Деревянные конструкции

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.

12 стр., 5827 слов

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 ... технические 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.

6 стр., 2568 слов

Арки. Общая характеристика. Схемы арок, конструкция и расчет

... деревянных клееных затяжек, в условиях химически агрессивных сред, где металл будет корродировать. По форме оси арки делят на : треугольные из прямых полуарок пятиугольные Рисунок ... устойчивость плоской формы деформирования (из плоскости арки) арка конструкция расчет несущий 3. Проверка устойчивости ... путем суммирования усилий от односторонних нагрузок. Полученные результаты сводят в таблицу усилий, по ...

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.

4 стр., 1967 слов

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.

8 стр., 3513 слов

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

68 стр., 33516 слов

Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений сп

... 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 покрытия ...

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.)

Заключение