Для всех строительных материалов имеются области рационального и эффективного использования. Это относится и к древесине, которая во многих районах нашей страны является местным строительным материалом. В некоторых районах древесина имеется в избытке (в так называемых лесоизбыточных районах).

Наша страна является первой в мире по количеству лесных площадей (2 место занимает – Бразилия, 3 место Канада, 4 место - США), которые занимают почти половину территории России – примерно 12,3 млн. км 2 . Основная часть лесов России (примерно ¾ части) расположена в районах Сибири, Дальнего Востока, в северных областях европейской части страны. Преобладающими породами являются хвойные: 37% лесов занимает лиственница, 19% - сосна, 20% - ель и пихта, 8% - кедр. Лиственные породы занимают около ¼ площади наших лесов. Наиболее распространенной породой является береза, занимающая около 1/6 общей площади лесов.

Запасы древесины в наших лесах составляют около 80 млрд. м 3 . Ежегодно заготавливается около 280 млн. м 3 . деловой древесины (т.е. пригодной для изготовления конструкций и изделий). Однако, это количество далеко не исчерпывает естественного годового прироста древесины в отдаленных районах Сибири и Дальнего Востока.

История создания деревянных зданий и сооружений берет свое начало с древнейших времен. Первой конструктивной формой строений был прямоугольный в пла­не сруб из бревен. Постепенно увеличивались площади и объемы строящихся сооруже­ний, расширялось функциональное назначение помещений. Срубы стали возводить много­угольными в плане с наличием внутренних стен, обеспечивающих неизме­няемость сооружений и устойчивость наружных стен.

Наличие огромных лесных запасов на территории России явилось основой многовекового использования древесины в качестве строительного материала для возведения зданий и сооружений жилищного, хозяйственного, культового и других назначений. До настоящего времени сохранились уникальные строения, выполненные зодчими в виде сруба более 250 лет назад. Образцом такого строительства являют­ся существующие нынче храмы в Кижах на Онежском озере, постройки в Малых Карелах Архангельской области (рис.1).

Первые инженерные сооружения человечества – свайные постройки, мосты и плотины были также из дерева. С конца XVII века, когда появилась возможность распиловки бревен на брусья и доски, деревянное строительство вышло на новый этап. Более эко­номичные и легкие сечения древесины позволили создавать эффективные стержневые системы, позволяющие перекрывать значительные пролеты, что дало толчок в развитие архитектуры, мостостроении. Наиболее ярким примером использования древесины в качестве стро­пильных конструкций является конструкция шпиля Адмиралтейства (рис.2), осу­ществленная по проекту И.К. Коробова и сохраненная А.Д. Захаровым при перестройке башни в начале XIX века, фермы для перекрытия Манежа в г. Москве пролетом 48 м, построенные в 1817 г. А.А. Бетанкуром (рис.3).

Рис.1 – Деревянные храмы в Кижах на Онежском озере

Рис.2 – Здание Адмиралтейства в г.С-Петербург

Рис.3 – Монтаж ферм покрытия Манежа в г.Москва

Многолетний опыт строительства зданий различного назначения позво­лил определить рациональные области применения деревянных конструк­ций:

1. Зрительные и общественные здания, спортивные сооружения, выста­вочные павильоны, рынки и другие пролетом от 18 до 100 м (см. пример на рис.4).

2. Покрытия гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий. Целесообразно использовать дощатые и брусчатые фермы со сборкой на стройплощадке (эффективность применения определяется легкостью, прочностью и благоприятными условиями для борьбы с недостатками).

3. Здания с химически агрессивной средой. В первую очередь, склад­ские здания пролетом до 45 м для перегрузки и хранения минеральных удобрений.

4. Малоэтажное деревянное домостроение.

5. Производственные сельскохозяйственные здания.

6. Неотапливаемые здания производственно-вспомогательного назначения промышленных предприятий.

7. Неотапливаемые здания и навесы для хранения и переработки сель­скохозяйственной продукции.

8. Быстровозводимые здания комплектной поставки небольших проле­тов для отдаленных районов крайнего Севера.

9. Инженерные сооружения - опоры линий электропередачи (с напряжением до 35 кВ), триангуля­ционные и радиопрозрачные мачты и башни, мосты небольшой грузоподъ­емности, пешеходные мосты.

Рис.4 – Схема каркаса крытого легкоатлетического манежа спорткомплекса Метеор в г. Жуковский с несущими дощатоклеенными арками

Нецелесообразно применять деревянные конструкции в местах где затруднены мероприятия по защите древесины от возгорания и попеременного увлажнения (соответственно гниения):

Горячие цехи;

Промышленные здания с большими крановыми нагрузками;

Помещения с повышенной эксплуатационной влажностью (кроме бань).

Несмотря на многовековое использование древесины в качестве строительных конструкций, поиск новых технических решений продолжается. В течении последних 20 лет ведутся разработки жестких соединений клееных деревянных элементов (по аналогии с закладными деталями железобетонных конструкций), что позволило открыть новое направление сборных клееных деревянных конструкций. В практике строительства в России и за рубежом реализовано большое количество большепролетных зданий и сооружений из сборных клееных деревянных конструкций. Сочетание узловых вклееных стержней с линейным армированием клееных деревянных элементов является дальнейшим этапом в развитии клееных деревянных конструкций для зданий очень боль­ших пролетов.

