Клееные деревянные конструкции реферат

Обновлено: 07.07.2024

Аннотация
В данной публикации рассмотрен один из современных строительных материалов – клееная древесина, технологии ее производства, области применения, свойства и характеристики. Также был произведен сравнительный анализ клееной и натуральной древесины, и сделан вывод о перспективе развития клееной древесины.

Введение

Цельная натуральная древесина не всегда соответствует требуемым техническим параметрам, предъявляемым к изделиям из древесины, поэтому там, где это необходимо техническим процессом, применяют клееную древесину в качестве сырья.

Клееная древесина представляет собой брус или доску, состоящую из нескольких слоёв древесины, склеенных и спрессованных между собой. При этом для облицовочной или мебельной доски на разных слоях обычно применяют разные виды древесины: снаружи идёт прочный слой с высокими декоративными свойствами, внутри ― прессовка или мягкая дешёвая древесина. Для строительной доски все слои рабочие и прочные. После сушки клееная древесина обрабатывается антисептиками, а также избавляется от дефектов и доводится до необходимых размеров.[1]

Технология производства клееной древесины

Технология производства изделий из клееной древесины включает в себя 4 основных этапа:

Сушка пиломатериалов включает в себя следующие основные этапы : формирование штабелей пиломатериалов, атмосферную сушку пиломатериалов до влажности 30…40%, камерную сушку при мягких режимах до конечной влажности 12%, кондиционирование высушенных пиломатериалов в течение 5 суток в температурно-влажностных условиях цеха для выравнивания влажности и уменьшения остаточных напряжений в древесине.

Механическая обработка пиломатериалов включает в себя: раскрой пиломатериалов на черновые заготовки с вырезкой недопустимых пороков; торцовку и фрезерование на концах черновых заготовок зубчатых шипов.

Компоновка “сухих” заготовочных блоков и нанесения клея: “сухие” заготовочные блоки конструкций накапливаются в специальных кассетах, срок хранения таких заготовочных блоков не более 24 часов, а затем подаются на линию нанесения клея на пласти заготовок. Рекомендуется нанесение клея на обе склеиваемые поверхности, однако при массовом производстве практически повсеместно используется одностороннее нанесение клея при помощи клееналивных станков.

Сборка и запрессовка : после нанесения клея на всю операцию сборки и запрессовки отводится не более 40 мин. Запрессовка конструкций осуществляется в специальных прессах с гидравлическим или механическим приводом.[2]

Виды клееной древесины

Клееную древесину можно разделить на группы по разным признакам, но принципиальный – это количество слоёв в изделии:

Двухслойная и трёхслойная. Для создания используют доски разного сечения. Изделия из клееной древесины отличаются значительной прочностью, поэтому их используют для производства балок, оконных и дверных блоков, несущих конструкций для строительства.
Многослойная. Способ производства предполагает использование досок и ламелей в разных количествах, определяемых конструктивными расчетами. Из многослойной древесины делают балки несущих конструкций, стропила, опорные стойки для сооружения навесов, зимних садов и т.д.[3]

Свойства клееной древесины

Достоинствами клееной древесины являются:

высокая прочность;
экологичность;
устойчивость к огню;
устойчивость к климатическим воздействиям и вредителям;
презентабельный внешний вид;
легкость;
различные архитектурные возможности;

Недостатками клееной древесины являются:

высокая стоимость материала;
снижение экологичности и прочности материала из-за некачественного клея, используемого при изготовлении[4]

Свойства клееной древесины по сравнению с цельными пиломатериалами:

прочность выше до 50…70%;
неизменяемые со временем и изменением влажности размеры;
отсутствие дефектов;
отсутствие усадки стен увеличивает скорость строительства;
точные геометрические размеры;
практически идеальная ровная поверхность стен из клееного бруса;
увеличенная способность к воздействиям нагрузок – модуль упругости клееной древесины из сосны составляет 100000 кг/см², из кедра – 80000 кг/см²;
изделия из клееных заготовок лучше переносят негативные погодные факторы – дожди, температурные перепады, устойчивы к грызунам и насекомым благодаря пропитке.

