные трактора (рис. 17, б). Потом древесину загружают и транспортируют на специальную эстакаду, где хлысты распиливают на части – колоды. Этот процесс называют раскряжевыванием (рис. 18).
Рис. 17. Заготовка древесины: а – спиливание; б – трелевка
Рис. 18. Раскряжевывание древесины
Колоды называют деловой древесиной, а вершину хлыста (где много сучков) – дровяной (рис. 19).
Рис. 19. Деловая (а) и дровяная (б) древесина
Рис. 20. Пилорама
Для получения древесных материалов деловую древесину разрезают вдоль ствола на специальных машинах – пилорамах (рис. 20). Предприятия, производящие обработку древесины, называются деревообрабатывающими. На них перерабатывают также отходы древесины: опилки, кору, ветки, корень. Из них изготавливают различные материалы: клей, искусственный шелк, бумагу, картон, древесные плиты и т.п.
В результате распиловки деловой древесины образуются разнообразные древесные пиломатериалы (рис. 21). Из пиломатериалов изготавливают разнообразные изделия. Однако, чтобы изделие было надежным в использовании, имело привлекательный внешний вид и ряд других качественных признаков, необходимо учитывать при его изготовлении особенности строения древесины. Ее изучают по трем разрезам ствола: поперечному (торцевому), радиальному и тангенциальному (рис. 22).
Рис. 21. Виды пиломатериалов
Рис. 22. Основные разрезы ствола дерева: 1 – тангенциальный; 2 – радиальный; 3 – поперечный (торцевой)
Рис. 23. Годовые кольца на поперечном разрезе ствола
Рис. 24. Текстура некоторых пород древесины: а – дуб; б – береза; в – орех; г – граб
По поперечному разрезу ствола и количеству колец, которые видны на нем, можно определить, сколько дереву лет, как быстро оно росло, как изменялась за время его роста погода и т.п. (рис. 23). На поперечном разрезе наблюдается чередование светлых и темных колец.
Разрез древесины вдоль ствола через сердцевину называют радиальным. На нем видны продольные полосы, образовавшиеся в результате роста дерева. Разрезав ствол на некотором расстоянии от сердцевины, получают тангенциальный разрез. На нем можно увидеть характерный для каждого дерева рисунок определенного цвета, который называют текстурой (рис. 24). Она зависит от особенностей строения каждой породы древесины и направления разреза ствола.
О других свойствах древесных материалов ты узнаешь из следующих параграфов учебника.
Лабораторно-практическая работа № 3. Ознакомление с текстурой древесных материалов
Оборудование и материалы: столярный верстак, образцы разных пород древесины, лупа, набор цветных карандашей, линейка, мел.
Последовательность выполнения работы
- Рассмотри образцы различных пород древесины.
- Обозначь каждый образец мелом.
- Сравни текстуру каждого образца древесины с текстурой разных пород древесины, изображенных на рисунке 24 учебника.
- Объясни, в чем сходство и отличие образцов (размещение и ширина годовых колец, цвет древесины, запах, другие признаки).
- По вышеупомянутым свойствам и рисунку соответствующей текстуры, изображенному в учебнике, определи породу древесины.
- Заполни таблицу по следующему образцу:
Новые термины
лиственная порода, хвойная порода, корень, ствол, крона, деловая древесина, дровяная древесина, промышленный возраст, хлыст, колода, раскряжевывание, текстура.
Основные понятия
- Брус – опиленная четырехгранная колода.
- Красная книга Украины – книга, в которой записаны растения и животные, охраняемые государством и запрещенные для промышленного использования.
- Пилорама – устройство с электромотором, предназначенное для распиловки колод на пиломатериалы.
- Питательные вещества – растворенные в воде вещества, питающие растение.
- Порода дерева – совокупность определенных признаков, свойств, которыми характеризуется дерево.
- Природные ресурсы – запасы чего-либо в природе, которые можно использовать в случае необходимости.
- Свойство, признак – особенность, характерная чему-либо (например, запах, цвет, звукопроводимость и т.п.).
Закрепление материала
- Какие породы древесины относят к хвойным? К лиственным?