Прогрессивные формы индустриальных деревянных конструкций:

1. Монолитные дощатоклееные и клеефанерные конструкции в виде балок, арок, рам и комбинированных систем.

2. Металлодеревянные фермы с дощатоклееным верхним поясом.

3. Кружально-сетчатые пространственные конструкции из стандартных цельных и клееных косяков.

В отличие от дерева пластмассы в конструкциях начали использовать с середины прошлого века, после возникновения промышленного производства синтетических материалов.

К основным конструкционным строительным пластмассам относятся:

Высокопрочный стеклопластик;

Прозрачный менее прочный стеклопластик;

Оргстекло;

Винипласт;

Пенопласт;

Воздухо- и водонепроницаемые ткани и плёнки;

Древесные пластики.

Пластмассовые конструкции применяются в основном в виде стеновых панелей, плит покрытия, светопрозрачных ограждающих элементов различной формы и множеством индивидуальных конструкций, выпускаемых небольшими партиями.

Из наиболее прочных стеклопластиков, расчётное сопротивление сжатию и растяжению которых достигает 100 МПа, выполняют элементы несущих строительных конструкций. Однако это применение возможно только при техническо-экономическом обосновании. Прозрачные стеклопластики используют в качестве светопрозрачных элементов ограждающих конструкций зданий. Из особо прозрачного оргстекла и прозрачного винипласта изготовляют прозрачные части ограждений, пропускающие все части солнечного спектра. Сверхлёгкие пенопласты применяют в средних слоях лёгких ограждающих покрытий и стен.

Особым классом конструкций из пластмасс являются мембраны (прочные, тонкие воздухо- и водонепроницаемые ткани), которые применяются в виде пневматических и тентовых сооружений. Материал в них работает на растяжение и нет опасности потери устойчивости.

ГЛАВА 1. ДРЕВЕСИНА И ПЛАСТМАССЫ - СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1.1 ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ДРЕВЕСИНЫ

К основным достоинствам древесины относятся:

Малый вес . Древесина имеет в среднем плотность 550 кг/м 3 и в 14 раз легче стали, в 4,5 раза легче бетона, что позволяет значительно снизить ма­териальные затраты по транспортировке, по устройству фундаментов, об­ходиться без тяжелых грузоподъемных механизмов при возведении зданий и сооружений.

Прочность . Одним из показателей эффективности применения конст­рукций из различных материалов является показатель удельной прочности материала, который выражается отношением плотности материала к его объемному весу. Для клееной древесины это отношение состав­ляет 3,66×10 -4 1/м, для углеродной стали 3,7×10 -4 1/м, для бетона класса 22,5 ÷ 1,85×10 -4 1/м. Это подтверждает целесообразность применения наряду со сталь­ными деревянных клееных конструкций в большепролетных зданиях, где собственный вес имеет решающее значение.

Деформативность и вязкость . Из всех традиционных строительных ма­териалов только древесина в меньшей степени реагирует на неравномерную осадку оснований фундаментов. Вязкий характер разрушения древесины (за исключением скалывания) позволяет перераспределять усилия в элементах, что не вызывает мгновенного отказа конструкций.

Температурное расширение . Коэффициент линейного расширения дре­весины различен вдоль волокон и под углом к ним. Вдоль волокон значение этого коэффициента в 7-10 раз меньше, чем поперек волокон, и в 2-3 раза меньше, чем у стали. Этот факт дает возможность не учитывать влияние температуры и не требует членения здания на температурные блоки.

Теплопроводность . Малая теплопроводность древесины, обусловленная ее структурой, является основой широкого применения в стенах ограждаю­щих конструкций. Коэффициент теплопроводности древесины в 6 раз ниже, чем у керамического кирпича, в 2 раза ниже, чем у керамзитобетона, газо-пенобетонов плотностью 800 кг/м 3 и эквивалентен газо-пенобетонам плот­ностью 300 кг/м 3 , т.е. плотностью почти вдвое ниже, чем у древесины.

Химическая стойкость древесины . Древесину можно использовать без дополнительной защиты или защищая ее покраской, поверхностной про­питкой в условиях химически агрессивной среды. Деревянные конструкции применяются при строительстве складов для химически агрессивных сыпу­чих материалов таких, как калийные и натриевые соли, минеральные удоб­рения, разрушающие бетон и сталь. Большинство органических кислот не разрушает древесину при обычной температуре.

Самовозобновляемостъ древесины . Основным достоинством древесины по сравнению с другими конструкционными материалами является посто­янное возобновление ее запасов. При производстве других конструкционных материалов (стали, бетона, пластмассы и др.) требуются большие затраты энергии и расходуется большое количество исходного сырья, запасы которого постоянно иссякают.

Простота обработки . Древесина легко обрабатывается простым ручным или электрическим инструментом. Деформативность древесины позволяет придавать конструкциям из нее различные прямолинейные и криволи­нейные формы. Производство конструкций небольших пролетов из цельной древесины можно освоить практически на лесопунктах, на любой базе строительной индустрии, что невозможно для производства металлических или железобетонных конструкций.