Преимущества древесины очевидны, поэтому ей отдают предпочтение многие застройщики, несмотря на более высокую цену – она вполне оправдана.[3]

Область применения

Казалось бы, в современном строительстве нет больше места древесине. Она не должна вписываться в архитектуру современных мегаполисов из бетона, стали и стекла. И, тем не менее, древесина успешно применяется и сегодня в строительстве, причем в промышленных масштабах. Конечно, не в виде природных бревен, а в виде высокотехнологичного продукта – клееного бруса. Клееный брус — это едва ли самый красивый для строительства материал.

Широкое применение каркаса из клееной древесины в строениях самого разнообразного назначения обусловлено как экономическим, так и архитектурным результатом от ее применения. Каркас из клееной древесины имеет вес почти в пять раз меньше, чем такой же каркас из железобетона. При этом на монтаж изделий из клееной древесины уходит в два раза меньше трудозатрат.

Каркасы из клееной древесины наиболее выгодно применять при строительстве длинных пролетов (от восемнадцати до тридцати шести метров), например, при постройке ангаров, производственных цехов, крытых бассейнов, спортивных манежей, кинотеатров.

За счет уникальных свойств, конструкции из этого материала находят свое применение и в малоэтажном частном строительстве, и для надстройки мансард на высотных зданиях, обеспечивая свободу для нестандартных решений архитекторов и дизайнеров.

Заключение

На основании представленных фактов можно сделать вывод о том, что клееная древесина не только способна конкурировать с натуральной, но и превосходить по различным параметрам.

В результате склеивания древесины происходит увеличение прочности изделия из древесины. В строительстве клееная древесина очень ценится из-за ее отличных характеристик и повсеместно используется как материал для несущих конструкций. Ее очень часто применяют вместо натуральной древесины несмотря на высокую стоимость.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Запасы древесины в наших лесах составляют около 80 млрд. м 3 . Ежегодно заготавливается около 280 млн. м 3 . деловой древесины, т.е. пригодной для изготовления конструкций и изделий. Однако, это количество далеко не исчерпывает естественного годового прироста древесины в отдаленных районах Сибири и Дальнего Востока.

Заготовленный лес в виде отрезков стволов стандартной длины доставляется автомобильным, железнодорожным и водным транспортом или путем сплава по рекам и озерам на деревообрабатывающие предприятия. Там из него изготавливают пилёные материалы, фанеру, древесные плиты, конструкции и строительные детали. При лесозаготовке и обработке древесины образуется большое количество отходов, эффективное использование которых имеет большое народно-хозяйственное значение. Изготовление из отходов древесины изоляционных древесноволокнистых и древесностружечных плит, широко применяемых в строительстве, позволяет экономить большое количество деловой древесины.

Хвойную древесину используют для изготовления основных элементов деревянных конструкций и строительных деталей. Прямые высокие стволы хвойных деревьев с небольшим количеством сучков позволяют получать прямолинейные пиломатериалы с ограниченным количеством пороков. Хвойная древесина содержит смолы, благодаря чему она лучше сопротивляется увлажнению и загниванию, чем лиственная.

Лиственная древесина большинства пород является менее прямолинейной, имеет больше сучков и более подвержена загниванию, чем хвойная. Она почти не применяется для изготовления основных элементов деревянных строительных конструкций.

Дубовая древесина выделяется среди лиственных пород повышенной прочностью и стойкостью к загниванию. Однако, ввиду дефицитности и высокой стоимости она используется только для небольших соединительных деталей.

Строение древесины

Древесные волокна располагаются концентрическими слоями вокруг оси ствола, которые называются годичными слоями, т.к. каждый слой нарастает в течение года. Они хорошо заметны в виде ряда колец на поперечных разрезах ствола, особенно хвойных деревьев. По их количеству можно определить возраст дерева.

Каждый годичный слой состоит из двух частей. Внутренний слой (более широкий и светлый) состоит из мягкой ранней древесины, образующейся весной, когда дерево растет быстро. Клетки ранней древесины имеют более тонкие стенки и широкие полости. Клетки поздней древесины имеют более толстые стенки и узкие полости. Прочность и плотность древесины зависит от относительного содержания в ней поздней древесины.

Средняя часть стволов древесины хвойных пород имеет более темный цвет, содержит больше смолы и называется ядро. Затем идет заболонь и, наконец, кора.

Круглые лесоматериалы, называемые также бревнами, представляют собой части древесных стволов с гладко опиленными концами – торцами. Бревна имеют естественную усечено-коническую форму. Уменьшение их толщины по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины (для лиственницы 1 см на 1 м длины) бревна. Средние бревна имеют толщину от 14 до 24 см крупные – до 26 см. Бревна толщиной 13 см. и менее используют для временных построечных сооружений.

