Цель данной работы рассмотреть деревянные конструкции, их техническую и экономическую актуальность в наше время, а так же применение в гражданском и промышленном строительстве. Задача состоит в том, чтобы рассмотреть деревянные конструкции с инженерной точки зрения.
Изучение темы реферата я начну с исторической справки. Рассмотрим деревянные конструкции и их развитие с древности и до наших дней.
Далее рассмотрим их техническую и экономическую актуальность деревянных конструкций и их востребованность на сегодняшний день.
В последней части реферата мы рассмотрим использование деревянных конструкций в промышленном и гражданском строительстве, насколько часто и в какой сфере применяют эти конструкции.
1. Деревянные конструкции
О древних формах деревянных конструкций можно судить лишь по сохранившимся их описаниям, а также по каменным памятникам, воспроизводящим существовавшие до них деревянные конструкции. Таковы, например, индийские памятники II в. до н. э.(Рис 1).
В эпоху Возрождения арх. А. Палладио (1518 — 1580 гг.) разработал и построил рациональные арочные и балочные мостовые фермы, по своей схеме близкие к современным (Рис 2).
Несмотря на четкую схему конструкции эти фермы из-за недостаточных сведений об их работе и несовершенства узловых соединений времени получили распространение лишь ХIX в.
Рисунок 2 — фермы архитектора Палладио
В русском деревянном зодчестве с древнейших времен господствовали бревенчатые строения, рубленые горизонтальными венцами.
В местностях с суровым климатом, богатых лесом, рубленое строительство было вполне целесообразным. Оно обладает необходимой прочностью, дает надлежащую защиту от холода. Рубленые здания являются сборно — разборными и легко перевозятся в разобранном виде.
Рублеными делались не только жилые дома (Рис 3), но и другие здания и сооружения; городские стены и башни, церкви, стволы колоколен, мосты. Еще в начале XI в. «Русская Правда» упоминает о «мостниках» — строителях мостов. В 1115 г. при Владимире Мономахе был построен наплавной мост через Днепр в Киеве. В борьбе с татарами московские великие князья широко использовали защитные деревянные сооружения и мосты.
Рисунок 3 — Северная изба
Рубленое строительство имело характер подлинного народного творчества.
Конструкция общественного здания
... из примеров общественного здания с зальной системой является кинотеатр, проект которого и будет рассмотрен в данной курсовой работе. Кинотеатры - самые популярные зрелищные здания: в среднем ... решения, направленные на снижение трудоемкости работ, повышение качества конструкции из монолитного бетона. Монолитные жилые и общественные здания придают большую выразительность районам, позволяют ...
Выдающимся по архитектурным достоинствам деревянным сооружением был дворец царя Алексея в с. Коломенском, по мнению современников — восьмое чудо мира (Рис 4).
Рисунок 4 — Дворец царя Алексея
Каркасные конструкции в старину применялись значительно реже рубленых.
Однако уже в те времена появились предшественники современных каркасных конструкций. Так, например, звонницы церквей делались с каркасом, как тогда говорили, о пяти столбах, о девяти и более (Рис 5).
Перекрытия больших залов в церковном и гражданском строительстве решались в виде балочной клетки, покоившейся на массивных колоннах, с капителями в форме вилки, необходимой для удержания полбалки.
Дальнейшее развитие деревянных конструкции на Руси связано с реформаторской деятельностью Петра Великого, развитием судостроения, промышленности, строительством Петербурга. Строились набережные, мосты, верфи и другие сооружения, требовавшие большого количества леса и более рационального его использования. Введено лесопиление вместо существовавшей до тех пор тоски досок топором.
Рисунок 5 — Главная башня Якутского острога
Развитие промышленности в России, в первую очередь металлургической, привело к постройке больших рубленых зданий для машин, работавших силою падения воды, так называемых «вертельных амбаров». Плотины, шахты и даже сами машины в то время строились из дерева. арочный деревянный конструкция возрождение
Постепенно совершенствовались и каркасные конструкции. В одной из рукописей 1735 г. приведено изображение каркасной конструкции, поддерживающей «подъемную машину» (Рис 6).
Рисунок 6 — Машина для подъема чугуна
На чертеже каменной плотины лесопильной мельницы Сестрорецкого оружейного завода (конец XVIII в.) видна схема фермы большого пролета, перекрывающая производственный цех (Рис 7).
Рисунок 7 — Лесопильная мельница
Эти примеры свидетельствуют о том, что в течение XVIII в. в России разнообразные формы деревянных конструкций развивались в соответствии с общим ростом промышленного производства. Однако техника выполнения несущих деревянных конструкций основывалась в целом на плотничном искусстве. Узловые соединения ферменных конструкций выполнялись на врубках с металлическими поковками и болтами.