Древесине, как и другим материалам, присущи недостатки:

Неоднородность, анизотропность древесины и пороки . Неоднород­ность древесины проявляется в различии строения и свойств годовых сло­ев, образующихся в процессе роста дерева в зависимости от условий внеш­ней среды (климатических условий).

Неоднородность древесины сказывается на изменчивости показателей прочности, что усложняет полу­чение достоверных расчетных характеристик древесины.

Древесина представляет собой тело с тремя осями анизотропии по глав­ным структурным направлениям - вдоль и поперек волокон в тангенциаль­ном и радиальном направлении. Значительные расхож­дения прочности древесины при приложении усилий вдоль и поперек волокон значительно усложняют вопросы конструирования деревянных конструкций и, в первую очередь, узловых соединений, что зачастую ведет к нерациональному увеличению сечений соединенных элементов.

К основным порокам относятся сучки, трещины и косослой. Наличие сучка изменяет направление волокон древесины либо прерывает их, что значительно влияет на прочность, особенно при растяжении, т.к. происхо­дит неравномерное нагружение всех волокон по сечению.

Зависимость физико-механических свойств древесины от влажности . Древесина обладает способностью впитывать в себя влагу ввиду своей гиг­роскопичности. От количества влаги в древесине в значительной мере зави­сят и ее физико-механические свойства. Плотность свежесрубленой древесины хвойных пород (кроме лиственницы) и мягких лиственных пород (осина, тополь, ольха, липа) равна 850 кг/м 3 . По мере удаления влаги плотность уменьшается. При 15-25% влажности плотность принимается 600 кг/м 3 , а при 6-12% влажности плотность прини­мается 500 кг/м 3 . Лиственница имеет плотность соответственно 800 кг/м 3 и 650 кг/м 3 при влажности в пределах 15-25% и 6-12% соответственно. Для строительства различают древесину:

Сырую с влажностью выше 25%;

Полусухую с влажностью 12-25%;

Воздушно-сухую с влажностью 6-12%.

Ползучесть древесины . При кратковременном действии нагрузки древе­сина работает практически упруго, но при длительном действии неизмен­ной нагрузки деформации во времени увеличиваются. Даже при малом уровне напряжений ползучесть может продолжаться годами.

Биопоражение древесины . Напрямую связано с влажностью древесины. При влажности более 18%, а также при наличии кислорода и положитель­ной температуры возникает условие для жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. Также древесина разрушается жизнедеятельностью насе­комых, повреждающих не­окоренную древесину в лесу, на складах, лесосеках и разрушающих окоренную древесину в процессе ее переработки и при эксплуа­тации в конструкциях.

Распространение огня происходит в результате соединения углерода древесины с кислородом. Горение начинается примерно при 250 °С. И если с наружной сторо­ны древесина быстро обгорает, то ввиду малой ее теплопроводности и по­явлению толщины обуглевающего слоя, препятствующему поступлению кислорода, дальнейший процесс сильно замедляется. Поэтому деревянные конструкции массивного сечения имеют большую огнестойкость по сравне­нию с незащищёнными металлическими конструкциями.

1.2 СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

В поперечном сечении ствола древесины хвойных пород (сосна, ель) можно рассмотреть несколько характерных слоев (рис. 1.1).

Наружный слой состоит из коры - 1 и луба - 2. Под лубом находится тонкий слой камбия. Назначение луба в растущем дереве - проводить вниз по стволу образующиеся в листьях питательные органические вещест­ва.

В поперечном разрезе основную часть занимают заболонь и ядро. Забо­лонь состоит из молодых клеток, ядро - полностью из отмерших клеток. У деревьев всех пород в раннем возрасте древесина состоит только из за­болони, и лишь с течением времени происходит отмирание живых клеток, сопровождающееся обычно потемнением.

В период весны, когда в стволе появляется много сока, камбий развивает большую деятель­ность, откладывая во внутреннюю часть значительное количество крупных клеток. Летом по мере уменьшения количества питательных соков актив­ность камбия замедляется, и откладывается меньшее количество клеток и меньших размеров. В зимнее время жизнедеятельность камбия затихает, и рост дерева прекращается. Откладывание весенней и летней частей дре­весины, периодически происходящее из года в год, является причиной обра­зования годичных слоев (колец). Годичный слой состоит из светлого слоя древесины (ранняя древесина), обращенного в сторону сердцевины, и более темного, плотного, летней древесины, обращенного к коре (поздняя древе­сина).

Механическую функцию в древесине выполняют, в первую очередь, прозенхимные клетки - трахеиды, которые, главным образом, расположены вертикально. Стыкование трахеид в продольном направлении осуще­ствляется в процессе роста. Они своими заостренными концами врастают между собой и в другие анатомические элементы, так называемые "паренхимные клетки", имеющие одинаковые размеры во всех трех осевых на­правлениях. Эти клетки входят в состав "сердцевинных лучей", которые пронизывают в перпендикулярном направлении несколько годичных слоев.

Трахеиды составляют 90% общего объема древесины, и в 1см 3 их при­близительно размещается 420000 шт. Трахеид ранней части годичного слоя обладает тонкими стенками (2-3 мкм) и большими внутренними полостями, а трахеиды поздней части годичного слоя имеют более толстые стенки (5-7 мкм) и меньшие полости. Длина трахеид 2-5 мм, размер поперечного сечения в 50-60 раз меньше длины.

