Конструкция деревянная клееная, выполненная в виде стержневой переклейки

 

Изобретение относится к области производства деревянных клееных конструкций и может быть использовано для изготовления мелкоштучных стеновых материалов, мелкоразмерных сборных конструкций, элементов строительных конструкций и самих конструкций, а также элементов покрытий пола и кровли, подвесных и подшивных потолков, столярных и мебельных щитов. Деревянная клееная конструкция состоит из ряда слоев, склеенных по толщине. Слои состоят из долевых пиломатериалов, выполненных в виде стержневых элементов, расположенных так, что они формируют из нескольких слоев решетки, из которых, как минимум, две плоские образуют смежную пару. Каждый стержневой элемент может быть выполнен из нескольких долевых пиломатериалов. Долевые пиломатериалы, образующие стержневые элементы, могут быть скреплены с помощью столярных соединений. Стержневые элементы могут быть выполнены с продольными компенсационными прорезями. Стержневые элементы могут быть образованы из пиломатериалов долевыми двухсторонними, перекрывающимися по глубине прорезями, выполненными на пластях. Стержневые элементы могут быть изготовлены из древесины разных пород и/или часть из других конструкционных материалов. Стержневые элементы могут быть скреплены между собой с помощью столярных соединений. Размеры зон клеевых контактов стержневых элементов могут быть ограничены в направлении поперек волокон конструкционными пазами и выборками. Стержневые элементы могут быть склеены между собой по радиальным поверхностям. Промежутки между стержневыми элементами могут быть заполнены эластичными тепло- и звукоизолирующими материалами. Вместо некоторых слоев может быть проклеена слоистая клееная древесина и другие листовые материалы, придающие конструкции прочность и атмосферостойкость. Между слоями могут быть проклеены слои армирующих материалов. Конструкция обладает высокими физико-механическими качествами. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области производства деревянных клееных конструкций и может быть использовано для изготовления мелкоштучных стеновых материалов, мелкоразмерных сборных конструкций, элементов строительных конструкций и самих конструкций, а также элементов покрытий пола и кровли, подвесных и подшивных потолков, столярных и мебельных щитов.

Известна конструкция столярных плит типа HP из не склеенных между собой реек древесины, оклеенных с обеих сторон шпоном (ГОСТ 13715-78. Плиты столярные, технические условия).

К недостаткам изделий указанной конструкции можно отнести следующие.

Повышенную неоднородность физико-механических свойств в разных направлениях. Например, предел прочности при статическом изгибе нормируется только в направлении поперек реек, гак как показатели упругости и прочности значительно отличаются в зависимости от направления приложения нагрузок к материалу.

Использование столярных плит для ограждающих конструкций, разграничивающих разные температурно-влажностные условия эксплуатации, например А1 и В3 (СНиП II-25-80. Деревянные конструкции), приводит к деформациям, которые сопровождаются изменениями формы плит (покоробленность и волнистость) и возникновением критических напряжений, сокращающих срок их службы.

Невозможно изготовить практичные плиты большой толщины (более 50 мм).

Конструкция столярных плит типа HP не нормирует наименьшего гарантированного зазора между рейками (а только наибольший - 0,5 мм, на торцах щита). Поэтому в изделиях смежные рейки на значительном расстоянии общей границы кромок соприкасаются, а в процессе клейки шпона в этих местах частично склеиваются по кромке. При этом ограничивается эксплуатационная деформативность (ГОСТ 23431-79*. Древесина. Строение и физико-механические свойства. Термины и определения) реек поперек волокон в плоскости плиты и увеличивается эффективная ширина реек, которая нормируется (ГОСТ 13715-78. Плиты столярные, технические условия) для плит разного качества. (Для плит с более широкими рейками характерна большая волнистость и покоробленность).

Известна также конструкция паркетных щитов типа ПЩ4 (ГОСТ 862.4-87. Изделия паркетные. Щиты паркетные. Технические условия) с основанием из двух склеенных между собой слоев реек, уложенных во взаимно перпендикулярном направлении и наклеенных на него паркетных планок или квадратов шпона, или фанерной облицовочной плиты.

Конструкция изделий НЩ4 предусматривает их эксплуатацию только при температурно-влажностных условиях А1 (СНиП II-25-80. Деревянные конструкции), то есть в отапливаемых помещениях с сухим режимом влажности воздуха. Это связано, в частности, с применением широких, до 55 мм, реек и реек без ограничения ширины с односторонними компенсационными прорезями, оставляющими несжимаемый слой толщиной в 8 мм.

