Calcul structures en bois devrait être fait:
- par capacité portante (résistance, stabilité) pour toutes les structures ;
- sur les déformations des structures dans lesquelles l'ampleur des déformations peut limiter la possibilité de leur fonctionnement.
Le calcul de la capacité portante doit être effectué en tenant compte de l'effet des charges de conception.
Des calculs de déformation doivent être effectués pour l'impact des charges standard.
Les déformations (déflexions) des éléments de flexion ne doivent pas dépasser les valeurs indiquées dans le tableau. 37.
Tableau 37
Note. En présence de plâtre, la déviation des éléments de plancher uniquement par rapport à la charge utile ne doit pas dépasser 1/350 de la portée.
Éléments de tension centraux
Le calcul des éléments tendus centralement s'effectue selon la formule :
où N est la force longitudinale de conception,
mr est le coefficient des conditions de fonctionnement de l'élément en traction, pris : pour les éléments qui ne présentent pas d'affaiblissements dans la section de conception, mr = 1,0 ; pour les éléments affaiblis, mр = 0,8 ;
Rp - résistance à la traction de calcul du bois le long des fibres,
Fn est l'aire de la section nette considérée : lors de la détermination de Fnt, les atténuations situées dans une section de 20 cm de long sont considérées comme étant combinées en une seule section. Éléments compressés centralement. Le calcul des éléments comprimés centralement est effectué selon les formules : pour la résistance
pour la stabilité
où mс est le coefficient des conditions de travail des éléments de compression, pris égal à un,
Rc - résistance de calcul du bois à la compression le long des fibres,
Le coefficient de flambement, déterminé à partir du graphique (Fig. 4),
Fnt - aire de section transversale nette de l'élément, Fcalc - aire de section transversale calculée pour le calcul de stabilité, prise :
1) en l'absence d'affaiblissement : Fcalc=Fbr ;
2) en cas d'affaiblissements qui ne vont pas jusqu'au bord - Fcalc=Fbr, si la surface d'affaiblissement ne dépasse pas 25 % de Fbr et Fcalc = 4/3Fn, si leur surface dépasse 25 % de Fbr ;
3) avec affaiblissements symétriques face au bord : Fcalc=Fnt
La flexibilité? les éléments solides sont déterminés par la formule :
Note. Dans le cas d'affaiblissements asymétriques aboutissant aux nervures, les éléments sont calculés comme comprimés excentriquement.
Figure 4. Graphique des coefficients de flambement où Io est la longueur estimée de l'élément,
r - rayon d'inertie de la section de l'élément, déterminé par la formule :
l6p et F6p - moment d'inertie et section transversale brute de l'élément.
La longueur calculée de l'élément l0 est déterminée en multipliant sa longueur réelle par le coefficient :
avec les deux extrémités articulées - 1,0 ; avec une extrémité pincée et l'autre librement chargée - 2,0 ;
avec une extrémité pincée et l'autre articulée - 0,8 ;
avec les deux extrémités pincées - 0,65.
Éléments de pliage
Le calcul de la résistance des éléments de flexion est effectué selon la formule :
où M est le moment de flexion de calcul ;
mi est le coefficient des conditions de fonctionnement de l'élément à plier ; R et - résistance de conception du bois à la flexion,
Wnt - module net de la section transversale considérée.
Le coefficient de conditions de travail des éléments de pliage mi est pris : pour les planches, barres et poutres dont les dimensions des côtés de la section sont inférieures à 15 cm et les éléments collés de section rectangulaire mi = 1,0 ; pour les barres de dimensions latérales de 15 cm ou plus avec un rapport entre la hauteur de la section de l'élément et sa largeur h/b ? 3,5 - milles = 1,15
Le calcul des éléments d'une section solide pour la résistance en flexion oblique est effectué selon la formule :
où Mx, My sont respectivement les composantes du moment de flexion calculé pour les axes principaux x et y
mi est le coefficient des conditions de fonctionnement de l'élément à plier ;
Wx, Wy sont le module net de la section considérée pour les axes x et y. Éléments comprimés excentriquement étirés et décentrées. Le calcul des éléments tendus excentriquement s'effectue selon la formule :
Le calcul des éléments compressés excentriquement s'effectue selon la formule :
où ? - coefficient (valable dans la plage de 1 à 0), prenant en compte le moment supplémentaire de la force longitudinale N lorsque l'élément est déformé, déterminé par la formule ;
Aux faibles contraintes de flexion M/Wbr, ne dépassant pas 10 % de la
contrainte N/Fbr, les éléments comprimés de manière excentrique sont calculés pour
stabilité selon la formule N où Q est la force de cisaillement calculée ; mck=1 - coefficient de conditions de fonctionnement d'un élément solide en cisaillement lors de la flexion ; Rck est la résistance calculée du bois à l'écaillage le long des fibres ; Ibr est le moment d'inertie brut de la section considérée ; Sbr - moment statique brut de la partie décalée de la section par rapport à l'axe neutre ; b - largeur de section. Le calcul d'un parquet est l'une des tâches les plus simples, et pas seulement parce que le bois est l'un des matériaux de construction les plus légers. Pourquoi, nous le saurons bientôt. Mais je dirai tout de suite que si le calcul classique vous intéresse, conformément aux exigences des documents réglementaires, alors vous ici