Для более полного представления о стро­ении древесины рассматривается три разреза ствола: поперечный, радиаль­ный и тангентальный (рис. 1.2).

Древесина лиственных пород имеет несколько отличную от хвойных по­род структуру. Спиральное направление стенок клеток древесины листвен­ных пород приводит к большому короблению и растрескиванию пиломате­риала при сушке, ухудшению гвоздимости. Наличие этих недостатков и малая стойкость к загниванию ограничивает применение лиственных пород для деревянных конструкций. Более высокие прочностные показатели дре­весины твердых лиственных пород реализуются путем использования их для изготовления соединительных элементов (нагели, шпонки, накладки), а также опорных антисептированных деталей.

Физические свойства древесины

Плотность. Поскольку влага со­ставляет значительную часть массы древесины, то величина плотности устанавливается при определенной влажности. С увеличением влажнос­ти плотность увеличивается и, поэто­му для расчетов при определении по­стоянных нагрузок используют ус­редненные показатели, представлен­ные в нормах .

Для конструкций, эксплуатируе­мых в условиях, когда равновесная влажность не превышает 12% (отап­ливаемые и неотапливаемые помеще­ния с относительной влажностью до 75%), плотность сосны и ели состав­ляет 500 кг/м 3 , а лиственницы 650 кг/м 3 .

Для конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе или в закры­тых помещениях с высокой влажностью более 75%, плотность сосны и ели составляет 600 кг/м 3 , а лиственницы 800 кг/м 3 .

Теплопроводность древесины зависит от плотности, влажности и на­правления волокон. При равной плотности и влажности теплопроводность поперек волокон в 2,5-3 раза меньше, чем вдоль волокон. Коэффициент теп­лопроводности поперек волокон при стандартной влажности 12% более чем в 2 раза ниже, чем при влажности равной 30%. Эти показатели объясняют­ся трубчатым строением волокон древесины.

Температурное расширение . Коэффициент линейного расширения попе­рек волокон пропорционален плотности древесины, и в 7 - 10 раз больше коэффициентов расширения вдоль волокон. Это объясняется тем, что при нагревании древесина теряет влагу и меняет свои объемы.

В практике проектирования температурные деформации практически не рассматриваются, т. к. коэффициент линейного расширения вдоль волокон незначителен.

1.3 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Особенности древесины.

Расчет деревянного перекрытия

Расчет деревянного перекрытия - одна из самых легких задач и не только потому, что древесина - один из самых легких строительных материалов. Почему так, мы очень скоро узнаем. Но сразу скажу, если вас интересует классический расчет, согласно требований нормативных документов, то вам сюда .

При строительстве или ремонте деревянного дома использовать металлические, а тем более железобетонные балки перекрытия как-то не в тему. Если дом деревянный то и балки перекрытия логично сделать деревянными. Вот только на глаз не определишь, какой брус можно использовать для балок перекрытия и какой делать пролет между балками. Для ответа на эти вопросы нужно точно знать расстояние между опорными стенами и хотя бы приблизительно нагрузку на перекрытие.

Понятно, что расстояния между стенами бывают разные, да и нагрузка на перекрытие тоже может быть очень разная, одно дело - расчет перекрытия, если сверху будет нежилой чердак и совсем другое дело - расчет перекрытия для помещения, в котором будут в дальнейшем делаться перегородки, стоять чугунная ванна, бронзовый унитаз и много чего еще.

Деревянные конструкции

Строительный процесс любого масштаба подразумевает не только использование качественных стройматериалов, но также соблюдение правил и норм. Только строгое следование инструкции и установленным нормативам даст наилучший результат в виде крепкого, надежного и долговечного строения. Особое место в строительной отрасли занимает такой материал, как древесина. В далекие времена именно из древесного сырья возводились первые поселения и города. В современной сфере строительства дерево не теряет актуальности и активно используется для возведения сложных . В силу того, что видов древесного материала существует колоссальное количество, есть целый ряд требований к выбору, расчету и защите таких конструкций. Наиболее актуальной редакцией свода норм и правил является (СНиП) 11 25 80.

Почему именно дерево? Все дело в том, что природный материал отличается натуральной эстетикой, высокой технологичностью и малым удельным весом, что является его бесспорными преимуществами. Именно поэтому многие конструкции производятся из дерева. Что же такое СНиП? Любая конструкция обладает определенными характеристиками, показателями механической прочности и стойкости к различным факторам, что является основой для проведения проектных мероприятий и технических расчетов. Все работы выполняются в соответствии с требованиями СНиП.

Строительные нормы и правила (СНиП) являются совокупностью строгих нормативных требований в правовом, техническом и экономическом аспекте. С их помощью регламентируется строительная деятельность, архитектурно-проектные изыскания, инженерные мероприятия.

Стандартизированная система была создана в 1929 году. Эволюция принятия правил и норм следующая:

• в 1929 году – создание свода временных правил и норм для регулирования проектировочных процессов, возведения зданий и сооружений различного функционального назначения;
• в 1930 году – разработка правил и норм для застройки заселенных мест, а также проектирования и возведения строительства;
• в 1958 году – обновленный свод правил планирования и градостроения.

