Эксплуатация и ремонт деревянных конструкций
Деревянные конструкции могут надежно служить в течение весьма длительного времени. Их надежность и долговечность зависит от точности проектирования, изготовления, качества применяемых материалов, соблюдения правил эксплуатации. Современные способы защиты древесины повышают срок эксплуатации конструкций. Для обеспечения долговечности необходимо защищать опорные части несущих конструкций от увлажнения, для чего деревянные стойки и колонны, нижние узлы арочных и рамных конструкций следует опирать на фундаменты выше отметки пола на 15—20 см. Верхний пояс несущих конструкций должен хорошо проветриваться, для чего кровлю следует устраивать по прогонам. Панели стен необходимо относить от стоек (колонн).
Сорт и категории древесины должны соответствовать назначению элементов конструкций. В связи с этим в процессе изготовления и монтажа деревянных конструкций необходим технический надзор, а в процессе эксплуатации — контроль за нагрузками на конструкции. Технический надзор включает в себя ежегодные (лучше весной) осмотры деревянных конструкций, при которых следует обращать внимание на появление таких дефектов, как трещины в древесине и клеевых швах, искривление напряженных элементов конструкции, значительные деформации. При осмотре фанерных конструкций необходимо проверить состояние рубашки клеевых швов фанеры. В период технологической перестройки производства, реконструкции помещений, текущих ремонтов и т.п. следует оберегать конструкции от механических повреждений. В процессе эксплуатации нельзя допускать скопления снега на крышах, подвеску подъемных механизмов (тельферов и т.п.), провоз негабаритных грузов под несущими конструкциями. В результате профилактических осмотров могут быть обнаружены мелкие и крупные (аварийное состояние) дефекты конструкций. Первые устраняются в процессе текущего ремонта. Во втором случае должны быть приняты экстренные меры для предотвращения обрушения конструкции. Восстановительные меры могут быть временного и постоянного характера и в зависимости от этого осуществляются разными способами (усиление поясов накладками, тяжами, подклейка дополнительных элементов, установка подпорок и т.п.). При установке элементов усиления требуется минимальное число операций. Варианты временного и постоянного усиления конструкций зависят также от технологических процессов производства в здании. Так, усиление балочных конструкций различного рода подпорками и стойками неприемлемо, если их установка преграждает пути внутризаводского транспорта или загромождает проходы между станками.
Установка подпорок, выбор материала для них зависят от отметки нижнего пояса и вида конструкции. Стойки-подпорки могут быть выполнены из бревен, брусьев или фанерных труб большого диаметра, имеющих заглушки. Такие стойки применяют при высоте до 5 м. При больших отметках целесообразно применять временные опоры башеного типа. Если такие опоры подводятся под нижний пояс конструкции, то их устанавливают в месте нахождения ребра жесткости или узла решетки с обязательным раскреплением конструкции из плоскости путем постановки временных поперечных связей. Подпирать клееные металлодеревянные фермы по нижнему поясу категорически запрещается. При усилении таких ферм опоры подводят под верхние узлы, для чего делают спаренные стойки. Для включения в общую работу всей усиливаемой конструкции стойки необходимо подклинивать. Такой прием рекомендуется не только для передачи нагрузки на временную опору, но и для устранения прогибов всей конструкции или ее отдельных элементов.
При значительных прогибах конструкций, например ферм, их вывешивают винтовыми или гидравлическими домкратами, опирающимися на стоечные леса, подвижные подмости или мостовой кран. Усилия от домкратов к верхнему поясу ферм передаются через вспомогательные стойки. Все временные крепления усиливаемых конструкций рассчитывают на возможные динамические воздействия. Если при обследовании установлено, что на каком-либо участке древесина ослаблена (в результате загнивания, механических повреждений), то ослабленные элементы необходимо заменить новыми.
Для усиления цельнодеревянных и клееных балок рекомендуется превращать их в шпренгельные системы путем введения дополнительных стоек и металлических элементов (рис. 2). Усиление проводится так, чтобы дополнительные элементы включились полностью в работу всей конструкции. Для этого конструкции вывешивают домкратом и после установки необходимых элементов вновь нагружают.
Решетчатые фермы, верхний пояс которых находится в аварийном состоянии, усиливают путем устройства дополнительных поясов с перекрестной стенкой (рис. 3, а, б), которые превращают сквозную решетчатую конструкцию в условно-сплошную трехшарнирную арку. Фермы могут быть также усилены подпружинной цепью (шпренгелем) с дополнительными стенками (рис. 3, в).
К способам восстановления, которые изменяют расчетную схему работы конструкций и часто используются в практике, относятся: превращение однопролетной конструкции в многопролетную (неразрезную) или в несколько однопролетных с меньшими пролетами; выключение из работы отдельных элементов решетчатых конструкций, например, путем устройства встречных раскосов в фермах для выключения из работы сжатого стержня; превращение балок в подкосные системы, ферм — в шпренгельные, арок — в металлодеревянные фермы; установка пространственных связей жесткости между плоскими конструкциями; превращение тонкостенных оболочек в ребристые, распорных сводов — в своды-оболочки.
Для проведения восстановительных работ деревянные конструкции обычно разгружают, т.е. удаляют части, не входящие в расчетную схему (кровлю, теплоизоляцию), а также подвесные устройства (потолок, вентиляцию). Ремонтируемую конструкцию при этом вывешивают. Можно вывешивать конструкцию вместе с нагрузкой, которую она несет. Для этого служат подъемные приспособления (домкраты, клинья) и фиксирующие стойки или подмости. Усилия от стоек и подмостей должны передаваться на основание, обладающее необходимой прочностью и жесткостью. Сами стойки должны быть надежно закреплены и раскреплены. Вывешиваемые конструкции необходимо освободить от вертикальных связей с неподвижными частями здания. Попарно раскрепленные конструкции вывешивают одновременно и равномерно.
Для разгрузки отдельных элементов ремонтируемой конструкции в нее временно входят дополнительные рабочие элементы — хомуты, тяжи, накладки, встречные раскосы и др., воспринимающие усилие того же знака, что и в ремонтируемом элементе. По другому способу ремонтируемый элемент выключает из работы конструкции временным изменением схемы ее работы, например подпиранием или подвешиванием в нескольких точках. Для временной подвески ремонтируемой конструкции можно использовать рядом стоящие деревянные конструкции, несущая способность которых проверена расчетом.
Для усиления балок деревянных перекрытий, вышедших из строя вследствие загнивания концов, используют металлические или деревянные протезы. Балку вывешивают, поврежденный конец удаляют на необходимую длину, подводят протез и крепят его к балке гвоздями или болтами. Аналогичным способом можно восстановить балку и в середине пролета.
Ремонт растянутых деревянных элементов конструкций, например нижних поясов ферм, может быть осуществлен с помощью металлических тяжей и накладок. На дефектном участке приболчивают доски требуемой длины с установкой болтов не ближе 20 см от места дефекта, а затем ставят металлические тяжи с уголковыми шайбами, опирающимися в торцы досок. В ряде случаев можно ограничиться постановкой дополнительных накладок на болтах.
Дефекты в клеевых швах появляются в результате нарушения технологических требований, неправильного подбора клеев, отсутствия контроля влажности склеиваемых материалов, а также в условиях перегрузки конструкций. Поскольку требуемое качество клеевых соединений можно обеспечить только в заводских условиях, ремонт таких конструкций с применением клеев на месте не рекомендуется. При местном отслоении досок в массивных элементах, либо отслоении поясных досок от стенки в фанерных конструкциях рекомендуется расслоенный участок охватывать металлическими хомутами. Хомуты натягивают с помощью болтов. При значительном по длине разрушении клеевого шва можно подтянуть поясные доски гвоздями с условием соблюдения правил их расстановки. Сильно поврежденные фанерные и дощатые конструкции восстанавливают путем набивки (на гвоздях) дополнительных поясных досок или фанеры, а также путем устройства перекрестной стенки.
В настоящее время для восстановления загнивших элементов конструкций используют метод модифицирования древесины синтетическими полимерами. Загнившие балки, стойки, арки пропитывают в поврежденных местах растворами полимера способом инъецирования. Например, пропитка деревянных деталей фенолоспиртами до 60—70%-ного поглощения с последующим их отверждением значительно повышает прочность и твердость ослабленных участков древесины и одновременно снижает их водопоглощение до 8—20%.
Восстановление влажных участков деревянных элементов основано на замещении влаги деэмульгатором с последующей пропиткой древесины полимерами. Сначала древесину обрабатывают раствором смеси карбоновых кислот в скипидаре. Такая обработка проводится после предварительного вакуумирования до 80—107 кПа при температуре 50—80 °С в течение 2—4 ч. Далее древесину пропитывают при разрежении 66—80 кПа в течение 2—4 ч водным раствором феноло- или мочевиноформальдегидной смолы при температуре 50—60 °С. Для ускоренного отверждения полимера обработанную древесину нагревают до 100-130 °С в течение 2—4 ч.
При норме поглощения деэмульгатора 8% (для сосны) и сравнительно небольшой продолжительности обработки этот метод весьма эффективен: прочность на сжатие и растяжение обработанной древесины повышается в 1,8 раза, а на статический изгиб — в 1,6 раза; гигроскопичность за 60 сут при относительной влажности воздуха 90% снижается с 15,4—16,4 до 0,5—0,7%.
Рекомендуется способ восстановления загнивших и механически поврежденных частей деревянных конструкций с помощью стеклопластиковых штырей и заливочных компаундов (жидких композиций на основе эпоксидных полимеров). В конструкции просверливают наклонные отверстия, удаляют разрушенную часть древесины, вставляют в отверстия стеклопластиковые стержни и заливают свободные промежутки компаундом. Полимер проникает в поры древесины и свободные промежутки, обеспечивая прочное сцепление стержней с древесиной, и заполняет дефектные участки конструкций. При температуре 10 °С заливочный состав приобретает 90% нормируемой прочности через 48 ч, а максимальную — через 2 мес. Так как в процессе заливки и отверждения состав саморазогревается, его можно применять и в зимнее время.
Деревянные конструкции - Эксплуатация и ремонт деревянных конструкций
Остались вопросы по теме - "Эксплуатация и ремонт деревянных конструкций", задайте их на