КДиП Склад минеральных удобрений

Разработка проекта деревянного одноэтажного здания.docx

Расчет ограждающей несущей конструкции покрытия
2.Расчет рабочего настила .5
3.Сбор нагрузок на рабочий настил ..7
5.Расчет по первому предельному состоянию .8
6.Расчет по второму предельному состоянию .8
7.Расчет по первому предельному состоянию 10
8.Расчет по второму предельному состоянию 11
9.Расчет стыка прогона 12
Трапециевидная двускатная металлодеревянная ферма
1.Геометрические характеристики фермы .15
2.Статический расчет фермы ..15
4.Расчет узла Б ..20
5.Расчет узла В ..21
6.Расчет конькового узла Г ..22
7.Расчет нижнего опорного узла Д .23
Защита древесины от гниения и возгорания
1.Защита древесины от возгорания 24
2.Технология антисептирования .28
3.Защита древесины от гниения ..32
Библиографический список ..33
Современные темпы развития промышленного и гражданского строительства требуют широкого применения различных конструкционных материалов. Одним из путей улучшения структуры применяемых материалов а также снижения металлоемкости строительства является внедрение конструкций из дерева и пластмасс. Деревянные конструкции особенно заводского изготовления в основном отвечают требованиям надежности и долговечности в условиях агрессивных химических воздействий и повышенной сейсмичности.
Наиболее рациональными областями применения деревянных конструкций являются здания в атмосфере которых присутствуют слабоагрессивные газы пыль или аэрозоли. В промышленности это предприятия по производству минеральных удобрений электролитные цехи цветной металлургии здания нефтяного и целлюлозно-бумажного производства. В сельском хозяйстве — это животноводческие помещения (коровники свинарники птичники) а также склады минеральных удобрений. Деревянные конструкции эффективны в условиях рассредоточенного строительства так как для их перевозки и монтажа не требуются механизмы и машины повышенной грузоподъемности. В зданиях общественного значения спорт- и кинозалы выставочные павильоны крытые рынки при больших пролетах эффективно применение клееной древесины где малый собственный вес конструкций играет важную роль. Интерьер таких зданий получается более выразительным. Курсовой проект по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» является важной частью подготовки инженера-строителя по специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство». Цель проекта — закрепить теоретические знания студентов дать необходимые навыки проектирования зданий с несущими и ограждающими конструкциями на основе древесины научить самостоятельной работе с технической и учебной литературой по данному предмету.
Расчет ограждающей несущей конструкции покрытия
Тип кровли — металлочерепица MetroBond 63 кгм2.
Несущие конструкции: обрешетка и прогоны.
Район строительства — г. Волгоград.
Шаг конструкций 50 м.
Ширина здания 20 м.
Уклон кровли α = 1670.
Режим эксплуатации здания — холодный.
2.Расчет рабочего настила
Рис. 1 Схема рабочего настила
Принимаем рабочий настил из брусков 75х40 мм второго сорта согласно сортамента пиломатериалов (ГОСТ 24454-80). Расстояние между осями досок 300 мм. Шаг прогонов 12 м. Шаг прогонов принимают равным ширине утеплителя (1000 или 1200мм) + ширина прогона.
3.Сбор нагрузок на рабочий настил
Рабочий настил укладывается под защитный настил и закрепляется на прогонах. По скомпонованному сечению настила составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2. Подсчет на-грузки на 1 м2 покрытия представлен в табл. 1.
Наименование нагрузки
Наименование нагрузки кНм2
Коэффициент надежности
Расчетная нагрузка кНм2
Металлочерепица MetroBond
Водонепроницаемая мембрана TYVEK 60 г м2
Обрешетка — доска100х22 мм с шагом в осях 300 мм hobo γд co.
Рабочий настил —доска75х40 мм
с шагом в осях 300 мм bнγд cн
Итого постоянная нагрузка:
Временная нагрузка — снеговая 2 район
Итого полная нагрузка:
Монтажная (сосредоточенная)
Где ho hн – ширина сечения обрешетки и настила соответственно;
bo bн – толщина сечения обрешетки и настила соответственно;
сo сн – шаг обрешетки и настила соответственно;
γд – объемный вес древесины.
Определения временных нагрузок
Снеговая нагрузка принимается в соответствии со сводом правил СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция — СНиП 2.01.07-85*. Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия для г. Омск следует определять по формуле:
S0=0.7*Ce*C t**Sg=0.7*1*1*1.2=084 кПа
Ce=1 – коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов.
Ct=1 –термический коэффициент.
=1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Sg=18 кПа – вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли.
Расчетная снеговая Sр=S0*γ=084*14=1176 кПа
γ=14 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке.
Сосредоточенная сила Р = 1 кН представляет собой монтажную нагрузку от веса человека с инструментом. Коэффициент надежности по нагрузке γ=12. Расчетное значение сосредоточенной силы Рр=Рн*γ=1*12=12 кН.
Определения перераспределения нагрузки от сосредоточенного груза
При двойном настиле (рабочем и защитном) направленном под углом к рабочему сосредоточенный груз следует распределять на ширину 500 мм рабочего настила.
В случае расчета одинарного настила с расстоянием между осями досок более 150 мм на одну доску а при расстоянии менее 150 мм на две доски.
