Клееный брус параметры: Клееный брус — характеристики, виды, преимущества, особенности выбора

Как и по каким характеристикам оценивать и выбирать клееный брус. Полезные статьи о строительстве домов из клеёного бруса

На рынке представлено большое количество вариантов клееного бруса. Все они довольно сильно отличаются и по цене, и по свойствам. На что обращать внимание, чтобы выбрать качественный клееный брус? Какие есть качественные характеристики клееного бруса и как их оценивать?

Производители клееного бруса, условно говоря, ограничены своими производственными условиями, типом оборудования и применяемой технологией. Мы работаем с разными производителями и постараемся дать объективный ответ на вопрос: «Какой клееный брус более предпочтителен для конечного заказчика и почему?».

Рассмотрим, по каким параметрам оценивать и выбирать клееный брус, на что они влияют и как их контролировать.

По породе древесины

Клееный брус производят из сосны, ели, кедра, лиственницы и комбинаций разных пород древесины.

Сосна и ель

Эти породы древесины чаще всего используют при производстве клееного бруса, потому что они доступны по цене и просты в обработке на производстве.

Особенность! На качественные характеристики древесины сильно влияет место произрастания. Древесина из сибирского региона более плотная (это можно определить по годовым кольцам на торцевой части бруса), даже по внешнему виду она отличается от древесины из центрального региона. Как правило, клееный брус из такой древесины стоит дороже и, по нашему опыту, оправданно.

Кедр и лиственница

Эти породы древесины реже применяются при производстве клееного бруса, т.к. пользуются меньшим спросом на рынке. Основная причина — более высокая стоимость при схожих потребительских характеристиках.

Преимущества этих пород: более высокая плотность, меньшая подверженность атмосферным воздействиям и более продолжительный срок службы дома.

Особенность! Отличительный внешний вид: у лиственницы и кедра своеобразная текстура, которая ярче всего проявляется после покраски.

Комбинированный клееный брус

Такой клееный брус состоит из ламелей разных пород древесины. Как правило, на внешних лицевых ламелях используются породы более дорогих сортов древесины — лиственницы, кедра, иногда даже березы, а внутри — более дешевые сосна или ель.

Кроме внешнего вида существенных отличий у комбинированного клееного бруса, как показывает наш опыт, нет.

Выбор породы древесины для клееного бруса мы оставляем за заказчиком, обычно решающими факторами становятся внешний вид и стоимость.

По типу профиля: финский или немецкий

Существует два основных вида профиля:

Финский — гладкий, под утеплитель.

Немецкий — «гребенка».

Другие виды профиля — это модернизированная разновидность одного из этих профилей.

Для финского профиля применяют утеплители райв-лайн, джут, Шелтер, поролон и ряд других.

Особенности, которые нужно учитывать при оценке клееного бруса по типу профиля:

1. Оборудование. На качество клееного бруса влияет не столько тип профиля, сколько характеристики оборудования, на котором он был изготовлен. От регулярности заточки ножей, нарезающих профиль, зависит равномерность геометрических параметров профиля и плотность прилегания бруса по профилю.
2. Стоимость утеплителя и его укладки. Строительство дома из клееного бруса с утеплителем включает в себя затраты на сам утеплитель (чем выше его качество, тем больше затраты) и на его укладку.
3. Торцы. Торцы клееного бруса в месте, где в утеплитель могут проникать осадки, — это место риска по очевидным причинам.
4. Теплоизоляция. При соблюдении технологий производства и сборки клееный брус с любым профилем обеспечивает при равной толщине одинаковые теплоизоляционные показатели.
5. Внешний вид. Тип профиля влияет на то, как будут выглядеть торцы в доме. Выбор профиля основывается только на личных предпочтениях заказчиков. Кому-то принципиально не нравится «гребенка», а кто-то относится к ней нейтрально.

Для большинства своих проектов мы выбираем в качестве оптимального варианта клееный брус без утеплителя с тремя шипами.

По сечению: высоте и толщине

Минимальная толщина клееного бруса — 80 мм, максимальная толщина, которая используется массово, — 300 мм.

По высоте клееный брус можно разделить на два вида:

Одноэтажный — из доски одной ширины. Чаще всего это брус двух видов: высотой 140 мм и 185–200 мм. Эти размеры определяются стандартом доски, из которой изготавливают брус.

Двухэтажный — высокий брус, который имеет место склейки по горизонтальной плоскости бруса. Обычно он имеет высоту 240–270 мм. Это также определяется размером доски, из который изготавливают брус, и технологией производства (влияют острожка и «нарезка» профиля).

Определяющим фактором того, какой брус выпускает производитель — тип оборудования. Не на любом оборудовании можно сделать зарезку чашек для бруса сечением даже 270(h)×200 мм, не говоря уже о больших сечениях.

Толщина бруса влияет на теплоизоляционные свойства стены дома.

Толщину бруса целесообразно подбирать по типу постройки:

• для небольших неотапливаемых хозяйственных построек допускается использовать брус сечением 80–140 мм,
• для бань, гостевых домиков и домов сезонного проживания — от 160 мм,
• в домах для постоянного проживания — от 200 мм.




Высота бруса определяется больше архитектурно-стилистическими соображениями, зависит от размера дома/строения. Дома большой площади (от 250 м²) с точки зрения архитектуры лучше смотрятся из бруса высотой 270 мм.

Преимущества строительства домов из «высокого» бруса:

• срок сборки меньше, а стоимость дешевле;
• меньше пазов, которые нужно шлифовать при покраске, а значит покраска обходится дешевле;
• меньше стыков по профилю, а значит потенциальных мест тепловых потерь.




По техническим условиям


По состоянию на февраль 2017 года в России не существует ГОСТов на клееный брус. Все основные качественные характеристики клееного бруса производители самостоятельно отражают в своих технических условиях (ТУ).

При оценке ТУ производителя обязательно следует обратить внимание на несколько моментов:

• Минимально допустимая длина наружных ламелей на сращивание, особенно на лицевой стороне. Если указана длина 300 мм, производитель вправе поставить брус из ламелей по 300 мм. Так как текстура древесины после покраски проявляется по-разному, то стена дома при такой длине ламелей может быть похожа на «шахматную» доску. Минимальная длина одной составной лицевой ламели не должна быть меньше 1200 мм.
• Сучки по их виду, количеству и допустимости расположения на наружных и внутренних ламелях.
• Наличие смоляных карманов на внешних ламелях.
• Геометрические размеры клееного бруса.
• Процент влажности, который можно измерить специальным прибором — влагомером. Влажность клееного бруса на приемке должна составлять 12%.




По типу оборудования для изготовления домокомплекта


От типа оборудования для изготовления домокомплекта зависят внешний вид дома (отсутствие щелей, точность примыкания деталей, возможность реализовать разные архитектурные решения) и его эксплуатационные характеристики.

Оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ)

Проект домокомплекта разрабатывается в специализированной программе, затем загружается в ЧПУ оборудования, которое производит каждую деталь. На таком оборудовании можно производить сложные конструктивно и с высоким допуском точности детали с минимальным влиянием человеческого фактора.

Например, с помощью универсального домостроительного центра с ЧПУ Hundegger K2i можно производить конструктивные узлы соединения — стык Гербера, тирольский замок и ласточкин хвост — для домов со сложной архитектурой и высокими стандартами качества.


Угловые соединения «перерубы» или «чашки» — одни из самых ответственных узлов в домах из клееного бруса. От того, с каким допуском точности они будут сделаны, зависят теплоизоляционные характеристики дома.

Обычный чашкорез и оборудование с ручным управлением


На таком оборудовании домокомплекты из клееного бруса производятся с участием человека и большим объемом ручного труда, а сами станки имеют более низкий допуск точности на зарезку. Технически на таком оборудовании невозможно изготовить некоторые конструктивные элементы и узлы соединения. Точность подгонки деталей домокомплектов ниже, чем на оборудовании с ЧПУ.

По стране-производителю: отечественный или зарубежный клееный брус


Родоначальником производства клееного бруса является Европа, в России он появился немного позже. Сейчас ведущие производители клееного бруса в России и в Европе используют один и тот же клей, одно и то же оборудование с ЧПУ для изготовления домокомплектов.

Основное отличие — стабильное соблюдение качественных параметров клееного бруса и отлаженность технологии производства. По нашему опыту, отечественные производители требуют более пристального контроля.

Европейские производители

Заготовки (балки) для клееного бруса производят на одном большом заводе, где доски проходят сушку, острожку и склейку. Эти заготовки покупают небольшие производители, которые специализируются только на нарезке профиля и изготовлении домокомплектов. Благодаря такому разделению цикла производства клееного бруса эти компании поддерживают стабильное качество.

Особенность! Некоторые финские производители могут клеить брус из доски толщиной 60–80 мм. Соответственно, брус толщиной 200 мм состоит из трех ламелей, а не пяти, как у отечественных, которые производят брус из ламелей толщиной 40–50 мм.

Основные зарубежные производители клееного бруса: Honka, LUMI POLAR (бывший бренд Honkatalot), Ikihirsi, Finnlamelli, Makihouse, Polar Life Haus и другие.

Отечественные производители

Отечественные производители клееного бруса, даже если это небольшие компании, полностью выполняют полный цикл производства: закупка доски, сушка, острожка, склейка, профилирование, изготовление домокомплекта. Такое количество операций требует более серьезных управленческих затрат на поддержание желаемого результата и большего контроля.

По типу склейки ламелей: вертикальная или горизонтальная


Большинство производителей клееного бруса выпускает брус с вертикальной склейкой ламелей. Такой брус используется в строительстве домов с момента появления этого материала на рынке, и никаких нареканий при соблюдении технологии производства не было выявлено.

В последние несколько лет появляется все больше вариантов клееного бруса с горизонтальной склейкой. Производители позиционируют его как «дышащий» за счет отсутствия клеевых швов по вертикали, которые могут препятствовать естественному свойству древесины — паропроницаемости (движению воздуха с улицы в помещение и из помещения на улицу). Объективно это действительно так.

Большее количество клеевых швов на внешней поверхности клееного бруса по сравнению с брусом с вертикальной склейкой влияет на:

• Внешний вид поверхности стены. Площадь монолитных, с однородной текстурой древесины участков стены будет меньше.
• Клеевые швы. К ним возрастают требования, т. к. на внешней стороне, которая испытывает на себе воздействие окружающей среды, их больше.
• Покраску клееного бруса. Брус с горизонтальной склейкой — новый материал, и пока не накопилось достаточно практического опыта, чтобы утверждать, какие краски и масла лучше подбирать, как они будут смотреться, как проявится естественная текстура древесины.




Качественный клееный брус = качественный дом? 


Мы рассмотрели 7 приоритетных параметров, которые обязательно нужно учитывать при оценке качества клееного бруса: порода древесины, тип профиля, сечение, технические условия, тип оборудования, страна-производитель, тип склейки ламелей. 

Высокое качество клееного бруса не гарантирует высокое качество дома. Ошибки во время производства, монтажа, отделки могут испортить любой материал и привести к нежелательным последствиям. 

Рекомендация. Обращайтесь только в те компании, которые несут ответственность за конечный результат и все этапы строительства.

Характеристики клееного бруса | Статьи

В последнее время на российском строительном рынке растет спрос на пиломатериалы. Высокие прочностные характеристики клееного бруса и его эстетические свойства делают этот материал одним из самых популярных в капитальном жилищном строительстве. Его с успехом применяют как для частных домов, так и для масштабных построек ― торговых и развлекательных центров, отелей, павильонов. Также клееный брус незаменим для производства стропил крыши, возведения перекрытий и сводов. Богатые традиции русского деревянного строительства находят свое воплощение в новых технологиях и проектах.

Сохраняя все свойства древесины, мягкость, легкость отделки, низкую теплопроводность и приятный запах, он приобретает высокие прочностные характеристики и идеальный внешний вид. Рассмотрим подробнее особенности этого материала.

Что такое клееный брус

Клееный брус представляет собой пиломатериал, полученный путем склеивания под прессом обработанных и подобранных досок ― ламелей. В итоге получается цельный продукт, который практически не дает усушку ― не более 3 % в первые полгода эксплуатации. Из него уже вышла излишняя влажность. Он красив, поэтому не требует сложной обработки. Достаточно провести шлифовку, покрыть защитным составом и стильный фасад будет готов. При этом характеристики клееного бруса гарантируют:

• высокую прочность;
• легкость дальнейшей обработки в производстве строительных деталей;
• возможность создания широкого спектра профилированного бруса для любых целей;
• выпуск материала любого размера и формы.

В России для производства бруса применяют древесину сосны или ели. В редких случаях применяют кедр. Материал из северных пород древесины, как и из зимних, считается лучше, чем из южных или собранных в теплое время года.

На современном рынке стройматериалов высоко ценится и более распространена сосна. За рубежом выпускают сырье из пихты. В любом случае на пиломатериал идет хвойная древесина.

Сама технология и последующая обработка позволяют скорректировать характеристики клееного бруса и получить тот материал, который необходим в данном строительном объекте. Наиболее популярные типы обработки: оцилиндровка, профилирование, шлифовка, подгонка размера.

Особенности производства клееного бруса

• Цельное бревно распиливают на доски заданной толщины. Обычная толщина доски для клееного бруса составляет не более 50 мм. Это оптимальный размер для устранения всех дефектов материала и соблюдения стандартов просушки.
• Полученные доски (ламели) помещают в сушильную камеру, где происходит устранение влажности. Обычно доска после сушки уменьшается в размерах на несколько миллиметров. Этот показатель учитывается как припуск при нарезке досок. Сушка ламелей длится минимум 10 дней.
• Сухая ламель нуждается в обработке поверхности. Ее обстругивают, снимают все зазубрины, неровности, зачищают спилы. Затем полученные доски отбраковывают, удаляют участки с сучками, трещинами, неровностями и другими нежелательными вкраплениями. В момент сортировки  ламели маркируют, чтобы заранее определить доски с самой качественной поверхностью на лицевые части будущего бруса. Этот отбор обеспечивает последующие эстетические и прочностные характеристики клееного бруса. Ведь готовое изделие должно быть из лучшей древесины.
• Отобранные и обработанные ламели сращивают по длине путем склейки на мини-шип на специальном оборудовании, доводя их длину до 12 метров, и вновь маркируют.
• Затем наносят клей на пласти ламели, склеивают необходимое количество ламелей и помещают в специальный пресс. На выходе получается заготовка из отобранных склеенных ламелей — будущий клееный брус.
• Следующий этап ― изготовление профилированного бруса. Заготовку пропускают через станок, где ему придается профиль, который позволит выполнить плотное примыкания стройматериала при укладке. Подобные стыки не должны допускать продувания.
• Завершается производство нарезкой элементов дома и изготовлением стыковочных «чашек» в соответствии с конкретным проектом дома.
• После готовый строительный материал маркируют, складируют, упаковывают и отправляют на строительную площадку. Причем, с момента профилирования бруса и до сборки дома должно пройти минимальное время, чтобы брус не изменил своих геометрических характеристик в связи с усушкой или набором влажности – это может отрицательно отразится на качестве сборки дома.

Строительные характеристики клееного бруса

К основным свойствам бруса относятся:

• Низкая теплопроводность.