Основными недопустимыми пороками древесины являются: гниль, червоточины и трещины в зонах скалывания в соединениях.

Наиболее распространенными и неизбежными пороками древесины являются сучки – заросшие остатки бывших ветвей дерева. Сучки являются допустимыми с ограничениями пороками.

Наклон волокон (косослой) относительно оси элемента так же является допустимым с ограничением пороком. Он образуется в результате природного винтообразного расположения волокон в стволе, а так же при распиловке бревен в результате их сбега.

Трещины, возникающие при высыхании древесины, тоже относятся к числу ограниченно допускаемых пороков.

Древесина I сорта используется в наиболее ответственных напряженных растянутых элементах. Это отдельные растянутые стержни и доски растянутых зон клееных балок высотой сечения более 50 см

Суммарный диаметр сучков на длине 20 см d ? 1/4b.

Древесина II сорта используется в сжатых и изгибаемых элементах. Это отдельные сжатые стержни, доски крайних зон клееных балок высотой менее 50 см.; доски крайней сжатой зоны и растянутой зоны, расположенной выше досок 1-го сорта в клееных балках высотой более 50 см., доски крайних зон рабочих клееных сжатых, изгибаемых и сжато-изогнутых стержней.

Суммарный диаметр сучков на длине 20 см d ? 1/3b.

Древесина III сорта используется в менее напряженных средних клееных сжатых, изгибаемых и сжато-изгибаемых элементов, а также в мало ответственных элементах настилов и обрешеток.

Суммарный диаметр сучков на длине 20 см d ? 1/2b.

Свойства древесины
1. Физические свойства
Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль и под углами к волокнам. Коэффициент линейного расширения ? вдоль волокон составляет (3 ч 5) ∙ 10 -6 , что позволяет строить деревянные здания без температурных швов. Поперек волокон древесины этот коэффициент меньше в 7 – 10 раз.

Теплопроводность древесины благодаря ее трубчатому строению очень мала, особенно поперек волокон. Коэффициент теплопроводности сухой древесины поперек волокон ? ? 0,14Вт/м∙єС. Брус толщиной 15 см эквивалентен по теплопроводности кирпичной стене толщиной в 2,5 кирпича (51 см)воле, а так жетакже при распиловке бревен в результате их сбега.

ластями, опильных станках. .- торцами.ниванию, чем хвой.

Теплоемкость древесины значительна, коэффициент теплоемкости сухой древесины составляет С = 1,6КДЖ/кг∙єС.

Древесина является анизотропным материалом, поэтому ее прочность зависит от направления действия усилий по отношению к волокнам. При действии усилий вдоль волокон, оболочки клеток работают в самых благоприятных условиях и древесина показывает наибольшую прочность.
- При растяжении – 100 МПа.
- При изгибе – 80 МПа.
- При сжатии – 44 МПа.
Жесткость древесины (ее степень деформативности под действием нагрузки) существенно зависит от направления действия нагрузок по отношению к волокнам, их длительности и влажности древесины. Жесткость определяется модулем упругости Е.

Для хвойных пород вдоль волокон Е = 15000 МПа.

В СНиП II-25-80 модуль упругости для любой породы древесины Е_о = 10000 МПа. Е₉₀ = 400 МПа.

При повышенной влажности, температура, а также при совместном действии постоянных и временных нагрузок значение Е снижается коэффициентами условия работы m_в, m_т, m_д 2 и температуре t=145-155єC.

В зависимости от взаимного расположения слоев шпона в пакете, различают 4 основных марки ДСП:

ДСП-А – все слои параллельны друг другу, ДСП-Б – через каждые 10-12 параллельных слоев один поперечный, ДСП-В – перекрестное расположение, причем наружные слои располагаются вдоль плиты, ДСП-Г – звездообразная, каждый слой смещен по отношению к предыдущему на 25-30є.

Для строительных конструкций рекомендуется ДСП-Б и ДСП-В, как наиболее прочные поперек волокон и под углами к волокнам.

Во всех случаях прочность ДСП превышает прочность цельной древесины, а для некоторых марок при действии усилий вдоль волокон шпона не уступает прочности стали.

