Дефекты деревянных конструкций

Дефектами деревянных конструкций, как и конструкций из других материалов, являются любые несоответствия деревянных конструкций требованиям ГОСТ, ТУ, норм проектирования, проекту. Дефекты конструкций, вызванные внешними воздействиями, называют повреждениями.

Дефекты деревянных конструкций могут возникнуть из-за ошибок при проектировании, отступлений от проекта при производстве строительных работ, нарушений правил эксплуатации зданий, воздействия пожара.

Для древесины характерны биоповреждения, вызванные жизнедеятельностью домовых грибов и насекомых.

В последнее время распространились крыши сложных форм: вальмовые и мансардные с переломом скатов, пирамидальные, с перепадами по высоте, сложным планом.

Архитекторы, разрабатывающие проект, не учитывают возможностей создания нормальных стропильных конструкций.

Наиболее надежной в эксплуатации является кровля по наслонным стропилам, однако они требуют, кроме наружных стен, промежуточные опоры, однако во многих случаях в проектах нужных промежуточных опор для крыши нет.

Встречаются проекты, в которых вентиляционные и дымовые трубы находятся в зоне разжелобков.

Не всегда конструкторы справляются с проектированием сложных крыш, а во многих случаях архитекторы обходятся без конструкторов, решая стропильную систему. В результате в проекте появляются элементы крыш, обладающие недостаточной несущей способностью и большой деформационностью, не обеспечивающие водопроницаемость кровли и необходимый температурно-влажностный режим в чердачных помещениях.

Лучшей кровлей является та, в которой нагрузка, действующая на крышу, передается наиболее коротким путем через несущие элементы крыши и наименьшее количество узлов сопряжения на стены здания.

При проектировании конструкций крыши главным является не только подбор сечения несущих элементов, но и разработка их узлов сопряжения.

Узлы сопряжения деревянных элементов должны быть просты в изготовлении, четко фиксировать места передачи усилий, воспринимать все действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки, исключать появление распора там, где это возможно, препятствовать попаданию и застою влаги в узлах.

Для нормальной длительной эксплуатации деревянных конструкций необходимо исключить их увлажнение от атмосферных вод, протечек санитарно-технических систем, а также обеспечить нормальный температурно-влажностный режим и воздухообмен в чердачных помещениях и ограждениях мансард.

При проектировании деревянных конструкций следует учитывать. Что для образования и развития процесса гниения древесины нужно сочетание ряда факторов:

-наличие спор дереворазрушающих грибов;

-наличие кислорода;

-температура от 0 до 50град.;

-наличие влаги.

Если устранить хотя бы один из перечисленных факторов развитие грибов станет невозможным.

Первый фактор устранить нельзя, так как в воздухе и на конструкциях всегда имеется большое количество спор грибов.

Устранить возможность контакта конструкции с воздухом, если она расположена не в воде, также не представляется возможным.

Иметь постоянно температуру среды ниже 0град. и выше 50град. также невозможно.

Таким образом, при проектировании деревянных конструкций нужно использовать влияние фактора влажности.

Необходимо проектировать деревянные конструкции так, чтобы исключить увлажнение древесины(влажность ее должна быть не более 20%).

Так, как процесс гниения древесины сопровождается интенсивным выделение воды, то необходимо обеспечить деревянные конструкции достаточным для удаления влаги воздухообменом.

Для исключения увлажнения древесины атмосферными водами прежде всего нужно обеспечить целостность кровельного покрытия.

Целостность кровельного покрытия зависит от жесткости обрешетки и стропильной системы и правильного выбора материала кровельного покрытия. Нельзя делать уклоны кровли вне пределов допускаемого для выбранного кровельного материала.

Если применять кровлю из кровельной стали. То при уклонах меньших 16град. стоячие фальцы следует делать только двойными, а лежачие – с пропайкой.

Вторым условием исключения увлажнения деревянных конструкций является обеспечение нормального температурно-влажностного режима в чердачных помещениях, стеновых ограждениях перекрытиях. Температурно-влажностный режим должен исключить образование конденсации паров на деревянных элементах.