Показатель сопротивления теплопередаче:

• у цельного бруса 250 х 250 мм ― 1,88;
• у клееного 150 х 150 мм ― 1,75;
• у клееного 200 х 200 мм ― 2,05.

Чем выше этот показатель, тем успешнее материал выдерживает перепады температур и сохраняет тепло.

• Долговечность. Обеспечивается особенностями обработки. Расчетный срок службы бруса ― 100 лет.
• Устойчивость к воздействиям насекомых, грибков, плесени, перепадам температуры и влажности. Дома из клееного профилированного бруса выдерживают климатические условия русского севера (Карелия, Мурманск), оставаясь пригодными для круглогодичного проживания.
• Податливость и легкость обработки позволяют применять клееный брус для любых деталей возведения здания.
• Обработанная таким образом древесина выдерживает значительную нагрузку на несущие конструкции здания.
• Высокие прочностные характеристики обусловлены отсутствием изъянов.
• Значительная длина бруса позволяет использовать материал для большепролетных конструкций. Благодаря ей также сокращаются сроки строительства.
• Воздухопроницаемость. В доме из бруса здоровый и приятный микроклимат. Сохраняется тепло зимой и прохлада летом.
• Самодостаточность. Эстетические характеристики клееного бруса избавляют от необходимости применять утеплители и отделочные материалы.

Добавим объективности

Блестящие характеристики клееного бруса определяют его довольно высокую рыночную стоимость. Не каждый хозяин решится построить целый дом из такого дорогого материала. Однако современные архитектурные проектные решения удачно сопрягают использование оцилиндрованной и профилированной древесины и клееного бруса. Древесина, как правило, идет на несущие конструкции, балки, стропила. А брус ― на эффектные стены, фасады, внутренние перекрытия.

Также использование бруса может быть обусловлено не только строительными, но и дизайнерскими целями. Красивый материал внесет в ваш дом неповторимую уютную атмосферу.

Компания CKD предлагает дома из клееного бруса на заказ. Мы поможем вам выбрать проект, посоветуем и подберем материалы и построим дом под ключ.

Планируйте ваш будущий дом с нами!

Технические условия на клеёный брус и клеёные балки

Скачать ТУ на клеёный брус и клеёные балки

Настоящие технические условия распространяются на комплекты деревянных домов из клеёного профилированного бруса.

1.ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ.

Номинальные размеры бруса указаны в таблице 1.

Таблица 1 – Номинальные размеры бруса.

1. 1    Сечение бруса определяется замером по крайним точкам бруса.
1.2    Заготовка бруса изготавливается длиной 12,0м.
1.3    Детали комплектов домов изготавливаются в соответствии с чертежами – конструкторской документацией  на комплект дома (КД), которая является неотъемлемой частью настоящего договора.
1.4    Общий объем кубатуры дома рассчитывается исходя из раскроя основой заготовки длиной 12,0 метров.
1.5    Отклонение от плоскостности (покоробленность) не должно быть более 1,5мм на 1м длины.
1.6    Параметры шероховатости поверхности бруса Rmax по ГОСТ 7016-82 не должны быть более 150 мкм.
1.7    Предельные допуски на отклонения от номинальных размеров заготовок бруса составляют:
§  По Высоте +- 5мм;
§  По Толщине +-2мм;
§  По длине +- 50мм.

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ.

2.1    Клееный стеновой брус должен изготавливаться в соответствии с требованиями настоящих технических условий по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.
2.2    Характеристики:
При изготовлении клееных конструкций применяются пиломатериалы хвойных пород с качеством древесины не ниже 2-го сорта. Качество древесины по нормам соответствует ГОСТ 26002-83;

• Клееные конструкции состоят из строганных слоев толщиной от 15мм до 63мм, склеенных по толщине на гладкую фугу;
• Ламели по склейку состоят из сращенных отрезков с шагом сращивания минимум 500 мм,
• Разнотолщинность по длине и ширине в любом месте каждого слоя должна быть в пределах 0,2мм.
• Наличие в конструкции слоев из древесины различных пород  допускается с соблюдением следующих комбинаций:

А.  обе лицевые  ламели – сосна,  внутренние ламели – ель/сосна.
Б.  обе лицевые ламели – ель, внутренние ламели – ель/сосна.

• Влажность древесины в склеиваемых слоях должна быть 8-15% Разница во влажности между склеиваемыми слоями не должна превышать 2%.
• При склеивании конструкций используется  клеевая система 1257/7557 «AKZO NOBEL», класса водостойкости D4 по качеству соответствующий нормам ГОСТ 15613. 1, ГОСТ 17005-82.
• Поперечная покоробленность слоев по ГОСТ 2140-81 перед склеиванием не должна превышать 1% ширины слоя.
• Смещения положения шипов (пазов) относительно оси симметрии бруса – не более 0,5мм.

2.3    Ограничение допускаемых пороков древесины в лицевых и внутренних ламелях  описано в таблице 2.

Таблица 2 – Ограничение допускаемых пороков древесины в ламелях.

№ п/п	Виды пороков	Внешние стороны/ Внешние ламели	Внутренние ламели/ Внутренние стороны внешних ламелей
1	Сучки здоровые светлые, в т.ч. с трещинами (ширина трещин не должна превышать 0,5мм), сросшиеся и частично сросшиеся	Допускаются	Допускаются
2	Сучки ребровые кромочные здоровые	Допускаются, диаметром до 50мм	Допускаются
3	Сучки темные сросшиеся и частично сросшиеся	Допускаются, диаметром до 30мм	Допускаются
4	Сучки табачные	Допускаются диаметром до 10мм	Допускаются
5	Смоляные карманы	Допускается до 3 шт. на 1 метр	Допускаются
6	Синева	Не допускается	Допускается незначительные поражения не более 0,5% от общей площади дома
7	Обзол	Не допускается	Допускается  обзол по пласти не более 5мм
8	Червоточина	Не допускается	Не допускается
9	Непрострог	Не допускается	Допускается  непрострог по кромке и в клеевом шве местный (протяжённостью не более 150 мм и шириной не более 15 мм)
10	Заделка дефектов пробками (диаметр 35 мм).	Не более 1 шт./3пог. метра	Допускается
11	Заделка дефектов шпонками (длина до 400 мм).	Не более 1шт./3пог. метра	Допускается
12	Вырыв, выхват, запил, вмятина, скол, задир, выщербина	Допускаются незначительные повреждения	Допускаются
13	Сердцевина	Допускаются  шириной до 5,0 мм длиной до 400 мм на 3 метра длины	Допускается
14	Участки, покрытые корой	Не допускаются	Допускаются
15	Продольные и поперечные трещины	Допускаются  шириной до 0,5 мм длиной до 150 мм	Допускаются

Требования разработаны в соответствии с ГОСТ 11047-90, ГОСТ 20850-84, ГОСТ 26002-83, ГОСТ 2140-81.
2.4    Прочность клеевых соединений на послойное скалывание согласно ГОСТ 20850, должна быть не менее 6,0Мпа.
2.5    Зубчатые клеевые соединения при склеивании слоев по длине должны соответствовать ГОСТ 19414-90.
2.6    Показатели предела прочности зубчатых клеевых соединений на изгиб по ГОСТ 20850-84 должны быть: для брусьев стен не менее 20,0Мпа; для несущих балок не менее 27,0Мпа.
2.7    Крыловатость заготовок по ГОСТ 2140-81 перед сращиванием на зубчатый шип не должна превышать 0,2% на длине 2м.
2.8    При изготовлении клееных брусьев для стен домов, для плотной подгонки сопрягаемых брусьев, на двух боковых поверхностях вдоль их оси фрезеруются пазы и гребни.
2.9    Клеёные брусья для стен домов могут иметь непрострог по пазам и гребням – ограничением является целостность соединения (отсутствие люфта) и внешнего вида собранной стены.
2.10Размеры и форма шипового соединения указываются в рабочих чертежах на   конструкции.
2.11Допускается при изготовлении бруса высотой 185мм и более вертикальная склейка двух заготовок, предварительно склеенных из ламелей по ширине, на гладкую фугу.
2.12Предельные отклонения по высоте паза и гребня – 0,1мм.

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДОМА.

3.1    Соединения стен между собой производится посредством выреза на брусе конструктивного элемента – «чашка». Вид сверху и сбоку  с гарантированными зазорами. Зазоры указаны для бруса 10-14% влажности (производственная влажность). Зазоры необходимы для лёгкой сборки дома. Для утепления чашки в вертикальном направлении рекомендуется джутовое полотно, соответствующей ширины чашки.
3.2    Предельные отклонения от номинальных размеров деталей и элементов деталей (расстояние от торца детали до центра чашки, общая длина деталей) не должны быть более:
§  По длине +/- 2мм;
§  По ширине +/- 2 мм;
§  По высоте +/- 5 мм.
3.3    В брусе сверлятся отверстия под нагеля и под шпильки диаметром 25 мм.
3.4    Соединение стен отличных от 90 град. Производится эркерным соединением .
Соединение собирается на шпонку и скрепляется металлической скобой. Допускаемое отклонение от номинального угла составляет 0,5 градуса.
3.5    По согласованию с покупателем обработка торцов деталей может производиться составом, предотвращающим растрескивание торцов Teknol-JRM(TEKNOS), также обработка всех деталей может проводиться антисептирующим составом Teknol-Aqua 1410-01 (TEKNOS).
3.6    В случае необходимости замены некоторых деталей, они могут быть изготовлены из цельного бревна «Пагонажа» силами бригады сборщиков непосредственно на строительном объекте.
3.7    При наличии элементов «Получаша» на брусе высотой 230мм и более, конструктивный элемент «Получаша», расположенный в нижней части детали, необходимо дорабатывать силами строительной бригады. Для этого необходимо углубить шейку на 20 – 25 мм. Элемент «Получаша», находящийся в верхней части детали, дорабатывать не нужно. Производитель выполняет элемент «Получаша» на деталях длиной более 700мм, в случае меньшей длины детали, данный элемент необходимо выполнять силами строительной бригады.

4.ТРАНСПОРТИРОВКА И ПРАВИЛА ХРАНЕНИЯ БРУСА.

4. 1 Комплект конструкций сопровождается:

• комплект конструкторской документации – КД;
• с поставляемой партией идёт спецификация с перечнем деталей, находящихся в каждом пакете.

4.2    Изделия транспортируют в горизонтальном положении всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта.
4.3    При транспортировании, разгрузке и хранении должна быть обеспечена сохранность изделий (защита от механических повреждений, увлажнения, загрязнения). Условия хранения должны обеспечивать нормированную влажность древесины конструкций. Перепад температуры и влажности при хранении не допускается.
4.4    При разгрузке деталей дома на стройплощадке вручную детали укладываются на подстопное основание (лёжки) высотой от земли не менее 200мм (зависит от типа грунта и требует уточнения у компании-производителя).
4.5    При укладке предусматривается  расстояние между плоскостями бруса (шпации – шириной 50мм) – для вертикальной циркуляции воздуха. Так же между рядами (при ручной разгрузке) укладываются прокладки (мин 40х20мм) для горизонтальной продувки стопы деталей.
4.6    Максимальную ширину стопу деталей желательно не превышать 1200мм.
4.7    Сверху штабеля деталей (стопы) укладываются утолщенные прокладки – мин 50мм – которые должны выступать за штабель мин 100мм с каждой стороны.
4.8    Поверх утолщённых прокладок степлером пришивается непрозрачная  плёнка, которая должна свисать с боковых частей настила мин 300мм  с каждой стороны (для снижения вероятности попадания дождя на боковые части пакета) (рис. 5).
4.9    Торцы пакетов также необходимо прикрывать непрозрачной плёнкой посредством крепления степлером  для устранения попадания прямых солнечных лучей. Суть в том, чтобы обеспечить продуваемую систему штабеля по пласти бруса и задержать испарение и увлажнение торцов бруса, т.к. водопоглащение и испарение влаги в продольном направлении волокон в 10 раз превышает данный показатель поперёк волокон.
4.10В процессе хранения на площадке и во время монтажа возможно появление торцевых трещин (зависит от температурно-влажностных колебаний окружающей среды).

5.МОНТАЖ.

5.1    Монтаж бруса, производится в соответствии с проектом (КД), который является неотъемлемой частью настоящего договора.
5.2    Перед началом монтажа фундамент дома должен быть покрыт гидроизоляцией («Гидроизол» или аналоги, а также по осям будущего стенового комплекта дома должна быть проложена подкладочная доска сечением 50х150мм/200мм из хвойных пород древесины).
5.3    Для герметизации углов стен в стыковочных элементах «Чашах» осуществляется укладка утеплителя типа ПСУЛ 10/40, путем обмотки вокруг шейки «Чаши» минимум в 2-х местах.
5.4    В случае монтажа бруса с профилем, который предусматривает наличие уплотнителя, укладка межвенцового уплотнителя является обязательной.
5.5    Во время монтажа в торце профиля могут возникать небольшие зазоры до 5мм. Данные зазоры не являются браком, и компенсируется усадкой бруса в течение 3-х месяцев с момента монтажа.
5.6    В соответствии с проектом (КД) в ходе монтажа дома могут быть использованы деревянные нагели размером 24-25мм длиной 250-300мм. Расположение нагелей зависит от каждого конкретного проекта.
5.7    После укладки всех бревен в соответствии с проектом КД стеновой комплект должен быть стянут оцинкованными металлическими шпильками D-12мм, длиной 1-2м, соединяемыми на соединительные муфты.
5.8    После монтажа стенового комплекта дома, для приведения его поверхности к финишному качеству необходимо в кратчайшие сроки осуществить шлифовку и окраску стен дома.
5.9    Монтаж должен проводиться лицами или компаниями, имеющими опыт работы с данным материалом.
5.10Монтаж должен проводиться в дни отсутствия осадков в виде дождя и снега.
5.11После монтажа комплекта выступающие части бруса (торцы) должны быть покрыты пропитками, рекомендованными Продавцом, в течение 30 (тридцати) календарных дней с даты поставки товара.
5.12После монтажа комплекта внешние и внутренние стены должны быть обработаны  противогрибковыми антисептическими пропитками, рекомендованными Продавцом, в течение 90 (девяносто) календарных дней с даты поставки товара.

6.МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ.

6.1    Контроль качества изготовления продукции должен производиться в две стадии: пооперационный контроль и контроль готовой продукции.
6.2    Длину, ширину конструкций измеряют металлическими линейками по ГОСТ 427-75, металлическими рулетками по ГОСТ 7502-89 по методике ГОСТ 8242-88. Разнотолщинность – штангенциркулем по ГОСТ 166-89.
6.3    Породу и пороки древесины контролируют визуально по ГОСТ 2140-81, размеры дефектов замеряют с помощью штангенциркуля, рулетки и линейки по ГОСТ 26002-83.
6.4    Шероховатость склеиваемой поверхности контролируют по утвержденным образцам-эталонам по ГОСТ 7016-82, ГОСТ 15612-85.
6.5    Влажность древесины деталей определяют электровлагомером по ГОСТ 16588-91 или иным аналогичным способом.
6.6    Прочность зубчатого клеевого соединения при статическом изгибе определяют по ГОСТ 15613.4-78.
6.7    Прочность соединений на пласть определяют на послойное скалывание по ГОСТ 25884-83.
6.8    Водостойкость клеевого соединения проверяют по ГОСТ 17005-82.
6.9    Продольные шиповые соединения на боковых пластях клееных брусьев стен контролируют с помощью тарированного шаблона.
7.ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДОКУМЕНТОВ.

