В наше время деревянные конструкции очень востребованы в строительной сфере.
Их обширное распространение объясняется приведенными далее 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.
В процессе строительства 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.
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 конструкций из дерева 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.
