Древесина и изделия из нее являются довольно простыми инженерными материалами. Однако процесс разработки концепции, проектирования и строительства чреват проблемами, если не принять надлежащих мер. При использовании древесины в ее многочисленных формах и с присущими ей уникальными характеристиками существуют проблемные области, которые, как кажется, легко упустить из виду.
Проектировщикам и строителям необходимо знать о проблемных областях древесины и изделий из нее.
Общие проблемы проектирования и строительства из древесины
1. Проблемы, связанные с влажностью
Древесина поглощает влагу из воздуха и гниет, если содержание влаги превышает 20%. Поэтому такая проблема должна решаться с помощью надлежащей настойчивой обработки.
Более того, незначительные протечки крыши часто приводят к образованию очагов гниения, которые могут быть незаметны до тех пор, пока не произойдет сильное гниение или фактическое разрушение.
Кроме того, пятна на деревянном сайдинге или на стыках могут указывать на ржавчину металлических креплений, связанную с влажным местом или гниением в прилегающих несущих элементах.
Контакт деревянных элементов с землей может привести к гниению, а также обеспечить свободный доступ для разрушающих древесину термитов. Размещение обработанных консервантами элементов между землей и остальной частью конструкции обычно является требованием норм.
Гниение древесины под воздействием влаги
2. Проблемы, связанные с окружающей средой на строительной площадке
В районах с высокой относительной влажностью следует принимать особые меры предосторожности. Строение, окруженное деревьями или другой растительностью, или препятствующее ветру и солнцу для высушивания, подвержено высокой влажности почти каждый день.
Аналогично, если строение находится рядом с ручьем или другим источником влаги, оно может иметь проблемы с влажностью. Сайдинг дома в такой атмосфере может деформироваться или на нем могут появиться сильные пятна плесени или грибка.
Здания с небольшими свесами крыши подвержены подобным проблемам с сайдингом. если сайдинг неправильно установлен, что позволяет воде или конденсату проникать и скапливаться за сайдингом.
Ненадлежащая герметизация и окраска поверхности усугубляет проблему. Плохая архитектура, плохое место, плохая строительная практика и плохое суждение в совокупности привели к катастрофе.
3. Ползучесть древесины под нагрузкой
Эта проблема широко распространена в сочетании с засоренными или неадекватными водостоками на плоских крышах. Пруды, при увеличении прогиба балок крыши, могут привести к окончательному разрушению крыши.
В ситуациях, когда важен прогиб пола или потолка, следует руководствоваться эмпирическим правилом, согласно которому увеличение прогиба вследствие долговременной ползучести может быть принято примерно равным первоначальному прогибу под расчетной нагрузкой.
В некоторых случаях жильцы здания сообщают, что они слышат скрип деревянных конструкций, особенно под снеговой нагрузкой или под воздействием пруда. Это верный признак того, что конструкция перенапряжена, и разрушение или увеличение деформации ползучести с приближающимся разрушением весьма вероятно.
Ползучесть древесины при длительной нагрузке
4. Неправильная защита материалов на стройплощадке
Неправильная защита материалов на рабочей площадке может привести к тому, что фанера и другие плитные изделия намокают под воздействием дождя, расслаиваются, сильно коробятся или увеличиваются в толщине до такой степени, что их приходится выбрасывать.
5. Изучите и проверьте вид и сорт требуемых пиломатериалов
Инженеры и архитекторы обычно заказывают пиломатериалы той марки, которая указана в математических расчетах; плотники используют то, что им предоставлено. Неправильное исследование и проверка заказанных пиломатериалов может привести к будущим проблемам.
Например, некоторые изделия из древесины подходят для такого применения, как строительные леса, в то время как другие не подходят для других целей. Поэтому в результате соответствующего исследования и проверки можно приобрести подходящие пиломатериалы для данного проекта.
6. Осмотрите рабочую площадку
Убедитесь, что плитные изделия, такие как фанера, OSB или древесно-стружечные плиты, хранятся под крышей до начала монтажа. Уложенные на земле или подвергшиеся воздействию дождливой погоды в течение нескольких недель, эти панели не только деформируются, но и со временем могут потерять свою структурную целостность.
7. Древесина и внутрисортная изменчивость
Как правило, при осмотре пиломатериалов следует отбраковывать куски с необычно широкими кольцами роста или древесину из области, включающей сердцевину (центр) дерева. Такой материал часто имеет тенденцию к усадке по длине в десять раз больше обычного из-за присущего ему высокого угла наклона микрофибрилл в кольцах роста вблизи сердцевины.
8. Проверьте все соединения древесины во время монтажа
После установки ферм и балок с параллельными хордами проверьте правильность крепления пластин. Иногда в очень плотном материале металлические зубья прогибаются, а не проникают в древесину должным образом. Аналогичная проблема возникает при неправильном обращении с деревянными рамами или фермами во время возведения.
9. Отсутствие надлежащих креплений при возведении рамы
Это особенно знакомый сценарий для проектов “сделай сам”, например, для неквалифицированных монтажных бригад. Тонкие двухкантные пиломатериалы по своей природе нестабильны на больших длинах; об этом свидетельствуют руководства по проектированию и предупреждающие этикетки на поставках пиломатериалов или продукции, однако предупреждения постоянно игнорируются.
Монтаж деревянных конструкций
10. Ортотропность древесины
Большой наклон зерна вокруг сучка или неудачно расположенный сучок может серьезно изменить прочность на изгиб или сжатие. Допустимые расчетные значения для растяжения параллельно зерну составляют 55% от допустимых значений при изгибе, поскольку результаты испытаний показали, что наклон зерна или другие дефекты значительно снижают свойства при растяжении.
Различные значения ортотропной усадки, вызванные отклонением зерен или неправильным креплением разнородных плоскостей древесины, могут привести к короблению и последующим сдвигам в напряжениях, вызванных нагрузкой.
Необходимо соблюдать осторожность при использовании нескольких крепежных элементов (болтов, разъемных колец и т.д.), чтобы избежать расщепления концов при изменении влажности древесины, особенно если элементы имеют большие размеры и только частично высохли на момент установки.
11. Используйте металлические подвесы для стоек для повышения прочности и эффективности строительства
Закрепление концов балки гвоздями может удержать ее от бокового смещения, но это мало поможет предотвратить ее опрокидывание, если нет стабилизирующего настила.
Напряжения при монтаже, вызванные тем, что плотники и монтажные бригады стоят или работают на частично готовом каркасе, являются основной причиной разрушения элементов и травм на стройплощадке.
12. Проблемы, связанные с огнезащитой
В последние годы разработанные антипирены вступают в реакцию с древесиной при высокой температуре и относительной влажности, что приводит к серьезному разрушению древесины в обработанной фанере или фермах.
Эти химикаты, предположительно изъятые из продажи, действуют медленно, но способствовали разрушению конструкций на чердаках многочисленных зданий типа кондоминиумов.
Профилактические меры, когда можно предвидеть такие проблемы, включают добавление термостатически контролируемого принудительного воздуха, добавление изоляционного слоя к нижней стороне крыши для уменьшения количества тепла, накапливаемого на чердаке из-за лучистого поглощения тепла от солнца; и установку пароизоляции на полу чердака для уменьшения количества водяных паров из нижележащих жилых помещений.
Читайте далее:- Проектирование кровельных ферм.
- Виды дефектов древесины как строительного материала.
- Критерии проектирования деревянной опалубки для бетона с формулами расчета.
- Характеристики хорошей древесины.
- Древесина как строительный материал – виды, структура, обработка.
- Анализ фермы с примерами.
- Консервация древесины – методы и используемые материалы.