. Lors de la construction ou de la réparation d'une maison en bois, l'utilisation de métal, et plus encore de poutres de plancher en béton armé, est en quelque sorte hors sujet. Si la maison est en bois, il est alors logique de réaliser les poutres du plancher en bois. C’est juste que vous ne pouvez pas déterminer à l’œil nu quel bois peut être utilisé pour les poutres de plancher et quelle travée faire entre les poutres. Pour répondre à ces questions, vous devez connaître exactement la distance entre les murs de soutènement et au moins approximativement la charge sur le sol. Il est clair que les distances entre les murs sont différentes, et la charge sur le sol peut également être très différente, c'est une chose de calculer le sol s'il y a un grenier inhabité au dessus, et c'en est une autre de calculer le sol pour la pièce dans laquelle les cloisons seront réalisées à l'avenir, support baignoire en fonte, toilettes en bronze et bien plus encore. structures en bois Le processus de construction, quelle que soit sa taille, implique non seulement l'utilisation de matériaux de construction de haute qualité, mais également le respect des règles et réglementations. Seul le strict respect des instructions et des normes établies donnera le meilleur résultat sous la forme d'une structure solide, fiable et durable. Une place particulière dans l'industrie de la construction est occupée par des matériaux tels que le bois. Dans les temps anciens, c'est à partir de matières premières ligneuses que furent construites les premières colonies et villes. Dans le domaine moderne de la construction, le bois ne perd pas sa pertinence et est activement utilisé pour la construction de structures complexes. En raison du fait qu'il existe un grand nombre de types de matériaux en bois, il existe un certain nombre d'exigences pour la sélection, le calcul et la protection de telles structures. L'édition la plus à jour du code des normes et règles est (SNiP) 11 25 80. Pourquoi un arbre ? Le fait est que le matériau naturel se distingue par une esthétique naturelle, une fabricabilité élevée et une faible densité, qui sont ses avantages incontestables. C'est pourquoi de nombreuses structures sont en bois. Qu’est-ce que SNiP ? Toute conception présente certaines caractéristiques, indicateurs de résistance mécanique et de résistance à divers facteurs, qui constituent la base de la réalisation des activités de conception et des calculs techniques. Tous les travaux sont effectués conformément aux exigences du SNiP. Les codes et réglementations du bâtiment (SNiP) sont un ensemble d'exigences réglementaires strictes dans les aspects juridiques, techniques et économiques. Avec leur aide, les activités de construction, les études d'architecture et de conception et les activités d'ingénierie sont réglementées. Un système standardisé a été créé en 1929. L’évolution de l’adoption des règles et règlements est la suivante : En URSS, ces normes n'étaient pas seulement des exigences techniques sommaires, mais aussi des normes juridiques divisant les devoirs, droits et responsabilités des principaux acteurs d'un projet de construction : un ingénieur et un architecte. Après 2003, seules certaines normes et exigences entrant dans le cadre de la loi « Sur la réglementation technique de l'ensemble des règles » sont soumises à une exécution obligatoire. Avec l'aide du SNiP, un processus de normalisation critique est lancé qui optimise l'efficience et l'efficacité de la construction. La version mise à jour du SNiP, qui est désormais utilisée dans le secteur de la construction pour les travaux de conception, les calculs et la construction de structures en bois, est le SNiP 11 25 80. Les employés du NIC Construction Institute sont devenus les exécuteurs de ce projet. L'ensemble des exigences a été officiellement approuvé le 28 décembre 2010 par le ministère du Développement régional. Il n'est entré en vigueur que le 20 mai 2011. Tous les changements intervenus dans les règles et la normalisation sont clairement illustrés par l'édition mise à jour, publiée chaque année dans la publication d'information spécialisée « Normes nationales ». structure en bois d'origine Comme tout document réglementaire consolidé élaboré pour réglementer une activité particulière, le SNiP 11 25 80 contient les principales dispositions. Pose d'éléments en bois En voici quelques uns:
Important! Toutes les règles et réglementations ne s’appliquent pas à la construction d’ouvrages temporaires, d’ouvrages hydrauliques ou de ponts. Il ne s'agit que des dispositions générales de la version mise à jour de l'ensemble des règles et règlements qui devraient être guidés par chacun, qu'il s'agisse de construction industrielle ou individuelle. Structure spatiale en bois Mais la conception et la construction d’une structure ne sont pas les seules à être réglementées par un ensemble de règles et de réglementations. La version actuelle du SNiP décrit en détail les aspects du choix des matières premières à certaines fins. Tout est important : les conditions de fonctionnement de la structure en bois, la qualité du traitement de protection, l'agressivité de l'environnement et la fonction fonctionnelle de chaque composant. Planche à chants secs Le SNiP 11 25 80 décrit en détail toutes les situations et normes possibles pour le choix des matériaux. Considérez les principales thèses :
Important! Pour créer des supports de lignes électriques, l'édition du SNiP 11 25 80 implique l'utilisation de mélèze ou de pin. Dans certains cas, du bois d'épicéa ou de sapin est utilisé. Pourquoi des conifères ? Ce n'est pas seulement leur faible coût. La présence de résines en grande quantité confère aux bases du bois une barrière fiable contre la pourriture, pas pire que les imprégnations et antiseptiques spécialisés. Planche bordée d'aiguilles Le choix de la colle synthétique dépend des conditions d’exploitation et du type de bois des structures. Construire une maison à partir de gros rondins Outre les exigences opérationnelles générales, la température et l’humidité revêtent une importance non négligeable. Le règlement 11 25 80 précise clairement les normes suivantes pour les différentes conditions d'exploitation des structures en bois : L'ensemble de toutes les dispositions de la section « Matériaux » de l'édition 11 25 80 doit impérativement être prise en compte. Le choix correct du bois ainsi que des composants auxiliaires détermine la durabilité et la résistance de la structure. Bois de tremble La dernière édition actuelle du SNiP 11 25 80 est un guide efficace et informatif pour la création de structures solides et durables à partir de divers types de bois. Barres de différents types de bois L'un des principaux points de choix est la conformité de toutes sortes d'espèces d'arbres à une liste de caractéristiques de résistance obligatoires. Les principaux indicateurs sont les suivants :
