Дефекты деревянных конструкций, виды и причины возникновения

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

3. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Дефект - неисправность, возникающая в конструктивном элементе на стадиях его изготовления, транспортировки, монтажа или устройства, а также эксплуатации.

Деформация конструктивного элемента - изменение формы и размеров конструкции (или части ее) под влиянием нагрузок и воздействий.

Повреждение - отклонение качества, формы и фактических размеров конструктивных элементов здания от требований нормативных документов или проекта, возникающее в процессе эксплуатации.

Авария - опасное техногенное происшествие, создающее на объекте, определенной территории или акватории, угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного или транспортного процесса, а также к нанесению ущерба окружающей природной среде.

Гниение (аммонификация) - процесс разложения азотсодержащих органических соединений (белков, аминокислот), в результате их ферментативного гидролиза под действием аммонифицирующих микроорганизмов с образованием токсичных для человека конечных продуктов -аммиака, сероводорода, а также первичных и вторичных аминов при неполной минерализации продуктов разложения.

Антисептики древесины - это водостойкие и водоотталкивающие составы, защищающие древесину от поражений грибком и насекомыми. Антисептические препараты делают древесину непригодной для жизнедеятельности этих биологических разрушителей, уничтожают их, предотвращают их дальнейшее появление.

Антипирен - компонент, добавляемый в материалы органического происхождения с целью обеспечения огнезащиты.

Пиролиз- термическое разложение органических соединений без доступа воздуха.

Деструкция - это нарушение целостности материала, при котором прекращается процесс упругой и пластической деформации.

Горение - сложный физико-химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Приближенно можно описать природу горения как бурно идущее окисление.

Анизотропия - неодинаковость свойств среды по различным направлениям внутри этой среды.

Влажность - показатель содержания воды в физических телах или средах.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.

Ползучесть материалов - изменение с течением времени деформации твёрдого тела под воздействием постоянной нагрузки или механического напряжения.

Сушка - удаление жидкости из веществ и материалов тепловыми способами.

Предел прочности - механическое напряжение, выше которого происходит

разрушение материала.

Несущая способность - Максимальная нагрузка, которую могут нести строительные конструкции, их элементы, а также грунты оснований без потери их функциональных качеств.

Брандмауэр - глухая противопожарная стена здания, выполняемая из несгораемых материалов и предназначенная для воспрепятствования распространению огня на соседние помещения или на соседние здания.

2. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Дефекты конструкций - это отклонения формы и фактических размеров от проектных параметров, возникшие в процессе изготовления и монтажа. Повреждения конструкций - это снижение качества, нарушение формы и фактических размеров, возникшие в процессе эксплуатации под воздействием нагрузок и условий эксплуатации.

При инженерном обследовании деревянных конструкций особое внимание обращается на места, наиболее опасные в отношении увлажнения и загнивания древесины: дощатые настилы под рулонным ковром, ендовы и карнизные участки покрытия, конструкции у торцовых стен, опорные части конструкций, наличие и состояние гидроизоляции, подоконные участки, нижние брусья стен, верхние грани балок, арок, рам, ферм.

Проклассифицируем наиболее часто встречающиеся дефекты и повреждения деревянных конструкций:

1.Биоповреждения

· загнивание древесины;

· продольные усушенные трещины, коробление древесины, разбухание при высыхании;

· поражение насекомыми.

2. Дефекты

· вызванные ошибками при проектировании;

· несоблюдение проекта и правил производства работ;

· нарушение правил эксплуатации зданий;

· огневое воздействие.

Наиболее характерными повреждениями второй группы являются:

· разрывы растянутых элементов в местах ослабления сечения

· отклонение от вертикали, выгиб из плоскости, местное выпучивание сжатых элементов

· прогибы и изломы изгибаемых элементов

· расслоения по клеевым швам клееных деревянных элементов

· дефекты соединений (скалывание лобовых врубок и шпонок, срезы нагелей)

· механические повреждения с ослаблением поперечного сечения элементов.

При освидетельствовании растянутых элементов необходимо выявлять наличие полных или частичных разрывов или надрывов волокон древесины вблизи стыков; около сучков, выходящих на кромки элементов; около отверстий под нагели; фиксировать глубину и протяженность продольных усушечных трещин и трещин по косослою. Сжатых, изгибаемых и сжато-изгибаемых элементах проверяется правильность и достаточность раскрепления сжатой кромки из плоскости действия вертикальной нагрузки, признаки выпучивания, прогибы и изломы. Опасны местные деформации (выпучивание) сжатых элементов, превышающие 1/80 его длины. В изгибаемых элементах прогибы, превышающие нижеприведенные величины, свидетельствуют об аварийном состоянии конструкций: в балках и прогонах цельного или клееного сечения - более 1/50l; составных балках на податливых связях (на шпонках, пластинчатых нагелях) - более 1/100l; в фермах - более 1/150l [2]. При обследовании стропил дополнительно фиксируется наличие креплений стропил к кирпичным стенам проволочными скрутками и шаг этих креплений.