В современной стропильной практике устройства кровли получили распространение так называемые подкровельные материалы. При кровлях из металла укладывается гидроизоляционная противоконденсатная пленка. Эта пленка состоит из полипропиленовой ткани, заламинированной с двух сторон полипропиленовой пленкой. С нижней стороны пленки присоединен влагопоглощающий нетканый материал – вискоза. Ламинирование с двух сторон обеспечивает паронепроницаемость с одной стороны и гидроизоляционность с другой. Конденсируемая влага не стекает, а удерживается в ворсистом материале. Влага, попавшая в пространство между кровельным покрытием и пленкой, стекает наружу по зазору, образованному контррейкой, прибитой к стропильной ноге.

Этот зазор должен вентилироваться через надкарнизную щель и щель в коньке.

При так называемом «дышащем» кровельном покрытии(натуральная черепица, ондулин, катерпал и др.) используется «дышащая» пленка. Эта пленка представляет собой трехслойный материал: арматурная сетка из лавсановых полос и двух внешних слоев, изготовленных из полиэтиленовой пленки. Двухстороннее ламинирование обеспечивает пленке гидроизоляционные свойства. Пленка имеет микроперфорацию, которая делает ее паропроницаемой.

В утеплении ограждения мансард для исключения попадания влаги из помещения в утеплитель изнутри ограждения укладывается пароизоляционная пленка.

В утепленных ограждениях между гидроизоляционной пленкой и утеплителем оставляют зазор 20-40 мм. Этот зазор сообщается у карниза и у конька с наружным воздухом.

Также необходимо в проекте разработать  надежное примыкание кровли к трубам, слуховым окнам и лазам, местами прохода и крепления антенн.

Любая недоработка в проекте конструкции кровли приводит к увлажнению деревянных элементов крыши и сокращению  их срока службы.

Нормальный температурно-влажностный режим чердака или утепленной кровли должны исключать или уменьшать до минимума возможность таяния снега на кровле при отрицательной температуре наружного воздуха. Если это не соблюдается, то на свесах кровли, в настенных и подвесных желобах появляются наледи, а также сосульки на карнизах и наледи на тротуарах. В местах наледей на кровле создается напор воды и появляются протечки кровли.

Если применяется греющий провод в желобах, на свесах, в водосточных трубах, то необходимо проектировать и ливневую канализацию с обогревом. В противном случае на тротуарах и вокруг здания будут образовываться наледи.

При проектировании крыш и совмещенных утепленных кровель необходимо добиться того, чтобы при отрицательной температуре наружного воздуха температура кровли была не выше 0град. Нормативных требований к теплотехническому расчету, обеспечивающему эти условия, нет.

Предоставляется, что в этих расчетах нужно принимать температуру поверхности кровли -0,5 град., температуру наружного воздуха -3град., толщину снегового покрова из свежевыпавшего снега  0,05 м или уплотненного 0,2 м. Теплопроводность свежевыпавшего снега можно принять 0,12 ВТ/(м град), а для плотного снега 0,46 ВТ/(м град).

Эти расчеты позволят определить минимально допустимую степень утепления ограждения покрытия мансарды и минимально допустимую температуру воздуха на чердаке.

Для обеспечения максимально допустимой температуры воздуха в чердачных помещениях необходимо создать требуемое сопротивление теплопередачи чердачного перекрытия, утеплить двери и лазы на чердак из лестничных клеток, снизить теплопотери труб системы отопления, проходящих в чердачных помещениях, предусмотреть достаточное количество слуховых окон с жалюзийными решетками. Расположение слуховых окон должно обеспечивать сквозное  проветривание чердачных помещений.

            Деревянные балки межэтажных перекрытий  обычно наглухо заделываются в кирпичных стенах без учета необходимости обеспечения вентиляции пространства вокруг конца балки. Это может привести к быстрому загниванию опорного конца балок.

            В наружных кирпичных схемах должно быть исключено образование конденсата в гнездах балок. Конструкция гнезд для балок в наружных стенах зависит от толщины стены. Если толщина стены равна двум кирпичам, что характерно для многих зданий постройки  ХХ века, то балка должна заделываться в стену наглухо. Глухая заделка предусматривает обертку с четырех сторон конца балки утеплителем и гидроизоляционным материалом, плотно примыкающим к кладке стены. Торец балки остается открытым и ничем не покрывается, кроме водорастворимым антисептиком.