В нашем примере двойной настил поэтому полную нагрузку на 1 пог.м рабочего настила собираем с ширины 05 м.
Полная нагрузка на 1 пог.м с ширины 05 м рабочего настила:
а) постоянная + снеговая:
нормативная нагрузкаqн=1.00*0.5=0.50 кНм
расчетная нагрузкаqр=1.35*0.5=0.68 кНм
расчетная нагрузка qрпост=0176 *0.5=0.088 кНм
Расчет настила ведем как балки по двухпролетной схеме при двух сочетаниях нагрузок. Расстояние между опорами равно шагу прогонов l=12 м.
Два сочетания нагрузок:
Постоянная + снеговая
Рис. 2 Расчетная схема первое сочетание
Постоянная + сосредоточенная сила P = 12 кН.
Рис. 3 Расчетная схема второе сочетание
Расчетные характеристики древесины 2 сорта
Расчетное сопротивление древесины изгибу Rи=13 МПа.
Модуль упругости древесины Е=10000 МПа.
5.Расчет по первому предельному состоянию
Проверка настила на прочность
М – максимальный изгибающий момент
При первом сочетании нагрузок:
При втором сочетании нагрузок:
M=0.07*qpпост*l2+0.207*P*l=007*0088*122+0207*12*12=0307 кНм
W – момент сопротивления:
Момент сопротивления сечения рабочего настила определяем на ширине 500 мм:
Rи – расчетное сопротивление древесины изгиба
m – коэффициент учитывающий кратковременность действия сосредоточенной нагрузки
6.Расчет по второму предельному состоянию
Проверка рабочего настила на прогиб производится при первом сочетании нагрузок:
Момент инерции определяем аналогично определению момента сопротивления.
Момент инерции сечения одной доски:
Определяем относительный прогиб настила и сравниваем с предельным:
7.Расчет спаренного неразрезного прогона
При шаге конструкций L=50 м используем спаренные неразрезные прогоны.
Рис. 4 Схема прогона
Согласно сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 24454-80) принимаем прогон из двух поставленных на ребро досок сечением 2х100х200 мм. Шаг прогонов — В = 12 м при ширине утеплителя 1 м.
Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия
Пароизоляция - паронепроницае-мая антиконденсатная
полимерная ткань FOLIAREX 110 гм2
Прогон 2х100х200 мм nhпbпγдcп
Подшивка из досок 25 мм
Где ho hн hп – ширина сечения обрешетки настила и прогона соответственно;
bo bн bп – толщина сечения обрешетки настила и прогона соответственно;
сo сн сп – шаг обрешетки настила и прогона соответственно;
Снеговая нагрузка определяется так же как и при расчете настила.
Полная нагрузка на 1 пог.м при шаге прогонов В = 12 м:
qн=127*12=152 кНм – нормальная
qр=165*12=198 кНм – расчетная
Рис. 5 Расчетная схема прогона
При расчетах прогона надо иметь в виду что:
) прогон работает на косой изгиб
) прогон выполняется из двух досок 100х200 мм поставленных на ребро;
) относительно оси Х прогон работает как цельный элемент а относительно оси Y — как составной из двух брусков.
b=2*100=200 мм; h=200 мм
Геометрические характеристики сечения:
- момент сопротивления
9.Расчет по первому предельному состоянию
Проверку прогона на прочность производим с учетом работы прогона на косой изгиб принимая во внимание податливость прогона по оси Y состоящего из двух досок. По табл. 16 СП64.133330.2011 Кw=09.
Расчетная нагрузка α=1670
qp1=qp*cos (α)=1.98*0.958=1.90 кНм
qp2=qp*sin (α)=1.98*0.287=0568 кНм
Расчет спаренных прогонов производят по равнопрогибной схеме прогона при х=02113L.
Изгибающий момент над опорой равен М=qL212 момент в пролете равен М=qL224
Максимальный момент в крайнем пролете М=qL210 поэтому крайние пролеты принимают равными 0.8L (рис.5) или необходимо усиление крайнего пролета дополнительной доской.
Расчет ведем по максимальному моменту тогда
10.Расчет по второму предельному состоянию
Проверка прогона на прогиб.
Относительный прогиб прогона
qн1=qн*cos (α)=1.52*0.958=1.46 кНм
qн2=qн*sin (α)=1.52*0.287=044 кНм
11.Расчет стыка прогона
Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда не имеющего в данном месте стыка. Гвоздевой забой стыка рассчитываем на восприятие поперечной силы.
Количество гвоздей с каждой стороны стыка определяется исходя из того что поперечная сила приходящаяся на один ряд досок Q=Mоп2xгв в то же время равна Q=nгвTгв откуда:
xгв – расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя учитывая что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие равное Tгв
Рис. 6 Схема стыка прогона
Принимаем по сортаменту гвозди скрепляющие доски прогона dгв=0.55см lгв=17.5 см.