- Какие древесные материалы изготавливают на деревообрабатывающих предприятиях?
- Что называют текстурой древесины?
- Каково строение дерева?
- Какие виды пиломатериалов ты знаешь?
- Охарактеризуй роль леса в жизни человека.
- Как влияют зеленые насаждения на улучшение окружающей природной среды?
- Какие деревья твоего региона занесены в Красную книгу Украины?
Тестовые задания
1. К хвойным породам принадлежат
-
А береза
Б сосна
В ольха
Г дуб
Д ель
Е граб
2. К пиломатериалам принадлежат
-
А хлыст
Б брус
В колода
Г доска
Д все вышеупомянутые
Е ни один из указанных
3. Что изготавливают из колод?
-
А столы
Б пиломатериалы
В стулья
4. К лиственным породам принадлежат
-
А клен
Б ель
В осина
Г сосна
5. Как называется естественный рисунок на обработанной поверхности древесины?
-
А структура
Б продольные полосы
В текстура
Г заболонь
Основные свойства древесины как конструкционного материала. Достоинства и недостатки.
Плотность.
Температурное расширение. α
Теплопроводность λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС.
.
Теплоемкость С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.
Механические свойства древесины
прочностью - способностью сопротивляться разрушению от механических воздействий; жесткостью - способностью сопротивляться изменению размеров и формы; твердостью - способностью сопротивляться проникновению другого твердого тела; ударной вязкостью - способностью поглощать работу при ударе.
Древесина, как и другие строительные материалы, имеет свои достоинства и недостатки.
Достоинства:
Наличие широкой, постоянно возобновляемой сырьевой базы;
Относительно малая плотность;
Высокая удельная прочность - отношение предела прочности при растяжении вдоль волокон к плотности: 100/500 = 0,2 (примерно равная стали);
Стойкость к солевой агрессии, к 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 шириной 200 мм эквивалентна по теплопроводности кирпичной стене шириной 640 мм;
Малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон - в деревянных зданиях нет необходимости устраивать температурные швы и подвижные опоры;
Меньшая трудоемкость механической обработки, возможность создания гнутоклееных конструкций.
Недостатки:
Анизотропия строения древесины;
Подверженность загниванию и поражению жуками-древоточцами;
Сгораемость в условиях пожара;
Изменение физико-механических характеристик под воздействием различных факторов (влаги, температуры);
Усушка, разбухание, коробление и растрескивание под влиянием атмосферных воздействий;
Наличие пороков (сучки, косослой и других), существенно снижающих качество изделий и конструкций;
Ограниченность сортамента лесоматериалов.
Виды конструкционных пластмасс Их физико-механические характеристики. Достоинства и недостатки. Область применения.
В зависимости от вида смол под влиянием на них температуры, пластмассы делятся на два вида: а) термопластичные пластмассы (или термопласты) на основе термопластичных смол; б) термореактивные (реапласты) на основе термореактивных смол.
Термопластичные пластмассы обычно называются по связующему веществу, исходя из наименования мономера с добавлением приставки «поли-»(поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и др.)
Термореактивные - по виду наполнителя (стеклопластики, древесные пластики и др.)
В зависимости от структуры пластмассы можно разделить на две основные группы:
1) пластмассы без наполнителя (не наполненные);
2) пластмассы с наполнителем (наполненные).
К пластмассам, которые находят и будут находить в будущем наибольшее применение в строительных конструкциях относятся стеклопластики, оргстекло, винипласт, полиэтилен, тепло- и звукоизоляционные материалы, древесные пластики.
Стеклопластики.
Стеклопластики представляют собой материалы, состоящие из стекловолокнистого наполнителя и связующего.
В качестве связующего обычно используются термореактивные смолы (полиэфирная, эпоксидная, фенолоформальдегидная). Стеклянное волокно является армирующим элементом, прочность которого достигает 1000-2000 МПа. Основой стекловолокон являются элементарные волокна.