В СССР такие нормативы представляли собой не только сводные технические требования, но также правовые нормы, разделяющие обязанности, права и ответственность основных действующих лиц строительного проекта: инженера и архитектора. После 2003 года обязательному исполнению подлежат лишь некоторые нормы и требования, которые находятся в рамках закона “О техническом регламенте свода правил”. При помощи СНиПа запускается важнейший процесс стандартизации, который оптимизирует эффективность и результативность строительства. Актуализированная редакция СНиП, которой сегодня руководствуются в строительной отрасли для проектировочных работ, расчетов и возведения деревянных конструкций – это СНиП 11 25 80. Исполнителями по данному проекту стали сотрудники института “НИЦ Строительство”. Свод требований официально утвержден 28 декабря в 2010 году Министерством регионального развития. В действие он введен только с 20 мая 2011 года. Все изменения, происходящие в правилах и стандартизации, наглядно иллюстрирует актуализированная редакция, которая ежегодно публикуется в специализированном информационном издании “Национальные стандарты”.

Оригинальная деревянная конструкция

Общие положения

Как и любой сводный нормативный документ, разработанный для регулирования той или иной деятельности, СНиП 11 25 80 содержит основные положения.

Монтаж деревянных элементов

Приведем некоторые из них:

1. Все требования, которые приведены в документе СНиП, подлежат строгому соблюдению в процессе выполнения работ по возведению новых зданий или мероприятий по реконструкции. Правила распространяются также на проектирование и строительство деревянных опорных конструкций для линий электропередач.

Важно!

Все правила и нормативные требования не распространяются на возведение построек временного характера, гидротехнических строений или мостов.

1. Проводя проектирование деревянных конструкций важно обеспечить качественную защиту от всевозможных повреждений и негативного влияния извне. Особенно это касается проектов, что эксплуатируются в условиях неблагоприятных атмосферных условий и повышенной влажности. Актуализированная редакция предусматривает защиту от возгораний, биологических повреждений, гниения и любых возможных “неприятностей” в ходе эксплуатации в будущем.
2. Согласно требований СНиП, конструкции из различных пород дерева должны удовлетворять нормам расчета по степени их несущих свойств и возможной деформации. При этом нужно учитывать степень, характер и длительность эксплуатационных нагрузок.
3. Все основы проектируются с обязательным учетом их производства, транспортировки отдельных деталей, эксплуатационных свойств и специфики монтажа.
4. Нужный уровень надежности конструкции задается с помощью конструктивных мероприятий, качества защитной обработки, усилением пожарной безопасности.
5. В среде, где наблюдается интенсивный нагрев постоянного или систематического характера, деревянные конструкции используются в допустимом температурном диапазоне. Для неклеенной древесины максимально допустимый показатель не может превысить 50 градусов, а для клееной – не более 35 градусов.
6. В разработке чертежа в обязательном порядке используется следующая информация: особенности и сорт древесины, клей и его специфика, индивидуальные требования к материалу.

Это всего лишь общие положения свода норм и правил актуализированной редакции, которыми должен руководствоваться каждый, будь-то промышленное или индивидуальное строительство.

Пространственная конструкция из дерева

Выбор материала

Но не только проектирование и возведение строения регламентируется сводом правил и норм. В актуальной редакции СНиП подробно прописаны аспекты выбора сырья для тех или иных целей. Важно все: и эксплуатационные условия деревянной конструкции, и качество защитной обработки, и агрессивность окружающей среды, и функциональное назначение каждой составляющей.

Доска обрезная сухая

В СНиП 11 25 80 подробно описаны все возможные ситуации и нормативы по выбору материалов. Рассмотрим основные тезисы:

• Для деревянных конструкций, как правило, используется древесина различных хвойных пород. Для элементов, которые выполняют важнейшие функции в конструкции, таких как нагели или подушки, используются лиственные породы дерева.

Важно!

Для создания опор линий электропередач редакция СНиП 11 25 80 подразумевает использование лиственницы или сосны. В отдельных случаях используется древесина ели или пихты.

Почему именно хвойные породы? Дело не только в их низкой стоимости. Наличие смол в большом количестве обеспечивает основам из дерева надежный барьер от гниения не хуже специализированных пропиток и антисептиков.

Обрезная доска из хвои

• Несущие элементы деревянных конструкций должны отвечать стандартам ГОСТ 8486-66, 2695-71 и 9462-71.
• Прочность древесного материала соответствует установленным нормам, ее сопротивляемость не может быть ниже нормативного показателя.
• Показатель влажности древесины не должен превысить 12%.
• Сырье не может содержать косослоя, большого количества сучков или других возможных изъянов.
• Если используется древесина пород, малостойких к загниванию (береза, бук и другие), она должна тщательно обрабатываться специализированными пропитками и антисептиками.
• Если используются пиломатериалы с круглым сечением, величина сбега в технических расчетах деревянной конструкции по СНиП 11 25 80 равняется 0,8 на 1 метр длины. Исключение составляет лиственница, она рассчитывается в порядке 1 сантиметр на 1 метр в длину.
• Степень плотности древесины или фанерного листа регламентируется порядком, изложенным в своде правил 11 25 80. Это помогает рассчитать вес будущей конструкции.

Выбор синтетического клея зависит от эксплуатационных условий и вида древесины для конструкций.