Расчетную несущую способность Т на один шов сплачивания (условный срез) определяем по табл. исходя из следующих условий:
Tигв=2.5d2+0.01a2расч=25*0552+001*6682=12 кН
но не более Тизг=4d2=121 кН
aрасч= lгв-с-15d=175-10-15*055=668 см > 4d=22 см
б) смятия древесины досок на глубине защемления гвоздя
с=10 > aрасч=6.68 > 0.35c=0.35*10=3.5
Несущая способность определяется по формуле:
Tсмгв=kн*aрасч*d=0446*668*055=164 кН
kн – определяется в зависимости от aрасчс=66810=0668 тогда kн=0446
расчет принимаем минимальное значение несущей способности:
Расстояние хгв принято равным 02113*L т.е. хгв=02113х5.0=1.05 м. Тогда количество гвоздей с каждой стороны стыка:
nгв=78992*1.05*12=32
Требуемое значение количества гвоздей с каждой стороны стыка получим nгв=4 принимаем 4 гвоздя.
Расстановку гвоздей производим согласно требованиям свода правил:
– расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях следует принимать не менее S1=15d =15*055= 825 см принимаем 90 мм;
– расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее S2=4d=4*055= 22 см принимаем 40 мм;
– расстояние S3 от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки элемента следует принимать не менее 4d=22 см; принимаем 40 мм.
Расставим гвозди на стыке досок прогона как показано на рис. 7:
Рис. 7 Схема расположения гвоздей
Гвозди соединяющие между собой доски спаренного прогона ставятся конструктивно (без расчета) с шагом 50 см в разбежку.
1.Геометрические характеристики фермы
При пролете l=20 м и уклоне і=01 высоту фермы принимаем h=(16 17)l=3.0 м на опоре h0=h-0.5li=3.0-05*20*01=2.0 м.
Длина панелей верхнего пояса 3-6 4-7 при tg α=0.1 и α=542 d=5.0 cosα=5.05 м.
lc=0.5(3.0+2.0)=2.5 м
2.Статический расчет фермы
Нагрузка от покрытия
gн=0.43 кНм2 g=0.4 кНм2 рн=рс=12*1=12 кНм2.
Нагрузка от собственного веса фермы
При gн+gнс.врн =043+01812=051 тогда nc=08
Нагрузка на 1 м верхнего пояса
gн=(043+018)*50=31 кНм g=(047+018*11)*50=34 кНм
Рg=34*50=170 кНРр=48*50=240 кН
Продольные усилия стержнях фермы определяем построением диаграммы Максвелла-Кремоны от Р=1 (рис. 9) с последующим умножением единичных усилий на соответствующую узловую нагрузку. Результаты приведены в таблице 3.
Расчетные усилия в элементах фермы кН
Наименование элемента
Усилие от Р=1 кН от нагрузки
Постоянная Рg=170 кН
Рис. 9 Определение усилий в элементах фермы
Верхний пояс 3-6 4-7 рассчитываем как сжато-изгибаемый элемент на продольное усилие N=997 кН и изгибающий момент от поперечной нагрузки определяемый при условии разрезности пояса.
M=-0.125ql2=-0125*82*502=256 кНм
Эксцентриситет е=3а=3*33=99 см что не выходит за пределы рекомендаций формулы еmax=M[N(+1)]=2560[997(09+1)]=135 см т. е. 99135 см
Принимаем верхний пояс в виде клееного разрезного бруса прямоугольного поперечного сечения шириной b=16 см из досок шириной 175 см. Высоту поперечного сечения компонуем из 8 досок:
h=3.3*8=264 см; F=bh=16*264=422 см2
W=bh26=16*26426=1859 см3
Определяем расчетный момент в верхнем поясе как для неразрезной балки
М=Моп-Ne=256-997*0099=157 кНм
Проверяем сечения по нормальным напряжениям:
λ=l(0.289h)=505(0289*264)=66
Для обеспечения плоской формы деформирования верхний пояс раскрепляем поперечными связями через 3 м.
Где φм=140b2kф(l0*h)=140*162*113(300*264)=51
λу=300(0289*16)=64970
φу=3000λ2=30006492=071
Определяем прогиб верхнего пояса
J=16*264312=24532 см4;fl=1.32505=13831200
Нижний пояс 1-8 N=1033 кН
Необходимая площадь поперечного сечения по СНиП -23-81*
Ry=235 МПа=235 кНсм2
Принимаем 2 50х32х4 с F=2*317=634 см2 > 42 см2
Гибкость нижнего пояса λ=l0r=502.38=211 400
Опорный раскос 5-6 N=1087 кН
Принимаем 2 50х32х4 с F=2*317=634 см2 > 45 см2
Гибкость нижнего пояса λ=l0r=5402.38=226 400
Задаемся размерами поперечного сечения по предельной гибкости λпр=150
h=580(150*0.289)=134 см
Принимаем высоту сечения h=4*3.3=132 см. а ширину – как для верхнего пояса b=16 см F=bh=16*132=2112 см2
Гибкость λу=580(0289*16)=125;φу=3000λ2=30001252=0192
=213(0192*2112)=53 МПа 15 МПа
h=250(150*0.289)=58 см
Принимаем высоту сечения h=3*3.3=9.9 см. а ширину – как для верхнего пояса b=16 см F=bh=16*9.9=158.4 см2
Гибкость λу=250(0289*16)=5570;φу=1-0.8(55100)2=0.758
=410(0758*1584)=35 МПа 15 МПа
Ширину стойки принимаем равной ширине пояса b=16 см минимальный разрез стойки в плоскости фермы h=l0(0.289λ)=200(0.289*120)=57 см.
По конструктивным соображениям для крепления стойки в узлах принимаем h=3.3*3=9.9 см.
Проверяем сечение: F=16*9.9=158.4 см2
λ=200(0.289*9.9)=69 70φу=1-0.8(69100)2=0.619
=615(0619*1584)=63 МПа 15 МПа
В узле А торцевой швеллер работает как балка на двух опорах с равномерно распределенной нагрузкой от торцевой поверхности пояса
q=Nb=99716=62 кНсмМ=qb28=62*1628=1984 кНсм
W=MRy=198423.5=84 см3
Принимаем [ №14 с Wy=110 см3 >84 см3
Горизонтальный лист между верхним поясов и опорной стойкой проверяем на изгиб от ее давления как плиту опертую по трем сторонам. N=615 кН. Ширина опорной стойки 99 см а горизонтального листа bс=bст-b[=99-58=41 см где b[=58 мм – ширина опорного швеллера.
Длина опорного листа 160 мм; 41160=026 0.5 т.е. лист следует проверять как консоль.
q=615(9.9*16)=0.39 кНсм2 M=qb2A2=039*4122=33 кНсм
Требуемая толщина листа
Принимаем =1 см. Сварные швы проверяют по СНиП 11-23-81.
Усилие N=410 кН от стойки передается на верхней пояс через подбалку. Расчетное сопротивление древесины на смятие поперек волокон:
Длину подбалки находим из условия смятия верхнего пояса поперек волокон. lпб=410(16*31)=82 см. С учетом постановки глухарей lпб=30 см > 82 см. Толщина подбалки из условия ее работы как консоли нагрузки q=Nb=41016=26 кНсм2.
M=q(l2)28=26*1528=721 кНсм
Требуемая толщина подбалки
Окончательно назначаем размеры подбалки 16х30х4 см.
Узел нижнего пояса N1-8=1033 кН N5-6=1087 кН N6-7=410 кН N7-8=213кН.
Сжимающие усилие от раскоса N7-8=213 кН передаются на упорный элемент узла. Давление смятия
q=N7-8 cos α(bh cos α)=213*0.86(16*9.9*0.86)=0.13 кНсм2
Изгибающий момент в упорном листе определяем как для пластины опертой по трем сторонам. Высота листа hл=99*086=85 см; M=qa2=0.106*0.13*162=3.5 кНсм; hлb=8516=053; =0106.
Горизонтальный лист проверяем аналогично от давления стойки N6-7=410 кН
q=410(9.9*16)=0.26 кНсм2 M=qa2=0.110*0.26*162=73 кНсм;
Вертикальное ребро подкрепляющее горизонтальную пластину рассчитываем как балку на двух опорах воспринимающую сосредоточенную силу от давления стойки. Принимаем толщину ребра р=12 мм.
M=N6-7bст4=410*994=1015 кНсм
6.Расчет конькового узла Г
Сжимающее усилие в раскосе N7-8=213 кН передается швеллерами №14 установленный по обеим сторонам раскоса через вкладыш выполненный также из швеллерами №14. Полуфермы соединяются на фланцах и объединяются парными дощатыми накладками.
Проверяем вкладыш из [ №14 работающий как балка на двух опорах:
М=N7-8b4=213*164=852 кНсм
=MW=85211=774 МПа Ry=235 МПа
общая длина сварки швов при kf=4
lf=2*5+140.86=10+16=26 см
Рор=N7-8 sin α=213*0.52=111 кН
Рсм=N7-8 cos α=213*0.86=183 кН
ср=111(2*07*04*26)=076 МПа
ср=183(2*07*04*26)=126 МПа
Растягивающие усилия в раскосе при одностороннем загружении снегом воспринимается двумя болтами d=10 см.
7.Расчет нижнего опорного узла Д
Назначаем ширину обвязочного бруса по ширине опорной стойки b=99см. Необходимую длину опорного листа из условий смятия бруса поперек волокон:
Длину подбалки находим из условия смятия верхнего пояса поперек волокон. lпб=615(99*31)=203 см. С учетом постановки глухарей lоп=30 см > 203 см.
Толщина опорного листа принимаем из условия опирания его по консольной схеме. Ширина участка lk=30-16=14 см.
qсм=615(99*16)=039 кНсм2.
M=q(l2)22=039*722=95 кНсм
Защита древесины от гниения и возгорания
1.Защита древесины от возгорания
Сделать древесину негорючей в современных условиях возможно но неэкономично поэтому в строительстве ограничиваются требованием обеспечить замедленное возгорание и горение. Поскольку для горения древесины необходим приток большого количества кислорода то основными мероприятиями огнезащиты является или уменьшение притока кислорода или уменьшение выделения горючего газа из древесины который соединяясь с кислородом дает пламя.
Возгорание древесины возможно при наличии огня t > 250 °С при длительном воздействии t > 160 °С (например у печей) и при самовоспламенении при t > 400 °С. На быстроту разрушения конструкций влияет и нагрузка на нее при горении так как при высокой температуре снижается прочность внутренней части древесины. Замедление возгорания древесины достигается конструктивными и химическими мерами защиты.
В качестве конструктивных мер рекомендуется тщательная острожка уничтожение выступов пустот и т. п. круглый лес загорается медленнее чем брусчатый; массивные конструкции особенно клееные загорается труднее.
При проектировании зданий и сооружений с применением дерева и других горючих материалов следует предусматривать устройство брандмауэров огнезащитных зон нормированных разрывов между зданиями автоматически действующих способом пожаротушения а также надежных теплоизоляционных разделов вокруг печей и дымовых труб. Значительный эффект в качестве защитного ограждения дает известковая штукатурка благодаря происходящему в ней эндотермическому процессу обжига сопровождающегося большим поглощением тепла.
Если одних конструктивных мер недостаточно применяют химические средства защиты. Защита древесины с помощью химических средств от огня осуществляется двумя способами: покрытием огнезащитными составами и пропиткой растворами антипиренов.
При защите первым способом на поверхность древесины наносится состав приготовленный из негорючих или трудновозгораемых веществ. Такой слой защищает древесину от непосредственного соприкосновения ее с пламенем и препятствует свободному доступу кислорода воздуха необходимого для горения. При кратковременном действии источников огня подобные огнезащитные покрытия затрудняют горение древесины и распространение огня в конструкциях а также облегчают тушение пожара.
Для поверхностной огнезащиты наиболее эффективны отечественные составы - покрытие огнезащитное фосфатное ОФП-9; покрытие вспучивающее ВП-9.
Широкое применение находит импортный (NULLIFIRE) замедлитель возгорания древесины. Этот материал представляет собой водоразбавляемую окрасочную композицию. Отсутствие органических растворителей делает его безопасным в работе. Состав наносится на сухую поверхность древесины любым инструментом. Рассматриваемый материал может быть прозрачным подчеркивающим природную красоту текстуры древесины или окрашенным в различные цвета. При контакте с открытым пламенем покрытие вспучивается и превращается в пористую массу защищающую древесину от нагрева. Для защиты деревянных конструкций от возгорания используется водно-дисперсионная огнезащитная акриловая (АК-151 КРОЗ) краска. Она изготовлена из компонентов на водной основе и не содержит токсических органических растворителей. Под воздействием высоких температур образуется защитный коксовый слой который предотвращает дальнейшее распространение пламени по древесине. В отличие от существующих аналогов она обладает высокой адгезией и легко наносится кистью или валиком.
Находит применение отделочная огнезащитная краска ППЛ которая состоит из: калия углекислого (поташ) 25% по массе; керосинового контакта Петрова 3%; воды 72%.
Приготовление состава производится следующим образом: в воде подогретой до 50-60 °С при хорошем перемешивании растворяют поташ после его добавляют керосиновый контакт и отстаивают полученный раствор в течение суток. Нанесение раствора производится за два раза с перерывом 12 час. Температура раствора при пропитке принимается 50-60 °С.
Для деревянных конструкций разработаны также огнезащитные краски основой которых служит жидкое стекло. Древесина такими составами окрашивается за два приема с перерывом в 12 час. Расход красок на 1 м2 поверхности составляет 500-600 г.
В неиндустриальном деревянном домостроении наиболее доступным средством огнезащиты является оштукатуривание обмазка пастами. Обмазки предназначаются для деревянных конструкций защищенных от непосредственного атмосферного воздействия. Обмазки наносят в два приема с интервалом не менее 12 час. Не дефицитна и экономична известково-глино-солевая обмазка "ИГС" которая приготавливается из следующих компонентов: известковое тесто 14%; глина 4%; поваренная соль 11%; вода 11% Сульфитно-глиняная обмазка СГ - К которая состоит из: сульфитного щелока 25%; глины или каолина 50%; воды 25%. Суперфосфатная обмазка где отношение суперфосфата и воды составляет 70 и 30%.
Эти составы рекомендуются для сухих помещений.
Вторым способом защиты древесины от возгорания является пропитка ее растворами. Механизм действия антипиренов мало изучен. Однако известно что понижать возгораемость древесины могут такие вещества и составы которые плавятся и покрывают поверхность древесины огнезащитной пленкой прекращающей доступ кислорода или разлагаются с выделением большого количества негорючих газов которые оттесняют воздух от поверхности древесины. Кроме того установлено что при горении антипирированной древесины отнимается некоторое количество тепла расходуемого на плавление и испарение антипиренов. Древесина пропитанная антипиренами в автоклавах только обугливается независимо от времени воздействия источника огня и неспособна к самостоятельному горению.
В качестве антипиренов чаще всего применяют водорастворимые аммонийные соли буру борную кислоту и соли фосфатной кислоты.
Бура представляет собой белую кристаллическую негигроскопичную соль. При нагревании бура вспучивается выделяет пары воды.
Борная кислота по внешнему виду представляет собой бесцветные мелкие кристаллы. При нагревании расплавляется в стекловидную массу.
Сульфат аммония - техническая соль серной кислоты применяемая для удобрений упаковывается в мешки весом 50 кг. По внешнему виду представляет собой порошок серого цвета. Не горюч не летуч не гигроскопичен вызывает значительную коррозию металла. При нагревании плавится а в дальнейшем разлагается на инертные газы: аммиак и сернистый газ.
Хлористый аммоний хорошо защищает древесину от горения но очень гигроскопичен и легко выветривается. При нагревании выше 386°С возгорается образуя большое количество паров. Применяется в смесях.
При поверхностной обработке древесины как пенообразователь для удержания в огнезащитных составах на поверхности применяется керосиновый контакт который представляет собой смесь сульфонафтеновых кислот. Легко растворяется в воде не горюч не летуч.