В КДК, кроме вышеописанных дефектов, замеряют длину и глубину расслоений по клеевым швам, а также места их расположения (обычно расслоения встречаются вблизи опорных узлов в средней части сечения, а также в арках в местах появления радиальных растягивающих напряжений поперек волокон) [1].

В узлах проверяется количество и правильность размещения нагелей и болтов (соответствие требованиям СП «Деревянные конструкции» расстояний между нагелями вдоль и поперек волокон древесины), степень обжатия соединяемых элементов болтами (болты часто не затянуты), наличие трещин по возможным площадкам скалывания, наличие гидроизоляционных прокладок из толя или рубероида под опорными подушками, мауэрлатами.

3. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ

Многолетний опыт инженерных обследований зданий и сооружений свидетельствует о том, что аварийные ситуации возникают при одновременном воздействии нескольких факторов.

По данным Госархстройнадзора РФ, основные причины аварий зданий и сооружений в стране примерно следующие (в процентном соотношении):

· нарушение правил эксплуатации - 30

· низкая прочность конструкций (дефекты изготовления) - 20

· дефекты узловых монтажных соединений - 16

· недостаточная несущая способность оснований - 10

· недостаточное опирание несущих конструкций на каменную кладку - 8

· нарушениие правил производства строительно-монтажных работ - 8

· ошибки в проектных решениях - 4

· внешние воздействия, превысившие расчетные величины - 4

Проанализируем каждую причину в отдельности.

Нарушение правил эксплуатации

Большинство серьезных повреждений и аварий деревянных конструкций, как и других видов строительных конструкций, связано с нарушением правил эксплуатации зданий и сооружений. Чаще всего эти нарушения приводят к загниванию деревянных конструкций. Основные причины загнивания деревянных конструкций: прямое или конденсационное увлажнение, дефекты гидроизоляции, не соблюдение температурно-влажностного режима эксплуатации.

Наиболее часто стропильные конструкции повреждаются у торцов зданий, из-за протечек в кровле ввиду небрежно выполненного примыкания рубероидного ковра к парапетным стенам. Возведение различных пристроек и надстроек к существующему зданию приводит к изменению схемы приложения снеговой нагрузки на покрытие и схемы водоотвода с крыши. Если эти вопросы решены неграмотно, то конструкции оказываются перегруженными в зоне снегового мешка, а нарушение водостока приводит к загниванию опорных частей конструкций [4].

Случаев загнивания КДК очень мало, в частности, отмечены случаи загнивания верхней зоны сечения арок под прогонами, а также зафиксировано загнивание арок, расположенных в противопожарных зонах складов минеральных удобрений. Для повышения огнестойкости арок, по требованию пожарников, поперечное сечение конструкций в этих зонах обшили оцинкованной жестью с прокладкой из асбеста. Сечение деревянного элемента оказалось в замкнутом пространстве без вентиляции, что привело к конденсации влаги на поверхности арок и загниванию древесины. После случаев обрушения таких арок было принято решение снять эту обшивку.

Характерная ошибка при эксплуатации чердачных помещений - глухая заделка слуховых окон (листами фанеры или остекление). Это не только нарушает режим проветривания деревянных конструкций, но и приводит в летний период к повышению температуры внутри чердачного помещения (t>50°С, особенно при использовании в покрытии кровельного железа). По этой причине наблюдается разрыв нижних растянутых поясов деревянных ферм из-за «текучести» древесины при высоких температурах. Балки чердачных перекрытий в старых зданиях часто полностью засыпаются шлаком, что ведет к поверхностному загниванию деревянных балок на глубину 23 см, однако при сверлении в глубину сечения древесина, судя по белому цвету стружки, зачастую имеет здоровый вид. Другой ошибкой является обертывание толем опорных концов балок или даже полное обертывание толем балок по всей длине, что способствует конденсации влаги на поверхности древесины и препятствует проветриванию конструкций. Достаточно проложить слой гидроизоляции под опорную подушку или опорную часть балки, соприкасающуюся с кирпичной стеной. Механические повреждения деревянных конструкций случаются, как правило, при погрузочно-разгрузочных работах внутри зданий и сооружений.

Низкая прочность конструкций (дефекты изготовления)

Другой, часто встречающейся причиной повреждений и аварий деревянных конструкций являются дефекты изготовления, которые возникают при нарушении технологического процесса производства конструкций. В частности, применение для изготовления конструкций сырой древесины (с влажностью более 20 %) приводит в процессе эксплуатации к появлению в деревянных элементах продольных усушечных трещин, которые мало влияют на несущую способность сжатых и изгибаемых элементов, но опасны в растянутых элементах и в коротких балках.