            При наружных стенах толщиной 0,64м и более, а также в случае утепления снаружи стен толщиной в два кирпича гнездо балки следует сделать открытым.В гнездо устанавливается ящик из антисептированных досок. Торец гнезда утепляется.

            Во внутренних стенах любой толщины гнезда для балок следует предусматривать всегда открытыми. Балки должны опираться на слой гидроизоляции.

            К сожалению, открытую заделку балок в стенах ранее применяли редко, а в настоящее время балки перекрытий в основном делают с глухой заделкой. Это отрицательно сказывается на долговечности деревянных балок.

            Нельзя покрывать сверху деревянные балки чердачных перекрытий гидроизоляционным или пароизоляционным материалом, так как это нарушает воздухообмен у поверхности балок, что может привести к их загниванию.

            При проектировании стропильной системы для дома с рубленными деревянными стенами следует правильно располагать выступы на концах стропильных ног, опираемых на верхний конец сруба. Если стропильная система имеет прогон, опираемый на стойки, или средняя стена имеет значительно большее количество венцов, чем наружная стена, то уступ на стропильной ноге должен располагаться с внутренней стороны наружной стены. Если отсутствует коньковый прогон, опираемый на стойки(стропильная система должна при этом иметь ригель), то уступ должен располагаться с внешней стороны наружной стены. Если это не соблюдать, то при осадке сруба верхние венцы наружных стен будут смещаться либо внутрь в первом случае, либо наружу – во втором.

            При строительстве деревянных срубов часто применяют бревна, обработанные по скобу. Сруб из таких бревен выглядит привлекательно, но на самом деле противоречит эстетике конструкции из бревна с естественным сбегом. Кроме того бревна, обработанные под скобу (цилиндрованные), теряют наружный слой наиболее устойчивый к атмосферным осадкам.

            Нижний венец сруба из бревен или бруса должен быть изолирован от кирпичного или бетонного цоколя слоем гидроизоляции. Однако при этом нельзя весь нижний венец покрывать гидроизоляцией, так как это исключит воздухообмен у поверхности венца и приведет к быстрому загниванию. Защиту нижних венцов от атмосферных вод лучше всего сделать в виде дощатого цоколя с обеспечением вентиляции пространства между срубом и обшивкой цоколя.

            Учет в проектах деревянных конструкций перечисленных мероприятий позволит уже на стадии проектирования устранить возможность появления значительного количества дефектов деревянных конструкций.

Недостаточная квалификация рабочих, особенно у плотников, приводит к появлению большого количества дефектов деревянных конструкций. Произвольно меняются сечения деревянных элементов, шаг балок перекрытий и стропильных ног. Особенно много ошибок при возведении деревянных конструкций встречается в исполнении узлов сопряжений.

            Как уже отмечалось, для деревянных конструкций очень часто применяется древесина повышенной влажности. Нормами допускается древесина до 40% только для элементов, в которых усушка древесины не вызывает расстройства или увеличения податливаемости соединений.

            Часто производят неэквивалентную замену сечений деревянных элементов при отсутствии предусмотренных проектом сечений пиломатериалов и бревен.

            При обследовании деревянных конструкций строящихся зданий часто встречаются замены сечений балок, перекрытий, стропильных ног и прогонов, причем замена во всех случаях связана была с уменьшением размеров поперечных сечений элементов. В узлах сопряжения элементов площадки передачи усилий редко были перпендикулярны к усилиям. Как уже отмечалось, это приводит к появлению сдвигающих усилий там, где они по проекту не должны быть, и распору в конструкции, которая должна быть безраспорной.

            Если делают врубку в мауэрлате из бруса для опирания стропильной ноги, то во врубке появляется возможность скопления влаги и развития грибов. Мауэрлат из бруса имеет  горизонтальную площадку для опирания стропильной ноги, поэтому врубка в нем только ухудшает условия его работы.

