Исследование влияния влажностно-температурного режима на физико-механические свойства древесины

ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 История применения деревянных конструкции 7
1.2 Древесина как строительный материал 10
1.3 Строение древесины 14
1.4 Физические свойства древесины 15
1.5 Место деревянных конструкций в современном строительстве 16
1.6 Прочность элементов из древесины 19
1.7 Цели и задачи исследования 25
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28
2.1 Материалы 28
2.2 Методика исследований и оборудование 28
2.2.1 Определение предела прочности при статическом изгибе 28
2.2.2 Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон 32
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
3.1 Результаты эксперимента по определение предела прочности при статическом изгибе 36
3.2 Результаты эксперимента по определение предела прочности при сжатии вдоль волокон 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 44
ПРИЛОЖЕНИЕ А 48
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 58

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы. Строительство зданий из дерева – тенденция, набирающая все большую популярность в странах Европы и Америки. Технологии деревянного строительства постоянно совершенствуются, и уже становится очевидным тот факт, что строить из дерева очень быстро и выгодно.
Дерево – это возобновляемый природный ресурс, из которого изготавливают современные композитные материалы, отличающиеся высокой прочностью и долговечностью. При этом для производства высокотехнологичных стройматериалов, в частности панелей и бруса, может использоваться низкосортная древесина, щепа и отходы. Производство и обработка строительных конструкций из древесины, равно как их транспортировка и монтаж обходятся дешевле в сравнении со стальными и железобетонными аналогами.
Проведенные огневые испытания подтверждают, что дерево показывает лучшие результаты по пожаробезопасности в сравнении со сталью [1]. Прочностные характеристики и устойчивость строительных конструкций из древесины сохраняются в течение 45 минут после начала пожара, тогда как предел огнестойкости металла в незащищенном состоянии составляет 15 минут. Внешние слои древесины в условиях высоких температур обугливаются, а внутренние продолжают сохранять свои технические характеристики еще продолжительный период времени. При этом современные стройматериалы из дерева дополнительно обрабатываются антипиренами в условиях завода, что позволяет свести показатели их горючести к минимуму [1].