Для КДК наиболее характерны следующие нарушения технологического процесса:

· сушка пиломатериалов при жестких режимах, что приводит к короблению досок, появлению значительных внутренних напряжений в клееных элементах и расслоению по клеевым швам

· превышение нормативных сроков хранения синтетических смол, не соблюдение правил приготовления клеев, ошибки в дозировке отвердителя ведут к снижению прочности клеевых швов и их расслоению в процессе эксплуатации

· низкое качество соединений заготовок по длине на зубчатый шип и возможное расположение в одном сечении элемента более 25 % стыков заготовок.

Действующими инструкциями не регламентируется месторасположение зубчатых стыков отдельных заготовок по высоте клееного элемента, так как при массовом производстве конструкций длина заготовок (от 2 до 6,5 м) - величина случайная и вероятность совмещения в одном поперечном сечении более 25% стыков заготовок мала.

Однако в небольших цехах, при незначительных объемах выпуска КДК, необходим жесткий контроль над этим параметром. Иначе, например, при использовании досок длиной 4,5 м для заготовочного блока конструкции длиной 9 м большинство стыков слоев может оказаться в одном, как правило, самом опасном сечении, что приводит к авариям конструкций.

Дефекты узловых монтажных соединений

Основные причины дефектов узловых соединений деревянных конструкций:

· отсутствие обжатия деревянных элементов в соединениях болтами (болты отсутствуют или не затянуты)

· нарушение правил расстановки нагелей вдоль и поперек волокон соединяемых элементов

· коррозия металлических соединительных деталей

· применение нетиповых узлов.[5]

При длительной эксплуатации конструкций в агрессивных средах без должной и своевременно возобновляемой антикоррозионной защиты, коррозионные повреждения металлических соединительных деталей и крепежных болтов в узлах конструкций достигают 50% и более.

Недостаточная несущая способность оснований, недостаточное опирание несущих конструкций на каменную кладку Такие причины, как недостаточная несущая способность оснований и недостаточное опирание несущих конструкций на каменную кладку в деревянных конструкциях, практически не зафиксированы.

Нарушение правил производства строительно-монтажных работ

Наиболее часто встречаются следующие нарушения:

· внецентренное опирание стропильных конструкций на колонны

· неправильное складирование и хранение конструкций на строй площадке

· монтаж конструкций без использования мягких строп, специальных траверс и других вспомогательных приспособлений

· опорные части арок и рам должны располагаться выше уровня чистого пола на 300500 мм, однако на практике это правило не соблюдается и опорные узлы конструкций зачастую находятся даже ниже планировочной отметки земли.

Ошибки в проектных решениях

К чести проектировщиков ошибки в проектах случаются редко и не приводят к авариям зданий и сооружений. Внешние воздействия, превысившие расчетные величины Из внешних воздействий, превысивших расчетные значения, основной в Пермском крае является снеговая нагрузка. Строители нередко возводят в Пермском крае, где расчетная снеговая нагрузка составляет 3,2 кН/м2, объекты по проектам, разработанным для европейской части страны, где снеговая нагрузка не превышает 1 кН/м2, что ведет к перегрузке несущих конструкций и возникновению аварийных ситуаций. Схемы отложения снега на покрытиях из стрельчатых арок и высоких гнутоклееных рам (угол наклона ригеля более 14°) значительно отличаются от соответствующих схем СП и зависят от ориентации продольной оси объекта. При расположении продольной оси сооружения на местности в направлении восток-запад, то есть практически перпендикулярно направлению господствующих зимой ветров в Пермском крае снег с одной половины кровли сдувается, а на другой стороне образуется снеговой мешок высотой до 3 м.

Кроме того, фактическая величина снеговой нагрузки в момент аварий значительно (в 1,63 раза) превышает расчетные значения и из-за высокой плотности снега в феврале- марте, которая достигает 400600 кг/м3.[1]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Древесина - древнейший, ценный и благородный строительный материал. Она обладает рядом неоспоримых преимуществ, благодаря которым завоевала рынок современного строительства в Европе и Северной Америке. Однако для успешной эксплуатации зданий из деревянных конструкций необходимо знать особенности материала, знать, какие проблемы могут возникнуть на всех этапах жизненного цикла конструкции, а так же знать, как правильно эти проблемы решать.

деревянный конструкция дефект монтажный

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Калугин А. В. Деревянные конструкции. Учебное пособие (конспект лекций).- М.: Издательство АСВ, 2003.-224с., с илл.

2. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II- 25-80/ Минрегион России. - М.: ЦНИИСК, 2011. - 88 с.

3. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23- 81*/ Минрегион России. - М.: ЦНИИСК, 2011. - 172 с.

4. Зубарев Г. Н. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. пособие для студентов вузов, обуч. по спец. «Промышленное и гражданское строительство». - 2-е изд. перераб. и доп..-М.: Высшая школа, 1990,-287 с.

5. Прокофьев А. С. Конструкции из дерева и пластмасс: Общий курс: Учебник.-М.: Стройиздат, 1996.-218 с.

Размещено на Allbest.ru