7.1    ГОСТ 11047-90 Детали и изделия для малоэтажных жилых и общественных зданий. Технические условия.
7.2    ГОСТ 20850 Конструкции деревянные клееные. Общие технические условия.
7.3    ГОСТ 166-89 Штангенциркули. Технические условия.
7.4    ГОСТ 2140-81 Пороки древесины. Классификация. Термины и определения, способы измерения.
7.5    ГОСТ 7502-89 Рулетки измерительные металлические. Технические условия.
7.6    ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия.
7.7    ГОСТ 15613.4 Древесина клееная. Метод определения прочности зубчатых клеевых соединений при статическом изгибе.
7.8    ГОСТ 16588-91 Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности.
7.9    ГОСТ 17005-82 Конструкции деревянные клееные. Методы определения водостойкости клеевых соединений.
7. 10ГОСТ 19414-90 Древесина клееная массивная. Общие требования к зубчатым соединениям.
7.11ГОСТ 15612-85 Изделия из древесины и древесных материалов. Методы определения параметров шероховатости поверхности.
7.12ГОСТ 26002-83 Пиломатериалы экспортные северной сортировки еловые и пихтовые.

Что лучше брус или клееный брус

Жилые дома из дерева – многовековая традиция, с которой не спешат расставаться и сейчас, несмотря на широкий ассортимент современных строительных материалов. Природная теплота древесины, способность противостоять суровым российским зимам, здоровая атмосфера в доме – все это аргументы в пользу того, что у такого типа строительства впереди еще очень большое будущее. Правда, и здесь чувствуется «веяние прогресса» — на смену привычным бревенчатым срубам приходят более простые в возведении и последующей отделке здания из бруса.

Что лучше брус или клееный брус

Если планируется постройка деревянного дома, то у многих будущих владельцев возникает вопрос о том, что лучше брус или клееный брус. Чтобы определиться с ответом, необходимо произвести сравнение этих строительных материалов, рассмотрев их основные характеристики.

Современный российский рынок предлагает потребителю различные варианты исходных материалов для строительства дома — массивный и клееный брус, ровный (с четким прямоугольным сечением) и профилированный. Можно приобрести и оцилиндрованный брус, то есть превращенный в процессе обработки в «бревно».

Необходимо знать, что в результате применения новых технологий сушки и обработки пиломатериалов удалось избавиться от многих недостатков, присущих натуральному дереву. Однако, это порой может негативно отражаться на других характеристиках древесины. То есть, категорично однозначного ответа на вынесенный в заголовок вопрос – нет. Поэтому при выборе материала для постройки следует принимать во внимание целый ряд нюансов, о которых и пойдет речь дальше.

Древесина для изготовления бруса

В первую очередь необходимо несколько слов сказать о породах древесины, которые используются для изготовления бруса, и о том, какая из них будет более уместна в конкретном случае.

В подавляющем большинстве случаев на изготовление бруса для строительства домов идет древесина хвойных пород

Самыми популярными видами древесины при изготовлении как массивного, так и клееного бруса являются хвойные породы — это сосна, ель, лиственница и кедр. Из лиственных пород деревьев чаще всего используется осина, так как благодаря своей структуре, она имеет низкую теплопроводность.

• Сосна является наиболее доступным по цене пиломатериалом, поэтому из нее в очень широких масштабах изготавливают массивный брус и собирают клееный. Такой материал отлично подходит для строительства жилых домов. Есть, конечно, у сосны и весьма значительные недостатки, в частности – хрупкость, но невысокая стоимость в достаточной мере окупает их.

Образцы соснового массивного профилированного бруса

• Брус из кедра или лиственницы имеет более высокую стоимость, но он отлично подходит для возведения бань. Такие материалы не только обладают выраженной устойчивостью к влажности и перепадам температур, но и благодаря своим природным качествам способны создать в помещении оздоравливающий микроклимат.

Брус из лиственницы – отменные показатели прочности и долговечности. Часто используется для наиболее нагруженных элементов конструкции деревянного дома – венца, обвязки, балок перекрытия.

Лиственница имеет очень плотное структурное строение волокон, поэтому и вес пиломатериалов из нее весьма немал. Поэтому несущей способности фундамента под стены необходимо делать прочным и надежным. В состав этой древесины входит натуральный антисептик, который делает ее защищенной от появления вредных насекомых и плесени. Очень часто брус из лиственницы используется «точечно», то есть на отдельных участках строительства. Например, его можно применить для нижнего венца, верхней обвязки, мауэрлата, а стены при этом возвести из более дешевого соснового.

• Еловая древесина обладает не слишком высокой прочностью и довольно неустойчива к гнилостным процессам. Кроме того, этот материал имеет большое количество сучков, которые также неблагоприятно влияют на долговечность материала.

Еловый клееный брус – далеко не лучший вариант для внешних стен дома. А для внутренних – почему бы и нет?

Однако, те же сучки, а также характерный фактурный рисунок волокон и красивый оттенки цвета делают этот материал довольно живописным. Поэтому еловый брус чаще всего используется для возведения внутренних перегородок, которые станут украшением интерьера комнат даже без дополнительной отделки.

Цены на брус

брус

Процесс изготовления разных типов бруса. Характерные особенности получаемых материалов

Чтобы разобраться в том, какой брус для строительства дома лучше, для начала есть смысл ознакомиться с процессом изготовления клееных и массивных изделий.

Массивный брус

Массивный брус, то есть изготовленный из целого бревна, получается по технологии его выпиловки (окантовки) — срезания с кругляка периферийных областей и придания ему квадратной или прямоугольной формы в сечении. Стоимость таких изделий несравнимо ниже, чем клееных.

Важно помнить то, что очень часто такие пиломатериалы имеют естественную влажность натурального дерева, так как изготавливаются из неподготовленной древесины. Нельзя забывать, что если такой материал будет использован для постройки дома без предварительной просушки в правильно созданных условиях, то брус может повести себя непредсказуемо уже в период эксплуатации здания. То есть древесина порой начинает деформироваться, брус способен серьезно растрескаться или дать значительную усадку, что приведет к появлению достаточно больших зазоров между деталями стены.

Самый дешевый и «рискованный» для строительства вариант – массивный непрофилированный брус, который нередко изготавливается из не до конца просушенной древесины.

Эти факторы не останавливают многих будущих владельцев домов, и массивный брус довольно-таки часто выбирается в качестве основного материала для строительства. Но все-таки полностью игнорировать деформационные «наклонности» такой древесины не следует.

Массивный профилированный брус – как правило, для его изготовления уже применяется хорошо просушенная древесина

Массивный профилированный брус изготавливается из подготовленного материала, то есть влажность исходной древесины доведена до необходимого уровня. Профилированный брус отличается от обычного наличием пазов и шипов соответствующей конфигурации, при помощи которых производится соединение деталей между собой в ходе сборки стен дома.

Натуральный профилированный брус можно разделить на два типа по показателям влажности:

• Естественной влажности, которая может составлять 18÷23%. Брус, не прошедший сушку в специальной камере, дает усадку за год до 10÷15%. Влажная древесина плохо впитывает пропитки и лакокрасочные материалы, а при естественном просыхании окраска может начать отслаиваться от поверхности отделанных стен. Кроме этого, влажное дерево труднее поддается обработке, поэтому идеально гладкой поверхности, при такой необходимости, достичь очень непросто.

Если дом возводится из непрошедшего камерную сушку стройматериала, то его, как правило, оставляют на зиму для вымерзания влаги и естественной просушки древесины. Поэтому внутренняя и внешняя отделка, ну и, понятно, заселение владельцев, производятся только спустя несколько месяцев после постройки дома.  

Строительство дома из профилированного массивного бруса.

• Сухой брус, прошедший обработку в специальной сушильной камере. Его влажность обычно выдерживается в пределах 12÷18%. Просушенный по такой технологии брус стоит существенно дороже влажного, так как обладает более высокими показателями стабильности в эксплуатации. У него, кроме этого, меньше выражена подверженность к поражению плесенью или грибком. Важно и то, что при складском хранении такого материала пазы и шипы не меняют своих линейных параметров, то есть не будут причиной проблем в ходе монтажа стен здания.

Усадка просушенного бруса после постройки дома незначительна. Так, за год эксплуатации материал усаживается всего на 1÷2%.

Параметры натурального бруса определяются нормативами ГОСТ. Стандартная длина деталей — 3000 и 6000 мм, а ширина и высота в сечении могут варьироваться от 100 до 250 мм. Необходимо отметить, что иногда производители делают под заказ брус, доходящий в сечении и до 300 мм. Однако, стоимость таких нестандартных материалов будет значительно выше, и дело даже не только в большем объеме. Просто для их изготовления гораздо сложнее будет подобрать бревна подходящего диаметра.

В регионах страны с низкими зимними температурами (а сюда можно отнести, наверное, большую часть территории России) рекомендуется для внешних стен выбирать брус с размерами в сечении 200×200 или 200×250 мм. Материал же, имеющий размеры в сечении 100×100 или 100×120 мм, обычно используется для установки внутренних межкомнатных перегородок.

Массивный брус обладает и выраженными достоинствами, и серьёзными недостатками. Один из «минусов» — это появление глубоких трещин.

Массивный брус, если его сравнивать с клееным, имеет свои достоинства и недостатки. На первый взгляд, может показаться, что положительных качеств у него намного меньше, чем отрицательных. Однако, его и немногочисленные, может быть, «плюсы» являются достаточно существенными доводами, которые вполне способны стать определяющими при выборе строительного материала.

Итак, к достоинствам массивного бруса можно отнести следующие моменты:

• Массивный брус — более распространен в частном строительстве из-за его ценовой доступности по сравнению с клееным вариантом. Этот фактор вполне можно отнести к наиболее убедительным «плюсам» материала.
• Еще одним немаловажным преимуществом этого строительного материала является его абсолютная экологическая чистота. При его изготовлении не используется никаких дополнительных искусственно созданных составов.
• Профилированный массивный брус, имеющий качественную обработку, обладает эстетичным внешним видом, поэтому часто не требует дополнительной внешней отделки.
• Натуральное дерево обладает «дышащим» эффектом.
• При использовании натурального утеплителя в комплексе с натуральной древесиной, в доме создается наиболее здоровый микроклимат.

К недостаткам бруса из массивной древесины можно отнести следующие моменты:

• Большие сложности с изготовлением бруса большого размера в сечении, так как стволы деревьев имеют естественные дефекты, которые производитель старается убрать при обработке бревен. Это могут быть крупные сучки, изгибы, разветвления стволов, пораженные участки и т.п.
• У натурального дерева существуют и некоторые скрытые недостатки, которые часто обнаруживаются в процессе строительства дома.
• Возможное появление трещин под воздействием внешних факторов — атмосферных осадков, перепадов температур, солнечных лучей, ветра. Никогда нельзя полностью исключать и вероятность деформации древесины.

Клееный брус

Технология изготовления клееного бруса — более сложна и затратна, так как включает в себя несколько этапов, проведение которых требует немало времени.

Клееные изделия — это многослойный материал, состоящий из нескольких массивных досок разной или одинаковой толщины. Для производства клееного бруса, как правило, используются хвойные породы древесины.

Работы по их изготовлению многослойных клееных стройматериалов из натуральной древесины проходят примерно в следующем порядке:

• Первым этапом производится отбор и сортировка древесины.
• Далее, бревна распускаются на доски необходимой толщины.

Материалом для изготовления клееного бруса выступают отборные доски, которые после соответствующей обработки станут ламелями

Цены на клееный брус

клееный брус

• После проведения первичной отбраковки, доски отправляются в специальные сушильные камеры, где из древесины удаляется излишняя влага. При такой технологии считается нормой только 10% влажности. Допустимое отклонение от установленного параметра может составлять не более 2%. Уровень влажности проверяется с помощью специального прибора — влагомера.

Процесс доведения исходной древесины до требуемого уровня влажности проводится в специальных сушильных камерах.

• Если доска на выходе оказывается недосушенной или пересушенной, то, в зависимости от показателя влажности, материала может быть отправлен на кондиционирование или на досушку.
• Доска, успешно прошедшая контроль влажности, отправляется на окончательную проверку на наличие изъянов. Если обнаруживаются серьезные изъяны, то или они устраняются по мере возможности, или такой материал в дальнейшую работу не пускается.
• Далее, самые тонкие доски могут «сшиваться» между собой способом «паз-шип», глубина которых равняется примерно 3÷5 мм. В результате этого процесса формируются сборные ламели — из них и цельных досок в дальнейшем будет собираться брус.

Доски, из которых изготавливаются ламели, складываются между собой перед их склеиванием таким образом, чтобы волокна каждой из них были направлены в противоположную сторону. Такая техника составления клееных деталей как раз и помогает в дальнейшем избежать процессов деформации готовых изделий – происходит взаимная компенсация возможных изгибов слоев.

Залог качества материала и его устойчивости к деформациям – правильное расположение ламелей, составляющих клееный брус

• Поверхности получившихся ламелей тщательно выравниваются на специальном оборудовании.
• Следующим этапом, древесина поступает на склеивание. Этот процесс производится на клееналивочных станках, где на заготовки наносится нужный состав. Клей, с помощью которого производится скрепления ламелей, подбирается с учетом жестких экологических требований безопасности материала. Клееный брус должен быть «чистым» материалом, не содержащим формальдегидных смол, а также тяжелых металлов и других вредных для человека и окружающей среды веществ.
• После нанесения на ламели клея, они собираются в пакет и транспортируются в прессовальный цех. Количество ламелей, составляющих клееный брус, может варьироваться от двух до десяти и даже более, в зависимости от размера заготовок и запланированного размера конечного изделия. Прессование производится в горизонтальном механическом прессе при воздействии на изделия высокого давления, и с соблюдением определенного температурно-влажностного режима.

Промазанные клеем заготовки, собранные в пакеты, отправляют на просушку в прессовальную установку

В прессовальной установке собранные из ламелей пакеты остаются до полного высыхания клея.

• Далее, склеенные пакеты подвергаются окончательной обработке, при которой профилированному брусу придаются заданные геометрические формы и, как говорится, товарный вид.

Это еще не брус, а лишь склеенный из ламелей пакет. Ему предстоит еще пройти окончательную обработку – точное профилирования и торцевание.

В зависимости от того, какую форму задумано получить на выходе, на данном этапе применяется различное обрабатывающее оборудование. В процесс обработки входит строжка с приданием точных размеров в сечении, вырезание чаши, профилирование, а также торцевание на специальном станке.

• Завершает технологический процесс этапом обработки клееного бруса антисептическими средствами и антипиренами. Эта работа часто осуществляется вручную — на поверхности бруса с помощью мягкой кисти наносится защитный состав. После этого для достижения желаемых результатов изделия необходимо выдержать в течение 24 часов для атмосферного просыхания защитной пропитки. Только после этого брус может быть использован для постройки дома.

