Гнутоклееные конструкции из древесины: Гнутоклееные конструкции из древесины – купить балки от Стройтрест

Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК). Гнуто-клееные конструкционные балки перекрытия (радиусные, прямые, стрельчатые)

Что такое БКДК

Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК) – это крупные несущие детали строительных конструкций, материалом которых является клееный брус. Балки, рамы, фермы и арки из клееной древесины (БКДК) по эксплуатационным характеристикам не уступают бетонным и металлическим конструкциям. В сравнении с деревянными, вес металлических конструкций в разы больше, а их несущая способность меньше. БКДК не подвержены коррозии, а также их применение на 30% снижает бюджет строительства. Последние 20 лет в строительстве предпочтение отдается БКДК, поскольку благодаря современным методам обработки клееных деревянных конструкций очевидно их преимущество. Вдобавок ко всему сказанному открытые арки и конструкции из натурального дерева – великолепный декоративный элемент, который очень любят архитекторы.

Благодаря своей универсальности клееная древесина (брус и балки) подходит как для строительства небольшого дома так и для крупномасштабного строительного проекта. Большепролетные клееные деревянные конструкции являются решением при реализации проектов требовательных архитекторов.

Высокие показатели прочности позволяют применять данный материал в конструкциях различного назначения. Клееные конструкционные балки могут быть использованы для выполнения межэтажных перекрытий, эффектных залов и мостовых конструкций, балконов, полов и в составе других несущих конструкций.

Клееные конструкции (балки: прямые, радиусные, стрельчатые; колонны; фермы; рамы) способны выдерживать высокие нагрузки благодаря использованию сертифицированной древесины повышенных классов прочности и надежных клеевых составов.

Особенности клееных конструкционных балок:

• Легко сочетается с другими материалами;
• Имеют широкий диапазон типоразмеров;
• Легкий вес по сравнению с несущей способностью;
• Почти неограниченные архитектурные и структурные возможности;
• Клееные балки просты в транспортировке и монтаже;
• Огнестойкость и сохранение структурной прочности клееных деревянных балок больше, чем у других материалы из-за медленного обугливания.

Использование для производства современных станков с ЧПУ позволяет подготовить необходимые технологические пазы и отверстия, а также реализовать практически все задумки архитектора…

Помимо северной ели, возможно использование ценных пород дерева: Сибирская Лиственница, Тик, Бук, Ироко, Дуб, Красное дерево, Орегонская сосна.

Преимущества БКДК

• Соотношение массы строительной конструкции с ее несущей способностью
  . Деревянная балка того же веса, что и металлическая, выдерживает на 25 % большую нагрузку.
• Устойчивость к агрессивным средам
  . Пропитанные специальным составом балки из клееного бруса не подвержены коррозии, воздействиям кислот и пожароустойчивы. После пожара в московском ЦВЗ «Манеж», металлические балки перекрытий заменили на БКДК. Эта работа была удостоена главной национальной премии в области архитектуры – «Хрустальный Дедал».
• Цена
  . Применение БКДК значительно удешевляет расходы на стройматериалы и монтажные работы. Ориентировочно, при индустриальном строительстве эта разница составляет 30%.
• Эстетические качества
  . Открытые фермы и балки из БКДК не требуют специального декора, самостоятельно являясь элементами дизайна. Безопорные пролеты до 80 метров окружности, все чаще применяются в современной архитектуре.

Область применения БКДК

Клееные конструкции могут быть применены при строительстве широкого спектра зданий и сооружений различного назначения.

• Малоэтажное строительство, мостовые конструкции, надземные переходы, декоративные конструкции, навесы.
• Ипподромы, конюшни, конно-спортивные комплексы, манежи.
• Спортивные залы и стадионы (хоккейные, футбольные), теннисные корты и ледовые дворцы, велотреки, аквапарки.
• Киноконцертные и выставочные залы, бизнес-центры, павильоны, административные здания.

Производство

Строительство

Готовые объекты

Деревянные конструкции. Пределы огнестойкости.

Методики расчета

Деревянные конструкции. Пределы огнестойкости. Методики расчета

В строительстве применяются ограждающие и несущие конструкции, выполненные с примением древесины и древесных материалов.

Соединение деревянных конструкций выполняется с помощью гвоздей, шурупов, саморезов, гвоздевых пластин, хомутов, врубку без помощи специальных приспособлений. Наиболее надежным является нагельное соединение с помощью болтов (нагелей), врубку.

Широкое применение получили деревянные клееные конструкции: балки, фермы, панели и т.д.

Клееные балки (ЛВЛ) выполняются из слоев лущеного шпона толщиной 33 и 42 мм после фрезерования с отношением высоты к ширине поперечного сечения h/b=6-8. В последнее время в практике строительства применяются армированные клееные балки. В сжатую и растяную зоны таких балок, в заранее профрезерованные отверстия вклеивается стальная арматура периодического профиля класса A-II, A-III. Армирование балок позволяет увеличивать их несущую способность и жесткость во время эксплуатации.

Клеефанерные балки, по сравнению с дощатокленными, имеют более рациональное распределение материала по сечению. Пояса в таких балках выполняются из досок, а стенки из ОСП (ориентированно-стружечная плита) толщиной не менее 20 мм. Поперечное сечение клеефанерных балок может быть коробчатым или двутавровым. Чтобы предотвратить потерю устойчивости плаской фанерной стенки из её плоскости, стенку укрепляют ребрами жесткости из досок.

Причиной обрушения деревянных элементов конструкции во время пожара является обугливание части сечения. Действующая на деревянный элемент или конструкцию нагрузка воспринимается необугленной частью сечения, уменьшение размеров которого во время пожара способствует снижению несущей способности элемента. Огневые испытания показали, что изгибамемые деревянные элементы или конструкции, к которым относятся балки, могут разрушиться не только в сечении, где действует максимальные нормальные напряжения от изгиба, но и в их опорных зонах, где наблюдатся действие максимальных касательных напряжений.

Это объясняется том, что прочность древесины на действие касательных напряжений, способствующих её скалыванию вдоль волокон, а также прочность клеевого шва в условиях температурного воздействия при пожаре снижается быстрее, чем изгибная прочность древесины.

Результаты огневых испытаний, проведенных в ЦНИИСК им. Кучеренко, показали что предел огнестойкости клееных балок с размерами сечения 200х200 мм, 130х200 мм, 130х400 мм, при действии сосредоточенных гагрузок, расположенных в 1/3 пролета конструкции, составляли 27-28 мин. При соотношении размеров поперечного сечения h/b>6 в условиях пожара может наблюдаться потеря плоской формы устойчивости балки.

Несущая способность армированных балок при пожаре меньше чем у неармированных. Это объясняется низкой термостойкостью эпоксидных клеев при прогреве их до температуры 80-100С. С учетом защитного слоя древесины толщиной 20-40 мм прогрев клеевого шва в армированных балках до критической температуры происходит  через 20-25 мин после начала  действия «стандартного пожара».  Из рассмотренных конструктивных решений балок наиболее пожароопасными являются клеефанерные балки, что объясняется небольшими размерами поперечных сечений их элементов. Обрушение клеефанерных балок в условиях  пожара может произойти за счет исчерпания несущей способности растянутого нижнего пояса, разрышения клеевого шва, крепящего деревянный пояс к фанерной стенке, а также выхода из строя сомай фанерной стенки. Наличие пустот в балках коробчатого сечения способствуют распространению огня по конструкции.

При определении предела огнестойкости балок из условия прочности по нормальным напряжениям необходимо учитывать, что балка с переменной по длине высотой, в отличие от балки с непостоянной высотой, сечение где действуют максимальные нормальные напряжения от изгиба не совпадают с сечением , в котором рассматривается действие максимального момента. Так для двускатной шарнирно-опертой балки, воспринимающей равномерно распределенную нагрузку, сечения с максимальными нормальными напряжениями распологаются от опор на расстоянии x=lhо/2h.

К балочным плоскостным сквозным конструкциям относятся различные типы ферм. Достоинством ферм, по сравнению с балками, является наиболее рациональное распределени материала в виде поясов и элементов решетки, что способствует снижнию материалоемкости этих конструкций. Однако большое количество узлов и, в связи с этим, наличие жестких требований к точности изготовления ферм увеличивает трудоемкость их производства. Стропильные деревянные фермы применяются для перекрытия пролетов от 9 до 40 м. В большинстве случаев применяются металлодеревянные фермы, в которых сжатые элементы решетки и верхний пояс изготавливают из клееной или цельной древесины, а растянутые элементы решетки и нижний пояс выполнены из профильной или круглой стали. 

Дощатоклееными рамами в зданиях различного назначения перекрываются пролеты от 12 до 30 м. В строительстве применяются двухшарнирные и трехшарнирные рамы. Среди различных типов двухшарнирных рам наибольшее распространение получили рамы с жестко закрепленными в основание стойками. Высота стоек таких рам может превышать 4 м.

Гнутоклееные рамы изготавливают из досок толщиной 16-25 мм после фрезерования с радиусом гнутья 2-4 м и высотой стоек до 3,5 , что обеспечивает условия перевозки транспортом. Гнутоклееные рамы пролетом 58 м были использованы при строительстве крытого дворца спорта на 4000 мест в г. Твери. Предел огнестойкости арок и рам выше чем у ферм, что объясняется более мощными сечениями их элементов. Исчерпание несущей способности этих конструкций при огневом воздействии может наступить из-за потери прочности клееных элементов в сечениях, где действует максимальный изгибающий момент, а также за счет потери устойчивости плоской формы сечения в результате обрушения связей или элементов ограждения, выполняющего роль связей. Кроме этого, как показал пожар в здании легкоатлетического манежа «Трудовые резервы» в г. Минске, отказз арок и рам может произойти из-за потери несущей способности узлов. В условиях пожара более опасными являются арки, в которых распор воспринимается стальной затяжкой, обладающей низким пределом огнестойкости.  

При оценке пределов огнестойкости арок и рам необходимо учитывать, что деревянные этих конструкций работают в условиях сложного сопротивления от совместного действия нормальной силы сжатия и изгибющего момента. В арках максимальный момент возникает в 1/4 пролета конструкции, от совместного действия на всем пролете постоянной нагрузки (собственный вес арки и вес ограждающих конструкций) и снеговой нагрузки, расположенной на половине или части пролета.Максимальный момент в рамах наблюдается в зоне их карнизов при совместном действии постоянной и снеговой нагрузок на всем пролете конструкции.

Факторы, определяющие огнестойкость деревянных конструкций. Модели.

В условиях пожара снижение несущей способности деревянных конструкций определяется снижение несущей способности их деревянных элементов и узловых соединений этих элементов. Снижени несущей способности деревянных элементов конструкций происходит из-за обугливания древесины, что приводит к уменьшению размеров рабочего сечения их элементов, способного воспринимать действующие нагрузки, а также из-за изменения прочности древесины в необуглившейся части сечения. На изменение несущей способности узловых соединений при пожаре оказывает влияние как обугливание древесины, так и снижение прочности стальных элементов, используемых в конструкциях этих содинений (нагели, стальные накладки, башмаки).

По результатам исследований, проведённых ВНИИПО МВД РФ, предложена следующая физическая модель обугливания древесины деревянных конструкций при воздействии на них «стандартного» пожара, включающая два этапа. В ссответствие с рисунком 4.18,а первый этап процесса характеризуется интенсивным прогревом поверхностных слоев древесины, вызывающим выпаривание влаги, находящейся в древесине, в окружающую среду и перемещением её в глубь сечения элемента. При этом образуется три характерные зоны, в первой из которых наблюдается частичная деструкция древесины, а значения температур на границах этой зоны соответственно равны: t1<300С и t2>175С. Во второй зоне при t2>100С проиходит фазовое превращение влаги в пар. В третьей зоне темпратура в древесине колеблется в пределах 20 < t < 100 С. Через 3 — 5 минут после начала теплового воздействия по режиму «стандартного» пожара на поврехности дрвесины с относительной влажностью не более 9% температура достигает 280-300С. При этом начинается карбонизация поверхностных слоев древесины, которая теряет свои первоначальные механические свойства. Согласно рассматриваемой модели начинается второй этап процесса (рис. 4.18,б), где помимо зон 1, 2 ,3 рассматривается зона 0, в которой при t >300 С образуется слой угля с неоднородной пористой стуктурой с усадочными трещинами. Этот переугленный слой древесины обладает более низкими, по сравнению с небугленной древесиной, теплофизическими характеристиками: коэффициентом теплопроводности , удельной теплоемкостью . Процесс обугливания происходит последовательно, распространяясь от поверхностных слоев вглубь сечения элемента, что приводит к уменьшению его размеров. 