Элементарные волокна (первичные нити) получают из расплавленной стеклянной массы, вытягивая ее через небольшие отверстия- фильеры; элементарные волокна (порядка 200) диаметром 6-20 мкм объединяют в нити, а несколько десятков нитей- в жгуты (крученые нити).
В стеклопластиках, применяемых в строительстве, используют следующие стекловолокнистые наполнители:
а) прямолинейные непрерывные волокна, вводимые в виде жгутов, нитей или элементарных волокон.
б) рубленое стекловолокно в виде хаотически расположенных отрезков длиной приблизительно 50 мм.
Механические свойства стеклопластиков зависят от вида стекловолокнистого наполнителя. Наиболее высокими механическими свойствами обладают стеклопластики, армированные непрерывным прямолинейным стекловолокном. В направлении волокон их прочность достигает 1000 МПа при растяжении, а модуль упругости до 40000 МПа, однако, в поперечном направлении прочность стеклопластиков не велика (примерно в 10 раз меньше).
Все стеклопластики, армированные в одном или в двух взаимноперпендикулярных направлениях, являются материалами анизотропными.
Стеклопластики, армированные рубленым стекловолокном, являются изотропными материалами.
Существуют следующие виды стеклопластиков:
1) Пресс - материалы типа СВАМ (стекловолокнистый анизотропный пресс- материал) является одним из первых высокопрочных стеклопластиков, полученных путем прессования стеклошпонов (шпонов из однонаправленного стекловолокна).
Получают его таким образом: после намотки определенного числа слоев пропитанной нити однонаправленный материал срезают. В развертке он представляет собой квадратный лист размером 3х3 м 2 . Затем поворачивают лист на 90 градусов и вновь наматывают слой нитей. Таким образом, получается стеклошпон с взаимно-перпендикулярным расположением волокон. Предел прочности СВАМ при растяжении и сжатии составляет 400-500 МПа, а при изгибе, приблизительно, 700 МПа.
2) Пресс - материалы АГ-4С и АГ-4В.
АГ-4С представляет собой однонаправленную ленту, полученную на основе крученых стеклянных нитей и аминофинолоформальдегидной смолы. АГ-4С предназначается для получения высокопрочных изделий методом прямого прессования или намотки.
Пределы прочности при сжатии и изгибе ниже, чем у СВАМ – 200-250 МПа, а при растяжении несколько выше.
Пресс – материал типа АГ-4В представляет собой стекловолокнит на основе срезов первичной нити. Специально подготовленный стекловолокнистый наполнитель смешивают с фенолоформальдегидной смолой, затем сушат.
Стеклопластики типа СВАМ, АГ-4С и АГ-4В используют для изготовления соединительных деталей (болтов, фасонок) и для профильных изделий, эксплуатируемых в химически агрессивных средах, где металл быстро корродирует. Все перечисленные стеклопластики являются светонепроницаемыми. Однако, в строительстве чаще всего применяют светопрозрачные стеклопластики. У нас в стране в больших объемах выпускается светопроницаемый полиэфирный листовой стеклопластик.
3) Полиэфирный стеклопластик изготавливают на основе рубленого стекловолокна и прозрачных полиэфирных смол, благодаря которым полиэфирный стеклопластик является светопроницаемым. Выпускается он в изделиях в виде волнистых или плоских листов, часто имеющих различные окраски. Прочностные характеристики существенно ниже, чем у предыдущих материалов, и составляют 60-90 МПа при растяжении и сжатии.
Полиэфирные стеклопластики получили широкое применение в ограждающих конструкциях (стеновые и кровельные панели), лестничных ограждениях и балконных ограждениях, навесах т.п. конструкциях. Весьма перспективны стеклопластики для совмещенных пространственных конструкций.
Древесные пластики.
Материалы, полученные на основе переработки натуральной древесины, соединенные синтетическими смолами называют древесными пластиками.
Древеснослоистые пластики (ДСП) изготавливают из тонких листов березового (иногда ольхового, липового или букового) шпона, пропитанного смолой и запрессованного при высоком давлении 150-180 кг\см 2 и температуре t=145-155ºC.
