Проектирование деревянных конструкций — очень востребованное направление в строительной сфере.
Распространение деревянных конструкций объясняется приведенными факторами:
- На территории России рассматриваемый строительный материал обширно распространен вследствие наличия большого количества исходных материалов в виде лесных массивов.
- Древесина подходит для создания элементов конструкции, имеющих ограничения стандартами максимально допустимой массы, так как данный материал отличается небольшой объемной массой. При этом, древесина достаточно надежна и прочна, а также обладает стойкостью к воздействию химически активных веществ, например, таких, как газы и дым. Данные факторы определяют оптимальность древесины в качестве исходного материала для конструкций объектов производства.
- Древесина проста в обработке, что позволяет выполнять строительные работы с применением данного материала в короткие сроки.
Однако следует учитывать и некоторые отрицательные параметры древесины. К ним относится возможность деформации с течением времени в виде усыхания или коробления. Хотя и данные проблемы устранимы, они требуют особого контроля в процессе выбора рассматриваемого материала, а также соответствующей обработки уже имеющейся древесины.
Проектирование деревянных конструкций: одна из основных задач состоит в сохранении основных преимуществ рассматриваемого материала и избавлении от его отрицательных параметров. Другими словами, нужно как можно более полно использовать технологические, конструкционные и эстетические свойства древесины, исключая предполагаемые затруднения, которые могут быть вызваны отрицательными параметрами этого материала.
Способы проектирования деревянных конструкций
Для успешного выполнения вышеперечисленных задач необходимо наличие высокоэффективных средств моделирования, проведение соответствующих высокоточных расчетов, тщательная подготовка, а также значительный опыт осуществления соответствующих работ, как проектировщиков, так и конструкторов. Таким образом, проектирование деревянных конструкций весьма сложная задача, как с экономической, так и с технической точек зрения.
Что касается деревянных конструкций, первостепенная задача их проектирования состоит в достижении наиболее возможного качества данных элементов при снижении затрат на используемые для этого материалы, на осуществление работ с их применением, а также на последующую эксплуатацию созданных из них элементов.
Основным способом проектирования на протяжении длительного времени являлся метод допускаемых напряжений. Он состоит в том, что допускаемое напряжение в элементе сопоставляют с расчетным показателем, вычисленным на основе нагрузок, возникаемых в процессе эксплуатации. Предел прочности, используемый в данных расчетах, вычисляют на образцах древесины в лабораторных условиях. Зависимость надежности конструкции от недостатков исходного материала, продолжительности воздействия нагрузки и некоторых прочих факторов оценивают на основе величины коэффициента запаса. Его применяют для растянутых, изогнутых и сжатых элементов.
Описанный способ подходит для оценки надежности и прочности деревянных конструкций в процессе эксплуатации, однако, он не позволяет оценить состояние таких элементов, близких к разрушению. Кроме того, данный способ не учитывает пластические параметры оцениваемого материала. К тому же, с использованием метода опускаемых напряжений, невозможно достаточно корректно оценить запас прочности. По данным причинам его считают в настоящее время неприемлемым как для древесины, так и для некоторых других материалов.
К настоящему времени разработан новый более совершенный способ расчета параметров деревянных конструкций, названный методом предельных состояний. Он дает достоверные сведения о последствиях воздействия на них различных факторов. Коэффициент запаса в данном случае делят на несколько коэффициентов: перегрузки, рабочих условий, качества. Это позволяет учесть воздействие на деревянный элемент соответствующих неблагоприятных обстоятельств, таких как возможное увеличение нагрузки на него, влияние рабочих условий элемента на его характеристики и параметры конструкции, в которую он входит, возможное снижение прочности. Рассмотренный способ позволяет вычислить несущую способность конструкции из дерева, в которую входят такие параметры, как устойчивость, прочность, выносливость.
Также существует метод второго предельного состояния, основанный на учете деформаций, вызванных динамическими и статическими нагрузками в процессе эксплуатации.
Напоследок следует отметить, что в связи с распространением тенденции применения экологически чистых материалов ожидается возрастание популярности деревянных конструкций. Поэтому специалистам нужно своевременно осваивать новые разработки, внедряемые в рассматриваемую сферу. Моделировать деревянные конструкции сейчас возможно с помощью BIM-программ, но вот с расчетами по российским стандартам еще есть некоторые проблемы.