Строительство дома из больших бревен

Кроме общих эксплуатационных требований немаловажное значение имеют температурный режим и влажность. В своде правил 11 25 80 наглядно прописаны следующие нормативы для различных эксплуатационных условий деревянных конструкций:

Температурно-влажностные условия	Характеристика условий эксплуатации	Предельный показатель влажности древесины %
		Клееная древесина	Неклееная древесина
	Внутри помещений, которые отапливаются, t до 35 градусов относительной влажности воздуха
А 1	Менее 60%	9	20
А 2	Более 60 и до 75%	12	20
А 2	Более 60 и до 75%	12	20
А 3	Более 75 и до 95%	15	20
	Внутри неотапливаемых помещений
Б 1	В сухой зоне	9	20
Б 2	В нормальной зоне	12	20
Б 3	В сухой или нормальной зоне с постоянной влажностью не более 75%	15	25
	На открытом воздухе
В 1	В сухих зонах	9	20
В 2	В нормальных зонах	12	20
В 3	Во влажных зонах	15	25
	В части здания и сооружения
Г 1	Соприкасающиеся с грунтом или в грунте	-	25
Г 2	Постоянно увлажняемые	-	Не ограничи­вается
Г 3	Находящиеся в воде	-	Так же

Совокупность всех положений в разделе “Материалы” редакции 11 25 80 должна учитываться в обязательном порядке. От правильного выбора пиломатериалов, а также вспомогательных компонентов, определяет долговечность и прочность конструкции.

Пиломатериал из осины

Расчетные характеристики

Последняя актуальная редакция СНиП 11 25 80 является эффективным и информативным руководством к созданию прочных и долговечных конструкций из различных пород древесины.

Брусья из разных пород древесины

Одним из основных моментов выбора является соответствие всевозможных древесных пород перечню обязательных характеристик сопротивления. Основные показатели следующие:

1. Характеристики изгиба, смятия и сжатия древесных волокон. В техническом расчете важна как величина, так и форма сечения строительного элемента.
2. Степень растяжимости вдоль волокон. Показатель, как правило, разнится для клееных и неклееных элементов.
3. Характеристики сжатия и смятия вдоль древесных волокон по всей площади.
4. Местный показатель смятия волокон. Следует знать, что для опорных составляющих конструкции, узловых и лобовых, в местах смятия под углом более чем 60 градусов, показатель может быть разным.
5. Скалывание вдоль волокон. Он может варьироваться в изгибах неклееных или клееных составляющих конструкции, а также в лобовых врубках для предельного напряжения.
6. Скалывание поперек волокна. Характеристики разные в соединениях клееных или неклееных элементов.
7. Степень растяжимости элементов из клееной древесины поперек волокон.

Основные породы древесины

Выбирая древесину для создания конструкции, следует знать подгруппы пород:

• хвойные – лиственница, пихта, кедр;
• твердые лиственные – дуб, ясень, клен, граб, вяз, береза, бук;
• мягкие лиственные – тополь, ольха, липа, осина.

Доска сухая дубовая

Важно!

Для каждого типа древесины оптимальные показатели индивидуальны.

Все расчеты выполняются на этапе проектирования конструкции. Чтобы избежать большой погрешности, а цифры были максимально приближены к реальным, необходимо воспользоваться формулами, которые предоставляет обновленная редакция СНиП 11 25 80. Чтобы получить нужную величину, нужно индивидуальный показатель древесины умножить на коэффициент эксплуатационных условий для конструкции. Коэффициент условий работы зависит от многих факторов: температуры воздуха, степени влажности, наличия агрессивных сред, длительность переменных и постоянных нагрузок, специфики монтажа. Использование клееной строительной фанеры также требует следования установленным нормам и правилам.

При расчетах учитываются такие показатели относительно плоскости листа:

1. Растяжение.
2. Сжатие.
3. Изгиб.
4. Скалывание.
5. Срез перпендикулярно.

Все показатели зависят от типа древесной породы, которая является основой фанерного листа, а также от количества слоев. Кроме основных показателей, существует еще один, который важен при проектировании деревянной конструкции. Это плотность. Такая величина весьма нестабильна и может изменяться даже в масштабах одной древесной породы. Почему так важно измерить плотность? Именно она будет определять вес полученной в результате строительных работ конструкции. На плотность древесины влияет несколько факторов, таких как возраст дерева, содержание влаги. Чтобы добиться оптимальной плотности, используется такой прием, как сушка. В зависимости от индивидуального показателя плотности, древесину можно подразделить на легкую, среднюю и тяжелую. Самой легкой считается сосна, тополь липа. К породам со средней плотностью относятся вяз, бук, ясень, береза. К наиболее плотным относят дуб, граб или клен. С ростом показателя плотности изменятся ее механические свойства: чем плотнее материал, тем он прочнее на растяжение и сжатие.

Актуализированная редакция СНиП II-25-80

Правильное клеевое соединение конструкций

Выбор клея для той или иной древесной породы имеет определяющее значение. От этого зависит прочность конструкции, надежность и долговечность эксплуатации без малейших признаков деформации.

