1Gatunki drewna stosowane na konstrukcje budowlane

Na konstrukcje budowlane głównie stosuje się drewno miękkie – sosna, świerk, jodła; w mniejszym stopniu drewno twarde – buk i dąb.

1. sosnowe- miękkie, łatwe w obróbce, z dużą wytrzymałością i sprężystością

2. świerkowe- trudniejsze w obróbce w porównaniu z sosnowym, mniej sprężyste, łatwo pęka

3. jodłowe- nieodporne na działanie wilgoci

4. dębowe- twarde, z dużą wytrzymałością i odpornością na ścieranie

5. bukowe- ciężkie, twarde, łupliwe, z tendencją do pękania

2Zalety i wady drewna i konstrukcji budowlanych z drewna

Zalety drewna

• Mały ciężar objętościowy w Polsce (320-650 kg/m3)

• Duża wytrzymałość i sprężystość ( )

• Mały współczynnik przewodności cieplnej (w poprzek 0,16 W/mK, wzdłuż 0,3 W/mK)

• Mały współczynnik rozszerzalności termicznej

• Odporność na działanie czynników chemicznych

• Łatwość obróbki

• Łatwość wykonywania połączeń

• Bardzo korzystny wskaźnik określający stosunek naprężeń na ściskanie i rozciąganie do ciężaru właściwego

• Możliwość uzyskania ciekawych efektów architektonicznych

• Łatwy, szybki i mało wrażliwy na warunki atmosferyczne montaż, nie wymagający zbyt ciężkiego sprzętu

• Niska energochłonność produkcji

• Stworzenie korzystniejszych warunków mikroklimatycznych w obiektach przeznaczonych na pobyt ludzi i zwierząt

Wady drewna

• Usterki i odchylenia od normalnego rozwoju (sęki, skręt, skośności włókien, pęknięcia, zgnilizny)

• Ograniczenie wymiarów asortymentów drewna

• Wpływ wilgotności na właściwości konstrukcyjne i fizyczne

• Wpływ czasu na wytrzymałość i odkształcalność

• Łatwopalność

• Gnicie, korozja biologiczna

• Możliwość porażenia drewna przez owady

• Krótkotrwałość

• Anizotropowa budowa drewna, wpływająca na cechy wytrzymałościowe i sprężyste

3Anizotropia drewna, wpływ wilgotności, czasu, temperatury na cechy mechaniczne drewna

Anizotropia drewna – właściwości zależą od kierunku(są wektorowe), materiał ma w jednym kierunku inne właściwości niż w innym, np. wytrzymałość.

Wpływ wilgotności – wraz ze wzrostem wilgotności maleje jego wytrzyamłość

4Sortyment tarcicy obrzynanej – przykłady

• Deski obrzynane – szer 75-250mm, wys 19-45mm

• Bale obrzynane – szer 100-250mm, wys 50-100mm

• Listwy i łaty – wys i szer 38-75mm

• Krawędziaki – wys i szer 100-175mm

• Belki – szer 200 i 250mm wys 100-175mm

5Wiodące właściwości mechaniczne drewna(od czego zależą, sposoby określenia)

Właściwości mechaniczne drewna zależą od kierunku w stosunku do włókien, wilgotności drewna oraz liczebność i rozmieszczenia wad strukturalnych.

• Wytrzymałość na ściskanie: zależy od ciężaru objętościowego, wilgotności, stosunku zawartości drewna wczesnego do drewna późnego w słojach rocznych, liczby, stanu i usytuowania sęków, kierunku włókien, temperatury. Określa się ją w zależności od położenia siły względem słojów i kierunku włókien.

• Wytrzymałość na rozciągnie drewna wzdłuż włókien: zależy od rodzaju i usytuowania sęków i ukośnego przebiegu włókien. Określa się przez przyłożenie siły rozciągającej osiowo równolegle do włókien

• Wytrzymałość na rozciąganie prostopadle do włókien: zależy od gatunku drewna. Określa się przez przyłożenie siły rozciągającej osiowo prostopadle do włókien.

• Wytrzymałość na zginanie: zależy od tych samych czynników jak wytrzymałość na rozciąganie. Określa się na beleczkach przez działanie siłą skupioną przyłożoną w połowie rozpiętości między podporami.

6Wyczerpanie nośności w elementach zginanych z drewna – krótki opis

Element zginany z drewna ulega wyczerpaniu nośności, gdy przekroczone zostaną maksymalne dopuszczalne naprężenia, lub gdy element utraci stateczność – ulegnie zwichrowaniu.

W pierwszym wypadku sprawdza się nośność przekroju elementu na działające siły, w drugim uwzględnia się możliwość wyboczenia z płaszczyzny ściskanego pasa elementu. Optymalnie elementy zginane powinny być zabezpieczone przed zwichrowaniem.

7Od czego zależy wytrzymałość obliczeniowa drewna

, gdzie

- wartość obliczeniowa właściwości materiałowej

- wartość charakterystyczna właściwości wytrzymałościowej

- częściowy współczynnik bezpieczeństwa właściwości materiału

- współczynnik modyfikujący wytrzymałość zależy od materiału,czasu trwania obciążenia i wilgotności

8Klasy trwania obciążenia – przykłady zaliczania obciążenia

• Stałe – więcej niż 10 lat, np. ciężar własny

• Długotrwałe – od 6 miesięcy do 10 lat, np. obciążenie magazynu

• Średniotrwałe – od 1 tygodnia do 6 miesięcy, np. obciążenie użytkowe, ale także śnieg

• Krótkotrwałe – mniej niż 1 tydzień, np. wiatr, śnieg

• Chwilowe – na skutek awarii, wiatr

9Od czego zależą klasy użytkowania konstrukcji drewnianych

Klasy użytkowania konstrukcji zależą od względnej wilgotności otaczającego powietrza.

• Klasa 1 – wilgotność <= 65%

• Klasa 2 – wilgotność <= 85%

• Klasa 3 – wilgotność > 85%

10Od czego zależy klasa wytrzymałości drewna litego iglastego, liściastego, klejonego jednorodnego, kombinowanego. Przykłady oznaczeń klas.

Klasa wytrzymałości drewna zależy od jego cech materiałowych. Nominalną wartością jest charakterystyczna wytrzymałość materiału na zginanie, od którego wartości pochodzi nazwa klasy, np. C24 oznacza drewno lite iglaste o charakterystycznej wytrzymałości na zginanie f_mk=24 MPa

Przykłady oznaczeń

C24 – drewno lite iglaste o f_mk=24MPa

D40 – drewno lite liściaste o f_mk=40MPa

GL28 h – drewno klejone jednorodne o f_mgk=28MPa

GL28 c – drewno klejone kombinowane o f_mgk=28MPa

11Efekt skali w konstrukcjach drewnianych – sposoby uwzględniania w drewnie litym

12Stany graniczne konstrukcji z drewna – krótka charakterystyka

Stany graniczne – metoda wymiarowania elementów konstrukcji. Polega na wykazaniu, że przy danych wymiarach przekroju elementu i założonych połączeniach przy każdej kombinacji obciążęń obliczeniowych, naprężenia w miarodajnych przekrojach nie są większe od wytrzymałości obliczeniowych określonych w normie(SGN), a także że przemieszczenia spowodowane obciążeniami nie są większe od przyjętych w normie za dopuszczalne (SGU).

Do stanów granicznych nośności zalicza się:
-wyczerpanie nośności przekrojów lub fragmentów konstrukcji
-utratę stateczności elementów ściskanych lub elementów usztywniających
-utratę nośności połączeń

Obliczenie SGU w konstrukcjach drewnianych najczęściej sprowadza się do określenia ugięć(przemieszczeń). Obliczenia SGU polegają na sprawdzeniu, czy ugięcia konstrukcji pod obciążeniem charakterystycznym nie są większe od wartości uznanych za nieprzekraczalne ze względu na przeznaczenie budowli oraz możliwości poprawnego funkcjonowania elementów lub urządzeń przylegających do konstrukcji.

13Rozszyfrować (opisać) symbole

C 22 – Drewno z gatunku iglastych lub topola, lite klasy C22 (wytrzymałość char na zginanie 22MPa)

D 40 – Drewno gatunku liściastych, lite klasy D40 (wytrz char na zginanie 40MPa)

- wytrzymałość charakterystyczna na zginanie

GL 32 – Drewno klejone warstwowo o wytrz na zginanie 32 MPa

GL 28c – Drewno klejone warstwowo kombinowane o wytrz. Na zginanie 28 MPa

- współczynnik modyfikujący zależny od czasu trwania obciążenia i klasy użytkowania

- współczynnik odkształceń

- współczynnik korekcyjny kształtu przekroju przy sprawdzaniu warunku wytrzymałości elementu zginanego, zmniejsza iloraz

- smukłość względna

- współczynnik wyboczeniowy

- wytrzymałość obliczeniowa na rozciąganie wzdłuż włókien

- średni moduł sprężystości wzdłuż włókien

- współczynnik uwzględniający redukcję wytrzymałości ze względu na zwichrowanie elementu

14Od czego zależą współczynniki

Współczynnik k_mod zależy od użytego materiału, klasy użytkowania (wilgotności pracy konstrukcji) oraz klasy długości trwania obciążenia. Natomiast k_def zależy od użytego materiału i klasy użytkowania (wilgotność pracy konstrukcji).

15Stateczność ogólna belek zginanych - uwzględnianie w obliczeniach, sposoby wyeliminowania lub ograniczenia

Stateczność belek zginanych należy sprawdzić przy obciążeniu belki momentem oraz momentem i siłą osiową.

W przypadku, gdy belka jest obciążona tylko momentem zginającym, redukuje się obliczeniową wytrzymałość na zginanie współczynnikiem , który jest zależny od smukłości względnej przy zginaniu .

Aby wyeliminować możliwość utraty stateczności belki zginanej należy ją zabezpieczyć na całej długości przed przemieszczeniem bocznym, a na podporach przez obrotem wskutek skręcania.

Nad podporami można zwiększyć wymiaru przekroju lub przewidzieć stężenia pionowe w postaci elementów sztywnych lub taśmy stalowej. Stężenie takie powinno być wykonane również w środku rozpiętości belki. Funkcję stężeń może też spełniać deskowanie przybite do górnej i dolnej płaszczyzny belek stropowych (stropy małej rozpiętości).

16Stateczność ogólna elementów ściskanych, sposoby uwzględniania w obliczeniach

Stateczność ogólna elementów ściskanych – wyboczenie . Wpływ wyboczenia można pominąć, gdy smukłość elementu w danej płaszczyźnie

Zmniejsza się obliczeniową nośność na ściskanie współczynnikiem wyboczeniowym uwzględniającym schemat statyczny elementu, jego długość oraz smukłość względną.

17Maksymalne zalecane wartości smukłości prętów z drewna ściskanych osiowo w zależności od typu (rodzaju) pręta

• Pręty jednolite

• Pręty złożone z podatnymi łącznikami

• Wiatrownice i łączniki

18Zasady obliczania ugięć elementów zginanych z drewna litego

Ugięcia obliczamy dla obciążeń charakterystycznych, osobno dla każdego rodzaju oddziaływania(stałe, śnieg, wiatr). Tak otrzymane wartości zwiększa się o odpowiednie współczynniki kdef i w przypadku oddziaływań zmiennych o współczynniki dla kombinacji psi,2 psi,0. Następnie sumuje się by otrzymać ugięcie końcowe, które powinno być mniejsze od wymagań podanych w załączniku krajowym.

19Rodzaje podkładów pod pokrycia dachowe

• Łaty – stosuje się pod pokrycia z dachów drewnianych trzciną, gontem, łupkiem dachówką, blachą falistą oraz płytami falistymi. Łaty są elementami z drewna litego o przekroju prostokątnym lub kwadratowym, co najmniej 38/38mm i długości nie mniejszej niż podwójna odległość między podporami. Łaty pracują na zginanie ukośne.