Principales essences de bois Lors du choix du bois pour créer une structure, vous devez connaître les sous-groupes d'essences : Planche de chêne sec Important! Pour chaque essence de bois, la performance optimale est individuelle. Tous les calculs sont effectués au stade de la conception de la structure. Pour éviter une erreur importante et que les chiffres soient aussi proches que possible des chiffres réels, il est nécessaire d'utiliser les formules fournies par la version mise à jour du SNiP 11 25 80. Pour obtenir la valeur souhaitée, vous devez multiplier l'indicateur de bois individuel par le coefficient des conditions de fonctionnement de l'ouvrage. Le coefficient des conditions de travail dépend de nombreux facteurs : température de l'air, degré d'humidité, présence d'environnements agressifs, durée de charges variables et constantes, spécificités d'installation. L'utilisation de contreplaqué de construction collé nécessite également le respect des normes et règles établies. Les calculs prennent en compte les indicateurs suivants par rapport au plan de la tôle : Tous les indicateurs dépendent du type d'espèce d'arbre qui constitue la base de la feuille de contreplaqué, ainsi que du nombre de couches. En plus des principaux indicateurs, il y en a un autre qui est important lors de la conception d'une structure en bois. C'est la densité. Cette valeur est très instable et peut changer même au sein d’une même espèce d’arbre. Pourquoi est-il important de mesurer la densité ? C'est elle qui déterminera le poids de la structure obtenue à la suite des travaux de construction. La densité du bois est influencée par plusieurs facteurs, tels que l'âge de l'arbre et la teneur en humidité. Pour obtenir une densité optimale, une technique telle que le séchage est utilisée. Selon l'indice de densité individuel, le bois peut être divisé en bois léger, moyen et lourd. Le plus léger est considéré comme le pin, le peuplier et le tilleul. Les espèces de densité moyenne comprennent l'orme, le hêtre, le frêne et le bouleau. Les plus denses sont le chêne, le charme ou l'érable. Avec une augmentation de l'indice de densité, ses propriétés mécaniques vont changer : plus le matériau est dense, plus il est résistant en traction et en compression. Version mise à jour du SNiP II-25-80 Le choix de la colle pour une espèce d'arbre particulière est d'une importance décisive. La solidité de la structure, la fiabilité et la durabilité de fonctionnement sans le moindre signe de déformation en dépendent. colle à bois Selon l'édition du SNiP 11 25 80, les types de colle suivants sont utilisés :
Lors du choix d'un adhésif pour une structure en bois, il convient de s'appuyer sur les normes et recommandations généralement acceptées énoncées dans l'édition du SNiP 11 25 80. colle à bois
Le collage est l’une des méthodes les plus avancées et les plus fiables. Ce type de connexion fonctionne très bien pour le déchiquetage et permet de couvrir facilement des portées supérieures à 100 M. Les structures en bois collées à partir de nombreux petits éléments présentent de nombreux avantages par rapport à une poutre solide. Mais pour mettre en œuvre le projet et obtenir une résistance et une efficacité maximales, toutes les conditions techniques doivent être strictement respectées. Aujourd'hui, cette production est généralement mécanisée et automatisée. Bois lamellé-collé Quels sont les avantages du bois collé pour créer des structures fiables ?
Le choix d’une colle de haute qualité pour réaliser la connexion est à la base de la solidité et de la durabilité des structures en bois dans la construction. L'humidité est d'une importance décisive. bois collé Important! Plus chaque élément adhésif de la structure est sec et fin, moins il risque de se fissurer. Un bois insuffisamment séché peut entraîner une divergence de la ligne de colle pendant le fonctionnement. Extérieurement, le bois collé ne diffère pas du bois massif, l'esthétique naturelle est donc préservée. Ce type de construction est non seulement plus solide et plus durable. Mais cela crée également une aura unique de chaleur et de confort, si importante pour construire un nid familial confortable. Connexion nodale du bois collé Une protection fiable des structures en bois contre la destruction est la clé d'une longue durée de vie. Aujourd'hui, de nombreuses situations catastrophiques peuvent être évitées en menant en temps opportun une « thérapie » complexe et de haute qualité. L'édition actuelle du SNiP 11 25 80 implique la protection des structures en bois, comme on dit, « sur tous les fronts », puisque le bois est un matériau qui nous est donné par la nature, il est tout à fait naturel que des influences extérieures agressives puissent conduire à une destruction biologique et déformation. Pour établir une barrière fiable, il faut pouvoir choisir et utiliser correctement des outils spécialisés. Il existe de nombreuses façons de protéger : traitement de surface, imprégnation, revêtement par diffusion et même conservation chimique. Protéger le bois de l'humidité Outre les activités de traitement, il convient de prêter attention à : Les antiseptiques sont les moyens les plus simples à utiliser et les plus efficaces qui ont prouvé leur efficacité dans la pratique. Protéger le bois avec un antiseptique L'édition du SNiP 11 25 80 définit la classification suivante : vernissage du bois Le choix de l'antiseptique est déterminé par la fonction principale de la structure en bois.Selon le mode d'utilisation, ils sont divisés en deux groupes conditionnels : Avant de procéder à des mesures antiseptiques, les experts recommandent une désinfection supplémentaire afin que la protection des structures soit parfaitement réalisée et réponde à toutes les exigences. Comment choisir un produit de préservation du bois