По данной технологии производится два типа бруса — это несущий и ограждающий. Несущие изделия применяются для установки перекрытий дома, а ограждающий для возведения стен.

Цены на обрезной брус

обрезной брус

Ограждающий профилированный клееный брус – идет для возведения внешних стен и внутренних перегородок здания

В некоторых случаях несущий брус усиливается металлической или стеклопластиковой арматурой, которая вклеивается в середину изделия при его изготовлении. Для ограждающего бруса арматурная вставка не требуется.

Несколько слов необходимо сказать о характерных особенностях этого типа строительного материала.

Клееные виды бруса применяются в строительстве домов относительно недавно, а точнее — не более чем 25÷30 лет. Но материал за этот период уже сумел доказать удобство работы с ним и долговечность после многолетней эксплуатации в самых суровых условиях. Благодаря продуманной технологии изготовления, получается прочный и практичный материал. В построенный из него дом можно вселяться сразу же после возведения, то есть нет никакой необходимости давать паузу на несколько месяцев, дожидаясь, пока произойдет усадка строения. 

На иллюстрации – только небольшая выборка сечений и размеров профилированного клееного бруса

Размеры клееного бруса могут быть совершенно разными, так как они не ограничиваются диаметром и длиной бревна, из которого изготавливается массивный строительный материал. Так, длина клееного бруса может доходить до 18000 мм, в отличие от массивного, стандартный предел длины которого — 6000 мм. В принципе, нет никаких препятствий и в сборке пакетов любой разумной толщины и высоты в сечении.

Однако, клееный брус, несмотря на свои отличные характеристики, имеет не только положительные, но и отрицательные моменты.

К достоинствам клееного бруса относят следующие его характерные особенности:

• Материал имеет очень точную геометрию. И размеры деталей «не пляшут», то есть остаются неизменными, даже при длительной эксплуатации строения.
• Выверенные формы профилированного клееного бруса значительно упрощают процесс строительства дома.
• Минимальная усадка материала позволяет заселиться в дом сразу после его постройки, а также не откладывать «на потом» отделочные работы.
• Благодаря высокотехнологичной обработке и пропитке антисептическими средствами, клееный брус отлично противостоит любому типу биологического поражения (плесень, грибки, мхи, насекомые и т.п.)
• В процессе эксплуатации дома материал не теряет своего эстетичного первоначального вида.
• Качественно обработанные и не имеющие склонности к деформациям поверхности бруса сводят к минимуму расходы на отделку внешних и внутренних стен.

К недостаткам данного материала можно отнести следующее:

• Пока еще сложно говорить о реально возможных сроках долговечности материала, длительности безаварийной эксплуатации зданий, возведенных из него. Причина банальна – материал стал активно применяться всего около 30 лет назад, и эти сроком пока что ограничиваются сделанные выводы. Но, вместе с тем, тенденции в этом вопросе отслеживаются очень благоприятные.
• Высокая стоимость материала, которая возводит клееный брус в разряд малодоступных для широкого применения.
• При изготовлении бруса этого типа применяется клей, что несколько снижает «чистоту» древесины. Нет слов, ответственные производители применяют клеевые составы, безопасные для человека и окружающей среды, но тем не менее…

Сравнительные характеристики обычного  и клееного  бруса

Теперь, зная некоторые нюансы производства и основные особенности материалов, используемых для изготовления, можно провести сравнение характеристик профилированного и не профилированного, а также массивного и клееного бруса. Производя сравнительный анализ этих изделий, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

— стоимость материала;

— эксплуатационные характеристики;

— экологичность материала;

— сложность проведения монтажа стен с его использованием

Последний параметр напрямую касается обычного и профилированного бруса.

Профилированный и непрофилированный брус

Уже говорилось, что профилированным может быть, как клееный, так и обычный массивный брус. Поэтому имеет смысл сразу определиться с тем, какой из материалов проще в монтаже и лучше в последующей эксплуатации дома.

Цены на строганный брус

строганный

Почти по всем параметрам, кроме, пожалуй, цены, профилированный брус выигрывает у обычного

По простой причине – из-за более доступной цены, многие застройщики предпочитают приобретать брус с прямоугольным или квадратным сечением. При этом они отводят на второй план то, что монтаж стен из такого материала производить значительно сложнее, поэтому дом будет возводиться гораздо дольше.

Да, если длительность строительства не имеет определяющего значения, то можно выбрать не профилированный вариант. Но остро встает вопрос качества! Необходимо помнить, что при усадке между деталями стены могут возникнуть щели, которые резко повысят теплопроводность стены, и увеличат количество теплопотерь. Такие стены придется дополнительно тщательно конопатить, причем, нередко – и не один раз.

Процесс заделки целей и просветов -— достаточно длительный и трудоемкий. Кроме того, он не так уж и прост, как может показаться изначально. И чтобы он был произведен качественно, придется приглашать специалиста, который знает все нюансы конопатки стены межвенцовым утеплителем, а это опять же приведет к дополнительным расходам.

Если же планируется возвести дом в короткие сроки, то лучше выбрать для постройки профилированный брус. С ним не только проще работать, но и конфигурация «паз-шип» при его стыковке значительно уменьшает риск возникновения сквозных зазоров между деталями.

Как утепляются стены домов из бревен или бруса?

Следует правильно понимать, что использования профилированного бруса не освобождает от задач термоизоляции. Просто утепление будет провести легче, и оно становится более долговечным и качественным. О материалах, используемых для подобных целей, и об основах технологии их применения – читайте в статье нашего портала, специально посвящённой межвенцовым утеплителям для домов из бруса.

Естественно, цена на профилированный брус выше, так как при его изготовлении требуется больше трудозатрат.

Массивный и клееный брус — проводим сравнение

Теперь, зная практически все особенности строительных материалов, в подведение итогов стоит проанализировать и сравнить характеристики двух типов бруса, чтобы окончательно определить, какой из них лучше для строительства дома.

Так какой же из материалов предпочтительнее выбрать – обычный брус или клееный?

• Исходное сырье. Массивный брус изготавливается из цельного бревна, в котором могут быть и скрытые, незаметные снаружи дефекты. А клееный собирается из отборных и обработанных досок по специальной технологии.
• Линейные параметры бруса. Размеры массивного бруса ограничиваются длиной и диаметром бревна, из которого его изготавливают. Как уже говорилось выше, максимальный стандарт — это 6000 мм. Сечение массивного бруса чаще всего не превышает размер 200×200 мм, и это, кстати, связано в том числе и со сложностью его равномерного просушивания на всю толщину.

В отличие от массивного материала, размерные параметры клееного бруса могут варьироваться в очень широком диапазоне, как по длине, так и в сечении. Это связано с тем, что доски, используемые для изготовления бруса, просушиваются заранее и могут сращиваться как в ширину, так и в длину. Зачастую материал сразу изготавливается под заказ для конкретного проекта дома.

• Экологические качества бруса. Природная чистота массивного бруса не обсуждается, так как не вызывает сомнений. Безопасность же клееного бруса напрямую зависит от производителя, точнее, от того, какой клей будет применен в процессе изготовления.

Чаще всего для этой цели используется поливинилацетатный или полиуретановый клей, в последнее время все чаще применяются меламиновые составы. Самыми «чистыми», то есть безопасными для человека и окружающей среды считаются EPI-клеи (эмульсионные полимер-изоцианатные, как правило – двухкомпонентные), но с ними есть определенные проблемы при организации непрерывного технологического цикла, поэтому большинство производителей их не жалует.

Международными стандартами предусмотрена классификация по степени экологической чистоты материалов — Е3, E2 и E1. При его покупке бруса имеет смысл запросить у продавца сертификат качества, в котором должен быть указан данный параметр -— Е1, безусловно, будет предпочтительнее всего.

• Паропроницаемость (воздухообмен). Этот параметр у массивного бруса соответствует природному показателю древесины, из которой изготовлено изделие. Поэтому в доме, выстроенном из этого типа материала, будет создан наиболее благоприятный для жизни микроклимат.

У клееного бруса параметр паропроницаемости намного ниже, за счет того, что структурные поры древесины перекрываются слоями клея. Кроме того, при сборке бруса ламели располагают так, чтобы их волокна были направлены в противоположные стороны, что также препятствует нормальному воздухообмену.

• Влажность бруса. Массивный брус имеет более высокий процент влажности, нежели клееные изделия. Поэтому, если массивный брус имеет влажность больше 12÷15 %, то его дом, выстроенный из него, требует дополнительной просушки, о чем уже говорилось выше.

В дом из клееного бруса можно вселяться сразу после завершения стройки.

Необходимо отметить, что оба материала, находясь в естественных условиях, со временем приобретают примерно одинаковую влажность.

Цены на брус из сосны

брус сосна

• Прочность бруса. По этому параметру клеевой брус значительно превосходит массивный материал, так как его прочность увеличивают клеевые слои и разное направление волокон древесины.
• Устойчивость к биологическому воздействию. Массивный брус достаточно уязвим к данному виду воздействия, так как антисептические материалы, которыми они пропитываются перед постройкой дома, со временем вымываются и выветриваются.

Клееный брус более устойчив к таким проявлениям. Кроме того, он не столь «аппетитен» и точащих древесину насекомых.

Чтобы сравнение стало более наглядным, попробуем поместить обозначенные характерные особенности этих материалов в таблицу:

Параметры материала	Обычный или профилированный массивный брус	Клееный профилированный брус
Влажность материала	12÷18 и 18÷23%	не более 10÷12%
Усадка древесины	6÷8%	0.004
Период усадки	12÷36 месяцев	не более 12 месяцев
Проведение отделочных работ	Не ранее, чем через 3÷6 месяцев	Можно приступать через 1÷3 месяца
Деформация бруса из-за неравномерности испарения влаги	Возможна	Невозможна
Снижение эластичности древесины из-за биологического поражения	Возможно	Невозможно
Возникновение трещин	Возможно, шириной 10 мм, глубиной 15 мм, длиной в 1500 мм.	Возможно их возникновение по длине бруса. Но в данном варианте трещины не влияют на прочность материала.
Характеристики поверхности материала	Поверхность не имеет идеальной ровности. Возможно наличие сучков и отверстий от них, а также трещин различного размера.	Идеально гладкие поверхности, не требующие облицовки. Отсутствие отверстий от старых сучков.
Устойчивость к температурным изменениям	Возможна деформация	Брус инертен к перепаду температур.
Теплоизоляционные качества	Требуется дополнительная теплоизоляция.	Требуется дополнительная теплоизоляция.
Просушивание	Камерная или естественная сушка	Камерная сушка
Экологичность стройматериала	Абсолютно «чистый» материал	Содержит клеевые слои. Однако, производители должны придерживаться допустимых нормам содержания в них вредных веществ, что не мешает лишний раз проверить.
Воздухообмен	Естественный, характерный для определенной породы древесины. То есть материал является «дышащим».	Более низкий, за счет присутствия клеевых слоев.
Пожарная безопасность	Низкая, так как как древесина относится к группе горючести Г4, даже после обработки антипиренами.	Средняя. Плотность материала, которая достигается прессованием, делает клееный брус более стойким к возгоранию. Но от горючести все равно никуда не деться.
Стоимость материала.	Умеренная, в 2÷3 раза ниже, чем цена на клееный брус.	Высокая

Чтобы в итоге и получить качественное строение, и постараться сэкономить на материале, можно использовать оба типа бруса. Например, для внешних стен приобретается более стойкий к внешним воздействиям клееный брус, а для внутренних перегородок отлично подойдет массивный тип материала.

Еще одним вариантом экономии может стать использование для постройки дома старого бруса. Его зачастую можно приобрести в районах, где сносятся старые дома. Такой брус имеет нормальную влажность и прошел проверку временем. Важно только проверить брус на наличие древесного жука, и если изделия повреждены им, то лучше от такой покупки отказаться.

Однако, можно найти и вполне приличный материал. Особенно он хорошо подойдет для постройки дачного дома.

Как приобрести качественный брус?

Один из важнейших вопросов — это как приобрести гарантированно качественные материалы для строительства? Ведь от этого будет зависеть, насколько будет тепло в доме, а также и общая долговечность здания.

Брус, склеенный из пяти ламелей.

Итак, сегодня брус можно приобрести на строительном рынке, или же заказать его у проверенного производителя непосредственно в компании, занимающейся деревообработкой.

Приобретать строительный материал на рынке у непроверенного продавца — весьма рискованное занятие. Довольно легко можно обмануться и купить недостаточно качественный материал. Тем более что существует несколько распространенных вариантов обмана покупателей.

• Например, заказывается клееный или массивный брус определенного размера, причем, как правило, продавец предлагает доставку материала на участок. При доставке может выясниться, что длина или сечение бруса немного меньше, чем заказывали. Это значит, что покупатель уже переплатил изготовителю «энную» сумму, вне зависимости от качества изделий. Поэтому будет целесообразным узнать, когда и где будет производиться загрузка материала перед доставкой, чтобы лично приехать проверять качество изделий — брать рулетку и измерять брус.
• Необходимо обязательно присутствовать при погрузке материала и по той причине, что среди качественного бруса недобросовестный продавец вполне может уложить и бракованные изделия.
• Чтобы проверить материал на ровность, необходимо просмотреть каждое изделие на изгиб во всех плоскостях, и сразу же отобрать поведённый брус. От него необходимо отказаться прямо на месте, так как работать с ним будет крайне затруднительно.
• Кроме этого, необходимо просматривать изделия на неровности срезов и спилов, остатки коры и недостаточность шлифовки — все эти изъяны можно отнести к браку и потребовать замены отдельных изделий. В конце концов, вы отдаете свои деньги и оформляете заказ, когда знакомитесь с качественными образцами, так что требуйте такого же качества на всю приобретаемую партию.

Последствия использования для постройки дома недостаточно хорошо просушенного бруса, которые возникли после усадки материала.

• Самым неприятным моментом может стать нечестность производителя в указании процента влажности древесины, или же в несоблюдении технологии ее просушивания. Отмечаются случаи использования некачественного, максимально дешевого клея при производстве клееного бруса. Если применить для постройки дома такой материал, то уже через непродолжительное время можно столкнуться с проблемами, когда детали начинают расклеиваться и выгибаться.
• Качественный клееный брус состоит как минимум из 5÷8 ламелей. Некачественный собирается «по-быстрому» из 3÷4 досок. Поэтому при покупке на это необходимо обратить особое внимание.

Расклеивание бруса по торцам – результат нарушения или непозволительного упрощения технологии производства.

• Если же обстоятельства все-таки вынуждают приобретать клееный брус на строительном рынке, то можно произвести собственную «экспертизу» на предмет качества изготовления материала. Для этого необходимо попросить отрезать небольшой участок бруса — при необходимости его можно даже купить. Затем древесину необходимо взвесить и запомнить или записать полученное значение. Далее, материал необходимо проварить в воде в течение двух часов. Взвешивание покажет, какой процент влаги впитала древесина. Затем фрагмент просушивается до исходного значения (опять же, проверить поможет записанное значение его массы). Если после просушки срез примет первоначальное состояние, то материал склеен качественно. Если же доски бруса начнут расклеиваться, значит, его изготовление было произведено с нарушением технологических норм.
• Не стоит приобретать брус, упакованный в полиэтиленовую пленку, не открыв упаковку и не проверив его качество, так как он тоже часто бывает плохо обработан или поведен.

