Цех по производству клееных деревянных конструкций (стр. 1 из 8)
ВВЕДЕНИЕ
Древесина относится к одному из самых распространённых строительных материалов с многовековым опытом применения. Этому в немалой степени способствует то, что она экологически чистый и самовосстанавливающийся материал. В настоящее время древесина не утратила своего значения и широко применяется в строительстве.
Древесина, как и другие строительные материалы, имеет свои достоинства и недостатки.
Достоинства:
· экологичность; наличие широкой, постоянно возобновляемой сырьевой базы;
· высокий коэффициент конструктивного качества;
· декоративность;
· относительно малая плотность;
· низкая теплопроводность;
· высокая прочность;
· морозостойкость;
· малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон;
· стойкость к воздействию химически агрессивных сред;
· лёгкость механической обработки.
Недостатки:
· анизотропия строения;
· подверженность загниванию и поражению насекомыми;
· горючесть;
· изменение физико-механических характеристик под воздействием различных факторов (влаги, температуры);
· усушка, разбухание, коробление и растрескивание под влиянием атмосферных воздействий;
· наличие пороков (сучки, трещины и другие), существенно снижающих качество изделий и конструкций;
· ограниченность сортамента лесоматериалов.
Задача инженеров состоит в том, чтобы максимально использовать положительные качества древесины, уменьшить влияние её отрицательных свойств, обеспечить экономически эффективное применение деревянных конструкций в конкретных условиях строительства и эксплуатации.
Многие природные недостатки древесины можно устранить или существенно ограничить их влияние на качество деревянных конструкций. Так, применение клееных деревянных конструкций (ДКК) снимает проблему ограниченного сортамента лесоматериалов. Кроме того, при изготовлении ДКК устраняются пороки древесины.
Достоинства ДКК:
· возможность создания конструкций практически любых размеров и форм;
· возможность получения клееных конструкций частично из низкосортного и маломерного пиломатериала;
· возможность механизации процесса изготовления конструкций;
· однородность материала;
· долговечность;
· сопротивляемость огневому воздействию (несущих ДКК массивного сечения) не ниже, чем у железобетонных и выше, чем у металлических конструкций;
· лёгкость конструкций.
Снижение массы позволяет сократить транспортные расходы и сроки строительства. Применение в строительстве ДКК способствует уменьшению массы зданий и снижению стоимости СМР. Использование деревянных конструкций обеспечивает экономию стали и бетона.
В строительстве используют ДКК двух видов: несущие и ограждающие. К несущим конструкциям относят плоские конструкции – балки, арки, рамы, панели и пространственные – оболочки, купола и т.п.
Арки – это один из наиболее распространенных видов клееных несущих конструкций. По характеру напряженного состояния арки лучше, чем другие конструкции. Из плоских деревянных конструкций арки являются наиболее эффективными и надёжными. Арки позволяют снизить площадь стен или практически обходиться без них.
Классификация арок:
· по статической схеме: трёх- и двухшарнирные;
· по очертанию оси: сегментные (оси полуарок располагаются на общей окружности), стрельчатые (оси полуарок располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом), параболические, ломаные, треугольные (из прямых полуарок) и др.;
· по способу восприятия распора: с затяжками и без затяжек (распор передается непосредственно на фундаменты или несущие конструкции каркаса здания).
Широкое распространение при строительстве производственных зданий в сельской местности получили треугольные арки пролётом 12, 18 и 24 м, состоящие из клееных прямолинейных верхних поясов. Наиболее эффективными и распространёнными являются решения с передачей распора на низкие железобетонные фундаменты. Реже используются арки с металлическими затяжками на уровне опор, иногда с повышенным их расположением. Такие арки имеют перспективы применения в легких покрытиях.
ДКК – высокотехнологичный, инновационно активный, экономически эффективный, инвестиционно привлекательный вид продукции деревообработки. Особенно интенсивно в последние годы развивается производство несущих клееных конструкций. ДКК в определенных условиях экономичнее железобетонных по стоимости на 19-34 %, по капитальным вложениям в базу на 24-45 % , по приведенным затратам на 10-13 %.
1. НОМЕНКЛАТУРА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ
1.1 Номенклатура выпускаемой продукции
На проектируемом предприятии изготавливаются дощатоклееные деревянные арки АТ-ДК-18-450. Общий вид арки приведен на рисунке 1.
Рис. 1. Арка АТ-ДК-18-450
Конструкция состоит из двух прямолинейных дощатоклееных элементов постоянного прямоугольного сечения, металлической затяжки и опорных башмаков. Полуарки шарнирно соединены между собой (трехшарнирная арка).
Основные размеры конструкции:
· пролет: 18,0 м;
· высота: 3,5 м;
Расчетная нагрузка: 450 кг/мпог. Масса конструкции: 780 кг.
Полуарка представляет собой деревянную клееную конструкцию из 14 слоев, толщиной 33 мм каждый. Сечение полуарки изображено на рисунке 2.