Во второй половине XVIII в. роль инженера в развитии конструктивных форм усиливается параллельно с развитием науки о расчете конструкций — строительной механики. Деревянные конструкции (наравне с другими) подвергаются расчету и испытанию. Плотничное искусство перестает играть главную роль и уступает место инженерному творчеству.
В 70-х годах XVIII в. И. П. Кулибин составил проект грандиозного однопролетного арочного моста через Неву в Петербурге пролетом около 300 м (Рис 8).
Рисунок 8 — Мост Кулибина
В связи с начавшимся в середине XIX в. усиленным строительством железных дорог особое значение получили работы в области железнодорожных мостов.
Одним из пионеров мостостроения на русских железных дорогах был Д. И. Журавский (1821—1891 гг), сочетавшей в своей работе глубокие теоретические исследования с практикой строительства. Он запроектировал и построил несколько крупных деревянных мостов и других сооружений: огромный Веребьинский мост на Петербурго-Московской ж. д., имевший 9 пролетов по 54 м (Рис 9), мост через р. Мсту и подмости большого пролета (60 м) для его восстановления после пожара и др.
История и архитектура крупнейших мостов Санкт-Петербурга
... мостов Санкт-Петербурга. Предметом изучения Задачи: 1. Рассмотреть мост, как архитектурное сооружение. 2. Проанализировать роль и значение мостов в культурной жизни Санкт-Петербурга. 3. Описать историю создания наиболее крупных мостов Санкт-Петербурга ... металлических мостов. В этот период большое распространение получили решётчатые балконные фермы. Значительное развитие получили конструкции арочных. ...
Рисунок 9 — Мост через Веребьинский овраг
В гражданских и промышленных зданиях во второй половине XIX в. преобладали треугольные фермы из бревен или брусьев на врубках. Новым достижением было применение в фермах растянутых стальных элементов — сначала в виде растянутых стоек из круглой стали (Рис 10), а затем и нижних поясов.
Рисунок 10 — Ферма со стальными стойками
Изыскания новых форм арочных конструкций были проведены в Германии. В начале XX в. там применялись решетчатые арки с соединениями на шпонках, а также клееные арочные конструкции на водостойких клеях. Появление клеевых соединений явилось одним из наиболее важных событий в деле рационализации деревянных конструкций.
Во время первой мировой войны и после ее окончания в результате острого недостатка стали строительство деревянных конструкций в Германии получило сильное развитие. Специализированные фирмы, используя патентное право на эксплуатацию изобретений немецких инженеров, построили из дерева много разнообразных зданий и сооружений с большими пролетами (Рис 11).
Рисунок 11 — Арки
Изучением древесины и деревянных конструкций у нас занимаются специальные научно-исследовательские институты, вузы и проектные организации: Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций (ЦНИИСК), Центральный научно-исследовательский институт механической обработки древесины (ЦНИИМОД) и др. В последнее время для разработки типовых проектов создан специальный государственный институт.
Новые решения деревянных конструкций впервые были применены у нас на строительстве павильонов первой сельскохозяйственной выставки 1923 г., а затем на строительстве ЦАГИ в 1925 г. (Рис 12).
Получили применение конструкции из досок с соединениями на кольцевых шпонках и на гвоздях.
Рисунок 12 — павильон ЦАГИ
Наибольшее применение получили с начала 30-х годов деревянные конструкции с соединениями на нагелях и, в особенности, на гвоздях. Типичными для гвоздевых конструкций того времени были сегментные фермы, дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкой или рамы (Рис 13).
Рисунок 13 — Двухшарнирная рама
Эти конструкции отличаются высокой надежностью и простотой изготовления, но требуют высококачественной древесины на нижние растянутые пояса.
Во второй половине 30-х годов получили применение клееные конструкции: настилы междуэтажных перекрытий, балки, арки и фермы. Внедрение клееных конструкций стало возможным после разработки в лаборатории деревянных конструкций ЦНИПС водоустойчивых клеев (М. Н. Плунгянская, Л. Б. Губенко).
Значение клеевых соединений в деревянных конструкциях может быть по своей эффективности сравнено со значением сварки в стальных конструкциях.
Интересной разновидностью клееных конструкций являются разработанные в ЦНИПС соединения и конструкции на клеестальных шайбах (Рис 14).
Склейка тонкой металлической полосы с деревом дает возможность усилить концы соединяемых деревянных элементов металлом, повысить несущую способность соединений и получить весьма удобные в монтаже сборно-разборные конструкции.