Comme vous le savez, le bois est un matériau qui, sous certaines conditions, est hautement inflammable. Pour améliorer les caractéristiques de sécurité incendie des éléments de construction en bois, une protection incendie de haute qualité doit être fournie. Il existe plusieurs types de revêtements spéciaux pour cela : Protection incendie des structures de bâtiments Les produits chimiques sous forme de pâtes, d'imprégnations, de revêtements sont généralement utilisés pour les structures en bois protégées de l'influence directe de l'atmosphère. Ils sont appliqués en deux couches, en maintenant un intervalle de 12 heures entre elles. Le revêtement couvre les éléments structurels qui ne nécessitent pas de peinture : chevrons, poutres, etc. Une protection peut être appliquée en surface, imprégnant profondément les éléments en bois, conférant à la structure une propriété réfractaire. Protection incendie de bois Les imprégnations ignifuges sont l'un des moyens les plus populaires et les plus efficaces. Les retardateurs de flamme sont des substances qui empêchent l'inflammation et empêchent la propagation des flammes sur la surface. De plus, une protection est utilisée sous la forme de peintures organosilicates spéciales ou d'émail perchlorvinylique. La protection incendie la plus résistante est une combinaison d’imprégnation de la structure et de peinture ultérieure. protection contre le feu
Les informations actuelles contenues dans la version mise à jour du SNiP 11 25 80 servent de guide aussi bien aux débutants en construction qu'aux professionnels expérimentés.Les bases de la conception et de la réalisation de structures multicomposants en bois, exposées dans l'édition 11 25 80, sont les suivantes : Important! Les poutres collées doivent être assemblées uniquement dans le sens vertical des planches. La disposition horizontale n'est autorisée que lors de l'assemblage de poutres en caisson. structures en bois Les exigences établies par la version actuelle du règlement 11 25 80 doivent être strictement respectées. Ainsi, une base fiable et durable pour la structure de tout objectif fonctionnel est obtenue. Structures en bois multi-composants Certaines exigences sont imposées à la structure finie, qui sont réglementées par le SNiP 11 25 80. Maison en bois d'un bar Conformément aux règles et règlements établis, les éléments suivants doivent être fournis :
Maison en bois Les travaux d'organisation, de conception et de construction doivent être effectués dans un complexe, en respectant strictement les normes et règles établies pour la construction de structures en bois. De nombreux facteurs doivent être pris en compte. ce qui déterminera par conséquent la durée de vie de la structure, sa solidité et sa fiabilité. Pour obtenir le résultat optimal, il est nécessaire de suivre toutes les normes et règles établies, ainsi que de suivre les mises à jour dans l'édition du SNiP 11 25 80. Structure de plafond en bois multi-pièces Pour tous les matériaux de construction, il existe des domaines d'utilisation rationnelle et efficace. Cela vaut également pour le bois, qui est un matériau de construction local dans de nombreuses régions de notre pays. Dans certaines régions, le bois est disponible en abondance (dans les zones dites excédentaires forestières). Notre pays est le premier au monde en termes de nombre de zones forestières (la 2e place est occupée par le Brésil, la 3e place par le Canada, la 4e place par les États-Unis), qui occupent près de la moitié du territoire de la Russie - environ 12,3 millions de km 2. La majeure partie des forêts de Russie (environ les ¾ de la partie) est située dans les régions de Sibérie, d'Extrême-Orient, dans les régions septentrionales de la partie européenne du pays. Les essences prédominantes sont les conifères : 37 % des forêts sont des mélèzes, 19 % des pins, 20 % des épicéas et des sapins, 8 % des cèdres. Les feuillus occupent environ le quart de notre superficie forestière. L'espèce la plus commune est le bouleau, qui occupe environ 1/6 de la superficie forestière totale. Les réserves de bois dans nos forêts s'élèvent à environ 80 milliards de m 3 . Environ 280 millions de m 3 sont récoltés chaque année. bois commercial (c'est-à-dire adapté à la fabrication de structures et de produits). Toutefois, cette quantité est loin d’épuiser la croissance annuelle naturelle du bois dans les régions reculées de Sibérie et d’Extrême-Orient. L'histoire de la création de bâtiments et de structures en bois remonte à l'Antiquité. La première forme constructive des bâtiments était une charpente rectangulaire en rondins. Progressivement, les superficies et les volumes des bâtiments en construction ont augmenté et la fonction fonctionnelle des locaux s'est élargie. Les cabanes en rondins ont commencé à être érigées en plan polygonal avec la présence de murs intérieurs, assurant l'immuabilité des structures et la stabilité des murs extérieurs. La présence d'immenses réserves forestières sur le territoire de la Russie était à la base de l'utilisation séculaire du bois comme matériau de construction pour la construction de bâtiments et de structures à des fins résidentielles, domestiques, religieuses et autres. Jusqu'à présent, des bâtiments uniques ont été conservés, réalisés par des architectes sous la forme d'une maison en rondins il y a plus de 250 ans. Un exemple d'une telle construction sont les temples qui existent aujourd'hui à Kiji sur le lac Onega, les bâtiments des Petits Caréliens de la région d'Arkhangelsk (Fig. 1). Les premiers ouvrages d'art de l'humanité - bâtiments sur pieux, ponts et barrages - étaient également en bois. A partir de la fin du XVIIe siècle, lorsqu'il devint possible de couper des rondins en poutres et en planches, la construction en bois entra dans une nouvelle étape. Des sections de bois plus économiques et plus légères ont permis de créer des systèmes de tiges efficaces permettant de couvrir des portées importantes, ce qui a donné une impulsion au développement de l'architecture et de la construction de ponts. L'exemple le plus frappant de l'utilisation du bois comme structure de toit est la conception de la flèche de l'Amirauté (Fig. 2), réalisée selon le projet d'I.K. Korobov et conservé par A.D. Zakharov lors de la restructuration de la tour au début du XIXe siècle, fermes pour couvrir le Manège de Moscou d'une portée de 48 m, construites en 1817 par A.A. Bétancourt (fig. 3). Fig. 1 - Temples en bois à Kiji sur le lac Onega Fig. 2 - Le bâtiment de l'Amirauté à Saint-Pétersbourg Fig. 3 - Installation des fermes de toit du Manège à Moscou De nombreuses années d'expérience dans la construction de bâtiments à des fins diverses ont permis de déterminer les domaines d'application rationnels des structures en bois : 1. Bâtiments visuels et publics, installations sportives, pavillons d'exposition, marchés et autres d'une portée de 18 à 100 m (voir exemple sur la Fig. 4). 