Оптимальное решение – приобретение качественного бруса непосредственно у производителя, имеющего высокий рейтинг качества выпускаемых изделий

Отличие качества бруса, заказываемого у крупного производителя, от покупки на рынке, обусловлено несколькими важными моментами, к которым можно отнести следующее:

• Наличие нормальных условий и необходимого оборудования для производства качественных изделий и для хранения готовой продукции.
• Наличие квалифицированных специалистов, которые изготавливают изделия, проводят сортировку и обеспечивают должный контроль за их качеством.
• Крупные профилированные предприятия дорожат своим авторитетом, и поэтому не только производят качественную продукцию, но и стараются организовать бережную отгрузку и доставку ее потребителю.

Необходимо отметить, что практически в каждом регионе можно найти достойного изготовителя как клееного, так и массивного бруса. Поэтому эксперты рекомендуют обращаться именно к проверенным производителям — только в этом случае можно не беспокоиться о качестве материала.

И, напоследок – видеосюжет, отснятый по заказу одного из ведущих российских производителей профилированного бруса – компании «Сибирские Деревянные Дома». В нем подробно, без прикрас, рассказывается о секретах правильного выбора качественного строительного материала такого типа.

Видео: Как правильно подойти к выбору качественного профилированного бруса

Параметры клееного бруса

Сегодня строительство вашего дома начинается не с обустройства фундамента, а на заводе, где нашими специалистами проектируется и изготавливается каждый элемент.

Собственное производство клееного бруса во Владимирской области, оснащенное самым современным оборудованием, позволяет изготавливать стеновой комплект в предельно краткие сроки и без потери качества.

Одним из факторов формирования очень доступной цены на приобретаемые у нас дома является высокая степень экономии материалов. Она достигается благодаря тому, что в своей работе мы применяем современные специализированные программные продукты — Dietrich’s и Autocad.

Другой важный фактор, делающий наши дома столь недорогими — это минимальная необходимость в отделке. Она достигается благодаря высокому качеству обработки древесины, которая в полной мере сохраняет свой цвет и текстуру.

Обращаясь в нашу компанию, вы получаете полный комплекс услуг, имея дело с одним подрядчиком в процессе ведения всех работ, начиная от проектирования и заканчивая сдачей дома заказчику. Это обеспечивает и удобство, и выгодность сотрудничества с нами для любых категорий наших клиентов.

Клееный брус пользуется хорошим спросом. Но планируя его использование, необходимо иметь в виду: качество клееного бруса зависит не только от того, насколько точно соблюдается технология производства. Ключевым фактором является качество сырья, которое будет применяться для изготовления. В отличие от многих других компаний, ведущих сегодня деятельность на рынке производства строительных материалов, мы имеем возможность гарантировать своим заказчикам, что приобретаемый ими брус действительно изготовлен из древесины высокого качества. Подобную возможность дает наличие у нас собственных лесных угодий, а также современного производства. Вы можете заказать у нас изготовление клееного бруса для реализации любого проекта. Приобретая набор материалов, необходимых для постройки дома, высокой степени заводской готовности, вы получаете целый ряд преимуществ:

●     точность изготовления каждого элемента конструкции дома;

●     сокращение сроков строительства за счет простоты сборки здания;

●     в конечном итоге, уменьшение цены возведения дома.

ВИДЫ СЕЧЕНИЯ КЛЕЕНОГО БРУСА

Сравнительные характеристики клееного бруса и обычного бруса

После того, как в качестве основного материала для строительства индивидуального жилого дома выбрано дерево, необходимо определиться с тем, из какого типа данного материала будет построен Ваш будущий дом.

Ознакомление с характеристиками, свойствами и эксплуатационными особенностями клееного и обычного бруса позволит сделать правильный выбор, основываясь на конкретных фактах при предстоящем выборе. Ниже предлагается для сравнения таблица, где подробно расписаны характеристики клееного бруса в сравнении с обычным брусом.

Рекомендуем также ознакомиться еще с одной статьей нашего сайта, которая поможет вам определиться со строительным материалом для дома, дачи или бани: сравнение стоимости строительства дома из клееного бруса и из оциллиндрованного бревна.

Клееный профилированный брус — SokolDom

Впервые клееный профилированный брус был изготовлен в Финляндии, на родине деревянного домостроения. Позднее он приобрел большую популярность во всей Европе.

В России клееный профилированный брус стал одним из самых распространенных материалов для строительства домов, благодаря большому количеству преимуществ по сравнению с бревном.

КЛЕЕНЫЙ БРУС ИЛИ МАССИВ ДЕРЕВА?

Дома из профилированного бруса от SOKOLDOM обладают высокой прочностью, долгим сроком службы. Работать с этим материалом намного легче, чем с бревном, потому что клееный брус всегда имеет одинаковый размер. Применение современных технологий при его изготовлении позволяет избежать трудностей с усадкой дома, усушкой и растрескиванием при строительстве. При этом клееный брус сохраняет все положительные качества дерева: оптимальную теплоизоляцию, экологичность, эстетичный внешний вид.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Клееный брус обладает рядом характеристик, отличающих от других строительных материалов.

Низкая теплопроводность профилированного материала. Крепкое сцепление ламелей бруса, а также высокая плотность материала обеспечивают надежную защиту деревянного дома от теплопотери. Дома из профилированного бруса быстро прогреваются и сохраняют тепло на длительное время.

Устойчивость к грибкам и повреждению насекомыми. Профилированный брус обрабатывается антисептиками, которые предотвращают развитие грибковых поражений и повреждения деревянного дома насекомыми.

Высокая пожаробезопасность. Обработка антипиренами предохраняет дом от действия открытого огня, материал не поддерживает горение.

Сопротивляемость деформациям. Клееный брус не подвержен деформациям в результате климатических воздействий. Это позволяет использовать его при строительстве домов в любой климатической зоне на любом типе почвы.

Быстрота возведения дома из профилированного материала. Профилированный брус обладает креплениями «шип-паз», которые позволяют быстро собирать дом любой планировки. При наличии готового фундамента и подведенных коммуникаций небольшой дом из профилированного бруса возводится в течение 4-6 недель.

Экологичность. Клееный брус для строительства деревянных домов, изготавливаемый из хвойных пород деревьев, обладает бактерицидными свойствами, обеззараживает воздух внутри помещения.

Звукоизоляция. Клееный профилированный брус обладает высоким уровнем звукоизоляции. В деревянный дом не проникают посторонние шумы. Хорошая звукоизоляция обеспечивается за счет высокой жесткости деталей и способности древесины поглощать шумы.

Экономичность. Дом имеет небольшой вес, не требует закладки массивного фундамента, внутренней и наружной отделки, что снижает себестоимость деревянного строения. Кроме того, для обогрева дома, возведенного из клееного бруса, требуется в несколько раз меньше газа, чем для здания из других строительных материалов. Характеристики клееного бруса предоставляют широкие возможности для строительства дома. Количество склеиваемых ламелей (до 5 слоев) и длина брусьев (до 12 метров) позволяют увеличить несущую нагрузку на стропила и балки. Благодаря этому можно возводить дома из профилированного бруса с любой планировкой, размером комнат и пролетов.

ДОМ ИЗ БРУСА

Для проектирования здания из клееного профилированного бруса применяются конструкторские программы, которые позволяют создать трехмерную модель деревянного дома с подробной планировкой помещений. При помощи программы можно рассчитать размеры всех элементов будущего дома, подогнать все конструктивные элементы друг к другу, что облегчает процесс сборки из профилированного бруса.

Клееный брус используется и в строительстве многоэтажных деревянных домов. Данные типы зданий чаще всего возводятся с мансардой. Отделка осуществляется в соответствии с пожеланиями заказчика. Окна в деревянных домах из профилированного бруса обладают двухкамерными стеклопакетами. Полы настилаются в несколько слоев. Это обеспечивает комфорт, тепло и уют в деревянном доме из профилированного бруса.

(PDF) Влияние различных параметров на прочностные характеристики клееных деревянных балок

Proceedings of ICCESEN-2019 23-27 October 2019, Antalya-TURKEY

224

2019.iccesen.org [email protected]

This исследование было поддержано программой YÖK 100/2000 Doktorate и FDK-2019-6950 ID

Научно-исследовательскими проектами Университета Сулеймана Демиреля.Авторы выражают благодарность SDU-

BAP за поддержку.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] А. Андре, Волокна для усиления деревянных конструкций. Технический отчет. Университет Лулео

Технологии. Департамент гражданского и экологического проектирования Отдел структурных работ

Engineering, 2006.

[2] К. Гюрер, Х. Акбулут, Г. Кюрклю, Переработка в строительной отрасли и повторная оценка

различных строительных материалов в качестве источника сырья.Симпозиум по промышленному сырью,

Измир, 28-36, 2004.

[3] Э. Бостанджиоглу, Э., Дюзгюн Бирер, Экология и будущее древесных материалов в древесине — Турция.

Улудагский университет Вестник факультета инженерии и архитектуры, 9 (2), 2004.

[4] М.М. Узуноглу, М. Эмироглу, Т. Кап, Ю., Юджа, Экспериментальное и численное исследование систем деревянного каркаса

. 5-й Международный симпозиум по передовым технологиям (IATS’09), 13-

15 мая, Карабюк, Турция, 2009 г.

[5] J. Jacob, O.L.G. Barragan, Усиление на изгиб балок из клееного бруса сталью

и полимерами, армированными углеродным волокном. Диссертация на соискание степени магистра, Технологический университет Чалмерса,

Гетеборг, 2010.

[6] И. Глишович, Б. Стеванович, М. Тодорович. Армирование клееной балки на изгиб плитами CFRP

. Материалы и конструкции, 49 (7), 2841-2855, 2016.

[7] Дж. Сталнакер, Э. К. Харрис. Структурный дизайн в дереве (второе издание).Массачусетс: Kluwer

Academic Publishers, 11-12, 17-18, 157-159,305, 1999.

[8] Х. Дж. Дагер, Б. Абдель-Магид, Р. Линдиберг, Дж. Пулин, С. Шалтер. Результат испытания на статический изгиб

пихты Дугласа и тсуги западной армированной клееной балки. Отчет AEWC № 98-4,

Университет штата Мэн Центр AEWC, Ороно, Марин, США, 1998.

[9] П. Дутко, С. Стеллер, Б. Козелух, Исследования и опыт использования пальца -соединения в

деревянных конструкциях

в Чехословакии.Производство, маркетинг и использование сращенных пиломатериалов

(стр. 35-47). Springer, Dordrecht, 1982.

[10] Н. М. Старк, З. Кай, К. Карл. Композитные материалы на древесной основе, Панельные изделия, Клееный брус —

Клееный брус, Конструкционные композитные пиломатериалы и Древесно-недревесные композитные материалы.

В Справочнике по дереву Р. Дж. Росс (ред.) — Дерево как инженерный материал. Мэдисон, Висконсин: США:

Министерство сельского хозяйства, Лесная служба, Лаборатория лесных продуктов, стр.11-1,11-2,11-17,11-

20, 2010.

[11] Э. Р. Торхалльссон, Г. И. Хинрикссон, Дж. Т. Снабьорнссон. Прочность и жесткость клееного бруса

, армированного стекловолокном и базальтовым волокном. Композиты, часть B: Engineering, 115, 300-307, 2017.

[12] W. H. W. Mohamad, M. A. Razlan, Z. Ahmad. Прочность на изгиб клееного бруса

из отборных малазийских лиственных пород. Int. J. Civ. Environ. Eng, 11 (4), 7-12, 2011.

[13] M.Frese, H. J. Blaß. Классы прочности клееного бруса. В Международном совете по исследованиям и

инновациям в строительстве Рабочая комиссия W18-Заседание по деревянным конструкциям

Тридцать восемь, 2005 г.

[14] Ф. Х. Ичимото, С. К. Нето, Ф. С. Ферро, Л. Б. де Маседо, А. Л. Кристофоро, FAR Lahr, CC

Júnior. Влияние толщины ламелей на прочность и жесткость балок из клееного бруса

из Pinus oocarpa. Международный журнал материаловедения, 6 (2), 51-55, 2016.

Клееный брус — Клееный брус из бука и гибридные балки из бука / ели — Классы прочности

Характеристики прочности, жесткости и плотности для клееных гибридных балок из бука / ели должны быть взяты из таблицы 5. Для характеристик прочности и жесткости, не включенных в таблицу 5, значения должны приниматься как значения для GL 24h в соответствии с DIN 1052. : 2008-12, таблица F.9.

Для проверки сжатия перпендикулярно напряжениям волокон в соответствии с DIN 1052 коэффициент k _{c, 90} = 1 должен приниматься во внимание при проектировании ламелей из бука для всех случаев.

Кроме того, должно быть проверено сжатие, перпендикулярное напряжениям волокон в слоях сердцевины из мягкой древесины, при этом следует принять распространение напряжения 45 ° в самых внешних слоях. Могут использоваться коэффициенты k _{c, 90} в соответствии с DIN 1052 для различных случаев опоры.

Для расчета стыков применяются положения DIN 1052 или DIN EN 1995-1-1, положения для твердой и мягкой древесины (в случае гибридных балок) соответственно. Приведенные выше правила также применимы к конструкции в соответствии с

.

DIN EN 1995-1-1.Дополнительно k _cr следует принять как k _cr = 1.

Таблица 5: Характеристические значения прочности, жесткости и плотности для гибридных балок из бука / ели различных классов прочности (в Н / мм ² )

Проемы в клееной древесине из бука или гибридных балках из бука / ели не допускаются.

При использовании механических крепежных элементов необходимо соблюдать предписания DIN 1052 или технические разрешения на соответствующие крепежные элементы. Упрощение, указанное в DIN 1052: 2008-12, 12.5.2 (10), нельзя применять к клееному брусу из бука или к внешним слоям гибридных балок из бука / ели.

Механические свойства клееного бруса с различными схемами сборки

Секция клееного бруса со слоями разных сортов может эффективно использовать прочность материала и снизить стоимость.Испытание на 4-точечный изгиб было проведено на 18 образцах для исследования механических свойств клееной древесины. Для сборки секций балки использовались однородные, асимметричные смешанные и симметричные смешанные образцы. Прочность на изгиб и надежность балок были оценены по результатам экспериментов. Влияние схемы сборки на поведение при изгибе клееного бруса было исследовано с помощью моделей конечных элементов. Результаты показывают, что схема сборки секции мало влияет на режим разрушения клееного бруса.Относительно более низкая прочность в зоне сжатия секции способствует задержке возникновения первой трещины на балке из клееного бруса. Было предложено уравнение кажущейся жесткости клееного бруса на изгиб, результаты которого хорошо согласуются с результатами экспериментов. Секция балки, собранная по асимметричной схеме смешанного уклона, сохраняет более высокий уровень безопасности по сравнению с секцией балки, собранной при помощи несимметричной схемы смешанного уклона. Уровень прочности на растяжение второй нижней пластинки мало влияет на характеристики клееного бруса, в то время как пластины более низкого качества в зоне сжатия секции могут вызвать снижение жесткости на изгиб при меньшем прогибе.

1. Введение

Конструкционный клееный брус широко используется в деревянных конструкциях. Этот материальный продукт известен как материал, склеенный из выбранных кусков дерева путем соединения пиломатериалов встык, край к краю и лицом к лицу [1]. По сравнению с пиломатериалами, клееный брус может быть спроектирован с более длинными пролетами и переменным поперечным сечением в зависимости от конкретных применений [2–7]. Кроме того, встречающиеся в природе дефекты, снижающие прочность, случайным образом распределяются по объему структурного компонента.Появление клееного бруса в корне решило проблему несоответствия древесины техническим требованиям по размеру и дефектам. Следует отметить, что конструктивные элементы из клееного бруса чрезмерно рассчитаны на прочность из-за его режима хрупкого разрушения. Важной особенностью клееного бруса является то, что склеивание пластин может привести к получению секций с более высокой прочностью, чем прочность одиночной пластины, из которой они построены [8].

Было проведено множество исследований характеристик клееного бруса.Toratti et al. [9] провели анализ надежности клееной балки, который показал, что влияние изменения прочности незначительно. Tomasi et al. [10] исследовали поведение на изгиб в смешанных и армированных клееных деревянных балках. Результаты показали, что стальная арматура снова оказалась способной обеспечить простое и надежное решение. Hiramatsu et al. [11] провели исследование прочностных свойств клееного бруса. Результаты показали, что использование клееных кромочных швов не повлияло на разрушение образцов.Аншари и др. [12] предложили новый подход к усилению клееной балки, испытанной при изгибе. Телес и др. [13] провели неразрушающий тест для оценки прогиба клееной балки из твердой древесины. Роханова и Лагана [14] описали параметры качества и соответствующие требования к строительной древесине. Fink et al. В [15] предложен и проиллюстрирован вероятностный метод моделирования прочности клееного бруса. Карраско и др. [16] провели несколько испытаний, чтобы исследовать влияние стыка косынки на характеристики балки из клееного бруса.Blank et al. [17] предложили аналитическую модель, которая продемонстрировала, что характеристики балок из клееного бруса значительно улучшаются, если учитывать квазихрупкость. Kandler et al. [18] провели испытание балок из клееного бруса с узловой морфологией, результаты которого показали, что необходимо разработать механические модели деревянных элементов для реалистичного прогнозирования механических свойств.

При традиционном проектировании и изготовлении из клееного бруса по сечению используются однотонные ламели.Влияние схемы сборки на конструктивные элементы не учитывается, что является пустой тратой материалов. Секция из клееного бруса со слоями разных сортов может эффективно использовать прочность материала и снизить стоимость. Несмотря на то, что некоторые основные схемы сборки охватываются некоторыми руководящими принципами и стандартами проектирования [19–22], необходимо провести дополнительные исследования влияния схем сборки на характеристики клееной древесины. В этом исследовании проводятся испытания балок на 4-точечный изгиб для оценки механических свойств клееного бруса.Используются три типа схем сборки, которые включают сборку однородного сорта, асимметричную сборку смешанного сорта и симметричную сборку смешанного сорта. На основании результатов экспериментов изгибная жесткость и надежность балок оцениваются различными методами. ABAQUS также проводит параметрический анализ.

2. Экспериментальная программа

2.1. Свойства материала

Образцы клееного бруса, испытанные в этом исследовании, были изготовлены с использованием пластин шести сортов из пихты Дугласа, от класса Me 8 до Me 14.Образцы многослойной древесины были изготовлены и испытаны на предел прочности и модуль упругости, как показано на Рисунке 1. Свойства материала многослойной древесины перечислены в Таблице 1. Эпоксидная паста для склеивания имела модуль упругости с пределом прочности при растяжении 23. –26 МПа и предел прочности на сдвиг 13–16 МПа, которые предоставляются поставщиками.

2.2. Проектирование и изготовление образцов

Клееный брус марок 21 и 24 был спроектирован в соответствии с китайским стандартом GB / T 26899-2011 [19], в то время как пластины были склеены в 6 слоев, как показано на рисунке 2. Три типа сборки Были использованы образцы, которые включали сборку однородного сорта (TC _T ), асимметричную сборку смешанного сорта (TC _YF ) и симметричную сборку смешанного сорта (TC _YD ).Для каждого профиля было разработано три образца, в этом случае всего было изготовлено 18 образцов. Ширина и глубина всех образцов составляли 90 мм и 200 мм соответственно. Размах всех экземпляров составил 3750 мм. Отношение пролета к глубине было 18,75, что благоприятствовало характеристикам изгиба, а не сдвигу. Образцы зажимали давлением 0,5 МПа в течение 24 часов, как показано на рисунке 3, и подвергали постотверждению при температуре окружающей среды в течение 7 дней.

2.3. Установка и процедура испытания

На образцах было проведено 4-точечное статическое испытание на изгиб, как показано на Рисунке 4.Вертикальные нагрузки были приложены на 1400 мм и 2200 мм пролета через испытательную машину 100 кН со скоростью 2 мм / мин в соответствии с GB / T 50329-2002 [23]. Был использован метод контроля смещения, а общая продолжительность нагрузки была установлена ​​от 6 до 14 минут. Шесть тензодатчиков были размещены на каждой пластине в середине пролета балки. Осадка на опоре и прогиб образца регистрировались с помощью линейных переменных дифференциальных трансформаторов (LVDT).

3. Результаты экспериментов

3.1. Поведение образцов

при разрушении. Предел нагрузки и режим разрушения 18 образцов приведены в таблице 2. Можно видеть, что прочность асимметричного сборочного участка смешанного сорта и симметричного сборочного участка смешанного сорта была выше, чем у участка однородной сборки. На рисунке 5 показаны явления разрушения типичных образцов. За исключением образца TC _T -21, разрыв нижней пластины при растяжении наблюдался во всех образцах. Большинство трещин образовалось от узлов на нижней пластине.Разрушения при сжатии и отслоения не наблюдалось. Следует отметить, что расслоение, показанное на рисунке 5, действительно произошло после разрушения образцов при растяжении. Некоторое расслоение есть даже в самой пластине, а не в клеевом слое. По этой причине в исследовании не учитывается напряжение сдвига между пластинами. Это может означать, что схема сборки не повлияет на режим разрушения клееного бруса.

Реакция на прогиб балок при нагрузке

На рисунке 6 показана реакция образцов на прогиб при нагрузке.Представлена ​​только одна типичная кривая для каждого шаблона сборки. Анализ кривых нагрузка-смещение показывает, что даже трещины зародились и распространялись вместе с увеличением вертикальной нагрузки, поведение образцов оставалось почти линейным, и значительного снижения жесткости не происходило до тех пор, пока образцы не разрушились. Можно видеть, что жесткость секций сборки смешанного сорта была выше, чем жесткость секции сборки однородного сорта. Можно сделать вывод, что поведение нижней пластины оказывает наибольшее влияние на прочность и жесткость клееного бруса, а не средней пластины.

Нагрузка на растрескивание асимметричной монтажной секции смешанного сорта больше, чем у секций однородной и симметричной смешанной сборки, как в секциях из клееного бруса сорта 21, так и в профиле 24. Этот факт может указывать на то, что относительная более низкая прочность в зоне сжатия секции выгодна для задержки возникновения первой трещины на балке из клееного бруса по сравнению с таковой на однородной и симметричной сборочной секции смешанного сорта. На рисунке 6 также показано, что секции сборки смешанного сорта имеют больший предельный прогиб, чем секция сборки однородного сорта.Сравнивая профили из клееного бруса марок 21 и 24 с одинаковой схемой сборки, можно было увидеть, что деформационная способность клееного бруса будет уменьшаться с увеличением сорта ламината.

3.3. Распределение деформации в секции Midspan

Пластинки секции пронумерованы от 1 до 6 от верха секции. На рисунке 7 показано распределение деформации в средней части пролета типичных образцов при различных уровнях нагрузки. Всего для шести секций Уровня 21 и Уровня 24 секции как при растяжении, так и при сжатии эластичны на ранней стадии нагружения, что подтверждает отсутствие скольжения на границе раздела между пластинами в секции.После растрескивания наблюдалась нелинейность деформаций растяжения и сжатия, указывающая на дальнейшее развитие трещин в образцах. Значения, перечисленные в таблице 3, показывают, что асимметричная схема сборки допускает более высокие напряжения в клееной древесине при разрушении, чем симметричная схема сборки.

4. Обсуждение результатов

4.1. Жесткость при изгибе

Экспериментальная кажущаяся жесткость на изгиб (EI) _e.app балки из клееного бруса для всего пролета [23] может быть получена из кривых нагрузки-прогиба с помощью следующего уравнения: где Δ F / Δ ω — наклон кривой прогиба нагрузки, l _s — расстояние между точкой нагружения и опорой, а L — пролет балки.

Теоретическая жесткость на изгиб ( EI ) _em балки из клееного бруса может быть получена из упругой модели с использованием уравнения (2). Межслойные проскальзывания и влияние эпоксидных клеев в расчетах не учитываются: где E _i — модуль упругости слоя i , I _i — инерция слоя i , A _i — это площадь слоя i , а a _i — это расстояние между центроидом слоя i и нейтральной осью.

Уравнение из ссылки [21], которое может учитывать деформацию сдвига и отношение пролета к глубине балки из клееного бруса, также используется для расчета теоретической жесткости на изгиб ( EI ) _ec балки из клееного бруса. : где G _w — модуль сдвига пластин, который составляет 730 МПа [24], H — глубина балки, и k — коэффициент деформации сдвига, определяемый, где h _w — стенка height, b _w — ширина перемычки, а b — ширина балки.

Как указано в Таблице 4, жесткость на изгиб для секции балки класса 21 на основе простой упругой модели выше, чем результаты экспериментов, а для секции балки класса 24 ниже, чем экспериментальные результаты. С учетом деформации сдвига и отношения пролета к глубине теоретические значения становятся ниже для секций балки класса 21 и 24.

Поскольку уравнение (3) слишком сложно для использования, поправочный коэффициент K _{v для теоретического изгиба} предложен в ссылках [7, 25]: где m , n и p — константы, определяемые тестами.

На основе экспериментальных результатов в этом исследовании предлагается поправочный коэффициент K _v1 следующим образом:

На рисунке 8 показано сравнение экспериментальных результатов и теоретической жесткости на изгиб.Можно видеть, что теоретическая жесткость на изгиб с предложенным поправочным коэффициентом в этом исследовании лучше всего согласуется с экспериментальными результатами. Поправочный коэффициент K _v , рассчитанный методами, указанными в [7, 25], слишком мал, чтобы соответствовать экспериментальным результатам в этом исследовании. Это может быть объяснено тем, что для образцов при испытаниях в ссылках [7, 25] использовались составные секции. В будущем необходимо провести дополнительные исследования для повышения точности расчета теоретической жесткости на изгиб балок из клееного бруса.

4.2. Надежность

Чтобы оценить эффективность смешанного клееного бруса, для проведения анализа используются критерии пригодности к эксплуатации, указанные в Еврокоде 5 [21]. Изгибающий момент, относящийся к ограничению прогиба L /300, определяется как M ₃₀₀ . Коэффициент α определяется как отношение изгибающего момента M ₃₀₀ смешанных и однородных сборочных секций. Коэффициент β определяется как отношение предельного изгибающего момента M _u и изгибающего момента M ₃₀₀ .Ссылаясь на эти факторы как на стандарт, можно оценить поведение балок с различными схемами сборки при эксплуатационных нагрузках.

Как указано в таблице 5, эффективность клееного бруса значительно повышается при использовании схемы сборки смешанного сорта: момент M ₃₀₀ увеличивается на 14–40% по сравнению со схемой сборки однородного сорта. Из таблицы 5 также видно, что коэффициент β асимметричной схемы сборки, который представляет уровень безопасности, больше, чем у двух других схем сборки.Это означает, что секция балки, собранная по асимметричной схеме смешанного уклона, сохраняет более высокий уровень безопасности, чем секции, собранные при помощи схем сборки однородного уклона и симметричной конструкции смешанного уклона, когда балки демонстрируют одинаковую несущую способность.

5,1 Анализ 5,1 Модель конечных элементов

Модели конечных элементов разрабатываются с использованием ABAQUS для исследования влияния схемы сборки на поведение при изгибе клееной древесины. Твердые элементы C3D8R используются для моделирования пластинок, которые соединяются вместе с помощью команды «Связать», как показано на Рисунке 9, поскольку во время испытания не наблюдалось скольжения.Вертикальные нагрузки прикладываются в том же месте, что и при испытании на 4-точечный изгиб. Размеры и свойства материала модели идентичны образцам.

5.2. Проверка модели

Модели конечных элементов (КЭ) типичных образцов проверяются по результатам испытаний, как показано на Рисунке 10. Численные результаты хорошо согласуются с результатами испытаний по жесткости на изгиб и прочности образцов. Из-за наличия дефектов и узлов в образцах наклон кривых, представляющих численные результаты, немного выше, чем у кривых, представляющих результаты испытаний.В целом, модели FE достаточно точны для проведения параметрического анализа.

5.3. Параметрический анализ

Шесть секций клееного бруса собираются для параметрического анализа, как показано на рисунке 11. Секция A1 основана на образце TC _YD -21. Стандартные механические свойства, приведенные в ссылке [19], вводятся в модели для параметрического анализа ниже. Достижение максимального растягивающего напряжения в нижней пластине определяется как отказ моделей в соответствии с режимами отказа, показанными в ходе испытаний.

5.3.1. Вторая нижняя пластина при растяжении

Из-за режимов разрушения нижней пластины при растяжении, наблюдаемых на всех 18 образцах, он убежден, что поведение нижней пластины при растяжении определенно играет решающую роль в механических свойствах клееного бруса. Основываясь на этом хорошо известном факте, влияние второй нижней пластины на растяжение изучается, как показано на Рисунке 12. На Рисунке 13 (a) показаны кривые прогиба от нагрузки для моделей A2 и A3. Можно видеть, что степень прочности на растяжение второй нижней пластины мало влияет на характеристики клееной балки, включая жесткость на изгиб, прочность на изгиб и предельный прогиб.На рисунке 13 (b) показана нефограмма напряжений моделей, где наблюдается небольшая разница.

5.3.2. Верхняя пластина при сжатии

Даже при испытаниях не было обнаружено разрушения при сжатии, предполагается, что верхняя пластина при сжатии влияет на механические свойства клееного ламината таймера. С этой целью собираются две секции с разной верхней пластиной при сжатии, как показано на рисунке 14. На рисунке 15 (а) показаны кривые нагрузка-прогиб с верхней пластиной разного сорта. Видно, что жесткость на изгиб и прочность моделей увеличиваются с увеличением класса прочности верхней пластины, в то время как предельный прогиб моделей показывает обратную тенденцию.На рис. 15 (б) показана нефограмма напряжений моделей. Максимальное напряжение сжатия и растяжения в модели A3 выше, чем в модели A4.