Скорость обугливания различных пород древесины колеблется в пределах от 0,6 до 1,0 мм/мин и зависит от: изменения и продолжительности температурного режима; плотности и влажности древесины; количества сторон обогрева деревянного элемента, а также размеров его сечения и шерховатости поверхности. С увеличением плотности, влажности древесины и размеров сечения деревянного элемента скорость обугливания снижается, а с увеличением темпратуры нагревающей среды при пожаре, притока воздуха, количества сторон обогрева сечения и шерховатости поверхности их плоскостей скорость обугливания древесины возрастает. По сравнению с клееной древесиной, скорость обугливания цельной древесины выше. С увеличением продолжительности температурного воздействия скорость обугливания снижается.

Для элементов прямоугольного сечения скорость обугливания древесины зависит от отношения высоты сечения h к его ширине b. Так при обогреве элемента стрех сторон при h/b=1 (квадратное сечение) скорость обугливания V боковых гранений равна скорости обугливания нижней грани (Vбок=V), а для отношения h/b=3,4 — Vниз = 1,3Vбок.

Обработка поверхности элементов деревянных конструкций огнезащитными составми задерживает начало обугливания древесины и не влияет на скорость её обугливания. В элементах прямоугольного сечения более интенсивно обугливаются углы сечений, скругление которых наблюдается через 10-15 мин после начала карбонизации древесины. При тепловом воздействии на элементы деревянных конструкций кроме уменьшения размеров рабочего сечения в результате обугливания древесины наблюдается снижение её прочности и упругих характеристик. Неравномерное распределение температуры по сечению приводит к тому, что величины механических и теплофизических характеристик в различных точках данного сечения изменяются неодинаково. Зависимость изменения прочности и модуля упругости необуглившейся древесины от температуры, по результатам проведенных исследований, показаны на рис. 4.19.

Методика расчета СП 64.13330.2011

В приложении К «Пожарно-технические требования к конструкциям из древесины» Свода правил СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» (Актуализированная редакция СП II-25-80) приведены основные закономерности расчета пределов огнестойкости деревянных конструкций:

— температура начала обугливания древесины составляет 270 С;

— эта температура достигается на поверхности древесины через 4 мин поле начала стандартного теплового воздействия пожара;

— условная скорость обугливания (скорость перемещения фронта обугливания), включающая влияние угловых закруглений, для древесины хвойных пород ледует принимать постоянной, равной 0,7 мм/мин;

— за фронтом обугливания температура древесины снижается по гиперболическому закону;

 Расчетное сопротивление древесины в условиях пожара определяется по формуле

где mдл = 0,8 — учитывает время пожара 15-120 мин.

Методика расчета (И.Л. Мосалков, Г.Ф. Плюснина, А.Ю. Фролов)

В таблицах 12 и 14 Пособия к СНиП II-2-80 даны значения пределов огнестойкости и пределов распространения огня, полученных экспериментальным путем, для различных типов несущих и ограждающих конструкций, выполненных из древесины и материалов на её основе. Однако необходимо учесть, что в этих таблицах не указаны причины и места разрушений рассматриваемых конструкций при огневом воздействии. К таким причинам относят уровень нагрузки, действующей на конструкци, и вид напряженного состояния. Отсутствие этих данных затрудняет более точную оценку возможности применения рассматриваемых типов деревянных конструкций при строительстве объектов с точки зрения требований противопожарных норм, а также разработку мероприятий по их огнезащите. Кроме того, в указанных таблицах представлена далеко не вся номенклатура конструкций, изготовленных из клееной или цельной древесины, которые применяются в практике строительства. В связи с этим, в ряде случаев, возникает необходимость оценить несущую способность и предел огнестойкости деревянных конструкций расчетным путем.

Расчет предела огнестойкости элементов деревянных конструкций

Изменение в условиях пожара прочностных, а для древесины и геометрических характеристик сечений, способствует снижению несущей способности элементов и узлов деревянных конструкций. Нормальные и касательные напряжения в сечениях при этом увеличиваются. Предельное состояние элемента деревянных конструкций при пожаре наступает в случае достижения нормальными (касательными) напряжениями от нормативной нагрузки значения величины нормируемой прочности (расчетного сопротивления) или снижения несущей способности элемнта до величины внутреннего силового фактора. На рисунке 4.21 показаны графики изменения напряжений в сечении элемента от глубины обугливания древесины и снижения их несущей способности от времени действия пожара.

Лаборатория деревянных конструкций (ЛДК)

Лаборатория деревянных конструкций (ЛДК)

Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций (ЦНИИСК) им. В.А. Кучеренко

     Заведующий лабораторией, кандидат технических наук

     Погорельцев Александр Алексеевич

     Тел.:

     8 (499) 174-77-45

     E-mail: [email protected]

Деревянные конструкции, разработанные в нашем институте, украшают сегодня тысячи объектов и надёжно служат людям.

Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко успешно занимается исследованиями, развитием и совершенствованием методов использования древесных материалов в строительных целях. В этой сфере у наших специалистов практически нет конкурентов. С активным участием лаборатории созданы многие объекты на основе применения новых эксклюзивных технологий ЦНИИСК для клеёных, большепролётных деревянных конструкций. С помощью института и сотрудников ЛДК восстановлены уникальные бетанкуровские фермы Центрального выставочного зала «Манеж» в Москве после пожара. В лаборатории разработана инновационная «Система соединений ЦНИИСК», на основе которой были спроектированы и построены более 1000 зданий и сооружений различного назначения, включая уникальные. Применение древесины в строительстве позволяет:

• получить наилучшие акустические, декоративные и экологические характеристики;

• обеспечить пластику форм гнутоклееных конструкций;

• получить химически устойчивые и долговечные сооружения в условиях агрессивной среды;

• повысить надежность и эффективность конструкций в сейсмически активных районах;

• обеспечить радиопрозрачность сооружений.

Основные направления работы лаборатории деревянных конструкций:

• исследование физико-механических характеристик и свойств древесины и строительных материалов на её основе;

• исследование свойств и совместимости влаго-, био-, огнезащитных материалов для строительной древесины;

• разработка, расчет, исследование новых конструкций, их соединений, и узлов;

• испытание строительных конструкций из древесины;

• экспертиза проектов зданий и сооружений с применением деревянных конструкций;

• обследование и составление заключений по состоянию деревянных конструкций;

• разработка проектов по усилению и реконструкции каркасов из древесины;

• разработка каркасов зданий и сооружений из деревянных конструкций различного назначения пролетами от 6 до 100м на стадиях «П», «КД», «КДД»;

• научно-техническое сопровождение проектов и строительства объектов на всех стадиях до сдачи в эксплуатацию, включая мониторинг;

• сертификация производства строительных деревянных конструкций;

• исследование и разработка СТО новых видов соединительных элементов и конструкций;

• разработка СНиП, ГОСТ, рекомендаций, СТУ и других нормативных документов.

Отдел инновационных строительных конструкций и домостроительных технологий (ОИСКиДТ)

Центр исследований сейсмостойкости сооружений (ЦИСС)

Лаборатория деревянных конструкций (ЛДК)

Лаборатория Динамики Сооружений (ЛДС) (№18)

Лаборатория Испытания Конструкций (ЛИК)

Лаборатория кирпичных, блочных и панельных зданий (ЛКБПЗ)

Лаборатория легких конструкций и теплоизоляционных материалов (ЛЛК и ТМ)

Лаборатория металлических конструкций (ЛМК)

Лаборатория надёжности сооружений (ЛНС)

Лаборатория обследования и усиления сейсмостойких конструкций (ЛОУСК)

Лаборатория противопожарных исследований, сертификационных испытаний и экспертизы в строительстве (ЛПИ)

Лаборатория реконструкции уникальных каменных сооружений (ЛРУКС)

Лаборатория сейсмостойких сооружений и инновационных методов сейсмозащиты (ЛССИМС)

Центр исследований сейсмостойкости сооружений (ЦИСС)

Лаборатория автоматизации исследований и проектирования сооружений (ЛАИПС)

Лаборатория надежности фасадов и теплоизоляционных фасадных систем (ЛНФ)

Лаборатория экспериментальных исследований, мониторинга и проектирования сейсмостойких сооружений (ЛЭИМПСС)

Научное экспериментальное бюро, экологической безопасности в строительстве (НЭБ ПБС)

Клееные дощатые конструкции — Производство конструкций из дерева

Клееные дощатые конструкции

Категория:

Производство конструкций из дерева

Клееные дощатые конструкции

К числу простейших и наиболее освоенных конструкций из древесины и синтетических материалов относятся клееные дощатые балки. Их делают длиной 6… 18 м прямоугольного и двутаврового сечения, с параллельными поясами и двускатные (рис. 1). Прямоугольное сечение образуется склейкой досок одинаковой ширины, собранных в пакет. Ширина сечения обычно 14… 18 см, но в балках значительных пролетов может достигать и 30 см. В этом случае пакет собирают, стыкуя доски по ширине с расположением стыков вразбежку (рис. 1, а).

Рис. 1. Схемы клееных дощатых балок

Двутавровое сечение образуется послойной склейкой пакета из досок различной ширины (рис. 1, б). Двускатные балки из досок (рис. 1, в) имеют обычно прямоугольное сечение; устройство ската достигается постепенным укорочением досок, собираемых в пакет. Образующиеся при этом ступеньки заклеивают треугольными вставками или обрезают ручной электропилой, а поверх скатов прибивают антисептированные доски или гидроизоляционный материал. Балки применяют в покрытиях производственных зданий (рис. 2, а), а также для устройства автодорожных и пешеходных мостов (рис. 2, б). Для повышения жесткости балок и снижения влияния сучков в наиболее напряженных зонах балки армируют стальной или стеклопластиковой арматурой.

Более сложны по исполнению клееные дощатые рамы (рис. 3). Они состоят из вертикальных элементов — стоек и наклонных — ригелей. Соединение ригеля со стойкой (карнизный узел) может быть жестким или относительно податливым. К первому типу относятся гнутоклееные рамы, а также рамы из прямолинейных дощатых блоков и клеевым соединением в карнизном узле. Второй тип представляют рамы из прямолинейных блоков, скрепляемых в карнизном узле накладками на болтах или шурупах, деревянными схватками, выпусками арматуры и т. п. Рамы работают преимущественно как трехшарнирные конструкции, состоящие из двух Г-образных частей. При изготовлении гнутоклееных рам в месте переходов от ригеля к стойке доски изгибают по весьма малому радиусу, поэтому толщина досок должна быть не более 14… 19 мм. Требуемое расчетом уменьшение высоты сечения от карниза к коньку и от карниза к пяте достигается укладкой разных по длине досок с последующим опиливанием уступов или образованием одного уступа при переходе от карниза к ригелю (рис. 3, а, б).

Рис. 2. Покрытие производственного корпуса (а) и пешеходный (Мост пролетом 18 м (б), выполненные из клееных дощатых балок

Рис. 3. Схемы клееных дощатых рам:
а — гнутоклееные с опиленными кромками ригеля и стойки; б —то же, с уступом в ригеле; в — из прямолинейных блоков на парных схватках с подкосами

Рис. 4. Схемы клееных дощатых арок:
а — кругового очертания; б — стрельчатой; в — треугольной с затяжкой; г — то же, с опиранием на фундамент

Соединение прямолинейных ригеля и стойки на клею для образования жесткого карнизного узла возможно только в заводских условиях на специальных установках при тщательной подгонке блоков. Другие соединения ригеля с остойкой — при помощи накладок на болтах и шурупах парными деревянными схватками (рис. 3, в) обладают некоторой податливостью.

В промышленном и гражданском строительстве применяют также клееные дощатые арки кругового (рис. 4, а) и стрельчатого (рис. 4, б) очертания, собираемые из блоков прямоугольного сечения. Такими арками перекрывают пролеты от 12 до 100 м. Арки могут быть двух- и трехшарнирными, причем последние встречаются значительно чаще. Распор большепролетных арок передается на бетонные фундаменты стальными шарнирами. У арок малых пролетов (12…18 м), устанавливаемых на стенах, столбиках, колоннах, распор воспринимается затяжками из круглой стали или парных уголков. В замке трехшарнирные арки соединяются накладками на болтах, стальными или пластмассовыми шарнирами, штырями. Применение большепролетных дощатых арок (рис. 5, в) затрудняется сложностью их транспортирования, а также необходимостью иметь большие производственные площади для изготовления.