2. Revêtements pour bâtiments civils, industriels et agricoles. Il est conseillé d'utiliser des fermes en planches et en blocs avec assemblage sur le chantier (l'efficacité de l'application est déterminée par la légèreté, la résistance et les conditions favorables pour remédier aux défauts). 3. Bâtiments avec un environnement chimiquement agressif. Tout d’abord, des bâtiments d’entrepôt d’une portée allant jusqu’à 45 m pour le rechargement et le stockage des engrais minéraux. 4. Construction de logements en bois de faible hauteur. 5. Bâtiments agricoles industriels. 6. Bâtiments non chauffés à des fins de production et auxiliaires des entreprises industrielles. 7. Bâtiments et hangars non chauffés pour le stockage et la transformation des produits agricoles. 8. Bâtiments préfabriqués de livraison complète de petites portées pour les zones reculées du Grand Nord. 9. Ouvrages d'art - supports de lignes de transport d'électricité (avec tension jusqu'à 35 kV), mâts et tours de triangulation et radiotransparents, ponts de faible capacité portante, ponts piétonniers. Fig. 4 - Schéma de la charpente de l'arène d'athlétisme couverte du complexe sportif Meteor de la ville de Joukovski avec des arcs porteurs en lamellé-collé Il est déconseillé d'utiliser des structures en bois dans les endroits où il est difficile de protéger le bois du feu et de l'humidité alternée (respectivement pourriture) : Magasins chauds ; Bâtiments industriels avec de grandes charges de grue ; Locaux à forte humidité de fonctionnement (sauf bains). Malgré l'utilisation séculaire du bois comme structure de construction, la recherche de nouvelles solutions techniques se poursuit. Au cours des 20 dernières années, le développement de joints rigides d'éléments en bois collés (semblables aux parties encastrées des structures en béton armé) a été réalisé, ce qui a permis d'ouvrir une nouvelle direction pour les structures préfabriquées en bois collé. Dans la pratique de la construction en Russie et à l'étranger, un grand nombre de bâtiments et de structures de grande portée constitués de structures préfabriquées en bois collé ont été mis en œuvre. La combinaison de barres nodales collées avec un renforcement linéaire d'éléments en bois collé constitue une étape supplémentaire dans le développement de structures en bois collé pour les bâtiments de très grandes portées. Formes progressives de structures industrielles en bois : 1. Structures monolithiques en contreplaqué collé et collé sous forme de poutres, d'arcs, de cadres et de systèmes combinés. 2. Fermes métal-bois avec membrure supérieure en lamellé-collé. 3. Structures spatiales à mailles circulaires à partir de montants solides et collés standards. Contrairement au bois, les plastiques sont utilisés dans les structures depuis le milieu du siècle dernier, après l’émergence de la production industrielle de matériaux synthétiques. Les principaux plastiques structurels du bâtiment comprennent : Fibre de verre haute résistance ; Fibre de verre transparente moins durable ; Plexiglas ; Viniplast; Polystyrène; Tissus et films imperméables à l'air et à l'eau ; Bois plastiques. Les structures en plastique sont principalement utilisées sous forme de panneaux muraux, de dalles de toiture, d'éléments d'enceinte translucides de formes diverses et d'une variété de structures individuelles produites en petits lots. À partir de la fibre de verre la plus durable, dont la résistance calculée à la compression et à l'étirement atteint 100 MPa, sont fabriqués les éléments des structures porteuses du bâtiment. Toutefois, cette application n’est possible qu’avec une étude de faisabilité. Les plastiques transparents renforcés de verre sont utilisés comme éléments translucides des enveloppes des bâtiments. À partir de plexiglas particulièrement transparent et de plastique vinyle transparent, les parties transparentes des clôtures sont fabriquées, laissant passer toutes les parties du spectre solaire. Les mousses ultralégères sont utilisées dans les couches intermédiaires des revêtements et des murs entourant la lumière. Une classe particulière de structures en plastique est constituée de membranes (tissus solides, fins, imperméables à l'air et à l'eau), qui sont utilisées sous forme de structures pneumatiques et de tentes. Le matériau qu'ils contiennent fonctionne sous tension et il n'y a aucun risque de flambage. CHAPITRE 1. BOIS ET PLASTIQUES - MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION 1.1 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DU BOIS Les principaux avantages du bois sont : Poids léger.
Le bois a une densité moyenne de 550 kg/m 3 et est 14 fois plus léger que l'acier, 4,5 fois plus léger que le béton, ce qui permet de réduire considérablement les coûts des matériaux pour le transport, pour la pose des fondations, et de se passer de mécanismes de levage lourds lors du montage. bâtiments et structures. Force.
L'un des indicateurs de l'efficacité de l'utilisation de structures constituées de divers matériaux est la résistance spécifique du matériau, qui s'exprime par le rapport de la densité du matériau à son poids volumétrique. Pour le bois collé, ce rapport est de 3,66×10 -4 1/m, pour l'acier au carbone de 3,7×10 -4 1/m, pour la classe de béton 22,5 ÷ 1,85×10 -4 1/m. Cela confirme la faisabilité d'utiliser, à côté de l'acier, des structures collées en bois dans des bâtiments de grande portée, où le poids propre est d'une importance décisive. Déformabilité et viscosité.
De tous les matériaux de construction traditionnels, seul le bois réagit dans une moindre mesure aux tassements inégaux des fondations. Le caractère visqueux de la destruction du bois (à l'exception des écailles) permet une redistribution des forces dans les éléments, ce qui n'entraîne pas de rupture instantanée des structures. Dilatation thermique.
