Клееный деревянный брус
Изобретение относится к элементам строительных конструкций. Брус включает пластины, клеевые прослойки между пластинами и армирующие прокладки из сетки, размещенные в клеевых прослойках. Армирующие прокладки размещены непрерывно по всей длине бруса, а их края выступают из клеевых прослоек, по меньшей мере, по одному из кантов бруса. Изобретение повышает эксплуатационную долговечность и стойкость деревянного бруса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предложенный клееный деревянный брус относится к элементам строительных конструкций, точнее к деревянным брусьям, предназначенным для использования преимущественно в качестве составных частей строительных блоков с конструкционным утеплителем, а также в качестве балок и столбов.
В настоящем предложении термины «брус» и «балка» используются в следующем толковании:
Балка - конструктивный элемент, обычно в виде бруса, работающий главным образом на изгиб.
Брус - пиленый, тесаный пиломатериал или клееный пакет из пиломатериалов, длина которого значительно превосходит два остальных измерения.
Термин «пласть» означает широкую плоскую сторону доски, а термин «кромка» означает узкую (по толщине) сторону доски.
В технике клееных деревянных брусьев, представляющих собой пластины (доски), склеенные между собой обычно широкими сторонами (пластями), главная проблема состоит в том, что неоднородность свойств древесины по разным направлениям, неравномерная усадка, усугубляемая разбросом свойств от пластины к пластине, порождают в брусьях значительные механические напряжения, приводящие к расстройству соединения и деформации брусьев. Известен ряд технических решений этой проблемы.
Известен клееный деревянный элемент, включающий в себя пластины, волокна которых ориентированы вдоль продольной оси элемента, соединенные между собой по пластям клеевыми прослойками. Наружные пластины выполнены из твердых пород древесины (лиственница, дуб, ясень), а внутренние - из мягких (ель, сосна, пихта) [Патент РФ №2168594 по кл. Е04С 3/14, заявл. 29.12.99]. Недостаток известного клееного элемента состоит в высокой стоимости, обусловленной применением дорогих труднообрабатываемых пород древесины для наружных пластин. Как следствие первого недостатка, такой элемент не может изготавливаться в количестве, удовлетворяющем потребности массового строительства. Кроме того, твердые породы наиболее чувствительны к изменениям влажности. Пластины из них быстро деформируются и растрескиваются при циклическом изменении влажности среды.
Наиболее близкой к предложенному брусу по технической сущности и достигаемому результату является клееный деревянный брус, предназначенный для использования в качестве балки, включающий пластины, между которыми размещены клеевые прослойки, причем в приопорных зонах балки внутри клеевых прослоек размещены армирующие прокладки из тканой сетки, имеющие переменную длину вдоль балки [А.с. СССР №989009 по кл. Е04В 5/12, заявл. 08.06.81]. Недостатком известного бруса является отсутствие универсальности, обусловленное тем, что элементы усиления размещаются в приопорных зонах балки, местоположение которых может изменяться в зависимости от того, в какой конструкции эта балка применяется. Кроме того, усиление балки только в приопорных зонах не решает вышеупомянутой проблемы клееных деревянных балок и брусьев.
При использовании такого рода изделий в качестве элементов каркаса зданий их боковые стороны, по меньшей мере одна из них, часто находятся в контакте с конструкционным утеплителем здания. Из-за отсутствия сцепления между утеплителем и поверхностью бруса со временем между ними образуется промежуток, направленный вдоль теплового потока, и теплоизоляционные свойства конструкции снижаются. Если здание или его элементы, содержащие утеплитель, подвергаются перевозке, то из-за тряски осадка утеплителя и образование щелей происходят очень быстро.
Технический результат, достигаемый настоящим предложением, состоит в повышении эксплуатационной стойкости и долговечности клееных деревянных брусьев, обеспечении стабильности теплоизолирующих свойств строительных элементов с конструкционным утеплителем, использующих предложенные брусья.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном клееном деревянном брусе, включающем пластины, клеевые прослойки между пластинами и армирующие прокладки из сетки, размещенные в клеевых прослойках, армирующие прокладки размещены непрерывно по всей длине бруса, а их края выступают из клеевых прослоек, по меньшей мере, по одному из кантов бруса.
Кроме того, указанные армирующие прокладки выступают из клеевых прослоек, по меньшей мере, на 0,05 ширины бруса.
Технический результат от размещения армирующих прокладок непрерывно по всей длине бруса состоит в значительном повышении формоустойчивости бруса, предотвращении расслаивания и других нарушений клеевых соединений, снижении коробления бруса из-за усадки древесины, то есть в повышении, в конечном счете, эксплуатационной стойкости и долговечности бруса. Кроме того, снижаются требования к качеству древесины, допускаются сучки и другие дефекты, устраняется необходимость в калибровке пластин перед склейкой.
Технический результат от выполнения армирующих прокладок с краями, выступающими из клеевых прослоек, также состоит в повышении эксплуатационной стойкости и долговечности бруса, так как такое выполнение позволяет использовать в полной мере несущую способность всего поперечного сечения бруса, предотвращает скалывание и отслаивание углов и боковых сторон пластин. Этот же признак способствует и повышению формоустойчивости бруса.
Еще один технический результат от выполнения армирующих прокладок с краями, выступающими из клеевых прослоек, по меньшей мере, по одному из кантов бруса, состоит в повышении стабильности теплоизолирующих свойств строительных элементов зданий с конструкционным утеплителем, в случаях, когда предложенный брус находится в контакте с конструкционным утеплителем. Выступающие края армирующей прокладки, сцепляясь с волокнами конструкционного утеплителя, предотвращают появление зазора между ним и брусом, повышая тем самым качество теплоизоляции здания.
Технический результат от того, что края армирующей прокладки выступают из клеевых прослоек, по меньшей мере, на 0,05 ширины бруса, состоит в том, что это гарантирует образование клеевого наплыва по ребрам пластин, что предотвращает скалывание и отслаивание углов и боковых сторон пластин, а при работе бруса на изгиб позволяет использовать в полной мере несущую способность всего поперечного сечения бруса.
Сущность предложения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено поперечное сечение предложенного бруса.
На фиг.2 изображено в увеличенном виде место выхода армирующей сетки из клеевого стыка смежных пластин.
Предложенный клееный деревянный брус (фиг.1) состоит из склеенных в пакет деревянных пластин (досок) 1, волокна которых ориентированы вдоль продольной оси бруса. Между пластинами 1 расположены клеевые прослойки 2. Внутри каждой из клеевых прослоек 2 размещены армирующие сетки 3. Ширина сеток 3 несколько превосходит ширину пластин А, так что края сеток 3 выступают из пакета пластин на величину В. Между величинами А и В выполняется соотношение В ≥0,05A. В зависимости от назначения пластин сетка может выступать из пакета на большую величину, не обязательно симметрично по обоим кантам. Если только один кант бруса находится в контакте с конструкционным утеплителем, то сетка должна выступать больше со стороны этого канта. Верхняя и нижняя (по чертежу) стороны (канты) бруса могут быть обработаны для придания брусу заданной высоты, боковые стороны после склейки не обрабатываются. Пластины перед склейкой не обрабатываются (калибруются) для придания строго определенной толщины и поставляются на склейку сразу после пилорамы после высушивания до транспортной влажности.
Максимальное значение величины В может находиться в пределах приблизительно 50...250 мм в зависимости от назначения бруса.
При склеивании бруса сетка 3 плотно зажимается между пластинами 1. Благодаря силам поверхностного натяжения и выступанию сетки 3 из стыков пластин 1 выдавливаемый при прессовании пакета клей 4 (фиг.2) задерживается на сетке и смачивает снаружи углы и кромки пластин, укрепляя их. Дополнительно это повышает прочность бруса на изгиб, гарантируя, что собранные в пакет пластины будут работать как одно целое по всему сечению пакета.
Для уменьшения коробления предпочтительно, чтобы пластины собирались в пакет с попеременным изменением направления выпуклости исходного бревна, как показано на фиг.1.
Благодаря тому, что склеиваемые поверхности не строгаются, ворсинки и заусенцы, остающиеся после распиловки бревен, дополнительно армируют клеевое соединение. Армирующее действие сетки и ворсинок допускает местные увеличения толщины клеевого слоя без снижения прочностных характеристик бруса. Это позволяет избежать калибрующей обработки пластей на рейсмусном станке, что существенно удешевляет производство. Все это также снижает требования к качеству материала пластин, и предложенный брус имеет те же прочностные характеристики, что и обычный клееный брус, но при сортности материала на одну-две единицы ниже. Благодаря вышеперечисленным достоинствам предложенный брус получается в производстве не дороже клееного бруса без сеток, но лучше него по качеству.
Если брус используется в качестве стоек или элементов каркаса строительной панели и его боковые стороны (канты) находятся в контакте с утеплителем, то того, чтобы сетка 3 хорошо сцеплялась с конструкционным утеплителем, достаточно выполнение условия 0,1A≤В≤0,25А. При изготовлении строительных блоков более узкие брусья располагаются чаще с меньшим шагом. Соответственно, меньшей оказывается усадка утеплителя и тем на меньшую в абсолютном выражении величину требуется выпускать сетки. Во всяком случае, величина В не должна быть менее 10 мм. Для бруса шириной 40 мм это соответствует соотношению В=0,25A. Чем шире пластины, тем значение В ближе к 0,1A.
Если брус используется в качестве балок или стоек, выступающих внутрь помещения и покрываемых штукатуркой, то края, по меньшей мере, одной из сеток 3 должны выступать настолько, чтобы их хватило, чтобы обернуть подлежащую оштукатуриванию поверхность балки. Это исключает необходимость применения специальной штукатурной сетки.
1. Клееный деревянный брус, включающий пластины, клеевые прослойки между пластинами и армирующие прокладки из сетки, размещенные в клеевых прослойках, отличающийся тем, что армирующие прокладки размещены непрерывно по всей длине бруса, а их края выступают из клеевых прослоек, по меньшей мере, по одному из кантов бруса.
2. Клееный деревянный брус по п.1, отличающийся тем, что указанные армирующие прокладки выступают из клеевых прослоек по обоим кантам бруса, по меньшей мере, на 0,05 его ширины.