В настоящее время в связи еще с высокой стоимостью ДСП, он применяется в основном для изготовления средств соединения элементов конструкций.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины (опилок), склеенных канифольной эмульсией. Сырьем для ДВП являются отходы лесопиления и деревообработки. Для изготовления твердых и сверхтвердых плит в древесноволокнистую массу добавляют фенолоформальдегидную смолу. При длительном действии влажной среды, древесноволокнистая плита весьма гигроскопична, набухает по толщине и теряет прочность, поэтому во влажных условиях применять ДВП не рекомендуется. Прочность сверхтвердых плит ДВП плотностью не менее 950 кг\м 3 при растяжении составляет около 25 МПа.

Древесностружечные плиты (ПС и ПТ) получают путем горячего прессования древесных стружек, перемешанных, вернее опыленных фенолоформальдегидными смолами.
- легкие ?=350-500 кг\м 3
- средние ПС ?=500-650 кг\м 3
- тяжелые ПТ ?=650-800 кг\м 3
1. Гниение и защита деревянных конструкций от гниения
Грибы развиваются из клеток – спор, которые легко переносятся движением воздуха. Приростая, споры образуют плодовое тело и грибницу гриба – источник новых спор.

Защита от гниения:

1. Стерилизация древесины в процессе высокотемпературной сушки. Прогрев древесины при t > 80 о С, что приводит к гибели спор грибов, грибниц и плодовых тел гриба.
1. Горение и защита деревянных конструкций от возгорания
1. Конструктивная. Ликвидация условий, благоприятных для возгораний.

2. Химическая (противопожарная пропитка или окраска). Пропитывают веществами, которые называются антипиренами (например, аммонийная соль, фосфорная и серная кислота). Пропитку выполняют в автоклавах одновременно с антисептированием. При нагреве антипирены расплавляются, образуя огнезащитную пленку. Защитная окраска выполняется составами на основе жидкого стекла, суперфтора и т.д.

12. Основы расчета по предельным состояниям

В соответствии с действующими в России нормами деревянные конструкции должны рассчитываться по методу предельных состояний.
1. по несущей способности (прочности, устойчивости).
2. по деформациям (прогибам, перемещениям).
? ? R,

? ? R_ск (или R_ср),

т.е. когда нормальные напряжения (?) и касательные напряжения (?) не превышают некоторой предельной величины R, называемой расчетным сопротивлением.

Вторая группа предельных состояний характеризуется такими признаками, при которых эксплуатация конструкций или сооружений хотя и затруднена, однако, полностью не исключается, т.е. конструкция становится непригодной только к нормальной эксплуатации. Пригодность конструкции к нормальной эксплуатации обычно определяется по прогибам:

f ? [f], или

f/l ? [f/l].

Это означает, что изгибаемые элементы или конструкции пригодны к нормальной эксплуатации, когда наибольшая величина отношения прогиба к пролету меньше предельно допустимого относительного прогиба [f/l] (по СНиП II-25-80).

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

ИАрхИ ЮФУ Реферат

по дисциплине: Конструкции

Клееные деревянные конструкции Выполнила: Алимова А.К.

Студентка гр. А-45

Проверил: Журавлев А.А. Ростов-на-Дону

Введение Дерево является древнейшим строительным материалом, практически не изменяющим своей формы при длительной эксплуатации. Многовековой опыт это подтверждает. В середине XX в. произошла настоящая революция в использовании дерева в архитектуре в енязи с открытием высокостойких клеев, дающих возможность получить любую заданную форму в результате усовершенствования деревообрабатывающей техники и улучшения качества самой древесины с помощью химической обработки. Это позволило перейти к индустриально-поточному производству деревянных домов.

Клееные материалы расширили возможности применения дерева: созданы новые конструктивные системы и архитектурные формы, а следовательно, и новая эстетика; увеличилась и сфера применения древесины - малоэтажные жилые дома, общественные здания и некоторые промышленные и сельскохозяйственные сооружения, где дерево используется в несущих и ограждающих конструкциях. Говорить об архитектуре деревянного дома значит - подразумевать и конструкцию, которая определяет архитектурную форму.