В зависимости от взаимного расположения слоев шпона в пакете, различают 4 основных марки ДСП:
ДСП-А – все слои параллельны друг другу, ДСП-Б – через каждые 10-12 параллельных слоев один поперечный, ДСП-В – перекрестное расположение, причем наружные слои располагаются вдоль плиты, ДСП-Г – звездообразная, каждый слой смещен по отношению к предыдущему на 25-30º.
Во всех случаях прочность ДСП превышает прочность цельной древесины, а для некоторых марок при действии усилий вдоль волокон шпона не уступает прочности стали.
В настоящее время в связи еще с высокой стоимостью ДСП, он применяется в основном для изготовления средств соединения элементов конструкций.
Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины (опилок), склеенных канифольной эмульсией. Сырьем для ДВП являются отходы лесопиления и деревообработки. Для изготовления твердых и сверхтвердых плит в древесноволокнистую массу добавляют фенолоформальдегидную смолу. При длительном действии влажной среды, древесноволокнистая плита весьма гигроскопична, набухает по толщине и теряет прочность, поэтому во влажных условиях применять ДВП не рекомендуется. Прочность сверхтвердых плит ДВП плотностью не менее 950 кг\м 3 при растяжении составляет около 25 МПа.
Древесностружечные плиты (ПС и ПТ) получают путем горячего прессования древесных стружек, перемешанных, вернее опыленных фенолоформальдегидными смолами.
Древесностружечные плиты в зависимости от плотности подразделяют на:
Легкие γ=350-500 кг\м 3
Средние ПС γ=500-650 кг\м 3
Тяжелые ПТ γ=650-800 кг\м 3
Прочность плит ПТ и ПС при растяжении составляет соответственно 3,6-2,9 МПа и 2,9-2,1 МПа. ПС и ПТ являются дешевым и доступным материалом, он широко используется в строительстве в качестве перегородок, подвесных потолков. Влагопоглощение плит колеблется в широких пределах, при этом они разбухают по толщине на 30-40%.
Воздухонепроницаемые ткани - новый, необычный конструкционный материал, состоящий из текстиля и эластичных покрытий.
Технический текстиль является прочностной основой воздухонепроницаемых тканей. Он изготовляется из высокопрочных синтетических волокон. Полиамидные волокна типа «капрон» применяются наиболее широко. Они имеют высокую прочность, значительную растяжимость и малую стойкость против старения. Полиэфирные волокна типа «лавсан» менее растяжимы и более стойки против старения.
достоинств этого материала:
недостатки
Применение пластмасс в качестве материала для строительных конструкций объясняется рядом достоинств этого материала:
Высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс (кроме пенопластов) 50-100 НПа, а для некоторых стеклопластиков прочность достигает 1000 НПа;
Малой прочностью (объемной массой) находящихся в пределах от 20 (для пенопластов) до 2000 кг\м 3 (для стеклопластиков);
Стойкостью к воздействию химически агрессивных сред;
Биостойкостью (неподверженность гниению);
Простотой формообразования и легкой обрабатываемостью;
Высокими электроизоляционными свойствами и некоторыми другими положительными свойствами.
Вместе с тем пластмассы имеют и недостатки , такие, например, как деформативность, ползучесть и падение прочности при длительных нагрузках, старение (ухудшение эксплуатационных свойств во времени), сгораемость, использование в качестве сырья дефицитных нефтепродуктов.
Влияние недостатков пластмасс можно уменьшить разными путями. Так, уменьшение деформативности добиваются применением рациональных форм поперечного сечения конструкций (трехслойные, трубчатые).
Сгораемость и старение можно уменьшить путем введения специальных добавок.
Физические свойства
Плотность. Древесина относится к классу легких конструкционных материалов. Ее плотность зависит от относительного объема пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Свежерубленая древесина имеет плотность 850 кг/м 3 . Расчетная плотность древесины хвойных пород в составе конструкций в помещениях со стандартной влажностью воздуха 12% принимают равной 500 кг/м 3 ., в помещении с влажностью воздуха более 75% и на открытом воздухе – 600 кг/м 3 .
Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль и под углами к волокнам. Коэффициент линейного расширения α вдоль волокон составляет (3 ÷ 5) ∙ 10 -6 , что позволяет строить деревянные здания без температурных швов. Поперек волокон древесины этот коэффициент меньше в 7 – 10 раз.
Теплопроводность древесины благодаря ее трубчатому строению очень мала, особенно поперек волокон. Коэффициент теплопроводности сухой древесины поперек волокон λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС. Брус толщиной 15 см эквивалентен по теплопроводности кирпичной стене толщиной в 2,5 кирпича (51 см)воле, а так жетакже при распиловке бревен в результате их сбега.
ластями, опильных станках. .- торцами.ниванию, чем хвой .
Теплоемкость древесины значительна, коэффициент теплоемкости сухой древесины составляет С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.
Еще одним ценным свойством древесины является ее стойкость ко многим химическим и биологическим агрессивным среда. Она является химически более стойким материалом, чем металл и железобетон. При обычной температуре плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину. Большинство органических кислот при обычной температуре не ослабляют древесину, поэтому она часто используется для конструкций в условиях химически агрессивных сред.
Механические свойства древесины характеризуются: прочностью - способностью сопротивляться разрушению от механических воздействий; жесткостью - способностью сопротивляться изменению размеров и формы; твердостью - способностью сопротивляться проникновению другого твердого тела; ударной вязкостью - способностью поглощать работу при ударе.
Для изготовления деревянных несущих конструкций обычно применяют лесные материалы хвойных пород: сосну, ель, лиственницу, кедр и пихту. Среди лесных насаждений России хвойные леса наиболее распространены. Древесина хвойных пород превосходит по прочности древесину большинства распространенных лиственных пород и меньше подвержена загниванию. Стволы хвойных деревьев имеют более правильную форму, что позволяет полнее использовать их объем. Наиболее часто используется сосна.
Сосна, по месту произрастания делится на сосну мяндовую и сосну рудовую. Мяндовая предпочитает низменные почвы, древесина ее неплотная, рыхлая, менее слоистая чем у рудовой сосны и поэтому склонна к загниванию во влажной среде. Она очень хорошо обрабатывается, прекрасно пропитывается и мало подвержена короблению. Рудовая сосна, в отличие от мяндовой, произрастает на холмах, различных возвышенностях и предпочитает каменистую суглинистую или супесчаную почву. Древесина ее смолиста и мелкослойна, обладает достаточно высокой плотностью. Именно эти качества обеспечили рудовой сосне достойное место в сфере домостроительных технологий (полы, конструкции крыш, стены, внутренние перегородки).
Ельпо ряду характеристик уступает сосне. Она хуже обрабатывается, менее плотная и менее прочная, чем сосна. Существенно ухудшает потребительские свойства ели ее сучковатость и повышенная твердость. Склонность древесины ели к загниванию ограничивает ее использование в местах, подверженных влиянию влаги. В домостроении ель используется в изготовлении дверных блоков, полов, внутренних перегородок, мебели.
Лиственница отличается высокой плотностью, устойчивостью против гниения, твердостью. Последнее существенно затрудняет обработку лиственницы, что в какой-то мере ограничивает ее применение в строительстве. Но остальные качества, плюс обладание высокой стойкостью от коробления обеспечивают лиственнице репутацию ценного строительного материала.
Лиственница, как никакой другой материал, требует очень умеренного режима сушки с соблюдением всех мер предосторожности. Дело в том, что при интенсивной сушке в лиственнице появляются трещины. В домостроении лиственница применяется прежде всего там, где требуется высокая устойчивость против гниения. Кроме этого лиственница зарекомендовала себя как хороший материал для изготовления паркетных планок.
Кедр сибирскийпо своим физико-механическим свойствам занимает промежуточное место между елью и пихтой. Древесина у кедра мягкая, легкая, хорошо подвергается обработке. При специальной обработке приобретает повышенную стойкость против гниения. В домостроении задействуется в основном там же, где и сосна. Но это хороший материал и для узлов и конструкций, испытывающих перепады влажностного и температурного режимов.