Клей для дерева

По данным редакции СНиП 11 25 80 используются следующие виды клея:

1. Фенольно-резорциновый или резорциновый клей используется для соединения древесины или фанеры. Подойдет для тех эксплуатационных условий, где температура влажности составляет более 70 %. Секрет кроется в основах химии: в реакции резорцина и формальдегида получают термоактивные смолы. Чем больше резорцина в составе клея, тем выше его температура размягчения. Именно при больших температурно-влажностных условиях и рекомендуется применение фенольно-резорцинового клея. Его преимущества в высоких показателях начальной и эксплуатационной прочности, невысокая стоимость и атмосферостойкость. Минус – клей токсичен, так как выделяется свободный фенол.
2. Акрил резорциновый клей используется для тех же условий, что и фенольно-резорциновый. Он отличается высокими характеристиками погодоустойчивости и влагостойкости. Клей стабилен, долговечен даже в жестких эксплуатационных условиях, отмечен высокой технологичностью.
3. Фенольные клеи активно используются в деревообрабатывающей промышленности, применяются для склеивания фанеры в наружном применении. Основные преимущественные характеристики – повышенная механическая устойчивость при сдвиговых нагрузках, отменная эластичность, вибростойкость и хорошее сопротивление нагрузкам при отслаивании.
4. Карбамидные клеи применяются для поверхностной обработки древесины. В таких случаях используется раствор карбамидного клея холодного отвержения. Раствор проникает в древесину, делая ее тверже, образует барьер от загрязнений, повышается стойкость к истиранию. Карбамидно-меланиновый клей является производным. Добавки в виде меланина позволяют увеличить срок хранения практически в два раза. Стоимость карбамидного клея низкая, отмечается низкая устойчивость к цикличной влажности.

При выборе клея для деревянной конструкции следует полагаться на общепринятые нормы и рекомендации, изложенные в редакции СНиП 11 25 80.

Клей для дерева

Клееная древесина или обычная?

Клеевое соединение относится к наиболее прогрессивным и надежным методам. Такой тип соединения отлично работает на скалывание и позволяет с легкостью перекрыть пролеты более 100 м. Деревянные конструкции, склеенные из множества мелких элементов, обладают рядом преимуществ перед цельным брусом. Но, чтобы реализовать проект, достигнуть максимальной прочности и результативности, следует строго соблюдать все технические условия. Сегодня такое производство, как правило, механизировано и автоматизировано.

Клееный брус

В чем достоинства клееной древесины для создания надежных конструкций?

• Ведение безотходного изготовления конструкций.
• Рационализированное применение древесины различных пород в одном пакете.
• Повышенная оптимизация конструкции в силу целенаправленного использования анизотропного свойства древесины.
• Абсолютное устранение любых ограничений сортамента, как по длине, так и по величине сечения.
• Герметичность и высокие звукоизоляционные свойства.
• Повышенная огнеупорность в сравнении с цельным брусом.
• Отменные показатели химической инертности и биологической стойкости.

Выбор качественного клея для выполнения соединения – основа прочности и долговечности деревянных конструкций в строительстве. Определяющее значение имеет влажность.

Клееная древесина

Важно!

Чем суше и тоньше каждый клеевой элемент конструкции, тем меньше вероятности образования трещин. Недостаточно высушенная древесина может привести к расхождению клеевого шва в процессе эксплуатации.

Внешне клееная древесина не отличается от цельной, поэтому природная эстетика сохраняется. Такой тип конструкций не только более прочен и долговечен. Но еще и создает неповторимую ауру тепла и уюта, что так важно в строительстве комфортного семейного гнездышка.

Узловое соединение бруса клееного

Защита от разрушений и огня

Надежная защита деревянных конструкций от разрушения – залог долгого эксплуатационного срока. Сегодня можно предотвратить многие катастрофические ситуации, своевременно проводя качественную и комплексную “терапию”. Актуальная редакция СНиП 11 25 80 подразумевает защиту деревянных конструкций, как говорится, “по всем фронтам”, так как древесина – материал, подаренный нам природой, то вполне закономерно, что агрессивные воздействия извне могут привести к биологическому разрушению и деформации. Чтобы установить надежный барьер, нужно уметь правильно выбрать и воспользоваться специализированными средствами. Способов защиты существует множество: поверхностная обработка, пропитка, покрытие диффузным методом и даже химическое консервирование.

Защита древесины от влаги

Кроме обрабатывающих мероприятий, следует уделить внимание:

• строительной профилактике, то есть, применять в процессе воздушно-сухую древесину, устранять поврежденные участки;
• следить за влажностью и температурой в ходе эксплуатации;
• соблюдать все санитарно-технические условия;
• обеспечить функциональную систему вентиляции;
• установить гидрозащиту и пароизоляцию.

Наиболее простым в применении и эффективным средством, доказавшим на практике свою результативность, являются антисептики.

Защита древесины антисептиком

Редакция СНиП 11 25 80 определяет следующую классификацию:

1. Антисептические средства, которые применяются в водном растворе. К ним относятся фтористый, кремнефтористый, аммонийкремнефтористый натрий, а также другие растворы. Они предназначены для обработки для тех конструкций, что максимально защищены от попадания влаги и прямого контакта с водой.
2. Пасты-антисептики, основой которых являются водорастворимые антисептики. Действующее вещество таких средств – битум, кузбасслак или глина. Они практически не вымываются водой, поэтому наносятся на конструкции из древесины с любой влажностью. Такими пастами можно также заполнять трещины, предотвращая загнивание.
3. Маслянистые антисептические средства. Основой являются сланцевые, коксовые, каменноугольные масла. Антисептики защитят те конструкции, которые соприкасаются с водой или находятся в неблагоприятных условиях с повышенной влажностью.
4. Антисептики, которые используются в органических растворителях. Антисептические средства предназначены для надежной наружной обработки деревянных строительных элементов.