            При осуществлении соединения стойки стропильной системы с лежнем с помощью шипа также создаются условия скопления влаги в вырубленном гнезде. Гнезда для шипа также ослабляют сечение лежня и прогона. Более рациональным является соединение с помощью стального штыря, установленного в просверленной скважине. В прогоне приходится сверлить сквозную скважину сверху, в которую забивается штырь. Верхняя часть скважины в прогоне после забивки штыря должна быть заделана антисептической пастой. Если этого не сделать, то в скважине может скапливаться влага.

            Обследования показывают, что не всегда в узлах сопряжения деревянных элементов ставятся все предусмотренные проектом соединительные элементы: болты, нагели, гвозди. скобы, скрутки. Это приводит к снижению несущей способности конструкций. При отсутствии в лобовой врубке страховочной шпильки в случае разрушения площадки скалывания произойдет обрушение деревянной фермы.

            При техническом обследовании деревянных конструкций всегда отмечают наличие трещин от усушки древесины, однако количественной оценки влияния трещин на работу деревянных конструкций обычно не делают.

            При производстве работ не всегда осуществляется защита от влаги в месте контакта древесины с кирпичной кладкой, бетоном и стальными конструкциями, где может образоваться конденсат.

            Также не всегда в должной мере выполняется защита деревянных конструкций от биоповреждений и огня.

            Нельзя допускать в процессе строительства увлажнение атмосферными водами деревянных конструкций, в особенности совмещенных покрытий с утеплителем.

            Для этой цели следует не вести работы в период выпадения атмосферных осадков и укрывать пленкой деревянные конструкции в перерывах между работами. Если допущено увлажнение утеплителя и подшивки  совмещенных покрытий, то практически невозможно продолжить устройство кровли без полного удаления увлажненного кровельного покрытия, утеплителя, подшивки и досок. В замкнутом пространстве увлажненные элементы совмещенного покрытия быстро поражаются гнилью.

Увлажнение элементов утепленной кровли может происходить и без замачивания ее атмосферными водами при неправильном применении подкровельных материалов.  Так, если подкровельную пленку расположить поверх контррейки, то образуется замкнутое пространство между кровлей и пленкой, ограниченное обрешеткой , из которого затруднен выход влаги при «дышащей» кровле и не возможен при кровле из металла.

Если применять местами пароизоляционную пленку, которая должна лежать под утеплителем, на микроперфорированную пленку, которая должна располагаться выше утеплителя, то будет происходить конденсация паров на пароизоляционной пленке и увлажнение утеплителя.

  Дефекты деревянных конструкций, вызываемые нарушением правил эксплуатации зданий      

Главным дефектом деревянных конструкций, который появляется в результате нарушения правил эксплуатации здания, связан с ухудшением температурно-влажностного режима в помещениях, приводящего к повышению влажности древесины, является поражение ее домовыми грибами.

            Несвоевременный или некачественный ремонт кровель, водосточных труб, санитарно-технических систем приводит к длительному увлажнению деревянных конструкций при отсутствии должного воздухообмена.

            При повышении влажности древесины свыше 20%, появлении в древесине воды в капельно-жидком состоянии и положительной температуре воздуха начинают развиваться домовые грибы.

            Поражению домовыми грибами подвергаются прежде всего мауэрлаты, лежни, стропильные ноги, обрешетки,  концы деревянных балок, заделанных в наружных стенах, деревянные элементы перекрытий и перегородки в санузлах, нижние венцы деревянных срубов, подушки колод в них.

            Если не принять во время соответствующие меры, то домовые грибы могут быстро поразить все деревянные конструкции здания.

            При своевременном ремонте кровли и быстром устранении течи санитарно-технических систем и просушки увлажненных конструкций грибы могут вообще не успеть развиться, несмотря на то, что споры грибов в массовом количестве имеются на древесине любых конструкций.

            Начавшийся процесс развития домовых грибов можно остановить путем устранения причин увлажнения деревянных конструкций, просушки сырых участков древесины, антисептированием и обеспечением постоянного воздухообмена пространства вокруг деревянных элементов.

            Отсутствие должного освидетельствоания деревянных конструкций и своевременного устранения выявленных дефектов является основной причиной  недолговечности деревянных конструкций. В то же время, практика эксплуатации зданий показала, что в нормальных условиях деревянные конструкции могут существовать сотни лет без снижения эксплуатационных свойств.