С середины 20-х годов деревянная архитектура развивалась в основном по пути совершенствования конструкций. Так, при строительстве ЦАГИ впервые были использованы дощато-гвоздевые конструкции, получившие широкое распространение в годы первых пятилеток. В последующем на основе таких конструкций были разработаны (Г.Г. Карлсеном, М.Е. Каганом и др.) пространственные дощато-гвоздевые конструкции в виде тонкостенных и ребристых сводов оболочек. Они использовались главным образом при возведении промышленных зданий и имели в то время большое значение. Конструкции были оригинальны, просты в изготовлении и создавали условия для дальнейшего развития отрасли. На высоком художественном уровне выполнены предложенные С.И. Песельником деревянные безметальные кружально-сетчатые своды в "покрытии гидротехнической лаборатории Средволгостроя (1935 г.). Не лишена интереса и новая для того времени брусчатая конструкция безметальной балки на дубовых нагелях пластинчатой формы, которую разработал в 1932 г. В.С. Деревягин. Оригинальностью отличается сооружение, построенное по

Технология изготовлений клеёных деревянных конструкций.

Изготовление клееных деревянных конструкций происходит в несколько этапов:
1. Сушка обрезной доски (заготовки)

3. Маркировка и вырезка дефектов на обрезной доске (заготовке)

Вырезка дефектов в заготовках в соответствии с требованиями к качеству клееных конструкций

4. Торцевое сращивание. Получение ламели длиной 6 метров

Склеивание ламелей по длине
на зубчатый шип по ГОСТ19414-10с целью получения бездефектных заготовок

5. Калибрование ламелей

Обработка сращенных ламелей с
целью получения точной геометрической
формы и чистоты поверхностей (200 мкм)
для склеивания по ширине

6. Склеивание ламелей по ширине в щитовую заготовку

Получение щитовой заготовки
необходимой ширины для
формирования клееных
деревянных конструкций

7. Торцевое бесконечное сращиваниещитовых заготовок

Нарезка минишипа на торцах и
склеивание щитовых заготовок
по длине для получения
заготовок длиной до 50 м

8. Калибрование щитовых заготовок

Удаление остатков клея,
получение точной геометрической
формы и разнотолщинности в
пределах 0.1 мм, чистоты поверхности
Rm max 200 мкм

9. Нанесение клея на щитовые заготовки

Нанесение клея толщиной 0.2 мм
на пласти заготовок сконтролем
за расходом клея и равномерностью
его нанесения

10. Склеивание из щитовых заготовок прямого бруса

Прессование пакетов на горизонтальном
прямолинейном прессе длиной 50 метров

11. Склеивание из щитовых заготовок криволинейного бруса

Прессование пакетов на горизонтальном
прессе длиной 50 метров с ручной либо
автоматической (компьютерной)
регулировкой радиуса кривизны

12.Калибрование прямого бруса

Окончательная механическая обработка
склеенного бруса с возможностью пакетной
обработки с целью получения точной
геометрической формы

13. Калибрование криволинейного бруса

Окончательная механическая обработка
криволинейного бруса на специализированном четырехстороннем строгальном станке с
целью получения точной геометрической формы

После того, как брус пройдеткалибрование он уже практически готов к монтажу:

Транспортировка и хранение клеёных деревянных конструкций.

Большое значение для сохранения нормальных эксплуатационных свойств клеёных деревянных конструкций имеют их правильные транспортировка и хранение.
Обычно при транспортировке используют панелевозы дляпредохранения изделий от механических повреждений. Также клееные деревянные конструкции защищают от атмосферных и химических воздействий битумизированной бумагой и/или полимерной пленкой.
Хранят клееные деревянные конструкции в сухих закрытых помещениях в штабелях на подкладках и с прокладками между элементами.

Монтаж клееных деревянных конструкций
Все более широкое распространение получают экономичныеклееные деревянные конструкции-КДК-
Для склеивания древесины применяют в основном синтетический фенолформальдегидный клей. Прессование склеиваемых элементов осуществляют с помощью электрических, пневматических, гидравлических или винтовых прессов.
КДК изготовляют на специализированных заводах стройиндустрии и транспортируют, как правило, в пакетах в положении, близком к рабочему.
Монтаж клееныхконструкций выполняют в соответствии с проектом производства работ теми же способами и средствами, что и монтаж конструкций из других материалов.
Для монтажа используют самоходные стреловые краны. Перед началом монтажных работ осматривают элементы крепления и узлов, затягивают болты, ослабевшие в результате усушки древесины и транспортировки.
При строповке.

Читайте также: