Материал

Дерево представляет собой хороший строительный материал, отличающийся малым средним удельным весом, легкостью обработки и относительно высокой прочностью. Основной недостаток дерена как строительного материала — опасность его загнивания, особенно в условиях попеременного увлажнения и высыхания.

Для деревянных мостов применяют хвойный и лиственный лес. Как строительный материал — лучше хвойный лес, имеющий прямые и ровные стволы, менее сучковатый, с более мягкой, смолистой и упругой древесиной. Из хвойных пород чаще всего употребляются сосна, ель, лиственница, кедр и пихта, из лиственных пород — дуб, Пук, граб, ясень. В природных условиях ствол дерева работает на сжатие с продольным изгибом, а также на поперечный изгиб. Поэтому лесоматериал наиболее приспособлен к этим видам силовых воздействий и лучше всего несет их при работе в конструкциях. Дерево имеет неоднородное строение. По толщине ствола наименьший прочность имеет сердцевинная часть; ближе к заболони прочность древесины возрастает.

По длине ствол дерева имеет коническую форму с естественным сбегом от толстого конца (комля) к тонкому (отрубу). Сбег в среднем составляет около 1%. При использовании для элементов конструкции бревен с естественной коничностью в них сохра-1стся наиболее прочная и устойчивая против загнивания наружная часть древесины.

Если бревно обработать, придав ему цилиндрическую форму (цилиндровать), то значительная часть наиболее прочной и стойкой заболонной древесины удаляется и, кроме того, перерезается большая часть волокон дерева, направленных по коническим образующим (рис. 1, а). В еще большей степени ослабляется древесина при распиловке бревен на брусья или доски (рис. 1, б). Поэтому желательно сохранять естественную коничность круглого леса. Цилиндрованный лес, кроме того, требует трудоемкой ручной обработки.

Используя в мостах пиленый лес, лишенный наиболее прочных И стойких заболонных слоев древесины, надо обращать особое внимание на защиту конструкции от загнивания.

Рисунок 1. Схемы цилиндрического и пиленого лесоматериала

Механические качества дерева проверяют испытанием деревянных призм на сжатие и брусочков на поперечный изгиб. Пределы прочности древесины сосны при испытаниях малых стандартных образцов с влажностью 15% должны быть не ниже:

При сжатии и смятии вдоль волокон 30 МПа

» изгибе 50»

Средний удельный вес дерева при расчетах искусственных сооружений:

Сосна, ель, кедр, пихта непропитанные 6 кН/м3

То же, пропитанные антисептиком 7»

Дуб, бук, ясень, граб, лиственница непропитанные... 8»

То же, пропитанные антисептиком 9»

Влажность W древесины (в %) определяется формулой W=W0(Q₁-Q):Q,

где Q₁—вес исследуемого образца древесины; Q — то же, после высушивания! при температуре 100° С до постоянного веса.

В свежесрубленном дереве влажность обычно 50—70%. С увеличением влажности понижается прочность древесины.

При высыхании древесина уменьшается в размерах. Усушка дерева вдоль волокон незначительна; наибольшая усушка происходит по годичным кольцам. Из-за разной усушки в радиальном направлении и по годичным кольцам, а также из-за неравномерности высыхания возникает коробление и растрескивание дерева. Особенно сильно коробится тонкий лесоматериал, причем доски коробятся в сторону выпуклости годичных слоев (рис. 1, в). Трещины от усушки возникают радиально к годичным кольцам (рис. 1, г).

Для мостов требуется древесина с влажностью не более 25%, называемая полусухой. Влажность пиломатериалов не должна превышать 20%. Для дощатых ферм и мелких деталей конструкции нужно применять лес с влажностью не более 15% (воздушносухой).

Для деревянных клееных конструкций мостов применяют синтетические клеи, стойкие против атмосферных влияний. В СССР обычно пользуются клеем из фенолформальдегидной смолы и специального отвердителя. Могут быть также использованы и другие клеи, основанные на резорциновой, эпоксидной, полиамидных и других смолах. При твердении клеевые соединения конструкции подвергают обжатию. Твердение клея происходит тем быстрее, чем выше температура.

Для клееных конструкций применяют пиленый лес с влажностью не более 15% и толщиной не более 4—5 см. Поверхности, подлежащие склеиванию, нужно тщательно острогать.

Составленные из ряда склеенных между собой элементов многослойные клееные стержни и балки получаются более прочными, чем целый брус тех же размеров. Это объясняется тем, что при склеивании досок имеющиеся в них пороки (сучки, косослой) всегда рассредотачиваются или могут быть удалены. Кроме того, в более напряженных частях клееного элемента всегда можно поставить Древесину отборного качества.

К клееных конструкциях применяют также фанеру, изготовленную из топких слоев березовой древесины (шпона), соединенных водостойким клеем. Такую фанеру называют бакелизированной; она отличается большой прочностью.

Расчетные сопротивления древесины сосны в клееных конструкциях приведены в табл. 1.

Вид напряженного состояния и тип элемента	Обозначение	Расчетное сопротивление древесины сосны, МПа
При влажности ≤25%	при влажности >25%	Для клееных конструкций
Изгиб бревен естественной коничности	Rи		15,5	—
Тоже, брусьев и окантованных бревен Тоже досок настила Растяжение вдоль волокон Сжатие вдоль волокон	Rи Rи Rр Rсо			-
Смятие»»	Rсмо
Сжатиее и смятие всей поверхности поперек волокон	Rc90	1,8	1,5
Смятие местное поперек волокон в лобовых врубках, шпонках и узловых подушках	R см	3,2	2,6	-
Тоже, в опорных плоскостях конструкции		—	—	2,6
Тоже, под шайбами при углах смятия от 90 до 60˚			3,4	4,4
Скалывание наибольшее вдоль волокон при изгибе и по клеевым швам		2,4	2,2	1,5
Скалывание среднее по площадке в соединениях на врубках и шпонках, учитываемое в пределах длины не более 10 глубин врезки и двух толщин элемента вдоль волокон	Rcко	1,6	1,5	—
Тоже, поперек волокон и по клеевым швам	R ck90	0,8	0,7	0,8

Мосты из хорошего лесоматериала, обработанного антисептиком против загнивания, при хорошем надзоре исправно служат до 25-30 лет. Срок службы неантисептированных деревянных мостов в среднем составляет только 12—15 лет.

Ответственные металлические элементы деревянных мостов изготавливают из углеродистой мартеновской горячекатаной стали.

Так как и большинстве случаев эти элементы имеют сварные соединения, то сталь должна допускать применение сварки. Нерабочие конструктивные металлические элементы и крепления могут быть из стали более низких марок.

При проектировании деревянных мостов расчетные сопротивления сосновой древесины принимают по табл. 1. Для изгибаемых брусьев и бревен, имеющих в расчетном сечении врубки, расчетные сопротивления изгибу умножают на коэффициенты 0,85 и 0,9, а для сечений растянутых элементов, имеющих врезки, — умножают на коэффициент 0,8. Для элементов, изготовленных из других пород дерева, расчетные сопротивления умножают на специальные переходные коэффициенты.

Расчетные сопротивления стальных элементов:

При действии осевых сил 190 МПа

» изгибе 200»

Модуль упругости древесины принимают 8500 МПа, а для клееных конструкций — 10 000 МПа.

Дата добавления: 2015-08-10