Планки или фанера, или шпон, наклеенные по периметру плотно, без зазоров и только с одной стороны щита, усугубляют несимметричность конструкции и вызывают даже при равномерном увлажнении материала выше норм сухого режима эксплуатации покоробленность. Для конструкции изделий ПЩ4 полностью характерен недостаток, описанный выше для столярных плит HP, обусловленный отсутствием регламентации минимальных гарантированных зазоров между кромками реек основания.

Наиболее близкой конструкцией изделия, принятой за прототип, является конструкция так называемой древесины переклеенной или переклейных плит (БСЭ, второе издание, 1956, ст. "Столярные соединения" - прототип).

Изделие клеится из нескольких слоев-щитов с взаимно перпендикулярным направлением волокон древесины в смежных по толщине щитах, состоящих, в свою очередь, из склеенных по ширине долевых пиломатериалов.

Переклейные плиты обладают высокой стабильностью формы и размеров Однако данное утверждение справедливо только для условий эксплуатации изделия с ограниченными колебаниями температурно-влажностного режима. Поэтому материал не нашел широко практического применения.

При изготовлении переклейки предъявляются жесткие требования к диапазону допустимых значений влажности заготовок, усложняющие ее производство. Несоблюдение этого требования приводит из-за анизотропии древесины к возникновению высоких напряжений в древесине и клеевом слое, вызывающих растрескивание изделий, их коробление и снижение прочности.

Кроме этого, изделия из такого материала не всегда удовлетворяют соответствующим современным строительным нормам но тепло- и звукоизоляции, а также непредсказуемо снижают показатели упругости и прочности в реальных условиях эксплуатации при отсутствии кондиционирования окружающей среды.

Технической задачей изобретения является создание новой конструкции деревянной клееной с минимизированными внутренними напряжениями, возникающими в древесине и клеевом слое при эксплуатации, из-за изменений температурно-влажностного режима окружающей среды, с возможностью использования в качестве сырья неконструкционных пиломатериалов и выборки из низкосортной пилопродукции с пониженным их расходом на единицу объема изделий.

Кроме этого, конструкция деревянная клееная должна обладать возможностью улучшать тепло- и звукоизоляционные качества изделий до требуемых, а также повышенными и стабильными показателями упругости и прочности для различных условий эксплуатации конструкций при известной и достаточно простой технологии изготовления.

Техническая задача решается при изготовлении конструкции деревянной клееной, состоящей из ряда слоев, склеенных по толщине, в которой согласно изобретению слои состоят из долевых пиломатериалов, выполненных в виде стержневых элементов, расположенных так, что они формируют из нескольких слоев решетки, из которых, как минимум, две плоские образуют смежную пару.

В такой конструкции любой стержневой элемент может быть выполнен из нескольких долевых пиломатериалов.

В такой конструкции долевые пиломатериалы, образующие стержневые элементы, могут быть скреплены столярными соединениями.

В такой конструкции стержневые элементы могут быть выполнены с продольными компенсационными прорезями.

В такой конструкции стержневые элементы могут быть образованы долевыми двухсторонними перекрывающимися по глубине прорезями, выполненными на пластях пиломатериалов.

В такой конструкции стержневые элементы могут быть изготовлены из древесины разных пород и/или часть их из других конструкционных материалов.

В такой конструкции стержневые элементы могут быть скреплены между собой с помощью столярных соединений.

В такой конструкции размеры зон клеевых контактов стержневых элементов могут быть ограничены в направлении поперек волокон конструкционными пазами и выборками.

В такой конструкции стержневые элементы могут быть склеены между собой по радиальным поверхностям.

В такой конструкции промежутки между стержневыми элементами могут быть заполнены эластичными тепло- и звукоизолирующими материалами.

В такой конструкции вместо некоторых слоев может быть проклеена слоистая клееная древесина, другие листовые материалы, придающие конструкции прочность и атмосферостойкость.

В такой конструкции между слоями могут быть проклеены слои армирующих материалов.

Напряжения в древесине и клеевом слое заявляемой конструкции, возникающие при эксплуатации из-за изменений температурно-влажностного режима окружающей среды, сведены к минимуму. Это обеспечивается долевым направлением волокон древесины в стержневых элементах, а в варианте правильной ориентацией годичных слоев стержневых элементов в конструкции, так как стержневые элементы могут быть склеены между собой по радиальным поверхностям, и ограничением, в другом варианте, размера зоны склейки стержневых элементов в направлении поперек волокон.