Деревянные рамы для применения в сельской местности
Из всего атласа деревянных строительных конструкций, для строительства складских помещений в селе предпочтение падает на рамные конструкции, но во всяком случае у нас в Якутии. Вес таких ... и металлических сооружений. Применение деревянных конструкций дает значительную экономию стали и цемента, а также снижает транспортные расходы. Для монтажа этих легких конструкций не требуется тяжелого ...
Рисунок 14 — Опытная ферма на клеестальных шайбах
Параллельно с развитием конструктивных форм совершенствовались методы расчета деревянных конструкций, изучались свойства древесины как строительного материала. В результате этой работы неоднократно издавались НиТУ по проектированию деревянных конструкций в 1929, 1931, 1938, 1947 гг. Как было упомянуто выше, расчеты строительных конструкций в настоящее время производятся по методу расчетных предельных состояний, введенному с 1955 г.
Переход на новую методику оказался возможным в результате углубленного изучения свойств древесины, работы соединений и конструкций и опыта их эксплуатации.
Дальнейшее развитие строительства предусматривает широкое внедрение конструкций, удовлетворяющих условиям комплексной механизации их изготовления и скоростного монтажа.
Прогрессивной формой деревянных конструкций являются, в первую очередь, клееные конструкции заводского изготовления из досок на водостойких клеях, позволяющие максимально использовать мелкосортную и низкокачественную древесину в сжатых и изгибаемых элементах конструкций, расходуя при этом минимум высококачественной древесины и стали. Предстоит дальнейшая работа по внедрению технологии высококачественной склейки в производство.
Широкое распространение получили легкие клеефанерные конструкции с применением в них водостойкой высококачественной фанеры. Хорошие перспективы имеют применение бакелизированной фанеры в строительных конструкциях. Замена пиломатериалов фанерой является одним из наиболее эффективных средств экономии древесины в строительстве.
Древесина является одним из основных видов строительных материалов, чему способствуют ее широкое распространение, легкость добычи и обработки, а также высокие показатели прочности при малом объемном весе.
К недостаткам, ограничивающим применение деревянных конструкций, относятся: опасность загнивания и возгорания их, усушка, разбухание, коробление и растрескивание, неоднородность строения и наличие пороков в древесине. Но они не могут считаться неустранимыми, так как современная техника выработала способы борьбы с недостатками природной древесины — различные методы консервирования и облагораживания ее. Изобретены производные материалы из древесины с повышенными свойствами: фанера различных видов, прессованная древесина (лигностон), слоисто-прессованная древесина (лигнофоль), материалы из щепы и стружек (фибролит), древесноволокнистые материалы (оргалит), изделия из отходов древесины (стружек, опилок) на основе вяжущих из синтетических смол (древесно-стружечные плиты) и др. Применение этих способов обработки древесины и новых производных материалов существенно повышает долговечность деревянных конструкций, расширяет область, их эффективного применения в строительстве.
2. Технико-экономическая актуальность
Несмотря на то, что сооружение деревянных домов уходит корнями в глубины веков и даже тысячелетий, этот вид конструкций популярен и сегодня во многих странах.
Каркасные деревянные дома — наиболее распространены в США. Их преимущество в том, что конструкцию легко изменить, или даже переместить.
Опорно-брусовые дома знакомы нам по традиционному немецкому и североевропейскому стилю, однако они распространены и в России. Такие конструкции особенно часто встречаются в строительстве загородных домов, тогда как каркасная технология применяется в строительстве, в том числе, и многоэтажных (до шести) многоквартирных домов.
Клееные деревянные конструкции
... на индустриальные методы строительства и на использование клееных конструкций. Создание в Советском Союзе мощной деревообрабатывающей промышленности способствовало развитию деревянных конструкций. Основным их потребителем было промышленное строительство. В этот период из клееной древесины ... к Уральскому региону, на момент начала работы Аалто мало отличалась от России по уровню жизни. Тем не менее, ...
Дома из бруса наиболее экологичны и эстетичны. Однако предпочтение следует отдать клеёному брусу, технология производства которого предусматривает основательную обработку материала, позволяющую увеличить их долговечность и прочность.
Выбор в пользу деревянного дома означает приближение к природе, к естественной среде. Экологически чистые материалы, из которых возводятся деревянные дома, обладают многими полезными свойствами:
- Сосна, кроме очевидной пользы для здоровья, легко поддается обработке, ствол у нее гладкий и видна четкая структура древесины.
- Ель, благодаря пористости древесины, сделает дом более теплым, однако она хуже поддается обработке и еще долгие годы выделяет смолу.
- Лиственница и кедр, обладающий розовато-красным оттенком древесины, обойдутся дороже, но эти породы дерева известны своими выраженными антисептическими свойствами.