Основные размеры полуарки:
· ширина: 120 мм;
· высота: 462 мм;
· длина: 9,7 м.
На рисунке 3 изображена заготовка, из которой изготавливаются полуарки. На рисунке 4 – расчетная схема конструкции.
Рис. 2. Сечение полуарки
Рис. 3. Заготовка с разметкой
Рис. 4. Расчетная схема
1.2 Стандарты и требования к ДКК
Основной нормативный документ по ДКК – СНиП II-25-80, в котором содержатся требования к материалам и конструкциям, а также расчеты и указания по проектированию деревянных конструкций.
Технические требования к ДКК, методы испытаний, правила приемки, транспортирования и хранения приведены в ГОСТ 20850-84, СТО 36554501-002-2006 и СТО 36554501-003-2006. В таблице 1 приведены требования к слоям ДКК.
Таблица 1. Требования к качеству слоев клееных конструкций (СТО 36554501-003-2006)
| Наименование требований | Нормы ограничения в слоях для конструкций классов | |||
| I | II | III | ||
| 1. Нормативная прочность при изгибе по СТО 36554501-004-2006, МПа | 30 | 27 | 20 | |
| 2. Пороки древесины по ГОСТ 2140: | ||||
| а) Сучки: | Не допускаются размером, в долях стороны слоя, более: | |||
| - пластевые | 1/4 | 1/3 | 1/2 | |
| - ребровые | 1/5 | 1/4 | 1/3 | |
| - кромочные, в том числе выходящие на ребро | 1/4 | 1/3 | 1/2 | |
| б) Трещины: | ||||
| - несквозные, в том числе торцевые | Не допускаются, кроме несквозных торцевых длиной до 10 мм | Не допускаются суммарной длиной более 300 мм | ||
| - пластевые | Не допускаются, кроме несквозных торцевых длиной до 10 мм | Не допускаются более: | ||
| 1/3 | 1/2 | |||
| длины слоя | ||||
| - сквозные | Не допускаются | |||
| в) Гнили | Не допускаются | |||
| г) Грибные поражения (плесень, заболонные окраски, ядровые полосы) | Не допускаются | Не ограничиваются | ||
| д) Червоточина и прорость сквозная | Не допускаются | |||
| е) Наклон волокон | Не допускается, %, более: | |||
| 10 | 15 | |||
| ж) Кармашки | Не допускаются сквозные | Не ограничиваются | ||
| з) Обзол, скол, задир, вырыв, запил, отщеп, выхват | Не допускаются | Не допускаются, в долях стороны слоя, более 1/4 толщины и 1/5 ширины | ||
Толщина склеиваемых слоев в клееных элементах должна быть (20±1) и (33±1) мм. На криволинейных участках конструкций при радиусе центральной оси участка от 4,5 до 8 м толщина склеиваемых слоев должна быть (20±1) мм.
Слои могут быть как цельными, так и склеенными по длине и ширине. Допускается применять слои, не склеенные по ширине, если стыки в соседних слоях смещены на 40 мм и более, а зазор между кромками не превышает 1,5 мм.
Толщина клеевых швов должна быть не более 0,5 мм; для ДКК III класса – до 1 мм, если их длина не превышает 100 мм, а расстояние между ними не менее их десятикратной длины.
Непроклеенные участки не допускаются.
Влажность древесины слоев при склеивании должна быть в пределах от 8 до 15 %. Разброс значений влажности смежных слоев ДКК не должен превышать 4 %.
Методы испытаний ДКК изложены в СТО 36554501-004-2006.
Показатели предела прочности на послойное скалывание клеевых соединений в конструкциях I и II класса при влажности древесины 12% должны быть не ниже:
· 8 МПа (80 кгс/см2) - средний;
· 6 МПа (60 кгс/см2) - минимальный.
Для ДКК III класса – 4-6 МПа.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
2.1. Древесина
Основным материалом для изготовления деревянных клеёных конструкций является древесина.
К основным показателям, характеризующим пригодность древесины для изготовления КДК, относятся:
- порода древесины;
- качество пиломатериалов;
- размеры.
Для изготовления КДК используются пиломатериалы преимущественно хвойных пород. В данном проекте для изготовления деревянных клеёных конструкций используется древесина сосны.
Сосна – одна из наиболее распространенных хвойных пород. Она занимает около одной шестой площади всех лесов России. Сосна это ядровая порода со смоляными ходами. Древесина сосны имеет слегка розоватое ядро, которое со временем становится буровато-красным, широкую заболонь разного цвета (от желтоватого до розоватого). Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. Наблюдается четкая граница между ранней и поздней древесиной. Сердцевинные лучи не видны. Имеет только мутовчатые сучки; небольшое количество, крупные и очень крупные, овальной формы, располагаются группами. Смоляные ходы сосредоточены главным образом в поздней древесине. Наличие смолы в сосне делает её более устойчивой к поражению гнилью при неблагоприятных условиях эксплуатации.