Для наибольшего огнезащитного эффекта применяют не отдельные соли а различные смеси солей.
Растворенные в воде эти смеси образуют пропиточные составы так например составы из: фосфорнокислого аммония 6%; сернокислого аммония 14%; фтористого аммония 15%. А также составы из: фосфорнокислого натрия 25%; сернокислый аммоний 175%; фтористый натрий 15%; воды 785%.
Степень огнезащиты возрастает с увеличением количества введенных в древесину солей антипирена. Обычно для пропитки применяют растворы 10-15%-ной концентрации т.к. малые концентрации необходимой огнезащиты не обеспечивают. Достаточной защитой является пропитка древесины антипиреном на глубину 5-10 мм. Пропитка древесины антипиренами производится теми же способами что и при обработке ее антисептиками.
2.Защита древесины от гниения
Конструктивные меры защиты древесины от гниения:
Основными конструктивными мерами против гниения древесины являются: применение здорового и сухого леса правильное расположение тепло- водо- и пароизоляционных материалов отвода атмосферных вод устройство продухов для вентиляции и т.п.
В деревянных покрытиях зданий не следует устраивать внутренних водостоков фонарей и ендов. Все элементы несущих конструкций и конструкций крыш должны быть доступны для осмотра во всех частях и хорошо проветриваться. Деревянные конструкции должны опираться на фундаменты выше уровней пола и грунта. Защита древесины от увлажнения парами воздуха достигается тем что в помещениях с влажностью более 75% и выделением водяных паров поверхность ее изолируется водостойкими лакокрасочными материалами.
Образование конденсата в наружных многослойных стенах и бесчердачных покрытиях в значительной степени зависят от порядка расположения в толще ограждения паро- и теплоизоляционных слоев. Обычно слой гидроизоляции должен быть расположен в начале теплового потока то есть со стороны преобладания положительных температур теплоизолирующий слой нужно располагать с холодной стороны ограждения. В случае если пароизоляция должна быть расположена в конце теплового потока под кровельным материалам необходимо устройство осушающих продухов.
Для защиты деревянных конструкций от периодической конденсации следует избегать глухой заделки опорных узлов ферм в каменные или бетонные стены; их надо устанавливать в открытые гнезда. При устройстве стальных опорных узлов или соприкосновении дерева с полосовыми стальными элементами между деревом и сталью необходимо прокладывать слой пароизоляции а заделываемую в металлический башмак древесину надежно антисептировать. В случае опирания деревянных элементов на каменные или бетонные опоры необходимо устройство креозотированных прокладок на слое пароизоляции.
Химические меры защиты древесины от гниения:
Химическая защита древесины предусматривается в тех случаях когда ее увлажнение в процессе эксплуатации неизбежно. Защита деревянных конструкций от гнили заключается в пропитке или покрытии их антисептиками.
Антисептики должны удовлетворять помимо токсичности к грибам и насекомым таким требованиям как способность проникновения в древесину устойчивость к вымыванию из нее быть безвредным для людей и животных сохранять механическую прочность материала древесины не увеличивать электропроводность и не разрушать металлические части конструкции.
Антисептики - это химические вещества и составы применяемые для предохранения древесины от гниения и повреждения дереворазрушающими грибами и насекомыми. Антисептики разделяют на:
Инсектициды - токсичные для насекомых;
фунгициды - вещества токсичные для дереворазрушающих грибов.
Все применяемые антисептики подразделяют на три группы: неорганические (водорастворимые) органического происхождения и комбинированные.
Неорганические антисептики (водорастворимые):
Фтористый натрий (NaF).
Белый порошок не имеющий запаха не летуч слабо коррозирует металлы. Концентрация раствора принимается 3-4%. Обладает высокой диффузионной способностью проникновения в сырую (до 40-50% влажности) древесину. При соприкосновении с известью цементом алебастром мелом фтористый натрий частично утрачивает антисептические свойства образуя с солями кальция нерастворимые в воде соединения. Поэтому вода для приготовления антисептика должна быть мягкой.
Кремнефтористый аммоний (NH) SiF.
Белый кристаллический порошок с легким запахом аммиака. Обладает высокой растворимостью (18-32%). Легко проникает в древесину но и легко вымывается из нее. Древесина пропитанная этим препаратом не изменяет цвета. Недостаток антисептика то что он вызывает коррозию металла. Концентрация раствора принимается 5-10%. Широко применяется для антисептирования деревянных конструкций находящихся в условиях где исключено вымывание соли в процессе эксплуатации.
Представляет собой кристаллы красно-оранжевого цвета хорошо растворимые в воде. Легко проникает в древесину и прочно фиксируется ее волокнами. Не летуч и является пассивиатором коррозии металлов.
Кремнефтористый натрий технический.
Белый или желтоватый порошок. Предельная растворимость его в холодной воде 065 в горячей - 18%. Низкая растворимость относит этот антисептик к разряду слабых. Поэтому в чистом виде для обработки древесины применяется редко. Для повышения токсичности кремнефтористого натрия добавляют кальцинированную соду жидкое стекло или аммиак при соединении с которыми в растворе образуется фтористый натрий.
Имеется ряд антисептиков которые применяются весьма ограниченно.