Весь текст будет доступен после покупки

История применения деревянных конструкции начинается много веков назад.
Одной из первых конструктивных форм деревянных построек является прямоугольный в лане сруб из бревен. C увеличением площадей и объемов построек, а так же их разным предназначением, срубы стали многоугольными, а внутри появились стены, которые обеспечивали устойчивость наружных. Надежность сооружений обеспечивалась определением габаритов построек опытным путем. Со временем происходило совершенствование узловых соединений бревен, требовавших профессионализма плотников [1].
В средние века и до 18 в. практически все жилые дома, дворцы и большинство храмов возводились деревянными со стенами из круглых бревен.
С конца 17 в. строительство из дерева вышло на новый уровень в связи с появлением возможности продольной распиловки бревен. Новые сечения деревянных элементов имели более меньший вес, были более экономичными и позволили создавать стержневые системы, которые позволяли перекрывать большие пролеты, что поспособствовало развитию архитектурных решений и мостостроению.
В средневековой Европе нашли применение деревянные стропила крыш. Еще в 16 в. Палладио широко использовал подкосные конструкции и стропильные фермы. Первоначально доминировали подкосные и ригельно-подкосные системы, а при устройстве крыш использовались наслонные стропила с опорой в средней части, характерные для большинства особняков 17-19 веков. По мере увеличения ширины зданий стропильные ноги усиливались дополнительными элементами: ригелями - затяжками, подкосами и схватками. В зальных помещениях начали использоваться висячие стропила, подкрепленные в середине пролета подвесками. Такие системы получили название шпренгельных и встречаются до нашего времени.
Девятнадцатый век ознаменовался появлением ряда выдающихся сооружений из древесины, выполненных из ферм треугольного очертания на лобовых врубках. Одними из ярких примеров применения древесины в качестве стропильных конструкций являются шпиль Адмиралтейства, ферма для перекрытия здания манежа в Москве длиной 48 м (1817 г.), колонный зал Дома Союзов (1818 г.), Мальтийская капелла в Санкт-Петербурге (1856 г.). Еще в 17 веке началось использование конструкций кружальных арок, выполненных из досок, поставленных на ребро.
Блокирование плоских ферм с помощью решетчатых связей в коробчатую систему было принципом, определившим инженерные решения тех времен и стало прототипом стержневых пространственных конструкций нашего времени.
Дмитрий Иванович Журавский внес большой вклад в теорию расчета и проектирование конструкций из дерева. Он вывел формулу для определения касательных напряжений при изгибе, которая применяется в нормативной документации по сей день.
Огромный вклад в создание пространственных конструкций из дерева внес Владимир Григорьевич Шухов.
Несущие конструкции покрытий, имеющие пролеты относительно малой величины, отличались простейшими расчетными схемами в виде балок, либо различных шпренгельно-подкосных систем.
Деревянные конструкции большепролетных покрытий имели обычно расчетные схемы в виде сложных статистически неопределимых систем. Большинство конструкций выполнялось из элементов, работающих на сжатие и изгиб, изготовленных при помощи простейших ручных инструментов, причем металл в таких конструкциях играл вспомогательную крепежную роль и заменялся по мере коррозионного износа.
С появлением металла древесина вытеснялась из зданий общественного назначения, хотя и сохраняла свою роль в жилищном строительстве и в мостостроении, где использовались различные комбинации древесины с металлом.
В первые годы после революции древесина была основным строительным материалом и применялась в конструкциях различного назначения. Ученые разработали целую систему нормативной документации для проектирования конструкций из дерева.
Острый дефицит металла и цемента в послереволюционные годы, а также жесткий курс на индустриализацию страны, обусловил применение древесины и в промышленности, в том числе в покрытиях горячих цехов. Многие производственные корпуса перекрывались в этот период деревянными фермами на гладко-кольцевых шпонках и врубках, двойными гнутыми сводами, различного вида, сетчатыми конструкциями. Вскоре дощатые конструкции на податливых соединениях гвоздях, шпонках и гладко кольцевых стальных шпонках полностью вытиснились брусчатыми и бревенчатыми конструкциями. Появились подкосными трех-шарнирные и двух-шарнирные рамы.
В послевоенные годы с развитием индустрии сборных железобетонных конструкций объемы строительства из деревянных конструкций несколько уменьшились, но это не повлияло на уровень научных достижений в данной сфере. Была создана новая нормативная база по проектированию конструкций из дерева, которая позволила увеличить объемы деревянного строительства в 60х годах, связанные с резким ростом строительством в селах, а также открытием заводов по производству клееных деревянных конструкций. [7]

Весь текст будет доступен после покупки

1. Прокофьев А. С. Конструкции из дерева и пластмасс: Общ. курс: Учебник: [По специальности "Пром. и гражд. стр-во"] / А. С. Прокофьев. – М.: Стройиздат, 1996. – 217 с.
2. В России будет обеспечено широкое внедрение многоэтажного деревянного домостроения// Минстрой России: [сайт]. – URL: https://www.minstroyrf.gov.ru/press/v-rossii-budet-obespecheno-shirokoe-vnedrenie-mnogoetazhnogo-derevyannogo-domostroeniya/ (дата обращения: 12.2022).
3. Калуцкий К. К. (ред.) Древесные породы мира Т. 3: Древесные породы СССР/ В. Г. Атрохин, К. К. Калуцкий, Ф. Т. Тюриков; под ред. К. К. Калуцкого. - 1982. - 264 с.
4. Богданов П. Л. Дендрология: Учебник для лесохоз. специальностей вузов/ П. Л. Богданов. – М.: Лесная пром-ть, 1974. - 240 с.
5. Справочник лесничего/ М-во природ. ресурсов РФ, Гос. лес. служба; авт.-сост. Т. А. Антипенко и др.; под ред. А. Н. Филипчука. - 7-е изд., перераб. и доп. – М.: ВНИИЛМ, 2003. – 638 с.
6. Государственный доклад «О состоянии и использовании лесных ресурсов Российской Федерации в 2020 г.» Электронный ресурс. – URL: http://www.priroda.ru/upload/iblock/473/file.pdf
7. Арленинов Д. К. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для техн. вузов/ Д. К. Арленинов, Ю. Н. Буслаев, В. П. Игнатьев [и др.]; под ред. Д. К. Арленинова – М.: Изд-во АСВ, 2002. - 276 с.
8. Чахов, Д.К. Основы общей технологии деревообработки / Д.К. Чахов, Л.В. Алексеева; – Якутск: Якут. гос. ун-т, 1995. - 108 с.

Весь текст будет доступен после покупки