Жить в деревянном доме полезно. Жить в деревянном доме красиво.
Сегодня, благодаря современным решениям, деревянный дом может быть не просто загородным коттеджем или дачей, а полноценным жилищем, отвечающим всем требованиям своих хозяев, оснащенный всеми видами доступных коммуникаций.
Деревянный дом позволит современному, активному человеку вести свой обычный образ жизни, не нарушая гармонии избранного уголка природы и бесконечно наслаждаясь её дарами.
Экономическая выгода при постройке дома из дерева.
В последнее время многие говорят о том, что в данное время деревянный дом оказывается дешевле построить, нежели кирпичный. Это проявилось в момент кризиса, когда цены на кирпич, цемент и бетон резко возросли. К тому же фундамент для кирпичных домов должен быть намного мощнее, а это в несколько раз увеличивает его стоимость.
в данное время деревянный дом оказывается дешевле построить, нежели кирпичный. Это проявилось в момент кризиса, когда цены на кирпич, цемент и бетон резко возросли. К тому же фундамент для кирпичных домов должен быть намного мощнее, а это в несколько раз увеличивает его стоимость.
3. Применение деревянных конструкций в промышленном и гражданском строительстве
В строительстве промышленных зданий использование индустриальных деревянных конструкций целесообразно главным образом для легких покрытий средних и больших пролетов. Существенное (примерно в 5 раз) снижение веса таких конструкций по сравнению с железобетонными уменьшает вес всего здания и его фундаментов, облегчает перевозку конструкций, упрощает и ускоряет монтаж.
Опорами для таких конструкций, как правило, служат железобетонные колонны или рамы для балочных ферм и контрфорсные сооружения для распорных арочных клееных конструкций (рис. 15).
Сочетание легких клееных покрытий с опорами из несгораемых и биостойких материалов дает максимальный экономический эффект в большепролетных малоэтажных зданиях (сборочных цехах, ангарах, гаражах и др.).
Рисунок 15 — Характерные схемы клееных ферм (а, б) и арок (в) в покрытиях промышленных зданий на железобетонных опорах
Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений сп
... проектной организацией - разработчиком проекта задания. Предварительное (визуальное) обследование: сплошное визуальное обследование конструкций здания и выявление дефектов и повреждений по внешним признакам ... При обследовании зданий объектами рассмотрения являются следующие основные несущие конструкции: фундаменты, ростверки и фундаментные балки; стены, колонны, столбы, пилястры; перекрытия и ...
В таком же сочетании индустриальные деревянные конструкции могут быть использованы в покрытиях зданий культурно-бытового назначения: крытых рынков, стадионов, теннисных кортов, клубных концертных залов и кинотеатров (рис. 16).
Рисунок 16 — Характерные схемы клееных конструкций большепролетных покрытий общественных зданий
а — кружально-сетчатый свод из клеефанерных косяков; б — купольное покрытие
В частности, применение для большепролетных распорных покрытий крупноблочных кружально-сетчатых сводов клеефанерной конструкции в наибольшей мере ориентировано на заводское изготовление стандартных элементов (так называемых «косяков»), пригодных для перевозки на сотни километров и в то же время достаточно укрупненных для монтажа с автомобильных кранов без лесов.
Деревянные арочные безметальные конструкции по сравнению с металлическими и железобетонными более стойки к воздействиям химически агрессивной среды. Поэтому весьма целесообразно применять деревянные безметальные покрытия из клееной древесины в зданиях химических заводов и складов химических продуктов.
Деревянные конструкции не рекомендуются для помещений, в которых вероятно конденсационное увлажнение, — бань, прачечных, пропарочных цехов, сушильных камер и других зданий с влажным режимом эксплуатации. Такие здания следует строить из железобетона. Это требование относится и к горячим литейным цехам, покрытиям над стеклоплавильными печами, над центральными котельными и к прочим сооружениям с горячими производственными процессами, в которых трудно избежать нагрева частей здания до t >50° С.
В гражданском строительстве целесообразно применение деревянных конструкций в:
- Зданиях павильонного типа (спортивных, выставочных, торговых и т.д.)
- Жилых одно и двухэтажных зданий (коттеджи, здания временного проживания, дачи и т.д.)
- Мансардных этажей на многоэтажными жилыми зданиями
- Объектов малой архитектуры
- Складские здания (склады зерна, минеральных удобрений, химикатов)
- Сараи и навесы (для сена и сельхозтехники)
- Животноводческие и птицеводческие постройки и сооружения
- Объекты инфраструктуры (сельские школы, клубы, рынки и т.д.)