Лакировка древесины

Выбор антисептика определяется основным функциональным назначением деревянной конструкции. По способу использования их делят на две условные группы:

• Первая группа – те конструкции, что эксплуатируются в неблагоприятных условиях или агрессивных средах. К ним относят элементы, используемые на открытом воздухе или те, что требуют особенно эффективной защиты.
• Вторая группа – это те конструкции, которые подвержены периодическому увлажнению (перекрытия, лаги, балки и многое другое).

Перед проведением антисептических мероприятий специалисты рекомендуют провести дополнительную дезинфекцию, чтобы защита конструкций была проведена безукоризненно и отвечала всем требованиям.

Как выбрать антисептик для дерева

Защита от огня

Как известно, дерево – это то материал, который при определенных условиях легко воспламеняется. Для повышения характеристик пожаробезопасности деревянных строительных элементов должна быть обеспечена качественная защита от огня. Для этого существует несколько видов специальных покрытий:

1. Атмосферостойкие.
2. Влагостойкие.
3. Невлагостойкие.

Огнезащита строительных конструкций

Химические средства в виде паст, пропиток, обмазок используются, как правило, для тех деревянных конструкций, которые защищены от непосредственного влияния атмосферы. Их наносят в два слоя, выдерживая интервал между ними в 12 часов. Обмазкой покрывают такие элементы конструкции, которые не требуют окрашивания: стропила, прогоны и им подобные. Защита может наноситься на поверхность, глубоко пропитывать деревянные элементы, наделяя конструкцию огнеупорным свойством.

Огнезащита дерева

Одним из наиболее популярных и действенных средств являются антипиреносодержащие пропитки. Антипирены – это вещества, предохраняющие воспламенение и препятствующие распространению пламени по поверхности.

Кроме этого, используется защита в виде специальных органосиликатных красок или перхлорвиниловой эмали. Наиболее стойкая защита от огня – комбинирование мероприятий по пропитке конструкции с последующим окрашиванием.

Огнезащита

Основы проектирования

Актуальная информация, которую содержит обновленная редакция СНиП 11 25 80, служит пособием как для новичков в строительстве, так и для профессионалов с опытом. Основы проектирования и создания деревянных многокомпонентных конструкций, которые излагаются в редакции 11 25 80, следующие:

• Размер каждого из элементов конструкции из дерева нужно выбирать, учитывая возможности транспортировки.
• Если длина пролета безраспорных деревянных основ составляет 30 метров или больше, одну из опор делают подвижной. Это помогает скомпенсировать удлинение пролетов в условиях нестабильных показателей температур и влажности.
• Показатель пространственной жесткости улучшается путем монтажа вертикальных и горизонтальных связующих. Поперечные связи конструкции для усиления прочности монтируют по верхам несущих элементов или же в плоскости вертикального пояса.
• Опорный размер плиты дощатого или фанерного покрытия должен составлять не менее 5 сантиметров. Такая защита поможет избежать выгибания до того, как установятся нужные связующие элементы.
• Количество связующих элементов составных балок должно равняться трем. В роли соединительных креплений удобнее применить пластинчатые нагели.
• Проектирование необходим подъем в 1/2 пролета и шарнирное опирание. По такому же принципу выполняется проектирование клееных балок в конструкции.

Важно!

Клееные балки нужно собирать только в вертикальном направлении досок. Горизонтальное расположение допускается только при сборке коробчатых балок.

• В роли защитных стенок клееной балки выступает фанера с повышенными водостойкими свойствами. При этом ее толщина не должна быть менее 8 миллиметров.

Деревянные конструкции

Требования, которые устанавливает актуальная редакция норм и правил 11 25 80, должны выполняться неукоснительно. Таким образом, получается надежная и долговечная основа строения любого функционального назначения.

Многокомпонентные деревянные конструкции

Общие требования

К готовой конструкции предъявляются определенные требования, которые регламентируются СНиП 11 25 80.

Деревянный дом из бруса

В соответствии с установленными правилами и нормами, должна быть обеспечена:

1. Стойкая защита древесины любых пород от воздействия грунтовых вод, атмосферных осадков и канализации.
2. Надежная защита материала от промерзания, скопления конденсата, возможного напитывания водой из грунта или любых смежных конструкций.
3. Безукоризненная система вентиляции (постоянная или периодическая) для предотвращения накопления лаги, гниения, появления плесени или грибка на поверхности конструкции.

Деревянный дом

Организационные, проектировочные и строительные работы должны выполняться в комплексе, строго следуя установленным нормативам и правилам возведения деревянных конструкций. Следует учесть множество факторов. которые в результате определят срок службы конструкции, ее прочность и надежность. Для получения оптимального результата необходимо следовать всем установленным нормам и правилам, а также следить за обновлениями в редакции СНиП 11 25 80.

Многокомпонентная деревянная конструкция потолка