Пихта сибирскаяпо своим качествам сходна с древесиной ели, но уступает ей по прочности и плотности. И в чем не уступает ели только пихта кавказская. Применение пихты довольно распространенное (особенно пихты кавказской). Это и дверные и оконные блоки, полы, плинтуса, раскладки, фризы и много других изделий. Во внешних деревянных конструкциях пихта не задействуется ввиду низкой стойкости против загнивания.
Применение древесины твердых лиственных пород (дуба, бука, ясеня, граба, клена) допускается лишь в тех районах, где эти породы являются местным строительным материалом.
Дуб черешчатый (летний)обладает большой прочностью и стойкостью против загнивания и употребляется главным образом на мелкие ответственные части деревянных конструкций в виде нагелей, шпонок, вкладышей и т.п. Единственное, что не следует забывать – древесина дуба подвержена раскалыванию при забивании в нее гвоздей или завинчивании шурупов без предварительной проходки канала отверстия сверлом меньшего диаметра.
Букпо основным качествам (прочность и твердость) мало в чем уступает дубу, но его древесина имеет высокую гигроскопичность и поэтому больше подвержена гниению. В то же время древесина бука высокотехнологична: хорошо обрабатывается любым инструментом, хорошо гнется под паром. В домостроении применяется не так широко, как дуб (из-за гигроскопичности), но зато очень востребована в отделочных работах.
Для изготовления открытых наслонных стропил и обрешетки в покрытиях постоянных зданий с чердаком, а также для строительства временных зданий (складов, навесов, сараев и др.) и сооружений вспомогательного назначения (эстакад, вышек и др.) следует широко применять древесину мягких лиственных пород – осину, березу, бук, липу, тополь и ольху, но с обязательной усиленной защитой от гниения.
Круглые лесоматериалы.Применяемые в промышленном и гражданском строительстве лесоматериалы делятся на круглые и пиленые. Для каждого из этих видов материалов соответствующими стандартами установлены их классификация, сортность, сортамент, вид обработки, требования к качеству, допускаемые отклонения от нормальных размеров и условия приемки.
Бревно строительное может использоваться в круглом виде или в качестве сырья для получения пиломатериалов. Пиловочные бревна имеют следующие стандартные размеры.
Таблица 1.1.
Длина бревен от 3 до 6,5 м с градацией через 0,5 м. Увеличение толщины бревна по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины. Более массивная часть бревна называетсякомлем, а противоположная –верхнимотрубом. Диаметр бревна замеряется в верхнем отрубе. Бревна длиной более 6,5 м заготовляют по специальному заказу для опор линий электропередач и связи.
Пиленые лесоматериалы.К пиленым лесным материалам относятся:
двукантные брусья, у которых опилены лишь две стороны (рис. 1.2.а);
четырехкантные брусья, у которых опилены все четыре стороны (рис.1.2.б и в);
Бруски, опиленные с четырех сторон, толщиной не более 10 см и шириной не более двойной ширины (рис.1.2.г);
доски толщиной не более 10 см и шириной более двойной толщины: доски делятся на тонкие, толщиной до 3,2 см (рис.1.2.д) и толстые – более 3,2 см (рис.1.2.е).
Рис. 1.2. Пиленые лесоматериалы: а – двукантный брус,
б – обзольный четырехкантный брус, в - чистообрезной
четырехкантный брус, г – брусок, д – тонкая доска,
Сортамент древесины
Лесоматериалы, получаемые строительством, делят на круглые и пилёные .
Круглые лесоматериалы , называемые также бревнами, представляют собой части древесных стволов с гладко опиленными концами – торцами. Они имеют стандартную длину 3 – 6,5 м. с градацией через каждые 0,5 м. Бревна имеют естественную усечено-коническую форму. Уменьшение их толщины по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины (для лиственницы 1 см на 1 м длины) бревна. Средние бревна имеют толщину от 14 до 24 см крупные – до 26 см. Бревна толщиной 13 см (подтоварник) и менее используют для временных построечных сооружений. Круглые лесоматериалы в зависимости от качества подразделяются на 1,2 и 3 сорта.