Радиально поставленные гнутоклееные арки, сходящиеся к верхнему опорному кольцу, образуют ребристый купол. По ребрам укладывают клееные фанерные или стеклопластиковые панели, образующие поверхность купола. В ребристо-кольцевых куполах имеются дополнительно кольцевые прогоны, воспринимающие, как ярусные затяжки, растягивающие кольцевые усилия в конструкции. Более пригодны для индустриального изготовления треугольные арки из прямолинейных клееных блоков (см. рис. 4, в). Блоки склеивают из досок толщиной 30…35 мм. В замке арок блоки соединяют деревянными накладками на болтах. Затяжки делают из профильной или арматурной стали с подвесками. Треугольные арки применяют преимущественно для складских зданий.

Рис. 5. Монтаж покрытия с применением клееных дощатых арок кругового очертания

По технологии изготовления к аркам близки комбинированные металлодеревянные фермы с верхними поясами из клееных блоков. Различают фермы треугольные, прямоугольные (с параллельными поясами), пятиугольные двускатные, трапециевидные односкатные, сегментные (верхний пояс которых очерчен по дуге окружности) и многоугольные (верхний пояс ломаный, вписывающийся в дугу окружности) (рис. 6). Элементы комбинированных ферм изготовляют в заводских условиях, а их монтаж или укрупнительную сборку производят на строительной площадке. Комбинированными

фермами перекрывают пролеты 12…30 м. Фермы треугольного, прямоугольного, трапециевидного очертания собирают из однотипных прямолинейных клееных блоков и унифицированных элементов решетки. Сегментные фермы собирают из криволинейных унифицированных клееных блоков, деревянных элементов решетки и металлического нижнего пояса. Применяют также фермы: с неразрезным верхним поясом, на вклееных стальных стержнях; дощатые фермы на металлических зубчатых пластинах, метал-лодеревянные структурные конструкции.

Реклама:

Читать далее:

Клееные фанерные конструкции

Статьи по теме:

Транспортирование деревянных конструкций

Категория: Деревянные конструкции

Транспортирование деревянных конструкций

При транспортировании деревянные конструкции и изделия должны быть защищены от увлажнения, а также от нагревания солнечными лучами во избежание растрескивания древесины или расслоения клеевых швов. При перевозке несущих клееных деревянных конструкций в зависимости от их габаритов используют бортовые автомобили, автопоезда с прицепами, колонновозы, балковозы и фермовозы. Конструкции укладывают на транспортные средства, обеспечивая их устойчивое положение и опирание, по возможности близкое к проектному. Погружаемые изделия должны прочно закрепляться и увязываться пеньковым канатом, сжимами и т.д. Гнутоклееные деревянные рамы перевозят по 4—5 комплектов одновременно.

При перевозке в железнодорожных вагонах рамы ставят вертикально стойками вверх в два ряда по высоте, отступив от продольной стены вагона на 650 мм. Рамы ставят на деревянные подкладки, раставленные примерно через 3 м. Второй по высоте ряд рам отделяется прокладками 5×15 см, которые расположены строго над подкладками. Центр тяжести пакета гнутоклееных рам должен находиться в вертикальной плоскости симметрии платформы. Рамы прикручивают к прокладкам и крюкам платформы мягкой проволокой для крепления грузов, изготовляемой из круглой горячекатаной стали диаметром 6 мм. Проволока не должна иметь перекручин, расслоений и других дефектов. Толщину проволочных скруток определяют с учетом продольных, поперечных и вертикальных инерционных сил, ветровой нагрузки, сил трения и собственного веса рам (общая масса 10 т, масса одной рамы — 500 кг). Сбрасывание конструкций с платформ вагонов и кузовов автомобилей не допускается.

Панели перевозят в вертикальном и горизонтальном положениях в специально оборудованных автомобилях или прицепах. Между панелями укладывают деревянные прокладки, надежно закрепляют во избежание продавливания обшивки панели. Наиболее осторожно следует перевозить панели с асбестоце-ментными обшивками.

Рис. 1. Укладка гнутоклееных рам в железнодорожный вагон-платформу

Металлические части (закладные детали, болты, гайки и др.) должны быть скомплектованы и упакованы в ящики. При подъеме, погрузке и разгрузке конструкций следует применять кран с захватом для монтажных петель и специальные траверсы.

Панели с применением арболита и фибролита транспортируют в пакетах, скрепленных деревянными рамками, или в контейнерах по 14—20 шт. Асбестоцементные плиты и листы при перевозке также помещают в специальные контейнеры (рис. 2). Волнистые листы укладывают в стопы и надежно закрепляют во избежание повреждений. Фанеру для перевозки упаковывают в отдельные пачки по маркам, размерам, сортам.

Рис.10.2. Перевозка асбестоцементных плит и листов в контейнере

Каждую пачку фанеры покрывают сверху и снизу обложками из низкосортной фанеры, шпона или плетенками из шпона с применением деревянных планок. Масса пачки не более 80 кг. Древесные слоистые пластики также упаковывают в фанерные подкладки и перевязывают веревкой. Толстолистовые пластики могут транспортироваться без упаковки.

Тонколистовую сталь размером до 750×1500 мм включительно упаковывают в пачки массой не более 80 кг. Транспортируют и хранят в условиях, исключающих воздействие атмосферных осадков и влаги. Не допускается перевозить оцинкованную сталь в вагонах, загрязненных минеральными удобрениями, поваренной солью, селитрой.

Алюминиевые листы укладывают в сплошные или решетчатые деревянные ящики или специальные контейнеры с металлическими или деревянными брусками (влажность брусков должна быть не более 18%). Упаковка должна полностью исключать непосредственный контакт металла с деревом и доступ влаги к металлу. Масса упакованного ящика — не более 500 кг, а контейнера — не более 1000 кг. На ящиках или бирках делают надпись «Боится сырости». Алюминиевые листы перевозят в крытых вагонах. При перевозке автотранспортом ящики должны быть накрыты брезентом. Грузоподъемность транспортных средств рассчитывают, исходя из средних норм массы материалов.

Деревянные конструкции — Транспортирование деревянных конструкций

Современные конструкции из древесины, фанеры и LVL. Интерактивные примеры проектирования (адаптация к MathCad-15)

Введение … 5;

Пример 1.1. Сбор нагрузок от элементов покрытия для несущих ДК и КДК … 7;

Пример 1.2. Подсчет снеговых нагрузок на односкатных, двускатных или сводчатых крышах с уклоном в коньке более 15 градусов … 11;

Пример 1.3. Подсчет снеговых нагрузок на скатах сводчатых крыш с уклоном скатов в коньке менее 15 градусов … 15;

Пример 2.1. Плита покрытия на деревянном каркасе с обшивками из асбестоцемента, ДСП, OSB или ЦСП с креплением на шурупах … 20;

Пример 2.2. Плита покрытия клеефанерная с дощатыми ребрами и фанерными обшивками … 29;

Пример 2.3. Плита покрытия с клеефанерными ребрами и фанерными обшивками … 38;

Пример 3.1.1. Балка клеедощатая двускатная … 47;

Пример 3.1.2. Балка клеедощатая двускатная, армированная стальной арматурой … 65;

Пример 3.2.1. Балка клеедощатая двускатная одноконсольная … 84;

Пример 3.2.2. Балка клеедощатая двускатная одноконсольная, армированная стальной арматурой … 103;

Пример 3.3. Балка гнутоклееная двускатная постоянной высоты сечения … 125;

Пример 3.4. Балка гнутоклееная двускатная переменной высоты сечения … 142;

Пример 3.5. Балка клеефанерная двускатная с плоскими стенками … 164;

Пример 3.6. Балка из LVL двускатная прямоугольного сечения … 178;

Пример 4.1.1. Стойка клеедощатая балочно-стоечной поперечной рамы с ригелем из прямолинейной клееной балки … 191;

Пример 4.1.2. Стойка клеедощатая балочно-стоечной поперечной рамы с ригелем из гнутоклееной балки … 200;

Пример 4.4.1. Жесткий узел крепления стойки к фундаменту конструкции НИСИ … 210;

Пример 4.4.2. Жесткий узел крепления стойки к фундаменту деревянными накладками на нагелях конструкции ЛИСИ … 216;

Пример 4.4.3. Жесткий узел крепления стойки к фундаменту анкерными стальными тяжами на приклеенных деревянных накладках. … 221;

Пример 4.4.4. Жесткий узел крепления стойки к фундаменту с приклеенными деревянными накладками и анкерными болтами … 226;

Пример 4.4.5. Жесткий узел крепления стойки к фундаменту с помощью вклеенных стержней в уширения опорной части … 231;

Пример 5.1.1. Рама клеедощатая трехшарнирная типа «клюшка» переменной высоты сечения (линейный расчет, симметричное загружение) … 238;

Пример 5.1.2. Рама клеедощатая трехшарнирная типа «клюшка» переменной высоты сечения (нелинейный расчет, симметричное загружение) … 255;

Пример 5.2. Рама трехшарнирная клеедощатая с карнизным узлом на нагелях, поставленных по кругу … 272;

Пример 6.1. Арка клеедощатая трехшарнирная кругового очертания (линейный и нелинейный расчеты) … 291;

Пример 6.2. Арка клеедощатая трехшарнирная стрельчатого очертания (линейный и нелинейный расчеты) … 305;

Пример 6.3. Арка клеедощатая трехшарнирная пологого очертания (линейный и нелинейный расчеты) … 319;

Пример 6.4. Арка треугольная трехшарнирная из LVL с затяжкой (линейный и нелинейный расчеты) … 333;

Пример 6.5.1. Коньковый узел трехшарнирной арки/рамы с металлическими накладками (прокладками) … 345;

Пример 6.5.2. Опорный узел трехшарнирной арки/рамы с металлическими накладками (прокладками) … 363;

Пример 6.5.3. Коньковый узел трехшарнирной арки/рамы с деревянными накладками (прокладками) на болтах … 368;

Пример 8.1.1. Расчет предела огнестойкости клеедощатой двускатной балки … 368;

Пример 8.1.2. Расчет предела огнестойкости двускатной балки из LVL … 378;

использование в строительстве Как гнуть дерево в домашних условиях

Не смотря на всю свои крепость и прочность, деревянные детали можно легко и просто согнуть, если вдруг в процессе строительства потребуется какая-то особенная, и оригинальная детали овальной или круглой формы. Дерево при правильной обработке легко поддается изменению своей формы, и провести данную процедуру можно своими собственными силами, не прибегая к помощи профессионалов.

Виды работы

Различают два основных способа согнуть дерево до нужной формы, и один из них холодных, другой горячий. Как видно из названия, способы различаются лишь использование горячих температур, по эффективности оба эти способа совершено одинаковые, просто горячий способ фиксации дерева проходит гораздо быстрее. Для каждого способа потребуется клей, пва или обойный, смотря, что будет под рукой, ничего специально покупать не нужно. И с помощью металлических деталей можно создать своеобразный пресс или каркас, который будет удерживать дерево в нужной форме. Для того чтобы согнуть брус необходимо смазать его клеем, сильно и тщательно, не боясь, что дерево от этого станет влажным. На самом деле, под воздействием клеевого раствора вся лишняя влага уйдет из дерева, и оно станет еще более прочным и крепким, что крайне важно. После того, как брус был смазан клеем, его нужно закрепить с помощью инструментов в нужной форме, и в случае холодного процесса работы просто оставить сушиться закрепленным. Если вы выбираете горячий, то брус стоит накрыть обычной пленкой, чтобы он быстрее высушился, и испарилась вся влага.

Долговечность

Какой бы способ не был выбран, оба они эффективные и действуют одинаково. Брус полностью фиксируется в своей новой форме, и больше не вернется в старую. Гнуть мокрый брус от клея можно максимально, не боясь, что он сломается. И в результате вы получите оригинальный и красивый предмет интерьера или деталь для создания еще более привлекательного интерьера дома или его фасада. Согнутый клеем брус даже не нужно будет ничем обрабатывать для долговечности, что крайне удобно. Влага не будет пропитываться сквозь клеевой раствор, а насекомые не станут покушаться на такое дерево, в котором клея будет гораздо больше. Именно поэтому такой способ самый оптимальный и практичный, если срочно нужно согнуть деревянный брус.

Многих владельцев частных домов, не устраивает традиционная форма крыш и стандартные размеры построек. Дерево предоставляет очень широкие возможности строительства, и одна из них – возведение куполообразных сооружений с помощью гнутых конструкций, которые позволяют создавать самые оригинальные и необычные очертания зданий с использованием криволинейных поверхностей. Кроме этого, гнутоклееный брус обладает еще многими дополнительными преимуществами.

Сферы применения гнутых элементов из дерева в строительстве

Данный материал применяется не только в жилом строительстве, но и при возведении хозяйственных и промышленных сооружений.

Гнутый брус расширяет горизонты в сфере проектировки и воплощения конструкций, позволяя решать следующие задачи:

• Гнутый брус позволяет реализовать перекрытие больших расстояний между стенами, так как из него изготавливают балки, фермы и другие разновидности конструкций для монтажа кровли. Это позволяет возводить склады, здания для содержания животных в крупных фермерских хозяйствах и иные сооружения, которым требуется большая площадь;
• Дерево устойчиво к различным факторам воздействия, поэтому конструкции из гнутоклееной древесины применяют для строительства складов;

Важно! Поскольку дерево, пропитанное специальными составами, не гниет и совершенно не подвергается коррозии, оно становится даже более надежным, чем металл.

• Данный материал используют при возведении теплиц и парников, так как с его помощью можно создавать прочные и устойчивые конструкции удобной формы и большой площади;
• Самый распространенный способ применения: гнутый клееный брус – материал для кровель необычной формы и куполов;

• Гнутый клееный брус дает возможность строить и малые архитектурные сооружения: с купольной крышей станут отличным украшением для участка, они смотрятся оригинально и необычно.

Купольное строение кровли не только необычно и красиво с эстетической стороны, оно выгодно и по другим причинам. На такой крыше не будет скапливаться снег, она очень слабо нагревается от солнца и не создает большой нагрузки на стены. Неслучайно именно такой тип кровли применяется с древнейших времен.

Изготовление гнутых конструкций

Как согнуть брус, чтобы древесина не дала трещин, а сам материал принял необходимую геометрическую форму? Изготовлением гнутого бруса занимаются в промышленных условиях, но с другой стороны такую работу можно попробовать выполнить и своими руками.

Выгибание древесины – это достаточно сложный технологический процесс, при котором древесина подвергается воздействию сразу нескольких факторов. Эта работа требует определенного навыка и строгого соблюдения технологии, иначе изделие окажется очень непрочным.

Обычно для изготовления гнутых форм используются лиственные породы дерева, так как они более пластичны и легче подвергаются обработке. В качестве основных пород используются дуб, ольха, клен, ясень и т.д.

Хвойные породы для этого применяются крайне редко. Большую часть гнутых заготовок для мебели и для других изделий изготавливают из березового шпона, такой материал составляет около 60% всех гнутоклееных заготовок. Примерная инструкция по сгибанию древесины выглядит следующим образом:

Основы технологии изготовления гнутых элементов

Основой в сгибании древесины становится гидротермическая обработка, то есть одновременное воздействие пара и высокой температуры.

Такая обработка увеличивает пластические свойства древесины, в результате чего она приобретает повышенную гибкость, и можно менять ее форму, не вызывая при этом повреждений самой структуре материала.

Самые высокие пластические способности древесина приобретает тогда, когда ее влажность достигает 30%, а температура в сердцевине заготовки – 100 градусов. Добиться таких показателей в домашних условиях непросто, тем более что пропаривание должно быть длительным. Брус, имеющий сечение 3,5 см необходимо пропаривать не менее 1,5 часов, чтобы он стал гибким.

Схема изготовления гнутого бруса

• Заготовку помещают на шину и тщательно прикрепляют, после чего пропаривают необходимое время. Заготовки снабжают специальными коническими или прямоугольными пропилами, которые позволят древесине изогнуться;

• Подготовленный материал сгибают до достижения необходимой кривизны с помощью шины и пресса;
• Все еще прикрепленная к шине заготовка отправляется в сушку, где она приобретает влажность, подходящую для строительных работ.

В результате, заготовка приобретает нужный радиус кривизны, и ее можно использовать и для строительства, и для изготовления деревянных элементов внутреннего интерьера. Гнутоклееный брус изготавливают, совмещая два процесса: ламели изгибаются и тут же склеиваются в единый блок.

В конечном итоге, материал сохраняет все положительные , приобретая при этом особую форму. Технология позволяет создавать самые разнообразные формы с различным радиусом изгиба.

Гнутье — это один из методов изготовления красивых и прочных деталей из древесины, например, для мебели. Домашнему мастеру вполне под силу освоить такую технологию, Гнутая деталь значительно прочнее выпиленной, на ее изготовление расходуется меньше древесины, а на выпиленных поверхностях получаются полуторцевые и торцевые срезы, усложняющие дальнейшую обработку и отделку деталей.

Различают три способа гнутья древесины. Один из них — наиболее известный заключается в предварительной пропарке древесины с последующим приданием ей требуемой формы в мощных прессах. Этот горячий способ гнутья применяют в основном в серийном производстве, например, стульев.

Наряду с ним, особенно в домашних условиях, практикуют два других способа гнутья древесины, но уже в холодном состоянии.

1. Первый — гнутье цельной древесины
   с предварительным выполнением надрезов по изгибу.
2. Второй — гнутоклеение, при котором гнутую деталь получают методом давления в пресс-формах из заготовки, представляющей собой пакет из нескольких слоев промазанных клеем тонких полос древесины.
3. При гнутье вторым способом — с надрезами — в заготовке на глубину в 2/3-3/4 ее толщины пропиливают узкие, параллельные друг другу пазы, после чего придают заготовке желаемую форму.

Максимальный радиус изгиба зависит от глубины надрезов (и соответственно от толщины заготовок), расстояния между ними и от гибкости древесины. Надрезы производят как параллельно, так и перпендикулярно волокнам. Эту рабочую операцию выполняют с помощью торцовочной или ручной дисковой пилы с направляющим упором. Если нет специального инструмента, годится и обычная ножовка по дереву. Главное, чтобы глубина надрезов была одинаковой.

СКЛЕИВАНИЕ С ОДНОВРЕМЕННЫМ ГНУТЬЕМ

При гнутье древесины
волокна на внутренней стороне сжимаются, а на внешней — растягиваются. Сжатие волокон древесина «переносит» сравнительно легко, особенно если ее предварительно пропарить. Растянуть же ее практически невозможно.

Гибкость зависит также от породы дерева и толщины заготовок. Например, твердая древесина из умеренных климатических зон — бук, дуб, ясень, вяз — поддается гнутью легче, чем тропические древесные породы (махагони, тиковое дерево, сипо и пр.). Хвойные же для этого слишком жестки.

Величину сопротивления сгибаемой древесины до момента ее разрушения определяют соотношением 1:50, т.е. радиус изгиба должен не менее чем в 50 раз превышать толщину заготовки. Например, заготовка толщиной 25 мм требует радиуса не менее 1250 мм. Чем тоньше древесина, тем проще она гнется. Поэтому там, где это возможно, целесообразно делать деталь соответствующей формы путем гнутоклеения (рис. 1).

При этом способе отдельные полосы древесины одинаковой толщины и ширины проклеивают, укладывают в несколько слоев так, чтобы их волокна были расположены параллельно, и помещают в пресс-форму, изготовленную из твердой древесины. Матрицу и пуансон пресс-формы сжимают струбцинами и оставляют пакет в таком положении, пока не высохнет клей.

Толщина склеиваемых друг с другом полос может колебаться в пределах 1-6 мм опять же в зависимости от требуемого радиуса изгиба. Для проклеивания слоев подойдет клей холодного отвердения. Если гнутоклееные заготовки предназначены для использования в наружных конструкциях, лучше всего взять водостойкий клей.

ГНУТЬЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЗАЖИМНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ПРЕСС-ФОРМ

Чтобы определить допустимую толщину подлежащих гнутью полос шпона или планок (при большей толщине древесина может сломаться), необходимо знать наименьший радиус изгиба. Больше всего древесина деформируется на внутренней стороне места изгиба. Поэтому измерять всегда нужно именно здесь.

В качестве вспомогательного приспособления целесообразно пользоваться шаблоном, который можно изготовить самому. Для определения радиуса изгиба берем обычный школьный циркуль и чертим на кальке несколько окружностей (с небольшим возрастанием их радиуса), имеющих общий центр. В итоге получаем шаблон. Прикладываем его к поверхности изгиба, например, пресс-формы и смещаем, пока не найдем подходящую окружность наибольшего диаметра. Ее радиус измеряем на шаблоне. Полученное значение делим на 50. Частное от деления и будет максимально допустимой толщиной полосы планки или шпона.

При работе с пресс-формами изгиб на наружной стороне заготовки должен быть более плавным, чем на внутренней. В этом случае чертим из одного центра две окружности, радиусы которых разнятся на общую толщину материала полос.

Труднее всего обстоит дело, когда требуется согнуть деталь сложной конфигурации с разными радиусами изгиба. Здесь изгибы для внутренней или наружной стороны заготовки можно построить свободно, если ее форма не привязана к обводам какого-либо предмета мебели.

Линию для второго пропила (первый — в начале изгиба) можно в этом случае построить так. Отмерим циркулем общую толщину склеиваемых слоев, проведем им окружность на твердом картоне, вырежем круг и приложим его в нескольких местах к линии первого пропила. При этом прикладываем круг так, чтобы он соприкасался с первой линией, и чертим его контур соответственно на противоположной стороне. Вторая линия пропила будет сквозной связью между этими вспомогательными линиями.

ТЕХНОЛОГИЯ ГНУТЬЯ С ВЫПОЛНЕНИЕМ НАДРЕЗОВ НА ЗАГОТОВКАХ

При определении числа запиливаемых на заготовке надрезов для гнутья по известному радиусу (оно зависит еще и от ширины паза и породы древесины) пользуемся вспомогательной конструкцией. Для этого берем брусок, аналогичный заготовке (рис. 2). Выпиливаем на нем один единственный надрез с глубиной в 2/3-3/4 толщины бруска. На листе бумаги проводим прямую и отмечаем на ней точку надреза.

Кладем брусок на бумагу так, чтобы его нижняя кромка до надреза совпала с прочерченной линией и отмеченной точкой места надреза, и крепим брусок струбциной к рабочему столу. Откладываем на линии и бруске расстояние требуемого радиуса b и сгибаем брусок, пока верхние кромки надреза не сомкнутся. Расстояние а между концом линии и меткой на бруске будет расстоянием между отдельными надрезами, которые можно разметить на заготовке.

Если надрезы необходимо запилить на наружной стороне заготовки, расстояние между ними и соответственно их число определяем таким же способом. Заготовку сгибаем настолько, насколько это позволяет эластичность древесины. Если пробный кусок дерева сломается, то этого можно ожидать и от закрепленной в пресс-форме заготовки.

По материалам журнала «Делаем сами»

Трудно изготавливать криволинейные мебельные конструкции рам, а изгибы большой крутизны, вырезанные из прямолинейных секций древесины, потребуют сложных технологических приемов, чтобы избежать слабости короткого волокна и больших, экономически невыгодных отходов. Однако с помощью приемов сухого или влажного сгибания можно вполне экономично получать сложные криволинейные формы, а поскольку при этом волокна будут идти вдоль изгиба, а не поперек него, законченное изделие будет более прочным. Сухое гнутье предусматривает предварительное разделение древесины на тонкие секции, но более толстые детали можно изгибать с помощью вымачивания или обработки паром.

Гнутые стулья для кафе и кресла-качалки Майкла Тонети классический пример гнутой мебели, изготовленной с помощью пропаривания, а в тридцатых годах XX века мебель из клееных слоистых материалов стала элементом высокой моды, после изобретения промышленных способов производства различных сортов фанеры. Как гнуть с помощью пара, так и использование послойного изгиба может быть осуществлено в домашней мастерской, и оба способа продолжают применяться в промышленности для производства мебели под старину, а также искусными мастерами-дизайнерами.

Пропаренная древесина
может гнуться со сравнительно большой крутизной изгиба. Пар размягчает древесные волокна в достаточной мере для того, чтобы согнуть их и прижить к шаблону требуемой формы. Может потребоваться значительное усилие для сгибания, но это вполне достижимо и в домашней мастерской при использовании базового оборудования. Потребуется изготовить шаблон, прижимной хомут и паровую камеру. Сгибание древесины нельзя отнести к точным процедурам. Существует множество вариантов, и зачастую метод проб и ошибок является единственно возможным способам получения требуемого результата.

Тонкие деревянные заготовки не требуют предварительной подготовки. Минимальный радиус, на который можно ее согнуть, будет зависеть от толщины и естественных свойств породы дерева. Тонкая древесина при отсутствии ограничителей деформации (и виде, например, шаблона) при свободном сгибании примет форму кольца, если свести вместе концы заготовки. Для получения большей крутизны изгиба древесину требуется пропарить и «выдержать» зафиксированной на шаблоне, чтобы она, приняв нужную форму, стабилизировалась в этом положении благодаря внутренней остаточной деформации. Когда сгибается толстая древесина, необходимо ограничить растяжение внешних слоев, чтобы предотвратить их отщепление или разрушение. Описанный здесь метод предназначен для гнутья сравнительно толстых деревянных заготовок.

Подготовка древесины

Для сгибания выбирайте прямослойную древесину без сучков и трещин. Любой дефект или недостаток потенциально является слабым местом, поэтому возможны определенные неудачи. Существуют десятки сортов древесины, которые успешно гнутся с помощью пара, и многие из них это твердые породы. В таблице ниже можно найти короткий перечень пригодных видов материала для гнутья. Можно гнуть и хорошо просушенную древесину, но свежесрезанная древесина поддается такой обработке легче. Древесина атмосферной выдержки гнется лучше, чем древесина камерной или печной сушки. Если древесина слишком сухая и плохо поддается обработке, можно вымочить ее в течение нескольких часов перед пропариванием.

В зависимости от вида заготовки можно заранее обрезать ее по размеру или сделать это пилой, стругом или скобелем после изгибания. Последний метод часто используется при производстве гнутой мебели тина виндзорских стульев и кресел. Древесина с ровной и гладкой отделкой поверхности менее подвержена расслаиванию и сделает окончательную отделку всего изделия легче. Сырая древесина дает усадку больше, чем выдержанная, а при обработке на токарном станке до изгиба имеет тенденцию принимать при высыхании овальную форму в сечении. Вне зависимости от формы и размеров делайте длину заготовки больше длины готового изделия приблизительно на 100 мм. Тогда в случае расслаивания или раскалывания концов после изгибания можно будет обрезать поврежденные участки.

Для расчета длины сделайте чертеж формы изгиба в масштабе 1:1. Измерьте внешнюю сторону изогнутой детали, чтобы получить правильное значение ее длины. Эго позволит излишне не растягивать внешние волокна, что могло бы привести к растрескиванию под воздействием внутренних напряжений. Размягченные внутренние волокна смогут сжаться в достаточной степени, чтобы принять форму меньшего внутреннего изгиба.

Ключевым моментом в изготовлении крутого изгиба является использование гибкого прижимного хомута. Сделайте хомут из мягкой стали толщиной 2 мм и шириной по меньшей мере не уже изгибаемой заготовки. Это подойдет практически для любых работ, которыми вам, возможно, придется заняться. Чтобы избежать возможного загрязнения поверхности детали в результате реакций взаимодействия химических элементов древесины, металла и окружающей среды, хомут сделайте из нержавеющей стали или стали с гальванопокрытием либо используйте полиэтиленовую прокладку.

Установите на хомуте концевые ограничители или упоры, чтобы фиксировать торцы заготовки, не давая тем самым растягиваться и расслаиваться волокнам на внешней стороне изогнутой детали. Эти ограничители должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать значительное давление на них, и иметь достаточные размеры, чтобы торец заготовки мог упираться в ограничитель всей своей поверхностью. Можно изготовить их из толстого металлического уголка или из твердой древесины, что обычно проще сделать.

Чтобы оснастить хомут надежными концевыми упорами, установите на концах металлической ленты деревянные бруски длиной примерно 225 мм. По осевым линиям каждого блока просверлите два отверстия диаметром 9 мм на расстоянии около 150 мм друг от друга. Разметьте и просверлите полосу хомута под болты крепежа концевых упоров. Расстояние между упорами должно быть равным длине заготовки, включая припуск. Чтобы хомут обладал удобным для работы действием рычага, прикрепите к концам полосы достаточно мощные деревянные бруски на тыльной ее стороне с помощью длинных болтов крепления упоров.

Изготовление шаблона

Пропаренная древесина гнется по шаблону, который определяет форму изгиба и дает опору для волокон внутренней части изогнутой заготовки. Шаблон должен обладать большой прочностью, и иметь ширину, равную по крайней мере ширине сгибаемой детали. Он должен обеспечивать определенные возможности фиксации на нем заготовки с помощью струбцин или других зажимов.

Можно изготовить шаблон из толстой древесины, установив форму из нее на основание из искусственных древесных материалов, или использовать склеенные между собой листы фанеры . Поскольку гнутая древесина стремится выпрямиться после освобождения зажима, необходимо скорректировать форму шаблона с учетом распрямления детали. Для этого придется воспользоваться самым надежным, хотя и не всегда приятным способом — методом проб и ошибок, чтобы определить параметры такой коррекции.

Виды древесины для сгибания с пропариванием

• Ясень
  Fraxinus excelsior
  Fraxinus amcricana
• Бук
  Fagus grandifolia
  Fagus sylvatica
• Береза
  Betula pendula
  Benda alleghaniensis
• Вяз
  Ulmus americana
  Ulmus procera
  Ulmus liollandica
  Ulmus thomasii
• Гикори Cartja spp.
• Дуб
  Quercus rubra
  Quercus petraea
• Орех
  Juglans nigra
  Juglans regia
• Тис
  Taxus baccara

Изготовление паровой камеры

Паровую камеру делайте из фанеры для наружного применения либо используйте пластиковые или металлические трубы-короба. Фанера позволяет изготовить с помощью клея и шурупов простую конструкцию в точности в соответствии с вашими конкретными требованиями. Этот тип камеры идеален, если планируется пропарка целых партий древесины. Камера из пластиковой или металлической трубы ограничивает диапазон размеров, но вполне пригодна для небольших заготовок.

Отрежьте отрезок трубы необходимой длины в соответствии с размерами заготовки. Длина 1 м — удобный размер, который позволяет обрабатывать заготовки целиком или даже детали повышенной длины, если необходимо согнуть только ее концевую часть. Сделайте съемные вставные концевые заслонки из фанеры для наружного использования. Просверлите в одной из них отверстие под пароповодящую трубку и рубанком сострогайте нижнюю часть кромки другой заслонки, чтобы создать возможность вентиляции и дренажное отверстие. Изготовьте специальные «открытые» заслонки с отверстием для длинных заготовок. Установите внутри трупы деревянные опоры для того, чтобы заготовка не касалась дна камеры. Сделайте теплоизоляцию камеры с помощью пенопласта или деревянных брусков, закрепив их на камере проволокой. Установите камеру на подставках с небольшим наклоном, чтобы конденсат мог вытекать. Обеспечьте резервуар-приемник для вытекающей воды.

Пар можно получить с помощью небольшого электрического испарителя или парогенератора заводского изготовления или сделать собственный испаритель из металлического бака на 20-25 л со съемной крышкой или пробкой. Одни конец короткого резинового шланга подсоедините к патрубку или вентилю (клапану), впаянному в бак, а другой вставьте в отверстие в заслонке камеры. Для нагрева воды можно использовать какой-либо нагревательный прибор, например электрическую или газовую плитку. Заполните бак наполовину водой и нагрейте ее до 100 °С. чтобы обеспечить постоянный приток пара. Ориентировочно древесину следует пропаривать 1 час на каждые 25 мм толщины. Более длительное пропаривание не обязательно улучшит пластичность древесины, но может разрушить ее внутреннюю структуру.

Сгибание древесины

У вас будет только несколько минут для того, чтобы успеть зафиксировать заготовку в шаблоне перед тем, как она начнет остывать и стабилизироваться. Заранее подготовьте рабочее место. Имейте в наличии достаточное количество струбцин и в случае обработки очень толстой древесины договоритесь с товарищем о помощи.

Перекройте подачу пара и отключите парогенератор. Извлеките заготовку из камеры и поместите ее в заранее подогнанный по размеру и подогретый хомут. Установите все это вместе на шаблон. Зафиксируйте центр, поместив между струбциной и хомутом деревянный обрезок. С натягом «накрутите» заготовку на шаблон и надежно зажмите на месте несколькими струбцинами. Дайте детали стабилизироваться по крайней мере в течение 15 мин, перед тем как перенести ее на одинаковую по форме сушильную оправку или шаблон. Можно оставить заготовку и на первом шаблоне. В любом случае выдерживание материала должно занимать от 1 до 7 суток.

Меры безопасности

При сгибании с пропариванием соблюдайте следующие правила:

• Не затягивайте слишком сильно крышку или пробку парогенератора.
• Обеспечьте вентиляцию паровой камеры.
• Не допускайте работы парогенератора без воды.
• Не стойте и не наклоняйтесь над парогенератором и паровой камерой, когда открываете их.
• При обращении с нагретой заготовкой и оборудованием для пропаривания надевайте толстые перчатки или рукавицы.
• Источник пара должен быть удален на значительное расстояние от легковозгорающихся предметов к материалов.

При изготовлении мебели не обойтись без криволинейных деталей. Получить их можно двумя способами — выпиливанием и гнутьем. Технологически, казалось бы, легче выпилить криволинейную деталь, чем отпаривать, гнуть а затем в течении определенного времени выдерживать ее до полной готовности. Но у выпиливания есть ряд негативных последствий.

Первое — существует большая вероятность перерезания волокон при работе с выкружной пилой (именно она применяется при такой технологии). Следствием перерезания волокон будет потеря прочности детали, и, как следствие, всего изделия в целом. Второе — технология выпиливания предполагает больший расход материала, чем технология гнутья. Это очевидно и комментариев не требуется. Третье — все криволинейные поверхности выпиленных деталей имеют торцовые и полуторцовые поверхности срезов. Это существенно влияет на условия дальнейшей их обработки и отделки.

Гнутье позволяет избежать всех этих недостатков. Конечно, гнутье предполагает наличие специального оборудования и приспособлений, а это не всегда возможно. Тем не менее, гнутье возможно и в домашней мастерской. Итак, какова же технология процесса гнутья?

Технологический процесс изготовления гнутых деталей включает в себя гидротермическую обработку, гнутье заготовок и их сушку после гнутья.

Гидротермической обработкой достигается улучшение пластических свойств древесины. Под пластичностью понимают свойства материала изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил и сохранять ее после того, как действие сил будет устранено. Наилучшие пластические свойства древесина приобретает при влажности 25 — 30% и температуре в центре заготовки к моменту гнутья примерно 100°С.

Гидротермическую обработку древесины выполняют пропариванием в котлах насыщенным паром низкого давления 0,02 — 0,05 МПа при температуре 102 — 105°С.

Так как продолжительность пропаривания определяется временем достижения заданной температуры в центре пропариваемой заготовки, то время пропаривания увеличивается с увеличением толщины заготовки. Например, для пропаривания заготовки (с начальной влажностью 30% и начальной температурой 25°С) толщиной 25 мм с достижением температуры в центре заготовки 100°С необходим 1 ч., толщиной 35 мм — 1 ч.50 мин.

При гнутье заготовку кладут на шину с упорами (рис.1), затем в механическом или гидравлическом прессе заготовку вместе с шиной изгибают на заданный контур, в прессах, как правило, изгибают одновременно несколько заготовок. По окончании гнутья концы шин стягивают стяжкой. Согнутые заготовки поступают на сушку вместе с шинами.

Сушат заготовки 6 — 8 ч. Во время сушки стабилизируется форма заготовок. После сушки заготовки освобождают от шаблонов и шин и выдерживают не менее 24 ч. После выдержки отклонение размеров гнутых заготовок от первоначальных обычно составляет ±3 мм. Далее заготовки обрабатывают.

Для гнутых заготовок применяются лущеный шпон, карбамидоформальдегидные смолы КФ-БЖ, КФ-Ж, КФ-МГ, М-70, древесностружечные плиты П-1 и П-2. Толщина заготовки может быть от 4 до 30 мм. Заготовки могут иметь самые разнообразные профили: уголковые, дугообразные, сферические, П-образные, трапециевидные и корытообразные (см. рис.2). Такие заготовки получаются путем одновременного сгиба и склеивания между собой смазанных клеем листов шпона, которые сформированы в пакеты (рис. 3). Такая технология позволяет получить изделия самых разнообразных архитектурных форм. К тому же изготовление гнутоклееных деталей из шпона экономически целесообразно из-за малого расхода лесоматериалов и сравнительно небольших трудозатрат.

Пласты делянок намазывают клеем, закладывают в шаблон и запрессовывают (рис. 4). После выдержки под пресом до полного схватывания клея узел сохраняет приданную ему форму. Гнутоклееные узлы изготовляют из шпона, из пластин лиственных и хвойных пород, из фанеры. В гнутоклееных элементах из шпона направление волокон в слоях шпона может быть как взаимно перпендикулярным, так и одинаковым. Изгиб шпона, при котором волокна древесины остаются прямолинейными, называется изгибом поперек волокон, а при котором волокна изгибаются — изгибом вдоль волокон.

При конструировании гнутоклееных узлов из шпона, несущих при эксплуатации значительные нагрузки (ножки стульев, корпусных изделий), наиболее рациональны конструкции с изгибом вдоль волокон во всех слоях. Жесткость таких узлов значительно выше, чем узлов с взаимно перпендикулярным направлением волокон древесины. Со взаимно перпендикулярным направлением волокон шпона в слоях конструируют гнутоклееные узлы толщиной до 10 мм, не несущие больших нагрузок при эксплуатации (стенки ящиков и т. п.). В этом случае они меньше подвержены формоизменяемости. Наружный слой таких узлов должен иметь долевое направление волокон (изгиб вдоль волокон), так как при изгибе поперек волокон в местах изгиба появляются мелкие долевые трещины, которые исключают хорошую отделку изделия.

Допустимые (радиусы кривизны гнутоклееных элементов из шпона зависят от следующих конструктивных параметров: толщины шпона, количества слоев шпона в пакете, конструкции пакета, угла изгиба заготовки, конструкции пресс-формы.

При изготовлении гнутопрофильных узлов с продольными пропилами необходимо учитывать зависимость толщины изгибаемых элементов от породы древесины и толщины изгибаемой детали.

В таблицах оставшиеся после пропилов элементы названы крайними, остальные — промежуточными. Минимальное расстояние между пропилами, которое можно получить, составляет около 1,5 мм.

С увеличением радиуса изгиба плиты расстояние между пропилами уменьшается (рис. 5). Ширина пропила зависит от радиуса изгиба плиты и количества пропилов. Для получения закругленных узлов, в плите после ее фанерования и шлифования выбирают паз в том месте, где будет изгиб. Паз может быть прямоугольным или типа «ласточкин хвост». Толщина оставшейся фанерной перемычки (дна паза) должна быть равна толщине облицовочной фанеры с припуском 1-1,5 мм. В прямоугольный паз вставляют на клею закругленный брусок, а в паз «ласточкин хвост» — полосу шпона. Затем плиту изгибают и выдерживают в шаблоне до схватывания клея. Для придания углу большей прочности в него с внутренней стороны можно поставить деревянный угольник.

владеют собой: 9 проектов из клееного бруса, выходящих за рамки традиций

Архитекторы: Хотите, чтобы ваша работа была представлена ​​в Architizer? Загрузите свои проекты , чтобы они были рассмотрены для редакционной функции! Не забудьте подписаться на нашу вдохновляющую новостную рассылку .

Деревянное строительство снова набирает обороты в строительной отрасли. От Института Слек Рит архитекторов Захи Хадид до Театра писателей Studio Gang во всем мире разрабатываются инновационные формы деревянной архитектуры.Но в деревянных каркасах нет ничего нового. Этот стандартный метод строительства был обычным явлением для деревянных зданий с 19 века и ранее и использовался на протяжении тысячелетий во многих частях мира. Сегодня современные проекты из дерева основываются на традициях изучения новых захватывающих методов сборки и применения в строительстве.

Разработанный для более высоких нагрузок, более длинных пролетов и формальной гибкости, клееный брус — или клееный брус — обладает структурной прочностью, сопоставимой со сталью. Исследуя потенциал этого универсального материала, мы собрали следующую коллекцию современных проектов клееной древесины из базы данных Architizer.Эти проекты, спроектированные как мосты, спортивные залы и музеи, отдают предпочтение деревянному строительству за счет произвольной формы, повторения и наслоения. Если вы рассматриваете клееную древесину для своего следующего проекта, обратите внимание на эти прецеденты, чтобы получить достаточное вдохновение:

© BIG — Bjarke Ingels Group

© BIG — Bjarke Ingels Group

Многоцелевой зал Gammel Hellerup Gymnasium от BIG — Bjarke Ingels Group, Хеллеруп, Дания

Дизайн спортзала

BIG был задуман как большое многофункциональное пространство для собраний, церемоний и занятий спортом.Слияние существующего внутреннего двора с новым зданием, гимназия была помещена на 16 футов ниже земли с мягкой крышей изогнутой формы. Культовое сооружение было создано из серии уникальных изогнутых клееных балок, имеющих форму баллистической арки.

© Эд Уайт Фотография

© Ema Peter Photography

Центр инноваций и дизайна древесины by MGA | Архитектура Майкла Грина, Принс-Джордж, Канада

Клееные балки и колонны от Structurlam

WIDC был разработан как инновационный центр, объединяющий профессионалов, ученых и исследователей.Его высота составляет 97 футов, оно было создано, чтобы продемонстрировать потенциал спроектированных массовых деревянных изделий как самое высокое современное офисное здание из дерева в мире. Ряд клееных балок и колонн производства Structurlam использовался вместе с деревянными стенами и интегрированными в систему напольными панелями CLT.

© StructureCraft

© StructureCraft

Принстонский мост от StructureCraft, Принстон, Канада

Арки из структурной древесины от StructureCraft

Этот мост через реку Туламин проходит вдоль Трансканадской тропы.В конструкции использованы сдвоенные арки из клееного бруса и волнистый стальной настил крыши, установленный на существующие опоры. Мост был спроектирован и построен Fast + Epp и дочерней проектно-строительной компанией StructureCraft Builders Inc.

.

© Blue Architects & Ruprecht Architekten, Цюрих

© Blue Architects & Ruprecht Architekten, Цюрих

Спортивный центр от Blue Architects & Ruprecht Architekten, Цюрих, Зарганс, Швейцария

Это здание, спроектированное как спортивный центр в Саргансе, было построено из незащищенной древесины и обладало тонким поперечным сечением.Двухэтажный каркас из клееного бруса в сочетании с 40 еловыми колоннами определяет различные области конструкции.

© Роланд Хальбе

© Роланд Хальбе

Китайский павильон на выставке Expo Milano 2015 от Studio Link-Arc, LLC, Милан, Италия

Павильон Китая, один из самых известных проектов Миланской выставки 2015 года, был спроектирован как пространство под парящим облаком. Уникальная крыша проекта была выполнена в виде конструкции произвольной формы с использованием современной конструкции из клееного бруса.Текстура и глубина были добавлены крыше павильона за счет черепичных бамбуковых панелей и полупрозрачной гидроизоляционной мембраны.

© Пол Жижка

© StructureCraft

Пешеходный мост через реку Боу от StructureCraft, Банф, Канада

Клееный брус от StructureCraft

Мост через реку Боу расположен в Банфе, первом национальном парке Канады. Деревянный мост длиной 370 футов был создан для пешеходов и является одним из самых длинных деревянных пролетов в мире.В проекте использовалась сменная модульная платформа, которая опирается на сдвоенные клееные балки.

© Тимоти Хёрсли

© Тимоти Хёрсли

Музей американского искусства «Хрустальные мосты» от Safdie Architects, Бентонвилл, Аризона, США

Клееный брус от Unit Structures LLC

Музей хрустальных мостов Моше Сафди был аккуратно вставлен в густо заросший лесом овраг. Окруженный холмами и сетью троп, дизайн сосредоточен вокруг восьми павильонов, расположенных в пределах ландшафта.В проекте используются сводчатые, выпуклые крыши и серия неповторяющихся арок из клееного бруса, каждая из которых имеет уникальный внутренний и внешний радиус.

© Кенго Кума и партнеры

© Кенго Кума и партнеры

Музей деревянного моста Юсухара , Kengo Kuma and Associates, Такаока, Япония

Музей Юсухара Кенго Кума связывает два общественных здания единой мостовой конструкцией. В музее, спроектированном как коридор, жилое помещение и мастерская, используется структурная система, состоящая из небольших частей.Большой консоль была достигнута за счет перекрытия конструкции из клееной древесины и деревянных элементов.

Архитекторы: Хотите, чтобы ваша работа была представлена ​​в Architizer? Загрузите свои проекты , чтобы они были рассмотрены для редакционной функции! Не забудьте подписаться на нашу вдохновляющую новостную рассылку .

Прочность на изгиб и жесткость клееной балки из термообработанной древесины бука

• Robert Widmann
• Wilfried Beikircher
• José L.F. Cabo
• René Steiger

Доклад конференции

• 2
  Цитаты

• 8,5 км
  Загрузки

Часть
Книжная серия RILEM
Книжная серия (РИЛЕМ, том 9)

Реферат

В статье описаны испытания, проведенные на конструкционных клееных деревянных балках и сращенных досках из термомодифицированной древесины твердых пород (бук, fagus sylvatica ) в следующих названиях: как TMTB.Соединения пальцев были склеены двухкомпонентным клеем PRF, а ламели были склеены по краям с помощью двухкомпонентного клея MUF. Пальцевые ламели испытывали на растяжение, изгиб в плоскости и на ребро. В то время как автоматически изготовленные суставы пальцев в большинстве случаев показывали неудовлетворительную прочность, с помощью ручных суставов пальцев можно было достичь более высоких значений прочности. Было изготовлено пятьдесят клееных балок TMTB для оценки их несущей способности. Балки были испытаны на 4-точечный изгиб, а целостность клеевых швов была проверена посредством испытаний на расслаивание и испытаний на сдвиг.Обычно ожидается, что объединение ламелей определенного класса прочности с клееной балкой улучшит определенные характерные механические свойства конечного продукта по сравнению со свойствами отдельных плит. Результаты испытаний не смогли подтвердить такое поведение клееной балки TMTB, даже если линии соединения оказались удовлетворительного качества. Следовательно, структурное использование клееного бруса TMTB, по-видимому, ограничено ограниченным кругом применений.

Ключевые слова

Клееная термомодифицированная древесина (TMT) буковая древесина пальчиковые соединения прочность на изгиб адгезивы фенол-резорцинолформальдегид (PRF) меламино-мочевина формальдегид (MUF)

Это предварительный просмотр содержания подписки,

войдите в систему

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Список литературы

1. 1.

   Schöftner, R .: Holiwood — Международные исследования и разработки инновационных продуктов, изготовленных из термически модифицированной древесины. В: 3-я Европейская конференция по модификации древесины, Кардифф, Великобритания, стр. 235–238 (2007)

   Google Scholar

2. 2.

   Видманн, Р., Фернандес-Кабо, Дж. Л., Штайгер, Р.: Механические свойства термомодифицированная древесина бука для строительных целей.European Journal of Wood and Wood Products 70 (6), 775–784 (2012)

   CrossRefGoogle Scholar

3. 3.

   Mitteramskogler, MIRAKO-Thermowood (2008)

   Google Scholar

4. 4.

   CEN, EN 350 -1: Долговечность древесины и изделий из древесины — Естественная долговечность массивной древесины — Часть 1: Руководство по принципам тестирования и классификации естественной прочности древесины (1994)

   Google Scholar

5. 5.

   CEN, EN 408: Деревянные конструкции — Строительная древесина и клееный брус — Определение некоторых физических и механических свойств (2010)

   Google Scholar

6. 6.

   CEN, EN 391: Клееный брус — испытание на расслоение клеевых линий (2001)

   Google Scholar

7. 7.

   CEN, EN 392: Клееный брус — испытание на сдвиг клеевых линий (1995)

   Google Scholar

8. 8.

   Blass, HJ, et al .: Прочность на изгиб клееного бруса из бука (на немецком языке: Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche). In: Karlsruher Berichte zum Ingenierholzbau No. 1. Universitätsverlag Karlsruhe, Karlsruhe (2005)

   Google Scholar

9. 9.

   CEN, EN 1194: Деревянные конструкции — Клееный брус — Классы прочности и определение характеристических значений (1999)

   Google Scholar

10. 10.

    CEN, EN 386: Клееный брус — Требования к характеристикам и минимальные производственные требования ( 2001)

    Google Scholar

Информация об авторских правах

Авторы и аффилированные лица

• Роберт Видман Электронная почта автору
• Wilfried Beikircher
• José L.F. Cabo
• René Steiger

1. 1. Исследовательская лаборатория структурной инженерии, EMPA, Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологий, Дюбендорф, Швейцария,
2. 2. Институт структурной инженерии и материаловедения, Университет Инсбрука, Инсбрук, Австрия, 3.ETS, Австрия,

, Арктика, Австрия, 9024. Департамент (SD) Мадридский политехнический университет (UPM) Мадрид Испания

Мысли, эксперименты, модели и проверки

[4] Тейлор С.Э., Бендер Д. А .: Стохастическая модель для

локализованной прочности на растяжение и модуля упругости

пиломатериалов. Wood and Fiber Science, 23 (4): 501-

519, 1991

[5] Келлснер Б., Дитлевсен О., Салмела К.:

Экспериментальная проверка модели слабых зон для древесины

при гибке. IUFRO S5.02 Древесина

Engineering, Копенгаген, Дания, 1997

[6] Дитлевсен О., Келлснер Б.: Зависимое от пролета

распределение прочности на изгиб древесины ели

.J.l of Eng. Mech.s, 485-499, 2005

[7] Бранднер Р., Шикхофер Г .: Клееный брус

при гибке: новые аспекты моделирования

. Wood Sci. Technol., 42 (5): 401-425,

2008

[8] Riberholt H .: Клееный брус — классы прочности

и определение характерных свойств

. CIB-W18 / 23-12-4, Лисабон, Португалия, 9

p., 1990

[9] Colling F., Ehlbeck J., Görlacher R.: Клееный брус

— Вклад в определение прочности на изгиб балок

клееного бруса

. CIB-W18 / 24-12-1, Оксфорд, Соединенное Королевство

Королевство, 1-17, 1991

[10] Гери Э .: Определение характеристик изгиба

значений клееного бруса — EN-подход

и реальность . CIB-W18 / 25-12-1, Охус, Швеция, 1-

10, 1992

[11] Falk RH, Solli K., Aasheim E .: Производительность

клееных балок, изготовленных на станке

. ель норвежская стресс-градуированная.

Норвежский институт технологии древесины, Publ.

77, 1992 (цит. По [15])

[12] prEN 1194, 1994

[13] Colling F .: Brettschichtholz unter Biegebean-

spruchung. Informationsdienst Holz; Holzbau-

werke; ШАГ 3, Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.,

Дюссельдорф, 1995 (немецкий)

[14] Фальк Р. Х., Коллинг Ф .: Клееный брус:

Эффект ламинирования. PTEC 94, Австралия, 618-625,

1994

[15] Гери Э.: Определение характеристической прочности на изгиб

прочности клееного бруса. CIB-W18 / 28-

12-1, Копенгаген, Дания, 1-4, 1995

[16] Шикхофер Г .: Разработка эффективного клееного бруса

. CIB-W18 / 29-12-1, Bordeaux,

France, 17 p., 1996

[17] Gehri E .: Zur Erfassung des Biegewiderstandes

von Brettschichtholz — Gedanken im Hinblick auf

die Überarbeitung der EN Внутренний документ,

Rüschlikon, Switzerland, 9 p., 2005 (немецкий)

[18] Schickhofer G., Pischl R., Seiner C., Steinberger

A., Gehri E., Mauritz R .: Разработка эффективного клееного бруса

с применением

Древесина, упорядоченная по механическому напряжению. Резюме, FFF-

Research Project, Graz-Zurich-Vienna, 36 p., 1995

[19] Schickhofer G., Riebenbauer J .: Expertenpaket

Brettschichtholz basierend auf Leistungsniveau und

EU-Standard als Grundlage Schaffung

neuer Märkte: Endbericht, FFG-Projekt 6/872,

Lignum Research, 21 стр., 1997 (немецкий)

[20a] Unterwieser H .: Long-Span-E-Modulmessung

sowie Zugprüfungen von BSH-Lamellen im

Rahmen des Zulassungsprocederes für den

amerikanischen Markt holz.bau forschungs gmbh, 2005 (на немецком языке)

[20b] Unterwieser H .: Long-Span-E-Modulmessung

sowie Zugprüfungen von BSH-Lamellen im

Rahmen des Zulassungsprocederes füchenr dentri.Отчет об исследованиях,

holz.bau forschungs gmbh, 2005 (на немецком языке)

[20c] Unterwieser H .: Long-Span-E-Modulmessung

sowie Vierpunkt-Biegeprüfungen von BSH-

Lamellen im Rahmen des

den amerikanischen Markt. Отчет об исследованиях,

holz.bau forschungs gmbh, 2005 (немецкий)

[21] Hasewend B .: Die Bauproduktenrichtlinie als

Grundlage des Zulassungsverfahrens für das

Bauprodukt BRESTA-H.Дипломная работа, Институт

для стальных конструкций и für Stahlbau und Shell

Конструкции, Кафедра лесного строительства, Грац

Технологический университет, 167 стр., 1998 г. (немецкий)

[22] Ruli A .: Längs- und quer zur Faserrichtung auf

Druck beanspruchtes Brettschichtholz. Диплом

Диссертация, Институт деревообработки и деревообработки

Технология, Технологический университет Граца, 111

стр., 2004 г. (немецкий язык)

[23] Рули А.: Quer zur Faser auf Druck beanspruchtes

Brettschichtholz. Отчет об исследованиях, holz.bau

forschungs gmbh, 2005 (немецкий)

[24] Ларсен Х. Дж .: Прочность клееных клееных балок.

Реп. 8201 (5), Инст. Сборки. Technol. И Struct.

Eng., Aalborg, Дания, 1982 (цит. В [1])

[25] Burger N., Glos P .: Соотношения прочности в конструкционной древесине

, подверженной изгибу и растяжению.

CIB-W18 / 30-6-1, Оксфорд, Ванкувер, Канада, 11

стр., 1997

[26] Glos P .: Zur Modellierung des Festigkeitsver-

haltens von Bauholz bei Druck-, Zug-, und

Biegebeanspruchung. Heft 61, TU München, 1981

(немецкий)

[27] Августин М .: Eine zusammenfassende Darstellung

der Festigkeitssortierung von Schnittholz. Диплом

Диссертация, Институт деревообработки и деревообработки

Технология, Технологический университет Граца, 259

стр., 2004 г. (немецкий язык)

[28] Коллинг Ф.: Tragfähigkeit von Biegeträgern aus

Brettschichtholz в Abhängigkeit von den

festigkeitsrelevanten Einflussgrößen. Versuchsan-

stalt für Stahl, Holz und Steine ​​der Universität

Fridericiana in Karlsruhe, 4:22, 205 p., 1990

(немецкий)

[29] Brandner R., Schickhofer G .: Stellungnahme des

Kompetenzzentrums holz.bau forschungs gmbh

Graz sowie des Institutes Holzbau und

Holztechnologie der Technischen Universität Graz

zur prEN 14080: Allgemeine Kommentare und

L Клееный клееный брус 9000 L в области гибки в Европе .) древесина в настоящее время используется в строительной отрасли лишь в очень ограниченном объеме. Несмотря на очень хорошую доступность (бук, безусловно, самая распространенная древесина твердых пород в Швейцарии, Австрии и Германии), а также отличную прочность и жесткость, только несколько жилых, офисных и промышленных зданий были построены из изделий из древесины бука. Помимо более сложной обработки древесины бука по сравнению с древесиной хвойных пород, отсутствия нормативной базы для производства строительных изделий, а также отсутствия стандартизированных
свойства продукта и правила проектирования препятствуют его широкому использованию.В этой диссертации анализируются визуальные и физические показатели, которые могут влиять на прочность и жесткость буковых плит. В частности, узлы, местный и общий уклон зерна и динамический модуль упругости оказались важными для оценки прочности и жесткости, в то время как влияние плотности не было определено. Впоследствии объединенные визуальные и механические правила для оценки прочности
предложил. Определенные классы прочности плит на растяжение T33, T42 и T50 должны позволить производить клееный брус классов прочности GL40, GL48 и GL55 с комбинированной и однородной укладкой.Из-за значительно меньшего количества сучков по сравнению с древесиной хвойных пород прочность древесины бука в основном определяется ориентацией волокон. Однако для древесины бука еще не существует подходящего метода оценки ориентации волокон, который в настоящее время позволяет лишь ограниченно использовать потенциал прочности. В этой диссертации представлен бесконтактный метод оценки ориентации волокон. На основе анализа древесных лучей, играющих ключевую
роль в анатомии древесины бука, представленный метод позволяет точно прогнозировать путь разрушения в образцах, подвергнутых испытаниям на растяжение, и, следовательно, фактическую ориентацию волокон.Механические свойства клееного бруса из бука были исследованы в ходе обширных экспериментальных испытаний. Испытания на изгиб балок из клееного бруса классов прочности GL40c, GL48c и GL55c с высотой поперечного сечения от 200 до 800 мм и пролетами от 3,6 до 14,4 м обеспечивают основу данных для определения характеристической прочности на изгиб и модулей упругости. Наряду с численным моделированием количественно оценивается влияние размера напряженного объема и разрабатывается проектное предложение.Испытания на изгиб показали, что разрушение происходит исключительно в самых внешних слоях, подверженных растягивающему напряжению. Таким образом, несущая способность балок определяется прочностью нескольких досок, а также прочностью пальцевых соединений между ними. На основании испытаний на растяжение слоистых пучков классов прочности GL40h, GL48h и GL55h были определены прочность и модуль упругости при растяжении параллельно волокну. Кроме того, предлагается альтернативная концепция испытаний для определения эквивалентной прочности на изгиб, дополненная численным моделированием виртуальных пучков ламинирования.С такой же убедительностью предлагаемая концепция испытаний позволяет снизить материальные затраты примерно на 95% и
таким образом значительно более эффективный контроль качества клееного бруса.

Прочность на сжатие и модуль упругости при сжатии параллельно волокнам были определены на основе испытаний на сжатие на коренастых колоннах классов прочности GL40h, GL48h и GL55h. Обнаруженная прочность на 100% выше, чем у клееного бруса из хвойных пород, и значительно выше, чем у обычного железобетона по прочности.
классов C25 / 30 или C30 / 37, что демонстрирует большой потенциал клееного бруса из бука, используемого в качестве колонн.В дополнение к испытаниям коренастых колонн, испытания на продольный изгиб проводились на натурных колоннах. Исследованные длины продольного изгиба 2,4 и 3,6 м предназначались для представления типовых размеров жилых, офисных и промышленных зданий. Показано, что кривые продольного изгиба, определенные в настоящее время в Европейском стандарте для проектирования деревянных конструкций (Еврокод 5), не подходят для использования при проектировании колонн из клееного бруса из бука. Предлагаются адаптированные правила проектирования, учитывающие повышенное соотношение прочности и жесткости по сравнению с древесиной хвойных пород.Как показали многочисленные исследования древесины хвойных пород, размер напряженного объема также оказывает значительное влияние на прочность на сдвиг (клееной многослойной древесины). Однако учет этого факта в стандартах проектирования все еще отсутствует, как и определение конфигурации испытания в стандартах испытаний для последовательного определения прочности на сдвиг балок из клееного бруса. В данной диссертации были применены и сопоставлены различные тестовые конфигурации, описанные в литературе, и недавно разработанная тестовая конфигурация.На основе обширных результатов, касающихся прочности на сдвиг и модуля сдвига, предлагаются расчетные значения. Представлена ​​и обсуждена концепция простого учета размерного эффекта с учетом объема, подверженного высоким касательным напряжениям.

Результаты данной работы вносят вклад в национальную и европейскую стандартизацию клееного бруса из бука и, следовательно, в более широкое использование древесины бука из Европы для строительных конструкций в будущем.

Клееный брус — Проектирование зданий

Клееный брус, широко известный как клееный брус , представляет собой промышленный лесоматериал.Он изготавливается путем склеивания отдельных ламинатов (слоев) массивных деревянных досок с помощью прочных, влагостойких структурных клеев.

Клееный брус может применяться для самых разных целей, от столярных изделий до крупнопролетных конструкций. Glulam Конструкционные элементы могут использоваться в качестве вертикальных колонн или горизонтальных балок, а их адаптируемость позволяет использовать их для различных поперечных сечений и изогнутых, арочных форм для удовлетворения различных требований конечного использования. Клееный брус часто используется в качестве альтернативы стали или бетону для строительства крыш таких зданий, как бассейны, спортивные залы и супермаркеты.

Процесс ламинирования позволяет изготавливать один большой структурный элемент путем ламинирования нескольких меньших кусков древесины. Это также позволяет использовать древесину для более длинных пролетов с более тяжелыми нагрузками и более сложной формы, обеспечивая большую гибкость проектирования, чем при традиционном деревянном строительстве.

Породы деревьев, которые особенно подходят для производства клееной древесины , включают лиственницу сибирскую, пихту Дугласа, ель и дуб. Как и в случае с другими деревянными изделиями, общее количество используемой древесины меньше по сравнению с массивными пиломатериалами.Это достигается за счет уменьшения негативного воздействия сучков и других дефектов.

Многослойные деревянные панели накладываются друг на друга и склеиваются таким образом, чтобы направление волокон каждой доски было параллельно продольной оси изготавливаемого элемента.

Вертикальные пластинки не часто используются для деревянных элементов конструкций и не подходят для изогнутых элементов. Горизонтальное ламинирование — наиболее часто используемый метод.

Толщина ламината определяется глубиной элемента, но должно быть достаточно слоев, чтобы можно было правильно расположить торцевые соединения.Толщина ламината для изогнутых элементов определяется радиусом изгиба ламината, породой дерева и качеством древесины.

Суставы

Стыки в последовательных слоях должны перекрываться в зависимости от того, что из следующего больше:

• В два раза больше толщины доски.
• Одна четверть ширины доски.

Можно использовать шарф (две диагональные поверхности, соединяющиеся вместе) и шарниры на пальцах (стыковые разрезы, соединяющиеся вместе).Соединения косынки должны иметь минимальный уклон 1: 12, но на сжатой кромке балки он может увеличиться до 1: 6. Пальцевые соединения обычно более экономичны при использовании древесины, чем стыки косынки.

Производство клееного бруса стандартизировано EN14080 Деревянные конструкции. Клееный брус и клееный брус. Требования, и все стандартные балки должны иметь маркировку CE.

При производстве клееной древесины необходимо строго контролировать следующие факторы:

Перед склеиванием ламинат необходимо строгать.Глубина следов строгального резца не должна превышать 0,025 мм. Процесс склеивания должен быть выполнен в течение 48 часов с момента планирования, чтобы снизить риск загрязнения струганных поверхностей или затвердевания.

Обычно опоры изогнутых элементов закреплены в специальных стальных башмаках и привинчены к железобетонному фундаменту.

Преимущества использования клееного бруса включают:

Клееный брус — обзор | Темы ScienceDirect

7.5.5 Эксплуатационные испытания

Эксплуатационные испытания имеют целью оценить эффективность деревянной конструкции с помощью неразрушающих инструментов. Основное соображение заключается в том, что простой ход времени не вызывает ухудшения механических характеристик древесины, за исключением хорошо известного явления ползучести, которое легко настраивается с помощью имеющихся опубликованных таблиц (CEN, 2004).

Исходя из этого соображения, любые изменения в характеристиках конструкции вызваны биологической деградацией, вызванной атакой насекомых или грибков, или структурной деградацией, вызванной ситуациями перегрузки, которые могли вызвать трещины или разъединения.

Любые эксплуатационные испытания требуют полного доступа к деревянной конструкции, чтобы оценить следующее:

—

Тип конструкции: иерархическая рамная структура и коробчатая структура

—

Древесина: массив , клееный брус, другие конструкционные панели и породы дерева

—

Исходные характеристики материала: наличие и характер дефектов, клей и т. д.

—

Изменения произошли в процессе использования конструкции: нападения и повреждения конструкций

Международный стандарт ISO 13822: 2001 (ISO, 2010) имеет конечную цель — ограничить строительные работы до строгого минимума, что явно соответствует принципам устойчивого развития.Для этого в нем представлены общие требования и процедуры оценки существующих конструкций (зданий, мостов, промышленных сооружений и т. Д.), Основанные на принципах структурной надежности и последствий отказов. Стандарт применим к оценке любого типа существующей конструкции из любого материала.

Даже если это применимо только частично, по крайней мере, цели схожи, и схемы, предлагаемые в стандарте, можно считать полезной основой для инспекции на месте здания из биологических материалов.

Итальянский стандарт UNI 11119 (UNI, 2004), с другой стороны, посвящен осмотру исторических деревянных конструкций на месте.

Оба стандарта охватывают аспекты, которые частично совпадают с целью проверки, анализируемой в нашей главе. Комбинируя эти два подхода, которые разделяют схожий подход, можно будет разработать руководящие принципы для проверки на месте существующих строительных материалов на биологической основе.

7.5.5.1 Визуальный осмотр

Независимо от типологии конструкции и материала, любые эксплуатационные испытания потребуют предварительного визуального осмотра.Типичные деревянные конструкции относятся к иерархическому типу: основная конструкция, поддерживающая элементы более низкого иерархического уровня, обычно также меньшего по сечению и длине. Мало того, что чаще всего изготавливают из массивной древесины, но и конструкции из клееного бруса следуют аналогичным схемам. Как правило, практически полностью видны разные уровни деревянных конструкций. Современные конструкции из CLT имеют коробчатый каркас и скрытые: все элементы, составляющие стены и полы, конструктивно имеют одинаковое принципиальное значение, и, как правило, они скрыты огнестойкими панелями.

Независимо от всех факторов, испытания на месте требуют, чтобы деревянные элементы были полностью открыты / не покрыты для оценки породы древесины; типология древесины; наличие, характер и размеры дефектов; и следы возможных биологических и физических повреждений. Вкратце, целью визуального осмотра является оценка исходных характеристик любого деревянного элемента и оценка воздействия времени и использования (Cruz et al. , 2015).

Исходные характеристики массивных деревянных конструкций в основном определяются породами древесины и дефектами, в то время как у структурных панелей исходные характеристики декларируются производителем и в основном зависят от характеристик и эффективности клеев и методологии склеивания.

Идентификация древесины имеет решающее значение для правильной оценки механических характеристик деревянных элементов; таким образом, результат должен быть максимально надежным. Если существует какая-либо неопределенность в результате идентификации посредством прямого визуального наблюдения, следует взять образец и идентифицировать его посредством анатомических наблюдений, проводимых специалистом.

Визуальная оценка прочности ( VSG ) известна как наиболее эффективный и надежный метод, используемый для оценки структурных характеристик деревянного элемента на месте (Sousa et al., 2013; Фейо и Мачадо, 2015). VSG по-прежнему является наиболее подходящим методом для предварительного обследования, поскольку он может предоставить — при правильном использовании — консервативную информацию об исходных свойствах различных деревянных элементов. Итальянский стандарт UNI 11119 (UNI, 2004) был одним из первых стандартов, представляющих особую методологию визуальной классификации для оценки качества деревянных конструкций на месте, и в настоящее время он признан ведущим подходом в Европе. В некоторых документах описываются возможные улучшения традиционного VSG для лесопильных заводов, чтобы иметь лучший инструмент для VSG на месте (Anthony et al., 2009 г .; Энтони, 2013). В нескольких статьях описываются неразрушающие или малоразрушающие методологии для улучшения результатов, полученных от VSG, чтобы лучше оценить реальную силу каждого члена (например, Piazza and Riggio, 2008; Kasal, 2010; Kasal and Tannert, 2011; Cavalli and Togni , 2013; Sousa et al. , 2013; Feio, Machado, 2015). Чаще всего применяются измерения локальной плотности посредством твердости или винтовой экстракции, а также ультразвуковые измерения (Sousa et al. , 2013; Machado, 2013), но рассматриваются и другие более ударные испытания, такие как определение плотности или механических характеристик кернов, извлеченных из члены.Как уже говорилось, VSG неприменим как для клееного бруса, так и для других деревянных элементов, таких как CLT. В любом случае визуальный осмотр является обязательным, потому что он позволит наблюдать другие улики, которые важны для оценки возможного наличия различных типологий распада.

7.5.5.2 Инспекция гниения

Только полный доступ и визуальный осмотр с помощью приборов неразрушающего контроля могут обнаружить ранний биотический распад.

Следы присутствия влаги на поверхности должны рассматриваться как сигнал тревоги для возможного наличия скрытого грибкового разложения из-за попадания воды в пустоты, где она может остаться и стать причиной поражения грибком.

Когда деревянная конструкция не видна, например, для панелей CLT, единственной возможностью обнаружения остаются следы влаги на гипсокартоне, покрывающем деревянную конструкцию, но часто эти признаки могут указывать только на наличие и без того серьезной проблемы гниения. Это подчеркивает важность мониторинга в зданиях этого типа. Действительно, пример испытаний в процессе эксплуатации, представленный на рис. 7.37A и B, показал, что следы на поверхности на гипсокартоне не только позволили обнаружить его на ранней стадии, но и выявили серьезный грибковый распад, способный вызвать обрушение (всего через 2 года эксплуатации). жизнь).

Рис. 7.37. (A) Рамка, вырезанная рядом с признаками влаги на гипсокартоне, для измерения MC древесины и (B) грибкового разложения, скрытого на гипсокартоне.

Предоставлено IVALSA.

Обычно норы от насекомых — это не только ключи к разгадке, но и свидетельство нападения насекомых. Вообще говоря, они затрагивают только поверхность элемента; хотя это не относится к атаке термитов, которая является инвазивной и опасной, подобно грибковой гнили.

Существует несколько неразрушающих или малоразрушающих инструментов для оценки частоты биотического распада.Целью их использования является измерение степени распада, чтобы иметь надежное измерение реального взаимодействующего участка.

Первым очень простым инструментом является молоток: удары молотком по деревянному элементу с внутренней скрытой атакой грибкового разложения возвращают более глухой звук, чем у здоровой древесины. Это не способ измерить наличие распада, но опыт позволит найти разрушенный участок, где можно применить более точный инструмент для получения надежного и полезного результата.

7.5.5.3 Инструментальное обследование

Если измерения MC древесины и другие следы указывают на возможное присутствие внутреннего разложения грибковой гнили, наиболее надежным инструментом в настоящее время считается сопротивление высверливанию (Rinn, 2012; Rinn, 2013), которое в настоящее время считается в качестве эталонного метода (Beni et al. , 2015).

Для массивной древесины метод сопротивления высверливанию позволяет обнаруживать и измерять участки разложения как поверхностного разложения, например, у жесткокрылых, так и внутреннего разрушения, не напрямую, визуально (Nowak et al., 2016), как на рис. 7.38. Метод сопротивления высверливанию в настоящее время является единственным методом, который можно использовать для определения наличия разрушения в части элемента, вставленной в стены. Это метод, который нельзя считать деструктивным, даже если он малоинвазивный.

Рис. 7.38. Выше , профиль сверления на частично (справа) разрушенном элементе. Ниже — здоровый представитель того же вида (пихта обыкновенная). Оба профиля производятся на заводе IVALSA.

Скорость ультразвука в основном используется перпендикулярно зерну, как томографический инструмент, и скорость звука в одном направлении.С помощью томографической методологии, посредством множественных измерений, можно надежно определить идентифицируемые размеры разрушенного участка. Проблема, которую необходимо решить, — это контакт между деревом и датчиками, что непросто в случае деградированной поверхности деревянных элементов.

Хотя пробивка древесины для оценки наличия и оценки размеров разрушенного участка является слишком инвазивной, особенно когда пробивание керна производится с помощью электрического сверлильного станка, приводящего в движение фрезерно-расточный станок с прямой головкой, интересным и многообещающим, но не агрессивным методом кажется как микроволновый рефлектометр ( MWR ), описанный в Beni et al. (2015), даже если еще на лабораторном этапе.

Structural Wood Corporation: Glulam Definitions