Конструкция деревянная клееная изготавливается из долевых стержневых элементов, образующих из любого количества слоев, как минимум, две плоские решетчатые конструкции, склеенные по толщине. Поэтому ее разбухание и усушка будут одинаковы во всех направлениях плоскостей слоев и будут равны продольным разбуханию и усушке, то есть будут минимальны для данной породы древесины. Если длина и ширина изделия из предложенного материала измеряются в плоскости слоев, то отсутствует корреляция между длиной, шириной изделия и усушкой, разбуханием в радиальном и тангентальном направлениях древесины, из которой оно сделано. Это гарантирует стабильность размеров в плоскостях двух главных направлений изделия при его эксплуатации Следовательно, влияние анизотропии древесины значительно снижено. В результате, стержневую переклейку можно применять во внешних несущих ограждающих конструкциях с условиями эксплуатации А1 внутри и В3 снаружи помещений. Допустимо применение и при условиях эксплуатации А1 при относительной влажности воздуха ниже 45%.

Влияние колебаний влажности на изменение размеров вдоль волокон для разных пород отличается незначительно, поэтому в одном материале можно применять стержневые элементы из разных пород (например, из сосны, ели и лиственницы). Максимальная усушка (разбухание) вдоль волокон для большинства пород не превышает 0,1%, что допускает возможность изготовления части стержневых элементов стержневой переклейки из различных материалов (сталь, слоистые пластики, фанера и т.д.) с целью армирования и/или получения композиционных материалов с повышенными физико-механическими качествами.

Появилась возможность в изделиях из стержневой переклейки ориентировать стержневые элементы по направлениям максимальных напряжений, варьируя при этом расположением стержневых элементов с разными площадями сечений, твердостью пород, качеством древесины. Используя перечисленные преимущества, можно изготавливать многослойные конструкции с максимальными показателями прочности и упругости для конкретною применения.

Применение столярных соединений для крепления стержневых элементов, особенно металлических крепежных элементов, повышает прочность конструкции и в отдельных случаях может упростить технологию изготовления.

Компенсационные пазы стержневых элементов, армирование клеевого слоя и склеивание стержневых элементов по радиальным поверхностям позволяют выполнять стержневые элементы с большими размерами поперечного сечения, что также упрощает технологию изготовления конструкции деревянной клееной.

Заполнение промежутков между стержневыми элементами эластичными тепло- и звукоизолирующими материалами улучшает тепло- и звукоизоляционные свойства конструкции.

Сопоставительный анализ заявляемой конструкции и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой конструкции по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании новой конструкции деревянной клееной, с минимальными внутренними напряжениями, возникающими в древесине и клеевом слое при эксплуатации из-за изменений температурно-влажностного режима при использовании в качестве сырья выборки из низкосортной пилопродукции с уменьшенным ее расходом, и обладающей улучшенной тепло- и звукоизоляцией, и с повышенными физико-механическими качествами.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Использование конструкции по заявляемому изобретению в области производства деревянных клееных конструкций обеспечивает ему соответствие критерию "промышленная применимость".

Заявляемое изобретение изображено на чертежаах, где на фиг.1 представлен общий вид "конструкции деревянной клееной", на фиг. 2 - вариант выполнения слоя заявляемой конструкции с долевыми двухсторонними перекрывающимися по глубине прорезями на пластях, образующими стержневые элементы, на фиг.3 показан клеевой контакт смежных стержневых элементов.

Конструкция деревянная клееная состоит из ряда слоев 1, склеенных по толщине, которые состоят из долевых пиломатериалов, выполненных в виде стержневых элементов 2, расположенных так, что они формируют из нескольких слоев решетки, из которых, как минимум, две, образующие смежную пару, выполнены плоскими.

Каждый стержневой элемент 2 такой конструкции может быть выполнен из нескольких долевых пиломатериалов, которые могут быть скреплены с помощью столярных соединений 3, а стержневые элементы 2 могут быть с продольными компенсационными прорезями 4, могут быть образованы из пиломатериалов долевыми двухсторонними перекрывающимися по глубине прорезями 5, выполненными на плоскостях, могут быть изготовлены из древесины разных пород и могут быть скреплены между собой с помощью столярных соединений 6. Размеры зон клеевых контактов стержневых элементов 2 могут быть ограничены в направлении поперек волокон конструкционными пазами 7 и выборками, а стержневые элементы 2 могут быть склеены между собой по радиальным поверхностям 8. Промежутки между стержневыми элементами 2 могут быть заполнены эластичными тепло- и звукоизолирующими материалами 9, а вместо некоторых слоев 1 может быть проклеена слоистая клееная древесина 10 и другие листовые материалы, придающие конструкции прочность и атмосферостойкость. Между слоями 1 могут быть проклеены слои 11 армирующих материалов.

Изготовленное изделие благодаря выполнению из долевых пиломатериалов многослойной склеенной по толщине решетчатой стержневой конструкции, в которой, как минимум, две решетки выполнены плоскими и образуют смежную пару, обладает наименьшими возможными для древесины изменениями размеров в плоскостях слоев изделия при его эксплуатации в условиях изменяющегося температурно-влажностного режима окружающей среды, при гарантии минимальных напряжений в древесине и клеевом слое.