Пиломатериалы получают в результате продольной распиловки бревен на лесопильных рамах или круглопильных станках. Пиломатериалы подразделяются по характеру обработки: на обрезные (опиленные с 4 сторон по всей длине); обзольные (часть поверхности не опилена по всей длине из-за сбега бревна); необрезные (не опилены две кромки).
Пиломатериалы прямоугольного сечения делятся на доски, бруски и брусья. Более широкие стороны пиломатериалов называют пластями, а узкие – кромками. Пиломатериалы имеют стандартную длину 1– 6,5м с градацией через каждые 0,25м. Ширина пиломатериалов колеблется от 75 до 275 мм, толщина – от 16 до 250 мм. По качеству древесины и обработки доски и бруски разделяют на пять сортов (отборный, 1, 2, 3, 4-й), а брусья на четыре (1, 2, 3, 4-й).
Плотность древесины.
Плотность древесины – это отношение массы древесины к её объёму. Плотность определяется количеством древесного вещества в единице объёма. Выражается плотность в кг/м3 (килограмм на метр кубический) либо г/см3.
В древесине имеются пустоты (полости клеток, межклеточные пространства). Если бы удалось спрессовать древесину, чтобы все пустоты исчезли, то получилось бы сплошное древесное вещество. Плотность древесины вследствие пористого строения меньше, чем плотность древесного вещества, то же правило можно применить к древесным продуктам, например плотность берёзы или ели ниже плотности берёзовой или хвойной фанеры.
Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжёлая древесина, как правило, является более прочной.
Величины древесной плотности колеблются в очень широких пределах. Наибольшую плотность имеет древесина самшита – 960 кг/м3, берёзы железной – 970 кг/м3 и саксаула – 1040 кг/м3; наименьшую плотность имеет древесина пихты сибирской – 375 кг/м3 и ивы белой – 415 кг/м3. С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12% составляет 670 кг/м3, а при влажности 25% - 710 кг/м3. В пределах годичного слоя плотность древесины различная: плотность поздней древесины в 2-3 раза больше, чем ранней, поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше её плотность.
По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:
Породы высокой плотности – 750 кг/м3 и выше – акация белая, берёза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.
Породы средней плотности – 550 - 740 кг/м3 – лиственница, тис, берёза, бук, вяз, груша, дуб. Ильм, карагач, клён, платан, рябина, яблоня, ясень.
Породы малой плотности – 510 кг/м3 и менее – сосна, ель, пихта, кедр, тополь, ольха, липа, ива, каштан, орех маньчжурский, бархатное дерево.
Древесина хвойных пород обладает малой плотностью, а рассеянно-сосудистых лиственных пород – высокой плотностью, поэтому она чисто обрабатывается, хорошо лакируется и полируется.
Рис. 12.11. Сегментная металлодеревянная ферма с клееным верхним поясом линейного очертания
1 – стальной башмак опорного узла; 2 – то же, нижнего пояса; 3 – металлический вкладыш
Рис. 12.13. Определение расчетного изгибающего момента в верхних поясах сегментных металлодеревянных ферм.
Эпюры изгибающих моментов в ферме с разрезным (а) и неразрезным (б) верхним поясом и схемы работы криволинейного элемента - постоянная нагрузка по всему пролету и временная (снеговая) на половине пролета.
Снеговая нагрузка принимается по схеме 2 прил. 3 СНиП (1) для сводчатых покрытий, при этом наиболее невыгодное сочетание нагрузок получается обычно при учете односторонней снеговой нагрузки, распределенной по закону треугольника.
Геометрические размеры элементов ферм определяют, заменяя криволинейный верхний пояс прямолинейным, т.е. соединяя узлы верхнего пояса прямыми линиями – хордами.
Конструктивный расчет ферм заключается в подборе сечения поясов, раскосов, конструировании и расчете узлов. Верхний пояс ввиду криволинейности и приложения нагрузки между узлами рассчитывается как сжато-изгибаемый элемент.
Расчетный изгибающий момент в панелях верхнего пояса определяется как сумма моментов от поперечной нагрузки и момента от продольной силы, возникающего за счет выгиба панели (рис. 12.13).