К ним относятся хлористый цинк поваренная соль и др. Эти антисептики чаще всего используются в качестве компонента в комбинированных антисептиках.
Органические антисептики (маслянистые)
Оксидифенил технический.
Продукт коксогазовой промышленности порошок грязно-белого цвета из мелких полупрозрачных кристаллов со слабым запахом фенола. Сильный антисептик применяется для защиты древесины открытых сооружений в виде 3-5% растворов в керосине мазуте скипидарном масле и др. Трудно выщелачивается водой и не коррозирует металлы. Этот антисептик не допускается к применению в жилых общественных и промышленных зданиях.
Масло каменноугольное (креозотовое).
Жидкость темно-коричневого цвета с едким запахом. Является сильным длительно действующим антисептиком. Трудно вымывается водой. Из-за резкогозапаха и горючести каменноугольное масло не рекомендуется для обработки древесины в жилых и общественных зданиях.
Комбинированные антисептики
К комбинированным антисептикам относятся препараты состоящие из двух или нескольких веществ токсичность которых в смеси сказывается выше суммарной токсичности входящих в нее компонентов.
К числу наиболее распространенных комбинированных препаратов относится:
Кремнефтористый натрий + фтористый натрий в количестве соответственно 065 и 016 кг на 100 л воды.
Смесь этих солей втрое токсичнее фтористого натрия. Растворение осуществляется в горячей воде температурой до 90 °С.
Хромно-медный препарат (ХМ-5).
Представляет собой смесь состоящую из равных частей медного купороса (50%) и бихромата натрия (50%) с добавкой уксусной кислоты (005%). Применяется в виде 7-10%-ных водных растворов. Окрашивает древесину в зеленоватый цвет. Незначительно коррозирует металл. Пропитанная этим препаратом древесина хорошо склеивается вместе с тем наблюдается тенденция снижения прочности. Препарат ХМ-5 рекомендуется для консервирования древесины в конструкциях постоянно смываемых водой (градирни).
Антисептические пасты
Для их приготовления водорастворимый антисептик смешивают с какой-нибудь вяжущей основой которая придает пасте вязкость и удерживает слой антисептика на поверхности древесины. В качестве вяжущей основы используют каолин битум каменноугольный лак (кузбасслак). По количеству расходуемого антисептика различают марки паст 100 и 200. Марка 100 содержит сухой слой антисептика 100 гм2 обрабатываемой поверхности а марка 200 не менее чем 200 гм2. Пасты выпускаются в виде концентрата и разводятся водой до консистенции густой сметаны перед началом работы.
Паста антисептическая на каменноугольном лаке состоит в % отношении из: фтористого натрия - 44 лака каменноугольного - 7 каолина - 13 воды - 26.
По внешнему виду представляет густую массу черного или темно-серого цвета.
Паста антисептическая на ПВА эмульсии состоит в % отношении из: фтористого натрия - 44 каолина - 13 ПВА - 16 воды - 27.
По внешнему виду паста представляет собой густую массу светло-серого цвета.
Глиняные пасты состоят в % отношении из: фтористого натрия - 30 глины -27 экстракта сульфитных щелоков - 3 воды - 40.
Экстракт сульфитных щелоков получается из отходов целлюлозно-бумажного производства. Он имеет вид твердого смолообразного вещества. В теплой воде растворяется без остатка.
3.Технология антисептирования
В практике используют такие методы химической защиты древесины как консервирование и антисептирование.
Консервирование - это способы предусматривающие обработку химическими средствами и рассчитанные на их глубокое проникновение в древесину. Консервирование древесины осуществляется в основном диффузионным методом.
Успех действия этого способа основан на способности водорастворимых антисептиков постепенно проникать в глубину древесины по законам диффузии растворяясь в содержащейся в древесине влаге а также при последующих увлажнениях ее в условиях эксплуатации. К диффузионным способам относятся обработка пастами и сухими антисептиками элементов из сырой древесины или элементов увлажнение которых в процессе эксплуатации неизбежно (концы балок опирающихся на каменную стену лаги и др.).
Пасты на поверхность древесины наносятся в виде пленки толщиной 1-2 мм и защищаются от испарения. Недостаток такого метода - большой расход антисептика. Скорость пропитки древесины обработанной пастами идет тем быстрее чем выше ее влажность и в среднем равна 1 ммсутки. Таким образом древесина обработанная пастами пропитывается на всю глубину заболони в течение 2-3 месяцев. Причем на эту пропитку не требуется специально времени т.к. она происходит уже в конструкциях в процессе службы древесины. Положительная сторона этого способа - возможность обработки сырых лесоматериалов тогда как другие способы требуют предварительной сушки их.
Антисептирование - это способы предусматривающие поверхностную обработку древесины.
В условиях строительства и реконструкции распространено антисептирование водорастворимыми антисептиками путем многократного гидропульпирования или нанесения раствора кистями либо погружением отдельных элементов в ванны с раствором. Принцип этого вида антисептирования заключается в постоянном увлажнении поверхности в результате чего соли проникают в древесину на глубину от 1 до 3 м в зависимости от рецептуры и времени нанесения.
В заводских условиях предпочтительнее использовать метод горячехолодных ванн а при наличии автоклавного оборудования вакуумную пропитку.