Дефекты деревянных конструкций, вызываемые огневым воздействием при пожаре 

            При огневом воздействии во время пожара деревянные конструкции получают различные повреждения вплоть до полного разрушения. При продолжительном пожаре деревянные конструкции даже покрытые антипиренами полностью превращаются в угль или сгорают.

            Сопротивление древесины непосредственному воздействию огня довольно высоко, особенно если этому воздействию подвергаются элементы крупных поперечных сечений, удаленные друг от друга. Близко расположенные горящие элементы способствуют большому и быстрому подъему их температуры  за счет излучения тепла. При пожаре отрицательное влияние оказывают разного рода щели и трещины в деревянных конструкциях. Выделяющиеся из древесины горючие газы воспламеняются от соприкосновения с открытым

Пламенем при температуре 215-260 град. При этом происходит движение продуктов горения из толщи древесины наружу к кислороду воздуха. Сгорание газов происходит вне зажженной древесины. При достижении древесины температуры около 280 град. газообразование становиться очень интенсивным, а сам процесс – экзотермическим.

            Оставшийся после отгона газов уголь способен соединяться с кислородом воздуха лишь при условии притока к нему последнего извне.

            Обугливание поверхности элементов для целей древесины происходит со скоростью 0,8-1,0 мм/мин.

            Прочность абсолютно сухой древесины в 1,5-2 раза выше, чем древесины с влажностью 15-18%. Поэтому уменьшение сечения деревянного элемента вследствие обугливания при пожаре наружных слоев в некоторой мере комментируется возрастанием прочности высохшей древесины внутренних слоев.

            Поэтому несущие крупные деревянные элементы(например, балки в старых зданиях) в огне теряют свою несущую способность постепенно и притом медленнее, чем стальные конструкции. При нагреве стали у нее быстро снижаются механические свойства(предел текучести, модуль упругости).

            Однако нужно иметь в виду, что после тушения пожара водой прочность древесины постепенно принимает первоначальной значение.

            Для деревянных конструкций представляет опасность не только непосредственное соприкосновение с огнем, но и другие формы нагрева, особенно при длительном воздействии. Под влиянием нагрева лучеиспусканием древесина может достигнуть температуры интенсивного экзотермического разложения. При этом может произойти самовозгорание  выделяющихся из древесины газов. В результате происходящей при этом сухой перегонки древесины происходит значительное снижение ее прочности.

            Меры, принимаемые для уменьшения пожароопасности древесины могут быть разделены на две группы: конструктивные и химические.

            К конструктивным мерам относятся: применение деревянных элементов большого сечения; устранение пустот в деревянных конструкциях; устройство брандмауэров, уменьшающих протяженность деревянных конструкций; покрытие деревянных элементов разного рода ограждениями, затрудняющими доступ к ним воздуха, защищающими от нагрева лучеиспусканием и попадания искр на древесину. В качестве таких одежд применяют асбоцементные плиты, минераловатные плиты, облицовку кровельной сталью, штукатурку и др.

            К химическим мерам, снижающим пожароопсность деревянных конструкций, относится применение разного рода антипиренов.

            При нагреве химическое взаимодействие составляющие антипиренов приводят к снижению скорости выделения горючих газов из древесины. Достаточно высокий эффект химическое огнезащиты достигается при пропитке древесины фосфорнокислым и сернокислым аммонием, бурой.

            Кроме пропитки древесины антипиренами применяют вспучивающие и невспучивающие огнезащитные поверхностные покрытия. Вспучивающие покрытия представляют собой смесь термостойких газообразных и волокнистых наполнителей в водном растворе полимерных связующих. При нагревании они вспучиваются.

            Невспучивающееся  покрытие получено на основе фосфатных цементов.

            Отсутствие конструктивных и химических мер, снижающих пожароопасность деревянных конструкций или их неполное  применение, является серьезным дефектом, который при выявлении должен срочно устраняться.

Статья с сайта компании ЗАО "Уездный город" http://www.uezdnyi-gorod.ru/