5.3.3. Последовательность сборки

При одинаковом качестве и количестве пластинок три секции собираются в разных последовательностях, как показано на рисунке 16. Степень качества пластин в зоне сжатия секции уменьшается. На рисунке 17 (а) показано влияние последовательности сборки на характеристики изгиба моделей. Можно видеть, что изгибная жесткость и прочность моделей уменьшаются с уменьшением содержания пластин в зоне сжатия сечения, в то время как предельный прогиб моделей показывает обратную тенденцию.Между тем, стоит отметить, что снижение жесткости на изгиб наблюдается при все меньшем прогибе с пластинами более низкого качества в зоне сжатия секции.

6. Выводы

Всего 18 образцов были протестированы методом 4-точечного изгиба для исследования механических свойств клееной древесины. Для изготовления секций балки использовались сборка однородного сорта, асимметричная сборка смешанного сорта и симметричная сборка смешанного сорта. На основании результатов экспериментов изгибная жесткость и надежность балок оцениваются различными методами.Кроме того, для дальнейшего исследования проводится численный анализ. Сделаны следующие выводы: (1) Схема сборки секции мало влияет на режим разрушения клееного бруса. Относительно более низкая прочность в зоне сжатия секции полезна для отсрочки возникновения первой трещины на балке из клееного бруса. (2) Степень прочности на растяжение второго нижнего листа практически не влияет на характеристики клееного бруса, в то время как более низкая Слой пластин в зоне сжатия секции может привести к снижению жесткости на изгиб при меньшем прогибе.(3) Секция балки, собранная по асимметричному смешанному шаблону, сохраняет более высокий уровень безопасности, чем те, которые собраны с помощью однородного и симметричного смешанного профиля. (4) Было предложено уравнение для кажущейся жесткости на изгиб клееного бруса что показывает хорошее согласие с экспериментальными результатами.

Доступность данных

Экспериментальные и числовые данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Проект поддержан фондами фундаментальных исследований для центральных университетов (№№ 2572017CB02 и 2572017DB02), Национальным фондом естественных наук Китая (№ 51408106), Программой фундаментальных исследований естественных наук Шэньси (№ 2019JQ- 145), Открытый фонд Шэньси Ключевая лаборатория безопасности и долговечности бетонных конструкций (№ XJKFJJ201803), а также Молодежная инновационная группа Университета Шэньси и Специальный фонд Университета Сицзин (№ XJ17T07), за которые выражают признательность.

Экспериментальное исследование балок из клееного бруса с известной морфологией сучков

Системные свойства / эффективные свойства образцов GLT

Из графиков, представленных на рис. 5a, e, видно, что два класса классификации достигают разного максимума пиковые нагрузки.

В соответствии с EN 408 (2010) жесткость системы \ (k = \ varDelta F / \ varDelta w \) вычисляется из линейной регрессии кривой нагрузки смещения в диапазоне \ (0,1 F _ {\ max} \) и \ (0.2}, \ end {align} $$

(4)

, где \ (F _ {\ max} \) — максимальная общая нагрузка, a — горизонтальное расстояние между опорой и грузом, b — ширина балки и h — ее высота. На рис. 6 видно, что прочность на изгиб \ (f_b \) уменьшается с увеличением числа слоев. Неудивительно, что для балок с одинаковым числом слоев прочность на изгиб класса LS22 выше, чем прочность на изгиб класса LS15.Как видно из доверительных интервалов, обозначенных пунктирными линиями, разница между средними значениями двух классов оценки значима на уровне 5% для балок из 10 слоев. 3 \ left (\ frac {2} {k} — \ frac {6 a} {5 G bh} \ right)}, \ end {align} $$

(5)

, где L обозначает расстояние между опорами, а G — модуль упругости при сдвиге.В Kandler et al. (2015) значение для G было получено из микромеханической модели. Однако исследование Kandler et al. (2015), а с недавних пор также Balduzzi et al. (2018) показали, что модуль сдвига лишь незначительно влияет на результат уравнения. (5) для исследуемых балок. По этой причине, а также для того, чтобы избежать ненужной ошибки, здесь используется постоянное значение \ (G = {650} {\ hbox {MPa}} \) в соответствии с EN 408 (2010).

Как для жесткости, так и для прочности, переход величин, связанных с системой \ (F_ \ mathrm {max} \) и k , в величины, связанные с материалом \ (f_m \) и \ (E_ \ mathrm {GLT} \) соответственно «сжимает» данные.2 \) остается прежним, пока сохраняется линейная зависимость.

Рис. 7

Переход величин, связанных с системой (\ (F_ \ mathrm {max} \), k ), в величины, относящиеся к материалам (\ (f_m \), \ (E_ \ mathrm {GLT} \) )), что приводит к «сжатию» данных

Рис. 8

Коробчатые диаграммы меры крутизны \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} / L _ {\ mathrm {crack}, x} \)

Механизмы обнаруженных отказов

На рис. 5 показаны кривые прогиба под нагрузкой \ (F = F_ \ mathrm {left} + F_ \ mathrm {right} \) всех типов.Можно видеть, что после изначально линейной кривой 12 балок демонстрируют нелинейное поведение до того, как будет достигнута несущая способность системы \ (F _ {\ max} \). Эти нелинейности представляют собой, с одной стороны, трещины на стороне растяжения, приводящие к всплеску кривой нагрузки-смещения, а с другой стороны, пластификации на стороне сжатия образца, приводящие к уменьшению градиента нагрузки-смещения. После этого наблюдается хрупкий отказ системы из-за возникновения трещин. Переход от линейной к нелинейной кривой можно объяснить эффектами локального пластификации в зоне сжатия балок, как это видно на рис.4а. Вычисление \ (f_b \) согласно формуле. (4) не отражает эти локальные пластификации, которые приводят к нелинейному распределению нормальных напряжений по высоте поперечного сечения, поэтому перевод уравнения. (4) неточно. Скорее, \ (f_b \) имеет системный характер и представляет величину напряжения, соответствующую традиционной теории хрупкой прочности (Blank et al., 2017).

После образования первой трещины некоторые балки достигают более высокой несущей способности. Такое поведение наблюдается для 2 балок типа A, 4 балок типа B и 3 балок типа C.\ mathrm {dyn} \), эффективная жесткость \ (E _ {\ mathrm {GLT, exp}} \) при квазистатическом четырехточечном изгибе, предельная прочность на изгиб \ (f_b \) и количество вышедших из строя ламелей \ (n_ \ mathrm {lam, failed} \)

Для определения закономерностей в направлениях трещин для каждого сегмента записанной геометрии трещины была вычислена разница высот \ (\ varDelta z \) между конечной и начальной точкой. Впоследствии для каждой балки была вычислена сумма этих значений, чтобы получить меру крутизны трещин: \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} = \ sum \ varDelta z \).Точно так же компонент, связанный с направлением x , \ (L _ {\ mathrm {crack}, x} \), был вычислен из суммы разностей \ (\ varDelta x \). На рис. 8 соотношение этих двух результатов \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} / L _ {\ mathrm {crack}, x} \) отображается для каждой балки. Здесь можно увидеть, что это соотношение находится в том же диапазоне для балок класса LS22 и, по-видимому, не зависит от количества слоев. Например, трещина шириной 1000 мм в направлении x в среднем сопровождается приращением z на 40 мм.Таким образом, такая трещина пересекает примерно одну пластину (напомним, что все пласты имеют толщину 33 мм). И наоборот, для класса LS15 отношение \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} / L _ {\ mathrm {crack}, x} \) значительно больше, а трещина с \ (\ varDelta X = {1000} {\ hbox {mm}} \) в среднем пересекает не менее 2 ламелей.

Это поведение также можно наблюдать, сравнивая визуализацию рисунков трещин двух классов классификации для одного и того же количества слоев, то есть рисунков E.1 с E.2 и рисунки E.4 с рисунками E.5 соответственно. Для нижнего класса ступенчатости LS15 рисунки трещин, по-видимому, остаются более локализованными по отношению к их протяженности в продольном направлении, что можно объяснить более высокой вероятностью соседних слабых участков по сравнению с более высоким классом ступенчатости LS22, что подчеркивается более высоким плотность цветных пятен на участках первого, показывающая расположение сучков, а также большее количество голубоватых / более темных цветов, обозначающих более высокие объемы единичных сучков и, следовательно, более крупные сучки.

Сравнение балок GLT для нижнего класса LS15 (см. Рисунки E.1 и E.4) показывает, что разница в размерах и диапазонах изгиба, примерно вдвое превышающих длину и диапазон изгиба для балок GLT большего размера, приводит к почти вдвое большей крутизны трещин. Такое поведение можно объяснить тем, что для меньших размеров распространение трещин в вертикальном направлении ограничивается их высотой, поскольку после разрушения всего двух пластин уже половина поперечного сечения балки треснет.Для больших балок GLT LS15 трещина, которая, как объяснено для этого класса градации, имеет тенденцию быть более локализованной и, таким образом, распространяться с большей вероятностью в вертикальном направлении, приводит к сравнительно большему количеству разрушенных слоев.

Интересно, что, как упоминалось выше, мера крутизны балок LS22 (см. Рисунки E.2, E.3 и E.5) кажется одинаковой для всех размеров и количества пластин. В данном случае это означает, что по мере увеличения пролета изгиба и расширения трещины в продольном направлении \ (L _ {\ mathrm {crack}, x} \) происходит разрушение большего количества слоев.2 = 0,6 \) и среднеквадратичной ошибки (RMSE) \ (\ sqrt {\ mathrm {MSE}} = {5.62} {\ hbox {MPa}} \). На рис. 10а значения, предсказанные на основе регрессионной модели, нанесены на график в сравнении с фактическими значениями. Можно видеть, что более низкие значения прочности имеют тенденцию к завышению, в то время как более высокие значения прочности имеют тенденцию к занижению по критерию.

Кроме того, была введена «кривизна профиля жесткости» для моделирования пространственной близости соседних слабых мест (см. Рис. 9). Начиная с самой верхней ламели 0 (со стороны растяжения) определяется наименьшее значение жесткости в области максимального изгибающего момента.Для следующей ламели 1 определяются все локальные минимумы и выбирается ближайший к исходному слабому месту. Начиная с ламели 1, ищется следующее слабое место в ламели 2 и так далее. Наконец, градиент оценивается линейной регрессией через определенные точки. Идея этого подхода заключается в том, что градиент представляет собой образец трещины, ответственный за разрушение.

Рис. 9

Примерный результат вычисленной кривизны профиля жесткости. В этом случае кривизна (отмеченная над четырьмя верхними слоями на графике профиля жесткости) вычисляется из 4 самых верхних пластин

.
Фиг.10

Расчетная и экспериментально полученная прочность на изгиб \ (f_b \), a с использованием модели линейной регрессии, приведенной в формуле. (2), b с использованием профилей жесткости и прочности (для трех различных IP) в сочетании с критерием разрушения Tsai-Wu и c с использованием профилей жесткости и прочности (для IP 3) в сочетании с критерием разрушения Tsai-Wu и метод среднего напряжения

В качестве альтернативы используется более сложная модель, использующая двухмерный анализ методом конечных элементов.Для этого используется подход, аналогичный механической модели в Kandler et al. (2015) был выбран. Вместо профилей жесткости на основе непрерывного лазерного сканирования для описания продольной жесткости каждой ламели используются профили жесткости на основе 3D FE согласно рис. 1d. Кроме того, профили прочности используются для описания прочности на разрыв каждой ламели.

Свойства материала извлекаются из набора профилей жесткости и прочности, которые предусмотрены для процедуры FE.{-2}}, \ nonumber \\ E_R = \ frac {E_L (x)} {15}, \ nonumber \\ \ nu _ {RL} = 0,41, \ nonumber \\ \ nu _ {LR} = 0,027. \ end {align} $$

(6)

Значения для \ (E_L (x) \) получены из профиля жесткости соответствующей ламели. Таким образом, для задачи о плоском напряжении в каждой точке интегрирования матрица упругости \ (\ mathbb {C} \) вычисляется из

$$ \ begin {align} \ mathbb {C} = \ left [\ begin {array} {lll} 1.011 E_L (x) \ quad & 0,027 E_L (x) \ quad & 0 \\ 0.027 E_L (x) \ quad & 0,067 E_L (x) \ quad & 0 \\ 0 \ quad & 0 \ quad & 650.0 \ end {array} \ right], \ end {align} $$

(7)

где \ (E_L (x) \) — значение профиля жесткости соответствующей ламели. Точно так же каждая точка интегрирования связана с параметрами прочности, которые получаются из соответствующего профиля прочности. Результаты, возвращаемые решателем КЭ, включают значения смещения всех узлов, а также напряжения во всех точках интегрирования.2 — 1 \ le 0. \ end {align} $$

(8)

Таким образом, L соответствует x , а R соответствует направлению z . Поскольку значения прочности на разрыв, представленные профилями прочности, пространственно меняются, соответствующие параметры зависят от местоположения точки интегрирования. Компоненты в L -направлении вычисляются в каждой точке интегрирования согласно

$$ \ begin {align} a_ {LL} & = \ frac {1} {f_ {t, L} (x)} + \ frac {1} {f_ {c, L}}, \ end {align} $$

(9)

$$ \ begin {Выровнено} b_ {LLLL} & = — \ frac {1} {f_ {t, L} (x) \ f_ {c, L}}, \ end {Выровнено} $$

(10)

где \ (f_ {c, L} = -52.2}. \ end {align} $$

(11)

В соответствии с выводами, представленными в работе Серрано и Густафссон (2007), применяется метод среднего напряжения. 2 \).Полученные средние значения впоследствии используются в рамках критерия отказа Цай-Ву. По сравнению со строго точечной оценкой подход среднего напряжения приводит к более высоким оценкам общей несущей способности системы.

Сравнение соответствующих численных и экспериментальных результатов для прочности на изгиб \ (f_b \) приведено на рис. 10b. В нем показаны результаты с использованием процедуры с четырьмя различными IP для свойства прочности на разрыв. Результаты для IP 1 были опущены, поскольку результаты не показали приемлемого согласия.2 = 0,54 \), что пока недостаточно надежно. Таким образом, можно сделать вывод, что, хотя поведение отказа системы можно интерпретировать как хрупкое разрушение, такие хрупкие механические модели не согласуются с экспериментальными наблюдениями. Это наблюдение также согласуется с выводами, представленными в работе Blank et al. (2017).

Статистическая обработка данных

Рис. 11

Коэффициенты линейной корреляции \ (\ delta \) и графики муравейников для входных и выходных параметров и комбинаций.{N} (x_i- \ hat {\ mu} _X) (y_i- \ hat {\ mu} _Y)} {\ hat {\ sigma} _X \ hat {\ sigma} _Y} \ end {align} $$

(12)

где \ (\ mathrm {COV} (X, Y) \) — ковариация между двумя переменными, \ (\ sigma _X \) — стандартное отклонение, \ (x_i \) — i -ое измерение переменной X , N — размер выборки и \ (\ hat {\ mu} _X \) оценочное среднее значение и \ (\ hat {\ sigma} _X \) оценочное стандартное отклонение соответствующей переменной.Что касается балок GLT среднего размера (тип C), эксперименты для более низкого класса оценки не проводились, и, кроме того, не все параметры для более высокого класса оценки были доступны на рис.11, которые соответствуют 3D FE и параметры профиля прочности, показаны результаты только для типов A, B, D и E. Данные сгруппированы по общим параметрам и конкретным группам параметров следующим образом:

• Общие параметры Общие параметры охватывают диапазон изгиба L и высоту h балки, а также среднее содержание влаги (MC).Также включена средняя массовая плотность \ (\ rho \) самой верхней (натянутой) ламели. Что касается корреляции внутри этой группы параметров, массовая плотность \ (\ rho \) и содержание влаги показывают коэффициент линейной корреляции 0,78. Это можно объяснить увеличением веса (и, следовательно, увеличением значений для измерений массовой плотности) древесины с увеличением MC. Связь между этими параметрами визуализирована на рис. 11b.