При разрезном верхнем поясе момент определяется по формуле
(12.3)
где М 0 – изгибающий момент, определенный по балочной схеме,
D 1 – горизонтальная проекция панели между центрами узлов;
q– расчетная условно равномерно распределенная нагрузка (в пределах панели);
N– расчетная сжимающая сила в панели верхнего пояса;
f 0 – стрела подъема (кривизны) панели;
d- длина панели по хорде;
R– радиус кривизны верхнего пояса,
l– пролет фермы;
f– высота фермы в середине пролета между осями поясов.
При неразрезном верхнем поясе расчетные изгибающие моменты в пролете и на опорах определяются как для неразрезной многопролетной балки с равными пролетами по приближенным формулам:
для опорных (крайних) панелей
(12.4)
(12.5)
для средних панелей
(12.6)
(12.7)
Моменты от продольных сил определены, исходя из предположения, что каждая панель представляет собой однопролетную балку, причем крайние панели считаются шарнирно опертыми с одного конца и с жестко закрепленным другим концом, а средние панели – с обоими жестко закрепленными концами. При определении гибкости расчетную длину крайних панелей принимают равной 0,8 длины хорды, а средних панелей – 0,65d.
Сечение нижнего пояса подбирается по формуле для центрально-растянутых стальных элементов по площади нетто, то есть с учетом ослаблений от отверстий для узловых болтов. При расположении узлового болта с эксцентриситетом относительно оси нижнего пояса, нижний пояс проверяется на внецентренное растяжение с учетом нагрузки от собственного веса.
Сжатые раскосы рассчитываются на продольный изгиб с расчетной длиной, равной длине раскоса между центрами узлов фермы. Растянутые раскосы рассчитываются на растяжение с учетом имеющихся ослаблений. В целях унификации все раскосы принимаются одинакового сечения.
Затем определяется количество глухарей (нагелей), необходимых для крепления пластинок к раскосам, рассматривая наиболее нагруженный элемент. Проверяют стальные пластинки на растяжение по ослабленному сечению и на устойчивость из плоскости, принимая расчетную длину планки равной расстоянию от узлового болта до ближайшей к нему болта раскоса. Для уменьшения расчетной длины планок ставится дополнительный стяжной болт вне раскоса.
Конструируется и рассчитывается опорный узел фермы:
Выполняется проверка торца верхнего пояса на смятие;
Назначаются размеры опорной плиты из условия опирания и закрепления анкерными болтами;
Определяется необходимая длина сварных швов для крепления уголков нижнего пояса к фасонкам опорного узла.
При необходимости рассчитывается стальной вкладыш в узлах разрезного верхнего пояса и узловой болт. Узловой болт, на который надеваются пластинки раскосов, рассчитывается на изгиб от равнодействующей усилий R б, возникающих в примыкающих раскосах при односторонней нагрузке. Момент в узловом болте
где а – плечо приложения силы R б,
а=δ+0,5δ 1 (δ – толщина пластинки – наконечника, δ 1 – толщина крайнего ребра узлового вкладыша).
Строительный подъем ферм назначается равным 1/200 пролета. Выполняется проверка фермы на действие монтажных нагрузок.
См.п18
Рисунок 8 – Геометрическая и расчетная схема арки
В стрельчатых арках определяют угол наклона α и длину l хорды, центральный угол φ и длину S/2 полуарки, координаты центра a и b, угол наклона опорного радиуса φ 0 и уравнение дуги левой полуарки . Затем половину пролета арки делят на четное число, но не менее шести равных частей и в этих сечениях определяют координаты х и у, углы наклона касательных α и их тригонометрические функции.
Статический расчет
Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции R a и R b определяют как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) H a и H b определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире.
Определение реакций и усилий удобно производить в сечениях только одной левой полуарки в следующем порядке:
- сначала усилия от единичной нагрузки справа и слева, затем от левостороннего, правостороннего снега, ветра слева, ветра справа и массы оборудования.
Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами.
Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок.
Усилия от двустороннего снега и собственной массы определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок.