Горение и защита деревянных конструкций от возгорания
Характеризуется пределом огнестойкости (порядка 40 мин. для бруса 17 х 17 см, нагруженного до напряжения 10 МПа.).
Защита
1. Конструктивная. Ликвидация условий, благоприятных для возгораний.
2. Химическая (противопожарная пропитка или окраска). Пропитывают веществами, которые называются антипиренами (например, аммонийная соль, фосфорная и серная кислота). Пропитку выполняют в автоклавах одновременно с антисептированием. При нагреве антипирены расплавляются, образуя огнезащитную пленку. Защитная окраска выполняется составами на основе жидкого стекла, суперфтора и т.д.
Лекция 2. Древесина как конструкционный материал
Работа древесины на центральное растяжение
Максимальный предел прочности древесины на растяжение вдоль волокон при испытаниях малых стандартных образцов достигает 200 МПа, средний предел прочности - 100 МПа, что сопоставимо с показателями некоторых марок стали. Прочность древесины резко снижается за счёт неоднородности строения древесины. Особенно опасны при растяжении сучки и косослой.
а) Стандартный образец для испытаний древесины на растяжение вдоль волокон. Б) Диаграмма работы древесины на растяжение вдоль волокон
Диаграмма работы древесины на растяжение вдоль волокон (см. рис. б) имеет незначительную кривизну. Деформации возрастают прямо пропорционально напряжениям почти до момента разрушения, которое происходит при очень малых деформациях - всего 0,7% от первоначальной длины. Разрушение растянутых элементов происходит хрупко, в виде почти мгновенного разрыва наименее прочных волокон по пилообразной поверхности (рис. г).
|
|
|
Предел прочности древесины на растяжение поперек волокон в 12... 17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон вследствие анизотропии строения древесины.
На центральное растяжение работают нижние пояса и растянутые раскосы ферм при узловой нагрузке, затяжки арок и другие элементы.
Работа древесины на центральное сжатие
Предел прочности на сжатие вдоль волокон значительно ниже, чем при растяжении и составляет всего около 40 МПа. Однако на сжатие вдоль волокон древесина работает более надежно, чем на растяжение.
Диаграмма работы древесины на сжатие вдоль волокон характеризует пластическую работу древесины: напряжения в отдельных волокнах перед разрушением выравниваются за счет происходящих деформаций. Примерно до половины предела прочности древесина работает почти упруго, рост деформаций происходит прямо пропорционально напряжениям.
При дальнейшем увеличении нагрузки деформации растут быстрее, чем напряжения, что свидетельствует об упругопластической стадии работы древесины (рис.в). Перед разрушением деформации достигают 0,5% первоначальной высоты образца. Разрушение образцов происходит в результате потери местной устойчивости наружных волокон древесины и сопровождается появлением характерной складки (рис. б).
|
|
|
Как центрально-сжатые работают стойки, верхние пояса ферм (кроме сегментных ферм) при узловой нагрузке, сжатые раскосы ферм и другие деревянные элементы.
Работа древесины на поперечный изгиб
Предел прочности при статическом изгибе занимает промежуточное положение между его значениями при растяжении и сжатии и равен примерно 75 МПа.
При изгибе зависимость Р - f криволинейная. Поперечный изгиб происходит со значительными прогибами и сопровождается перераспределением напряжений по сечению изгибаемого элемента на разных этапах загружения.
В начальной стадии нагружения древесина работает упруго, и эпюра напряжений имеет линейный характер. На втором этапе эпюра напряжений становится криволинейной, и нейтральная ось смещается в сторону растянутой кромки. На этой упругопластической стадии работы элемента начинается смятие в крайних волокнах сжатой зоны, где появляются характерные складки. На последнем этапе загружения зона пластичности развивается в глубь сечения, нейтральная ось еще больше смещается к растянутой кромке, разрушение происходит от разрыва крайних растянутых волокон.
|
|
|
Пороки древесины, длительное действие нагрузок и другие факторы уменьшают прочность древесины на изгиб в реальных конструкциях примерно в такой же степени, что и при сжатии, поэтому современные нормы не делают различия между расчётной прочностью древесины на сжатие и изгиб (см. табл. 3.1).
Кроме того, прочность при изгибе, при прочих равных условиях, зависит от формы поперечного сечения элементов и отношения - для элементов прямоугольного сечения. На изгиб работают многие конструктивные элементы: балки, настилы. Изгибаемые элементы работают надежно и предупреждают об опасности обрушения заранее большими прогибами.
Работы древесины на сжатие и смятие поперек волокон
На сжатие и смятие поперек волокон по всей поверхности древесина работает значительно хуже, чем на сжатие и смятие вдоль волокон. При сжатии и смятии поперек волокон под углом 90° стенки клеток работают в неблагоприятных условиях, они сплющиваются за счёт внутренних пустот, что приводит к значительным деформациям.
|
|
|
На диаграмме (рис. б) хорошо видны три стадии: I - упругая стадия работы древесины в начале загружения до наступления предела пластического течения; II - стадия ускоренного роста деформаций за счёт смятия оболочек клеток ранней зоны годичных слоев; III - стадия уплотнения древесины, на этой стадии рост деформаций замедляется, происходит смятие клеток.
Средний временный предел прочности древесины при сжатии и смятии поперек волокон значительно ниже, чем вдоль волокон. При работе древесины на сжатие и смятие поперек волокон за счёт пластических деформаций происходит выравнивание напряжений и фактического разрушения образца не происходит.
Влияние пороков на прочность древесины на сжатие и смятие поперек волокон незначительное. Расчётное сопротивление древесины сжатию и смятию поперёк волокон установлено исходя из предельных деформаций обмятия в соединениях элементов деревянных конструкций и составляет всего 1,8 МПа при сжатии и смятии по всей поверхности.
В деревянных конструкциях сжатие и смятие поперёк волокон древесины может быть трёх видов (рис. в): 1) - по всей поверхности; 2) - на части длины (в опорных подушках); 3) - на части длины и ширины (под шайбами болтов).
Чем меньше сминаемая часть по отношению ко всей площади, тем выше сопротивление древесины сжатию и смятию. Это объясняется поддерживающим влиянием волокон ненагруженной части сминаемого элемента.
Расчетное сопротивление древесины местному сжатию и смятию поперек волокон на части длины R см. 90 (при длине ненагруженных участков не менее длины площадки смятия и толщины элемента), за исключением случаев, приведенных в табл. 3.1, определяется по формуле
Прочность древесины на сжатие и смятие под углом а к направлению волокон занимает промежуточное положение между значениями прочности древесины на смятие вдоль и поперек волокон (см. рис. 2.3,а) и определяется по формуле
Скалывание и раскалывание древесины
(не вид напряженного со стояния, а характер разрушения)
Скалывание, наряду с растяжением поперек волокон, является наиболее слабым видом сопротивления древесины. Характер разрушение древесины при скалывании хрупкий. Наличие различных пороков резко снижает сопротивление древесины скалыванию (особенно опасен косослой). Средний временный предел прочности при скалывании древесины вдоль волокон составляет всего 6...7 МПа, расчётное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон при изгибе не клееных элементов 1 сорта равно 1,8 МПа, клееных 1,6 МПа.
Различают: скалывание вдоль волокон; скалывание поперёк волокон; скалывание под углом к волокнам.
В деревянных конструкциях древесина чаще всего работает на скалывание вдоль волокон. Предел прочности на скалывание поперёк волокон примерно в два раза меньше. Предел прочности на скалывание под углом а к волокнам занимает промежуточное положение, а расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом а определяется по формуле
Древесные плиты
(состоят из древесных частиц, связующего и добавок)
1. ДВП (древесноволокнистая плита). Связующий материал – канифольная смола. Древесные частицы самой мелкой фракции
2. ДСП (древесно-стружечная плита). Стружка игольчатой формы 10-15 мм.
3. ОСП (OSB) ориентированно-стружечная плита. Фенольно формальдегидное связующее
4. ЦСП (цементно-стружечная плита) Связующее – Ц/П р-р, стружка как в ДСП, игольчатая форма 10-15 мм
5. Фанера – многослойная от 3 и т.д.
Строительная фанера
Строительная фанера – это листовой древесный материал заводского изготовления. Она состоит, как правило, из нечетного количества тонких слоев – шпонов. Волокна соседних шпонов располагаются во взаимно перпендикулярных направлениях.
СНиП II-25-80 по проектированию деревянных конструкций рекомендует следующие виды водостойкой фанеры в качестве строительной:
1. Фанера марки ФСФ, склеенная фенолоформальдегидными клеями. Эта фанера выпускается:
- из древесины березы (5-ти и 7-ми слойная, толщиной 5 – 8 мм и более).
- из древесины личтвенницы (7-слойная, толщиной 8 мм и более).
Листы клееной фанеры толщиной более 15 мм называют фанерными плитами. Прочность клееной фанеры на срез в плоскости перпендикулярной листу примерно в 3 раза превышает прочность древесины при скалывании вдоль волокон, что является ее важным преимуществом.
Модуль упругости березовой фанеры вдоль волокон составляет 90%, а поперек – 60% от модуля упругости древесины вдоль волокон. Модули упругости фанеры из лиственницы составляют соответственно 70% и 50% от Ео древеспины.
Банелизированная фанера (ФБС) отличается от фанеры марки ФСФ тем, что ее наружные слои пропитывают водостойкими спирторастворимыми смолами. Она имеет толщину 7 – 18 м. Ее прочность вдоль волокон в 2,5 раза, а поперек в 2 раза превышает прочность хвойной древесины вдоль волокон. Применяется в особо неблагоприятных влажностных условиях.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 210; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!