• Параметры морфологии сучка Исследованные параметры морфологии сучка включают объем сучка, площадь сучка, видимую на поверхности доски, и зону сопряжения сучков с окружающей древесной матрицей.Здесь для каждого параметра используется общая сумма всех узлов самой верхней (растянутой) ламели, возникающих между двумя точками приложения нагрузки. Линейная корреляция между объемом сучка, видимой площадью сучка и площадью границы раздела составляет от 0,87 до 0,99. Следовательно, корреляция с интересующими величинами \ (E_ \ mathrm {GLT, exp} \) и \ (f_b \) примерно одинакова для этих параметров, что можно увидеть в трех крайних правых столбцах на рис. 11c. Можно заметить, что все три параметра коррелируют с длиной балки L и высотой балки h .Причиной такого поведения является увеличение расстояния между точками приложения нагрузки с большими размерами балки, см. Также рис. 3, что, в свою очередь, приводит к увеличению общей суммы параметров морфологии узлов. Расстояние до сердцевины не дало заметной линейной корреляции с остальными параметрами.

• Параметры, связанные с жесткостью Параметры, связанные с жесткостью, представляют профили жесткости, вычисленные в соответствии с моделью, представленной в Kandler et al.(2015), а также подход 3D FE. Для обоих типов профиля жесткости в качестве параметра используется минимальное значение натяжной ламели между точками приложения нагрузки. Также кривизна профиля жесткости, соответствующая разд. 3.3, а также регрессионная модель в уравнениях. (2) и (3) принадлежат к этой группе параметров. Неудивительно, что параметр модели регрессии сильно коррелирует с параметром профиля жесткости. Заметную корреляцию можно наблюдать между двумя параметрами профиля жесткости и измерениями массовой плотности и влажности.Причина этого наблюдения кроется в микромеханической модели (Hofstetter et al. 2005), которая использовалась для вычисления тензора жесткости клинвуда в рамках Kandler et al. (2015). Для микромеханической модели массовая плотность и влажность являются двумя основными входными параметрами. Кроме того, два параметра профиля жесткости показывают заметную корреляцию с параметрами морфологии сучка. Морфологию узла можно интерпретировать как скрытый фактор, влияющий как на параметры морфологии узла, так и на расчет профиля жесткости.Хотя морфология узла не используется напрямую при вычислении профилей жесткости, она влияет на отклонения волокон (Foley 2003) и, таким образом, является важным аспектом расчета профиля жесткости, представленным в Kandler et al. (2015).

• Параметры, связанные с прочностью Параметры, относящиеся к прочности, представляют собой профили прочности, рассчитанные в соответствии с разд. \ mathrm {dyn} \) и остальными входными параметрами наблюдается наибольшее значение линейной корреляции для параметра профиля жесткости.2 = 0,50 \). Выявив четкую тенденцию, эти результаты указывают на то, что для надежного прогнозирования прочности на изгиб необходимо использовать более сложные модели. Интересно отметить, что морфология узла, по-видимому, лучше коррелирует с прочностью на изгиб, чем применяемые индикаторные свойства. Для количества вышедших из строя ламелей, \ (n_ \ mathrm {lam, failed} \), никакой значимой корреляции выявить не удалось.

Рис. 12

10 самых высоких коэффициентов линейной корреляции между параметрами и результатами для a эффективная жесткость на изгиб \ (E_ \ mathrm {GLT, exp} \), b прочность на изгиб \ (f_b \) и c количество вышедших из строя ламелей \ (n_ \ mathrm {lam, failed} \). h_Kandler2015 обозначает подход, указанный в (3)

клееный брус (клееный брус), поперечно-клееный брус (CLT)

Существует ряд строительных материалов для несущих конструкций из дерева: массивная конструкционная древесина (KVH), двойные / тройные балки, клееный брус (LVL) , клееный брус, поперечно-клееный брус (КЛТ) и другие. Здесь объясняется процесс производства массовых деревянных изделий — клееного бруса и поперечно-клееного бруса.

Клееный брус (Glulam) — это строительный продукт промышленного производства для несущих конструкций.Он изготовлен из ламелей доски, которые соединены шипами по длине, а затем склеены параллельными волокнами. В результате получается удлиненный брус, похожий на массивный деревянный брус. По сравнению с этим клееный брус как строительный продукт имеет решающие преимущества: с одной стороны, несущая способность выше, чем у массивной древесины, поскольку дефекты (сучки и т. Д.) Вырезаются заранее, и создается однородное поперечное сечение. приклеиванием. С другой стороны, соединение пальцами позволяет реализовать балки большей длины.Таким образом, возможны бесколонные пролеты стропильных ферм длиной до 60 м. Клееные швы из клееного бруса необходимо производить с особой тщательностью. Например, во время склеивания необходимо обеспечить подходящий климат (температура и влажность).

Клееный брус производится в стандартной комплектации или по списку любой желаемой длины и размера. Кроме того, существуют также нестандартные строительные элементы, которые превышают стандартные размеры, а также формы, такие как выступающие балки, скатные балки крыши, арочные фермы и произвольные формы.Элементы потолка также могут быть изготовлены из клееного бруса. Кроме того, существуют также конструктивные элементы для несущих целей, характерные для конкретной страны, такие как метод строительства столбов и балок в строительстве деревянных домов в Японии.

Клееный брус превратился в высококачественный универсальный продукт для деревянного строительства. Во всем мире производится около 7-8 миллионов м³ балок. Основные страны-производители — Япония, Австрия и Германия. На расстоянии следуют США, Россия и Финляндия.Известные производители включают Mayr-Melnhoff, Hasslacher, Binderholz, Stora Enso и Chugoku Mokuzai. Для больших пролетов хорошо известны такие компании, как WIEHAG и Derix.

Поперечно-клееная древесина (CLT) представляет собой массивное деревянное изделие в форме панелей, которое состоит как минимум из трех поперечно склеенных слоев. Каждый слой состоит из панелей из деревянных ламелей. По тому же принципу, что и для фанеры, высокая степень стабильности размеров достигается за счет поперечной структуры: каждый слой древесины предотвращает изменение размеров соседнего слоя под прямым углом к ​​нему, которое происходит с одинарными плитами из-за изменения влажность древесины.

CLT чаще всего используется в качестве потолочного и стенового элемента в деревянном строительстве. Еще одна область применения — строительство временных путей, например, при добыче нефти и газа, вне дорог с твердым покрытием (буровых матов). Они используются как статические несущие и ненесущие элементы в жилом, коммерческом и промышленном строительстве. Коврики можно использовать не только для возведения внешних и внутренних стен, элементов кровли и потолка, но и для лестниц и балконных плит.Благодаря небольшому весу они часто используются для пристройки к существующим зданиям. Утеплитель, облицовочные листы и элементы фасада легко крепятся к поперечно-клееному брусу. Есть также специальные применения, такие как деревянные башни для ветряных турбин.

CLT хорошо сочетается с другими материалами, например, с бетоном. Поэтому это идеальный материал для многоэтажного деревянного строительства. В Брумунддале, Норвегия, находится самый высокий (март 2019 г.) дом из CLT. Он имеет 18 этажей и высоту более 80 м.В продаже имеются панели с тремя-семью слоями и общей толщиной примерно до 50 см. Возможно изготовление досок длиной до 20 м и шириной до 6 м. Другое распространенное имя на рынке — X-Lam.

Правильно спроектированное, построенное и защищенное от погодных условий и влаги здание из CLT может прослужить века. Рынок поперечно-клееной древесины во всем мире очень динамично растет. В 2019 году производственная мощность составила около 2,5 млн м³. К 2022 году это должно быть увеличено еще примерно на 2 миллиона м³.

Процессы производства клееной древесины и CLT во многом схожи. В сращивании нет отличий. Ключевым элементом обоих процессов является пресса. Дизайн прессов для клееного бруса и прессов для поперечно-клееной древесины естественно отличается.

Прочность, влияющая на параметры клееного бруса ироко

Поскольку древесина используется в качестве строительного материала на протяжении нескольких тысячелетий, клееный брус (клееный брус), высокотехнологичное деревянное изделие, существует уже около ста пятидесяти лет.В Европе в настоящее время принято производить клееный брус из хвойных пород, хотя в последние несколько десятилетий появился клееный брус из разных лиственных пород. Клееный брус ироко является частью этой разработки, так как ироко — это порода лиственных пород из тропических регионов Африки. Целью данной диссертации является исследование прочности на изгиб клееного бруса ироко, а также характеристик, влияющих на прочность. Предполагается, что из литературы влияют следующие характеристики: плотность, модуль упругости, прочность ламелей на растяжение, прочность и размер суставов пальцев.Несколько исследований, проведенных в прошлых экспериментах для определения этих механических и физических свойств, в основном были сосредоточены на пиломатериалах ироко. Лишь немногие исследовали клееную древесину ироко, и ни один из них не сосредоточился на клееной клееной древесине ироко. В этом и заключается оригинальность данной работы: определение значений прочности на изгиб шипованного клееного бруса ироко, а также плотности, модуля упругости и исследование механических и физических свойств основного материала: пиломатериалов ироко и шипованных швов ироко.Лабораторные эксперименты включали следующее: испытания на растяжение 38 несращенных и 38 соединенных пальцами ламелей и испытания на четырехточечный изгиб 12 клееных балок. Также определялись плотность, модуль упругости и влажность. Экспериментальные результаты дают следующие характерные значения: прочность ламели на растяжение 17 Н / мм2, прочность на растяжение шарнирного соединения 29 Н / мм2 и прочность на изгиб клееного бруса 42 Н / мм2 (включая размерный эффект в соответствии с NEN-EN 1995. , 2011). Определенная экспериментально характеристическая прочность ламелей при растяжении немного ниже литературных значений.Это связано с большим разбросом результатов тестирования: найден коэффициент дисперсии, равный 0,37. Однако, если угол зерен равен или меньше 5 °, возможно более высокое сопротивление растяжению ламелей, равное 27 Н / мм2. Угол между волокнами, как и ожидалось, является важным параметром, влияющим на прочность пиломатериалов из ироко. И можно предположить, что класс прочности соответствует ожидаемому D40, если прочность ламелей на изгиб равна 0,6, деленная на прочность при растяжении ламелей. Отношение прочности на изгиб сустава пальца (30 Н / мм2) и прочности на растяжение (29 Н / мм2) на характерном уровне оказалось равным 1.06. Это меньше, чем ожидалось из теории: очевидно, соотношение 1,4, обычно принимаемое для значений прочности суставов пальцев из мягкой древесины, не выполняется для значений прочности суставов пальцев ироко. Исследованные балки из клееного бруса ироко глубиной 108 мм показали среднюю прочность на изгиб 66 Н / мм2 и характеристическую прочность на изгиб 42 Н / мм2. Из-за размерного эффекта и квазихрупкого разрушения эти цифры ниже для натяжных клееных балок, однако класс прочности GL24h действительно является безопасным допущением для клееных балок из ироко.Эти аспекты объясняют более высокую среднюю прочность клееного бруса на изгиб по сравнению со средней прочностью на растяжение сустава пальца 40 Н / мм2. Не было обнаружено сильной математической зависимости между характеристической прочностью клееного бруса на изгиб и прочностью на растяжение ламелей, а также прочностью суставов пальцев; однако прочность на растяжение ламелей и пальцевых суставов действительно влияет на прочность клееного бруса на изгиб. Кроме того, плотность не влияет ни на какие свойства прочности или жесткости как для пиломатериалов из ироко, так и для шарнирных соединений и клееных балок.Хотя есть небольшая положительная корреляция как с динамическим, так и с локальным модулем упругости ламелей и их прочностью на растяжение.

«Прочность сцепления и статического изгиба армированных стеклопластиком клееных балок с использованием …» Джон П. Пулин

Аннотация

Клееный брус (клееный брус) представляет собой изделие из дерева, образованное путем лицевого склеивания слоев пиломатериалов в заранее определенном порядке для создания более крупных конструктивных элементов. Клееный брус, способный выдерживать большую длину и выдерживать большие нагрузки, стал строительным материалом из передовой древесины.Хотя клееный брус значительно лучше пиломатериалов, его предел прочности на изгиб часто остается ограниченным из-за недостатков прочности, таких как сучки и суставы пальцев, в зоне растяжения.

Усиление клееного бруса на растяжение исследовалось в прошлом, чаще всего с использованием металлического армирования, но без коммерческого успеха. Последние достижения в области высокопрочных композитов, таких как пултрузионные полимеры, армированные стекловолокном (FRP), открывают новые возможности для дальнейшей разработки клееной древесины.

В рамках этого проекта был разработан пултрузионный фенольный стеклопластик из Е-стекла, который будет совместим с двумя наиболее широко используемыми видами клееного бруса, дугласовой пихтой (DF) и тсугой западной (WH), с использованием традиционных методов и материалов ламинирования древесины. Поскольку клееный брус определяется путем склеивания пластин вместе для образования более крупного конструктивного элемента, одна из целей заключалась в разработке набора параметров ламинирования между пластинами из стеклопластика и дерева, которые обеспечивают необходимую прочность сцепления и долговечность, необходимые для использования в качестве конструктивного элемента.Древесина подвергается гигротермическим деформациям; это создало проблемы при ламинировании с более стабильными размерами FRP.

Связь между стеклопластиком и деревом должна была превышать минимальные требования к прочности и долговечности, установленные Американским институтом деревянного строительства (AITC 200-92). Большая матрица независимых переменных была оценена в 1533 испытаниях прочности сцепления (ASTM D905) и 218 тестах на прочность сцепления (AITC T110).

Удовлетворенный набором параметров ламинирования, на заводе по производству клееного бруса было изготовлено 102 полноразмерных испытательных пучка из клееного бруса длиной 22-0 дюймов с тремя степенями армирования FRP: 0% (контрольные), 1% и 3%.Параметры ламинирования, разработанные в лаборатории, были успешно внедрены в полномасштабный процесс производства клееного бруса.

Испытания на четырехточечный изгиб до разрушения были проведены в соответствии с ASTM D198 на 90 балках. Прирост производительности до 17% по жесткости, 95% по пределу прочности на изгиб, 108% по допустимой прочности на изгиб и 117% по пластичности по сравнению с неармированными контрольными образцами в среднем. Для должным образом усиленных балок механизмы разрушения также были изменены с растяжения на сжатие.Эти исследования показывают, что технология армирования FRP механически осуществима, конструктивно выгодна и может быть немедленно произведена.

.

• ← Previous
• Next →