Le coefficient de dilatation linéaire du bois est différent le long des fibres et selon un angle par rapport à celles-ci. Le long des fibres, la valeur de ce coefficient est 7 à 10 fois inférieure à celle de l'acier et 2 à 3 fois inférieure à celle de l'acier. Ce fait permet de ne pas prendre en compte l'influence de la température et ne nécessite pas de diviser le bâtiment en blocs thermiques. Conductivité thermique.
La faible conductivité thermique du bois, en raison de sa structure, constitue la base d'une utilisation généralisée dans les murs des structures d'enceinte. Le coefficient de conductivité thermique du bois est 6 fois inférieur à celui des briques céramiques, 2 fois inférieur à celui du béton d'argile expansé, du béton gazeux d'une densité de 800 kg/m 3 et est équivalent au béton gazeux avec une densité de 300 kg/m 3, soit la densité est presque deux fois inférieure à celle du bois. Résistance chimique du bois.
Le bois peut être utilisé sans protection supplémentaire ou protégé par peinture, imprégnation de surface dans un environnement chimiquement agressif. Les structures en bois sont utilisées dans la construction d'entrepôts pour les matériaux en vrac chimiquement agressifs tels que les sels de potassium et de sodium, les engrais minéraux qui détruisent le béton et l'acier. La plupart des acides organiques n'attaquent pas le bois à des températures normales. Auto-renouvelable du bois.
Le principal avantage du bois par rapport aux autres matériaux de structure est le renouvellement constant de ses réserves. La production d’autres matériaux de structure (acier, béton, plastiques…) nécessite de grandes quantités d’énergie et consomme une grande quantité de matières premières dont les stocks s’épuisent constamment. Facilité de traitement.
Le bois se travaille facilement avec de simples outils manuels ou électriques. La déformabilité du bois permet d'en donner aux structures diverses formes rectilignes et curvilignes. La production de structures de petite portée en bois massif peut être maîtrisée pratiquement dans les stations de bois, dans n'importe quelle base de l'industrie de la construction, ce qui est impossible pour la production de structures métalliques ou en béton armé. Le bois, comme les autres matériaux, présente des inconvénients : Hétérogénéité, anisotropie du bois et défauts.
L'hétérogénéité du bois se manifeste par la différence de structure et de propriétés des couches annuelles formées lors de la croissance d'un arbre, en fonction des conditions environnementales (conditions climatiques). L'hétérogénéité du bois affecte la variabilité des indicateurs de résistance, ce qui rend difficile l'obtention de caractéristiques de conception fiables du bois. Le bois est un corps avec trois axes d'anisotropie dans les principales directions structurelles - le long et à travers les fibres dans les directions tangentielle et radiale. Des écarts importants dans la résistance du bois lorsque des forces sont appliquées le long et à travers les fibres compliquent grandement la conception des structures en bois et, tout d'abord, des joints nodaux, ce qui conduit souvent à une augmentation déraisonnable des sections transversales des éléments connectés. Les principaux défauts sont les nœuds, les fissures et les inclinaisons. La présence d'un nœud modifie la direction des fibres du bois ou les interrompt, ce qui affecte considérablement la résistance, notamment en traction, car. il y a une charge inégale de toutes les fibres sur la section. La dépendance des propriétés physiques et mécaniques du bois à l'humidité.
Le bois a la capacité d’absorber l’humidité grâce à son hygroscopique. La quantité d'humidité du bois dépend en grande partie de ses propriétés physiques et mécaniques. La densité des bois de conifères (sauf mélèze) et de feuillus tendres (tremble, peuplier, aulne, tilleul) fraîchement coupés est de 850 kg/m 3 . À mesure que l'humidité est éliminée, la densité diminue. À 15-25 % d'humidité, la densité est supposée être de 600 kg/m 3 , et à 6-12 % d'humidité, la densité est supposée être de 500 kg/m 3 . Le mélèze a une densité de 800 kg/m 3 et 650 kg/m 3, respectivement, à une teneur en humidité de 15 à 25 % et de 6 à 12 %, respectivement. Pour la construction, on distingue le bois : Cru avec une humidité supérieure à 25 % ; Semi-sec avec une teneur en humidité de 12 à 25 % ; Sécher à l'air avec une teneur en humidité de 6 à 12 %. fluage du bois.
Avec une action de charge à court terme, le bois travaille de manière presque élastique, mais avec une action à long terme d'une charge constante, les déformations augmentent avec le temps. Même à un faible niveau de contrainte, le fluage peut persister pendant des années. Biodestruction du bois.
Directement lié à la teneur en humidité du bois. Avec une humidité supérieure à 18 %, ainsi qu'en présence d'oxygène et d'une température positive, une condition est remplie pour l'activité vitale des champignons destructeurs du bois. De plus, le bois est détruit par l'activité vitale des insectes qui endommagent le bois non écorcé en forêt, dans les entrepôts, les zones de coupe et détruisent le bois écorcé lors de sa transformation et de son exploitation dans les structures. propagation du feu
se produit à la suite de la combinaison du carbone du bois avec l’oxygène. La combustion commence à environ 250 °C. Et si le bois brûle rapidement de l'extérieur, alors en raison de sa faible conductivité thermique et de l'apparition d'une épaisseur de couche carbonisée qui empêche l'apport d'oxygène, la suite du processus ralentit considérablement. Par conséquent, les structures en bois de section massive ont une plus grande résistance au feu que les structures métalliques non protégées. 1.2 STRUCTURE EN BOIS ET PROPRIÉTÉS PHYSIQUES Dans la coupe transversale du tronc des bois de conifères (pin, épicéa), plusieurs couches caractéristiques peuvent être considérées (Fig. 1.1). La couche externe est constituée d'écorce - 1 et de liber - 2 .