• Deskowanie pełne

• Podkład z płyt drewnopochodnych

• Blacha trapezowa

20Rodzaje wiązarów dachowych, ich siatki geometryczne

21Opisać sposoby sprawdzania nośności pasów dźwigarów kratowych w zależności od ich sposobu obciążenia – rodzaju sił wewnętrznych

Pasy dźwigarów można sprawdzać na następujące siły wewnętrzne i sposób przyłożenia obciążenia:

Siły przyłożone w węzłach dźwigara(np. płatwie)

Ściskanie osiowe – na maksymalne naprężenia przekroju oraz na wyboczenie

Rozciąganie osiowe – na maksymalne naprężenia przekroju

Obciążenie równomiernie rozłożone(np. Deskowanie pełne, łaty)

Zginanie z rozciąganiem osiowym – na maksymalne naprężenia przekroju

Zginanie lub zginanie ze ściskaniem – na maksymalne naprężenia przekroju i możliwość utraty stateczności (zwichrowanie)

22Wymienić główne rodzaje połączeń stosowanych w konstrukcjach drewnianych

• Podatne – na łączniki mechaniczne

• Połączenia ciesielskie

• Niepodatne - klejone

23Scharakteryzować krótko złącza podatne, złącza ciesielskie oraz klejone

Złącza podatne, na łączniki mechaniczne. Złącza w których wykorzystywane są z reguły stalowe łączniki (np. sworznie, śruby, gwoździe) Charakteryzują się dużą wytrzymałością.

Złącza ciesielskie – cechą charakterystyczną są wręby i zaciosy wykonywane w łączonych elementach konstrukcyjnych, przenoszące najczęściej siły osiowe, a niekiedy również niewielkie momenty zginające

Złącza klejone – połączenia, w których wykorzystuje się adhezyjne właściwości substancji klejowych. Klej wnika w drobne pory (nierówności) na powierzchni materiału, po czym twardnieje. Tworząc sztywne połączenie.

24Wymienić rodzaje łączników typu sworzniowego

Sworznie – nie profilowane(gładkie) pręty walcowe bez główek i nakrętek

Śruby pasowane – łączniki sworzniowe z główką i nakrętką lub nakrętkami z obu stron i podkładkami.

25Wyczerpanie nośności połączeń na łączniki typu sworzniowego – opisać sposoby zniszczenia tego typu połączeń

Możliwe są następujące formy zniszczenia poprzez wyczerpanie nośności połączeń:

-Utrata nośności przekroju drewna osłabionego otworem, zerwanie elementu

-Docisk łącznika sworzniowego do łączonych elemtnów

-Utrata nośności łącznika (ugięcie łącznika)

26Od czego zależy wytrzymałość połączeń na płytki kolczaste

Od wytrzymałości płytki na docisk do drewna, od pola efektywnego docisku do drewna, od wytrzymałości płytki na ściskanie/rozciąganie i ścinanie.

27Stężenia dachowe w konstrukcjach drewnianych – wymienić rodzaje tężników i opisać ich rolę w konstrukcji dachu

Stężenie po przekątnej z prętów stalowych okrągłych

Stężenie kratowe z krawędziaków

Tarcza z płyt z materiału drewnopochodnego

Tarcza z blachy fałdowej

Tężniki maja za zadanie zapewnić odpowiednią sztywność konstrukcji łączac pojedyncze układy poprzeczne, zapewniając tym odpowiednią sztywność podłużną.

28W jaki sposób określa się długość wyboczeniową pasa górnego/dolnego wiązara dachowego

Długość wyboczeniową określa się na podstawie długości teoretycznej pręta, rodzaju podparcia w węzłach wiązara. Z reguły przyjmuje się schemat z podparciem przegubowym o mi=1,0 , więc długość wyboczeniowa to w przybliżeniu teoretyczna długość pręta.

29Podać definicje drewna klejonego warstwowo, jednorodnego drewna klejonego warstwowo, kombinowanego drewna klejonego warstwowo

Pod pojęciem drewna klejonego warstwowo należy rozumieć element konstrukcyjny uformowany przez zestawienie warstw tarcicy równolegle do przebiegu włókien. Rozróżnia się dwie kategorie drewna klejonego warstwowo. Pierwszy typ to jednorodne drewno klejone warstwowo, którego przekrój poprzeczny tworzą warstwy tarcicy jednakowej jakości i tego samego gatunku botanicznego. Druga kategoria to kombinowane drewno warstwowo klejone, którego przekrój poprzeczny tworzą wewnętrzne i zewnętrzne warstwy tarcicy różnych jakości (klas wytrzymałości) tego samego gatunku botanicznego lub kombinacji tych gatunków.

30 Podać przykłady elementów (ustrojów) konstrukcyjnych wykonanych z drewna klejonego

-Dźwigary belkowe

-Dźwigary łukowe

-Układy ze ściągiem

-Ramy