The effectiveness of glued wooden structures
Authors: Шумякова Н. , Федяева Н.Ю. , Федяев А.А. , Кушнерев В.О. 
Published: September 2020

В статье приведены результаты анализа основных направлений совершенствования технологии клееного бруса, улучшения его эксплуатационных свойств. Одним из возможных путей повышения качества клееных материалов и конструкций является правильный выбор связующего в зависимости от условий эксплуатации продукции. Выбор связующих для изготовления деревянных конструкций зависит не только от их функционального назначения, но и условий изготовления. Обоснование параметров режимов склеивания, основных технологических факторов позволит обеспечивать требуемую прочность клеевых соединений. Анализ предварительных экспериментов показал, что на качество склеивания существенное влияние оказывают ряд факторов, которые условно можно разделить на три группы: свойства древесины, свойства клея, условия склеивания. Однофакторные эксперименты позволили определить минимальные и максимальные значения этих факторов, обосновать их уровни варьирования. В статье представлены результаты реализации многофакторного эксперимента по обоснованию условий и режимов склеивания клееного бруса. Выделены факторы, существенно влияющие на прочность клеевых соединений при скалывании вдоль волокон. Установлено влияние плотности древесины, расхода клея и температуры окружающей среды на прочность клеевых соединений древесины, склеенной поливинилацетатным (ПВА) и эмульсионным полимер-изоцианатным (ЭПИ) связующими, широко применяемыми на предприятиях Северо-Запада России. С увеличением плотности древесины прочность склеивания возрастает. ЭПИ клеи менее чувствительны к изменению условий склеивания. Соединения на этом связующем обладают требуемой прочностью даже при фиксации исследуемых факторов на нижнем уровне. Влияние расхода клея на прочность клеевых соединений на ЭПИ клеях менее существенно по сравнению с ПВА. Установлено, что при закреплении одного из параметров на нижнем уровне при использовании ПВА клеев, с увеличением двух других до максимального уровня прочность клеевых соединений древесины возрастает. Получены математико-статистические модели, описывающие это влияние.

The results of the analysis of the basic directions of perfection of glued laminated beam technology, improve its performance properties are presented. One possible way to improve the quality of the glued materials and structures is the correct choice of the glue depends on the operating conditions of production. Selection of glue for the manufacture of wooden structures depends not only on their functionality, but also the conditions of manufacture. Justification gluing mode parameters, the basic technology factors will allow to provide the desired bonding strength. Analysis of preliminary experiments showed that the quality of the gluing are strongly influenced by a number of factors, which can be divided into three groups: wood properties, adhesive properties, the terms of gluing. Univariate experiments allowed to determine the minimum and maximum value of these factors, justify their varying levels. The article presents the results of the multivariate experiment in justification of the conditions and modes of bonding of glued laminated beam. The factors that significantly affect the shear strength of the bond are determined. The effect of the density of the wood, the glue consumption and ambient temperature on the bonding strength of wood, glued with polyvinyl acetate (PVA) and an emulsion polymer isocyanate (EPI) glues, widely used in enterprises of the North-West of Russia. With increase of wood density the adhesion strength grows.EPI adhesives are less sensitive to changes in gluing conditions. The compounds of this glue have the requisite strength even at fixing investigated factors at a lower level. Effect of adhesive consumption on the strength of adhesive joints at EPI adhesives is less significantly as compared to the PVA. Found that by fixing one of the parameters in the lower level when using PVA adhesive, the other two with an increase to the maximum level of adhesive strength increases of wood joints. Obtained mathematical models describing this influence.