W regionach podatnych na opady śniegu i ujemne temperatury ważne jest, aby konstrukcje były odporne na te elementy, w tym wzmocnione fundamenty i integralność strukturalną.
Drewno jest niezwykle wytrzymałym, a jednocześnie lekkim materiałem, zdolnym do wytrzymania ogromnych sił bez pękania pod naciskiem dzięki długim, cienkim ściankom komórkowym. Co więcej, liczne gwoździe lub punkty połączeń dodatkowo zwiększają odporność.
Mniejsza waga
Drewno jest Materiał przyjazny dla środowiska. Długie, cienkie ściany komórkowe, z których składa się drewno, sprawiają, że jest to imponujący materiał budowlany o wyjątkowym stosunku wytrzymałości do masy. Przy odpowiedniej pielęgnacji i konserwacji, drewniane konstrukcje mogą przetrwać dziesięciolecia lub stulecia!
Mniejsza waga drewna sprawia, że jest to atrakcyjny wybór dla wysokich budynków, w których grawitacja może obciążać ich fundamenty. Dobrze zaplanowana drewniana rama może złagodzić ten nacisk dzięki zastosowaniu podłóg, belek i stężeń, które wspierają i utrzymują stabilność konstrukcji w czasie.
Budynki z lekkiego drewna są również doskonałymi izolatorami w porównaniu z konstrukcjami betonowymi lub stalowymi, więc do stworzenia przyjemnej temperatury wewnętrznej dla mieszkańców i gości potrzeba mniej ogrzewania zimą i chłodzenia latem. Obniża to zużycie energii przy jednoczesnym utrzymaniu komfortowych warunków wewnątrz.
Uzależnione od swojej przyjazności dla środowiska, drewno jest również materiał przyjazny dla środowiska które podczas produkcji wytwarza mniej gazów cieplarnianych niż beton i stal. Ponadto drewno można łatwo poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać jako materiał budowlany.
Drewniane konstrukcje charakteryzują się naturalną elastycznością, która czyni je odpornymi na siły boczne, takie jak trzęsienia ziemi. Wyjaśnia to, dlaczego zabytkowe drewniane świątynie i kościoły w Japonii, Norwegii i Anglii stoją po poważnych wstrząsach. Niedawne testy wykazały, że lekkie budynki drewniane o wysokości do sześciu pięter mogą wytrzymać trzęsienie ziemi o magnitudzie 7,5 bez znaczących uszkodzeń.
Należy jednak pamiętać, że trwałość każdego budynku zbudowanego z drewna zależy od jego projektu. Złe praktyki konstrukcyjne i konserwacyjne mogą skrócić jego żywotność niezależnie od składu materiału; w celu przedłużenia jego żywotności tak szybko, jak to możliwe. Aby zapewnić długowieczność drewnianej konstrukcji, budowniczowie powinni przestrzegać wszystkich niezbędnych przepisów budowlanych, a także wykorzystywać sezonowane i impregnowane drewno.
Plastyczność
Plastyczność odnosi się do zdolności materiałów do odkształcania się, a nie pękania pod wpływem naprężeń rozciągających, dzięki czemu pomiary plastyczności są nieocenionym źródłem doboru materiałów w zastosowaniach inżynieryjnych i kontroli jakości. Co więcej, pomiar plastyczności pozwala również na dokładne modelowanie struktur i części, co skutkuje bardziej wydajnymi procesami projektowania i mocniejszymi komponentami.
Drewniane budynki mogą wytrzymać obfite opady śniegu lepiej niż większość innych typów budynków, ponieważ są bardziej elastyczne i plastyczne niż wiele innych. Ich miękki, ale elastyczny materiał łatwo wygina się bez łamania, a gwoździe i metalowe połączenia często z nimi stosowane zapewniają jeszcze większą plastyczność, pomagając konstrukcjom wytrzymać siły sejsmiczne, które w przeciwnym razie mogłyby okazać się destrukcyjne.
Aby określić plastyczność budynku, należy przeprowadzić specjalny test. Aby przeprowadzić taki test, płaska lub okrągła próbka materiału budowlanego jest umieszczana w maszynie wytrzymałościowej i poddawana obciążeniu rozciągającemu; wszelkie odkształcenia, których doświadcza materiał, można następnie nanieść na krzywą naprężenie-odkształcenie; kiedy jego odkształcenie zaczyna się zmieniać w czasie, ujawnia się w postaci szyjki lub rozwijających się karbów, jest znane jako "punkt plastyczności".
Obliczenie dokładnej plastyczności budynku przy użyciu tej metody może być trudne ze względu na często płaski szczyt krzywej naprężenie-odkształcenie i różnice między rzeczywistym odkształceniem w punkcie przewężenia a wartością surową obliczoną na podstawie nominalnej krzywej naprężenie-odkształcenie.
Aby dokładnie zmierzyć plastyczność budynku, jego materiały muszą być poddawane powtarzającym się cyklom rosnącego obciążenia, aż do pęknięcia lub rozproszenia określonej ilości energii. Bardziej skutecznym podejściem dla konstrukcji drewnianych do oceny ich plastyczności byłoby wykorzystanie ustalonej metodologii opartej na wydajności; Eurokod 8 oferuje taki system klasyfikacji, za pomocą którego elementy konstrukcyjne lub połączenia mogą być klasyfikowane na podstawie ich zachowania i zdolności do rozpraszania energii.