Sous le liber se trouve une fine couche de cambium. Le but du liber dans un arbre en croissance est de conduire les substances organiques nutritives formées dans les feuilles vers le bas du tronc. En coupe transversale, la partie principale est occupée par l'aubier et le bois de cœur. L'aubier est composé de cellules jeunes, le noyau est entièrement constitué de cellules mortes. Chez les arbres de toutes espèces, à un âge précoce, le bois n'est constitué que d'aubier et ce n'est qu'avec le temps que se produit la mort des cellules vivantes, généralement accompagnée d'un assombrissement. Au printemps, lorsque beaucoup de jus apparaît dans le tronc, le cambium développe une grande activité, déposant un nombre important de grosses cellules dans la partie interne. En été, à mesure que la quantité de jus nutritifs diminue, l'activité cambiale ralentit et des cellules moins nombreuses et plus petites se déposent. En hiver, l'activité vitale du cambium diminue et la croissance de l'arbre s'arrête. Le dépôt des parties printanières et estivales du bois, se produisant périodiquement d'année en année, est à l'origine de la formation de couches annuelles (anneaux). L'anneau annuel est constitué d'une couche de bois plus claire (bois précoce) face au bois de cœur et de bois d'été plus foncé et plus dense face à l'écorce (bois tardif). La fonction mécanique du bois est assurée avant tout par des cellules prosenchymateuses - les trachéides, qui sont principalement situées verticalement. L'amarrage des trachéides dans le sens longitudinal est effectué au cours du processus de croissance. Avec leurs extrémités pointues, elles se développent les unes dans les autres et dans d'autres éléments anatomiques, appelés « cellules parenchymateuses », qui ont les mêmes dimensions dans les trois directions axiales. Ces cellules font partie des « rayons centraux », qui pénètrent plusieurs couches annuelles dans la direction perpendiculaire. Les trachéides représentent 90 % du volume total du bois, et environ 420 000 pièces sont placées dans 1 cm 3 d'entre elles. La trachéide de la partie précoce de la couche annuelle a des parois minces (2 à 3 µm) et de grandes cavités internes, tandis que les trachéides de la partie tardive de la couche annuelle ont des parois plus épaisses (5 à 7 µm) et des cavités plus petites. La longueur des trachéides est de 2 à 5 mm, la taille de la section transversale est 50 à 60 fois inférieure à la longueur. Pour une image plus complète de la structure du bois, trois sections du tronc sont considérées : transversale, radiale et tangentielle (Fig. 1.2). Le bois dur a une structure légèrement différente de celle du bois tendre. La direction en spirale des parois des cellules du bois dur entraîne une déformation importante et une fissuration du bois pendant le séchage, ce qui entraîne une détérioration du clou. La présence de ces défauts et la faible résistance à la pourriture limitent l'utilisation de bois dur pour les structures en bois. Les caractéristiques de résistance plus élevées du bois dur sont obtenues en les utilisant pour la fabrication d'éléments de connexion (goupilles, chevilles, doublures), ainsi que de pièces de support antiseptiques. Propriétés physiques du bois Densité.
Étant donné que l'humidité constitue une partie importante de la masse du bois, la valeur de densité est fixée à une certaine teneur en humidité. Avec une augmentation de l'humidité, la densité augmente et, par conséquent, pour les calculs permettant de déterminer des charges constantes, les indicateurs moyens présentés dans les normes sont utilisés. Pour les structures exploitées dans des conditions où l'humidité d'équilibre ne dépasse pas 12 % (pièces chauffées et non chauffées avec une humidité relative jusqu'à 75 %), la densité du pin et de l'épicéa est de 500 kg/m 3 et celle du mélèze de 650 kg/m 3. Pour les structures exploitées en extérieur ou en intérieur avec une humidité élevée supérieure à 75 %, la densité du pin et de l'épicéa est de 600 kg/m3, et celle du mélèze de 800 kg/m3. Conductivité thermique du bois
dépend de la densité, de l'humidité et de la direction des fibres. À densité et humidité égales, la conductivité thermique à travers les fibres est 2,5 à 3 fois inférieure à celle le long des fibres. Le coefficient de conductivité thermique à travers les fibres à une humidité standard de 12 % est plus de 2 fois inférieur à celui d'une humidité de 30 %. Ces indicateurs s'expliquent par la structure tubulaire des fibres de bois. Dilatation thermique.
Le coefficient de dilatation linéaire à travers les fibres est proportionnel à la densité du bois, et est 7 à 10 fois supérieur aux coefficients de dilatation le long des fibres. Cela est dû au fait que lorsqu'il est chauffé, le bois perd de l'humidité et change de volume. Dans la pratique de conception, les déformations thermiques ne sont pratiquement pas prises en compte, car le coefficient de dilatation linéaire le long des fibres est insignifiant. 1.3 PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DU BOIS éléments en bois. Ministère de l'Éducation de la Fédération de Russie Université technique d'État de Iaroslavl Faculté d'architecture et de génie civil exemples de calcul de structures en bois Didacticieldans la discipline "Structures en bois et plastiques" pour les étudiants de la spécialité 290300 "Construction industrielle et civile" Apprentissage à distance Iaroslavl 2007 Député _______. Structures en bois et plastiques : Guide méthodologique pour les étudiants des cours par correspondance de spécialité 290300 « Construction industrielle et civile » / Comp. : V.A. Bekenev, D.S. Dekhterev ; YaGTU.- Iaroslavl, 2007.- __ p. Les calculs des principaux types de structures en bois sont donnés. Les bases de la conception et de la fabrication des structures en bois sont exposées en tenant compte des exigences des nouveaux documents réglementaires. Les caractéristiques de conception et les principes fondamentaux du calcul des structures en bois massif et traversant sont décrits. Recommandé aux étudiants des 3-5 cours de la spécialité 290300 « Construction industrielle et civile » de l'enseignement à distance, ainsi que des autres spécialités étudiant le cours « Structures en bois et plastique ». Il. 77. Onglet. 15. Bibliographie. 9 titres Réviseurs : © Etat de Iaroslavl université technique, 2007 INTRODUCTION Cette directive a été élaborée conformément au SNiP II-25-80 « Structures en bois ». Il fournit des informations théoriques, ainsi que des recommandations pour la conception et le calcul des structures en bois, nécessaires à la préparation des étudiants à l'examen de la spécialité « Génie Industriel et Civil ». Le but de l'étude du cours "Structures en bois et plastiques" est pour le futur spécialiste d'acquérir des connaissances dans le domaine d'application dans la construction de structures en bois, l'utilisation de méthodes de calcul, de conception et de contrôle qualité de structures de divers types , être capable d'examiner l'état des structures, de calculer et de contrôler les structures porteuses enveloppantes en fonction de leur technologie de fabrication. 1. CALCUL ET CONCEPTION D'UNE PLAQUE EN AMIANTE-CIMENT AVEC UNE CADRE EN BOIS Un exemple de calcul d'une dalle en amiante-ciment d'un revêtement. Il est nécessaire de concevoir une dalle isolée en amiante-ciment recouvrant un bâtiment agricole pour une toiture roulée avec une pente de 0,1. Le pas des structures porteuses des charpentes est de 6 M. Le bâtiment est situé dans la région enneigée III. 1. Choix d'une solution constructive de la dalle.