Стержневые элементы 2 в конструкции можно наращивать в длину склеиванием на зубчатый шип 3, используя при этом выборку из низкосортных пиломатериалов. Поэтому конструкция деревянная клееная, выполненная в виде стержневой переклейки, "неприхотлива" к качеству исходного сырья при высоких конечных физико-механических показателях и при применении широко известных технологических процессов.

Возможное выполнение стержневых элементов 2 конструкции с продольными компенсационными прорезями 4 дополнительно снижает внутренние напряжения в конструкции, позволяя выполнять стержневые элементы с большими размерами поперечного сечения.

Возможное образование стержневых элементов 2 из пиломатериалов долевыми двухсторонними перекрывающимися по глубине прорезями 5, выполненными на пластях, придает слою 1 стержневых элементов 2 пружинные свойства, значительные в направлении, перпендикулярном кромке. Такой слой можно рассматривать как систему пластично соединенных между собой, параллельно расположенных стержневых элементов 2, что позволяет разнообразить варианты выполнения текстуры внешних поверхностей конструкции и упростить при использовании качественного сырья технологию.

При изготовлении части стержневых элементов 2 из древесины разных пород и/или других конструкционных материалов получают комбинированные или композиционные материалы с улучшенными физико-механическими свойствами.

Возможное крепление стержневых элементов 2 с помощью столярных соединений 6, не ограничивающих деформативность древесины стержневых элементов 2 поперек волокон в плоскостях слоев 1, улучшает прочностные качества конструкции.

Возможное ограничение размеров зон клеевых контактов стержневых элементов 2 в направлении поперек волокон конструкционными пазами 7 и выборками позволяет применять, в первую очередь для внешних слоев, широкие стержневые элементы 2.

Возможное выполнение стержневых элементов 2 с продольными компенсационными прорезями 4, возможное склеивание стержневых элементов 2 между собой по радиальным поверхностям 8, а также возможное проклеивание между слоями 1 слоев армирующих материалов, выполненных из сетки или ткани, позволяют выполнять стержневые элементы 2 с большими размерами поперечного сечения с улучшенными физико-механическими качествами.

Возможное заполнение промежутков между стержневыми элементами 2 эластичными тепло- и звукоизолирующими материалами с малой объемной упругостью, например листовой пробкой, вспененным полиэтиленом и др., гарантирует отсутствие между стержневыми элементами 2 щелей и, как следствие, накопления бытовой пыли, адсорбирующей токсичные вещества, а также улучшает тепло- и звукоизолирующие свойства конструкции.

Возможное проклеивание вместо некоторых слоев слоистой клееной древесины, других листовых материалов, например стали, слоистых пластиков и др., за счет получения композиционного материала повышает физико-механические качества конструкции, в частности прочность и атмосферостойкость.

Указанные преимущества выгодно отличают заявляемую конструкцию деревянную клееную, выполненную в виде стержневой переклейки, от прототипа.

Формула изобретения

1. Конструкция деревянная клееная, состоящая из ряда слоев, склеенных по толщине, отличающаяся тем, что слои состоят из долевых пиломатериалов, выполненных в виде стержневых элементов, расположенных так, что они формируют из нескольких слоев решетки, из которых, как минимум, две плоские образуют смежную пару.

2. Конструкция деревянная клееная по п.1, отличающаяся тем, что любой стержневой элемент выполнен из нескольких долевых пиломатериалов.

3. Конструкция деревянная клееная по п.2, отличающаяся тем, что долевые пиломатериалы скреплены с помощью столярных соединений.

4. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что стержневые элементы могут быть выполнены с продольными компенсационными прорезями.

5. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что стержневые элементы образованы из пиломатериалов долевыми двухсторонними, перекрывающимися по глубине прорезями, выполненными на пластях.

6. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что стержневые элементы изготовлены из древесины разных пород и/или часть их из других конструкционных материалов.

7. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что стержневые элементы скреплены между собой с помощью столярных соединений.

8. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что размеры зон клеевых контактов стержневых элементов ограничены в направлении поперек волокон конструкционными пазами и выборками.

9. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что стержневые элементы склеены между собой по радиальным поверхностям.

10. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что промежутки между стержневыми элементами могут быть заполнены эластичными тепло- и звукоизолирующими материалами.

11. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что вместо некоторых слоев проклеена слоистая клееная древесина, другие листовые материалы, придающие конструкции прочность и атмосферостойкость.

12. Конструкция деревянная клееная по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что между слоями проклеены слои армирующих материалов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3