Integralność strukturalna
Integralność strukturalna odnosi się do zdolności konstrukcji do spełniania zamierzonej funkcji w normalnych warunkach pracy, przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa w przypadku, gdy warunki przekraczają to, co zostało określone w fazie projektowania. Wszyscy inżynierowie budowlani powinni rozumieć tę koncepcję, choć przeprowadzenie dokładnej inspekcji i oceny wymaga specjalistycznej wiedzy i doświadczenia. Inżynierowie specjalizujący się w integralności strukturalnej oferują unikalny wgląd w swoją branżę poprzez ciągłą kontrolę konstrukcji i komponentów w czasie.
Konstrukcje muszą utrzymywać wysoki poziom integralności strukturalnej podczas zimowych warunków pogodowych, szczególnie ze względu na obfite opady śniegu, silne wiatry i ujemne temperatury, które obciążają elementy budynku i ich połączenia. Dlatego tak ważne jest, aby wszystkie elementy konstrukcyjne pozostały bezpieczne i skutecznie przenosiły obciążenia.
Niezwykle ważne jest, aby płyty, belki i kolumny miały odpowiednią nośność; izolacja powinna być również odpowiednio zainstalowana, aby regulować temperaturę w pomieszczeniach i zapobiegać utracie ciepła; projekt powinien również uwzględniać potencjalne tworzenie się lodu, który może generować siły zginające i ścinające na konstrukcjach; wszystkie te czynniki muszą być uwzględnione w każdym planie projektowym dla każdej budowanej lub remontowanej konstrukcji.
Utrzymanie integralności strukturalnej budynku może być czasochłonne i wymagające, ale niezbędne do zapewnienia jego zamierzonej obsługi w oczekiwanym okresie użytkowania. Należy zatem przeprowadzać regularne oceny integralności strukturalnej, a wyniki zapisywać w rejestrze integralności strukturalnej do wykorzystania w przyszłości.
Wdrożenie systemu rutynowej konserwacji i inspekcji pozwala zachować integralność konstrukcji przez cały okres jej użytkowania. Nowoczesne przepisy budowlane i zabezpieczenia inżynieryjne, takie jak okresowe inspekcje strukturalne, mogą pomóc w szybkim wykryciu wszelkich potencjalnych problemów, dzięki czemu można je szybko rozwiązać; regularne kontrole konstrukcji domowych lub biurowych zapewnią, że ich integralność pozostanie w takcie na dłużej. Skorzystaj więc z okazji, aby sprawdzić oznaki słabej integralności strukturalnej w ten weekend!
Siła
Drewno jest elastycznym materiałem, łatwo dostosowującym się do różnych stylów i projektów architektonicznych. Ta elastyczność umożliwia jego twórcom tworzenie pięknych konstrukcji. Doskonałe właściwości izolacyjne drewna pomagają utrzymać komfort w pomieszczeniach temperatury zarówno zimą, jak i latem; ponadto jego produkcja emituje niewielkie ilości CO2. W związku z tym ten naturalny, odnawialny surowiec może być wykorzystywany w zrównoważonych i zdrowych budynkach mieszkalnych, komercyjnych lub publicznych.
Drewno jest w stanie wytrzymać ogromne obciążenia dzięki silnym wiązaniom molekularnym występującym we włóknach celulozowych, wytrzymując siły rozciągające do 5000 kg równoległego ściskania wzdłuż włókien. Jego niesamowita sprężystość zapewnia zarówno bezpieczeństwo, jak i trwałość konstrukcji zbudowanych z drewna, takich jak magazyny czy drapacze chmur.
Drewno można jeszcze bardziej wzmocnić poprzez zastosowanie drewna specjalnego, takiego jak drewno klejone krzyżowo (CLT) i drewno klejone, wykorzystywane w nowoczesnych budynkach do budowy lekkich, ale solidnych konstrukcji. Inżynieria CLT/glulam oferuje nowe sposoby tworzenia złożonych projektów przy użyciu drewna, a także jest wykorzystywana do budowy budynków wielokondygnacyjnych. Ponadto, drewno inżynieryjne produkty Są one niezwykle odporne na obciążenia sejsmiczne - idealne dla regionów aktywnych sejsmicznie.
Wdrożenie zasad projektowania odpornego na wiatr w drewnianych budynkach może znacznie wzmocnić ich konstrukcje, pomagając zapewnić, że będą one w stanie wytrzymać silne wiatry podczas burzy śnieżnej. Cel ten można osiągnąć za pomocą opływowych kształtów, odpowiednich systemów usztywnień oraz starannego rozmieszczenia okien i otworów, aby ograniczyć gromadzenie się zanieczyszczeń przenoszonych przez wiatr. Konserwanty i lakiery powinny być również stosowane na konstrukcjach drewnianych w celu ochrony przed rozkładem biologicznym, owadami oraz przedłużenia ich trwałości i żywotności. Regularne inspekcje mogą pomóc zapewnić bezpieczeństwo drewna podczas ekstremalnych warunków pogodowych; może to zapobiec kosztownym naprawom, a także przedłużyć ich żywotność.