Les dalles en amiante-ciment à ossature bois sont produites respectivement sur une longueur de 3 à 6 m et une largeur de 1 à 1,5 m. Elles sont destinées aux revêtements combinés sans lanterne, principalement des bâtiments industriels à un étage avec un toit en matériaux laminés. avec évacuation d'eau externe. Nous acceptons une plaque d'un format de 1,5x6 m pour les peaux supérieure et inférieure, nous acceptons 5 feuilles de format 1500x1200 mm. L'amarrage des feuilles de peau est accepté bout à bout. La peau supérieure comprimée se voit attribuer une épaisseur δ
1 = 10 mm comme le plus chargé, le plus bas étiré - épais δ
2 = 8 mm. La densité apparente des feuilles est de 1 750 kg/m 3 . Comme fixations, nous utilisons des vis en acier galvanisé d'un diamètre de d=5 mm et 40 mm de long à tête fraisée. Les distances entre leurs axes prennent au moins 30 d(Où d- diamètre d'une vis, d'un boulon ou d'un rivet), mais pas moins de 120 mm, et pas plus de 30 δ
(Où δ
- l'épaisseur du revêtement en amiante-ciment). La distance entre l'axe de la vis, du boulon ou du rivet et le bord du revêtement en amiante-ciment doit être d'au moins 4 d et pas plus de 10 d. La largeur des plaques le long des surfaces supérieure et inférieure est supposée être de 1 490 mm avec un espace entre les plaques de 10 mm. Dans le sens longitudinal, l'écart entre les plaques est de 20 mm, ce qui correspond à la longueur structurelle de la plaque 5980 mm. Le joint longitudinal entre les plaques est réalisé à l'aide de barres de bois formant quart, clouées sur les bords longitudinaux des plaques. L'espace formé entre les plaques avant la pose du tapis ruberoïde est scellé avec un matériau calorifuge (mipore, poroizol, mousse de polyéthylène, etc.) et les barres de bois qui forment le joint sont reliées par des clous d'un diamètre de 4 mm avec un pas de 300 mm. L'ossature des planches est en bois de pin de 2ème qualité, d'une densité de 500 kg/m 3 . La longueur de la partie support des plaques est déterminée par calcul, mais prévoir au moins 4 cm. Résistance à la flexion de calcul de l'amiante-ciment R et.a=16MPa. Les modules élastiques du bois et de l'amiante-ciment, respectivement, sont Par exemple=10 000 MPa, E un=10 000 MPa. Résistance de calcul de l'amiante-ciment à la compression R c.a.=22,5 MPa. Résistance de calcul de l'amiante-ciment à la flexion à travers la feuille R.poids.UN=14MPa. Résistance estimée du bois de pin à la flexion Débarrasser=13MPa. Pour les dalles de charpente, on utilise une isolation en laine minérale ou en laine de verre avec un liant synthétique, ainsi que d'autres matériaux calorifuges. Dans ce cas, nous utilisons des panneaux rigides de laine minérale sur un liant synthétique selon GOST 22950-95 d'une densité de 175 kg/m 3. Les panneaux d'isolation thermique sont collés sur la peau inférieure des panneaux en amiante-ciment sur une couche de bitume, qui agit simultanément comme pare-vapeur. L'épaisseur de l'isolant est supposée structurellement égale à 50 mm.
Calcul d'un parquet
Dispositions générales
Sélection des matériaux
Conditions de température et d'humidité Caractéristiques des conditions de fonctionnement Limite d'humidité du bois %
bois collé Bois non collé
Dans les pièces chauffées, jusqu'à 35 degrés d'humidité relative
Un 1 Moins de 60% 9
20
Un 2 Plus de 60 et jusqu'à 75% 12
20
Un 2 Plus de 60 et jusqu'à 75% 12
20
Un 3 Plus de 75 et jusqu'à 95% 15
20
Dans des pièces non chauffées
B1 En zone sèche 9
20
B2 En zone normale 12
20
B3 Dans une zone sèche ou normale avec une humidité constante ne dépassant pas 75 % 15
25
En plein air
EN 1
Dans les zones sèches 9
20
À 2 HEURES Dans les zones normales 12
20
À 3 Zones humides 15
25
En termes de bâtiments et de structures
G1 Au contact ou dans le sol -
25
G2 Constamment hydraté -
Non limité
G3 Être dans l'eau -
Aussi
Caractéristiques de conception
Bon collage des structures
Bois collé ou ordinaire ?
Protection contre la destruction et l'incendie
protection contre le feu
Bases de conception
Exigences générales
CDU 624.15