Метод горячехолодной ванны
Способ пропитки в горячехолодных ваннах основан на том что при прогреве в ванне с горячим антисептическим раствором происходит расширение и частичное удаление воздуха и паров воды. Последующее быстрое погружение прогретой древесины в холодный раствор антисептика вызывает сжатие паровоздушной смеси оставшейся в клетках древесины и образование в них некоторого вакуума который совместно с действием капиллярных сил обеспечивает введение антисептика при атмосферном давлении.
Влажность древесины поступающая для пропитки должна быть не более 25%. Температура горячего раствора должна быть 90 - 95 °С холодной 20 - 30 °С. При пропитке древесины маслянистыми антисептиками температура горячей ванны должна быть 95 - ПО °С холодной ванны 40 - 50 °С. Время перемещения пакетов древесины из горячей ванны в холодную должно быть не более 5 мин. Ванны для пропитки должны быть снабжены пригрузами против всплывания изделий.
Процесс пропитки древесины по методу горячехолодных ванн можно осуществить в одной ванне путем вытеснения или откачивания горячего пропиточного раствора в запасную емкость. Режим пропитки:
горячий раствор 1 - 15 ч до 25 ч;
холодный раствор 1 - 15ч до 2ч.
Глубина пропитки при этом соответственно 16-25 мм до 30 - 50 мм.
Пропитка по способу «вакуум - атмосферное давление - вакуум». Принцип тот же т.е. антисептик проникает в древесину за счет разности давления. В автоклаве древесину выдерживают под вакуумом затем подают антисептик и соединяют автоклав с атмосферой. После выдержки жидкость удаляют из автоклава и вновь создают вакуум для осушения поверхности. Поскольку пропитываемость зависит как от пород древесины так и от заболонной или ядровой части а также от антисептика то для каждого вида отработаны режимы 3 антисептирования. В отдельных случаях для труднопропитываемых пород для улучшения пропитки применяют специальную подготовку поверхности древесины накалыванием. Глубина накалывания для пиломатериалов составляет до 15 мм. Накалывание производят по всей поверхности древесины механизированным способом. Размер накола в направлении вдоль волокон 10 -20 мм поперек 2-3 мм.
Для обработки горизонтально расположенных деревянных элементов и для пропитки лесоматериалов хранящихся на складах применяют метод сухого антисептирования. Для этой цели используется антисептик смешанный с увлажненными опилками. Влажность опилок должна быть в пределах 30-40%. Опилки используются в качестве балласта от выветривания. Примерное соотношение 45-60 кг антисептика на 1 м3 опилок.
Лакокрасочные материалы для защиты древесины от увлажнения Защита древесины от увлажнения обеспечивается лакокрасочным покрытием (ЛКП) препятствующим проникновению в древесину атмосферной влаги и водяныхпаров. Абсолютно паро- и водонепроницаемых покрытий на основе лакокрасочных материалов (ЛКМ) образующих пленку на поверхности древесины нет. Поэтому чем тоньше водо- и паронепроницаемая пленка из ЛКМ тем более она эластична а следовательно тем выше долговечность покрытия. Проникая через покрытие влага поглощается древесиной которая изменяет свои размеры в тангенциальном и радиальном направлении растягивая ЛКП. Постоянные циклические изменения размеров древесины от изменения влажности воздуха приводят к изменению механических свойств ЛКП эластичность материала снижается нарушается монолитность покрытия появляются трещины. Появление трещин сводит водо- и паропроницаемость покрытия к нулю. Поэтому защита ЛКМ предусмотрена на непродолжительный срок - транспортировка хранение монтаж устройство кровли.
Библиографический список
СНиП II-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. - М. Стройиздат 1996.
СНиП 2.01.07-85*. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия. М ЦИТП Госстроя СССР 1986.
СНиП 11-23-81. Нормы проектирования. Стальные конструкции. - М.. ЦИТП Госстроя СССР 1988
Деревянные конструкции в строительстве. Л.М. Ковальчук С.Б. Турковский. Ю.В. Пискунов - М.: Стройиздат 1995 г.
Учебное пособие для ВУЗов. Под ред. Слицкоухова Ю.В.- М.:
Деревянные конструкции и детали. Справочник строителя.
Под ред. Хрулева В.М.. 3-е изд. переработанное и дополненное - М .: Стройиздат 1995.
Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Карлсена Г.Г. и Слицкоухова Ю.В.. Издание 5-е переработанное и дополненное – М.: Стройиздат 1986.
Конструкции из дерева и пластмасс. Иванов В.Ф.– М.: Издательство литературы по строительству 1966.
Строительные конструкции. Под ред. Байкова В.Н. Попова Г.И..
Издание 2-е переработанное и дополненное – М.: Высшая школа 1986.
Строительные конструкции. Цай Т.Н. Бородич М.К. Мандриков А.П.. Том 1 – М.: Стройиздат 1984.
«Технология строительного производства» А.С. Стаценко:

Разработка проекта деревянного одноэтажного здания.dwg

Трапециевидная двускатная ферма
Конструктивная схема
Пробки из антисептированной
Арматурные стержни O18
Конец колонны обмазать
антисептической пастой
Гидроизоляция из 2-ух
Антисептированная доска
Железобетонная приставка
марки 200 на высоту 600мм
Московский государственный машиностроительный университет
Кафедра "Промышленное и гражданское строительство
Склад минеральных удобрений
и конструктивная схема