ДЕРЕВЯННЫЙ КЛЕЕНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СТЕНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ДЕРЕВЯННЫХ КЛЕЕНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
WOODEN GLUED STRUCTURAL ELEMENT, METHOD OF ERECTING WALL STRUCTURES FROM WOODEN GLUED STRUCTURAL ELEMENTS

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительным конструкциям, используемым для сооружения наружных стен и внутренних перегородок малоэтажных зданий.
Известен деревянный элемент для строительства зданий (заявка на изобретение №08122787, публ. 27.09.2000). Деревянный элемент представляет собой аналогичный по форме и конструкции кирпич, выполненный из дерева с двумя перпендикулярными, симметрично расположенными на нем отверстиями для крепления шкантами при кладке. Возведение конструкций осуществляется укладкой кирпичей рядами в шахматном порядке с креплением кирпичей предыдущего ряда с кирпичами последующего установкой шкантов.
Недостатком деревянного элемента для строительства зданий является трудоемкость и, соответственно, высокая стоимость массового изготовления кирпичей и шкантов, большие трудозатраты и высокий расход клеящего состава при его использовании для возведения конструкций, а также растрескивание с течением времени кирпичей из-за колебания влажности.
Известен клеедеревянный профилированный брус (патент РФ №2280741, опубл. 27.07.2006), выполненный из двух продольных пластин, расположенных параллельно на расстоянии друг от друга, жестко скрепленных между собой по всей длине третьей продольной пластиной, плоскость которой расположена перпендикулярно плоскостям скрепляемых пластин, и поперечными пластинками (короткими досками или брусками), плоскости которых перпендикулярны плоскостям продольных пластин. На боковых поверхностях такого клеедеревянного бруса за счет взаимно перпендикулярного направления волокон боковых продольных и внутренних поперечных пластинок не образуются трещины, он менее подвержен изгибу и кручению при высыхании. Его конструкция позволяет повысить использование низкокачественной древесины при его изготовлении.
Недостатком клеедеревянного профилированного бруса является его нетехнологичность: большой объем работ по подготовке профилированных элементов бруса, сложность обеспечения точного совмещения всех элементов бруса при склеивании.
Наиболее близким заявляемому по совокупности признаков является деревянный клееный несущий элемент, изготовленный по способу, приведенному в патенте на изобретение №2268969 (опубл. 27.01.2006). Деревянный клееный несущий элемент выполнен в виде пакета из склеенных между собой досок (ламелей) одинаковой ширины, установленных со смещением относительно друг другу с образованием пазов на одной стороне и выступов на другой, при этом доски дополнительно зафиксированы послойно установкой нагелей в плоскостях, перпендикулярных направлению волокон досок, с наклоном к их плоскостям.
Недостатком этого деревянного клееного несущего элемента является образование трещин на его боковых поверхностях, повышенный расход высококачественной древесины.
Кроме того, следует отметить, что известные деревянные клееные брусья являются, скорее, материалами или полуфабрикатами, а не готовыми строительными элементами, например, как кирпич. Их большая длина и, соответственно, их вес требуют при сооружении строительных конструкций физических усилий нескольких человек. Это усложняет их использование в малоэтажном домостроении.
Техническая задача, решаемая изобретением - повышение полноты использования древесины при изготовлении деревянного клееного строительного элемента, повышение его прочностных характеристик, минимизация трудозатрат при возведении стеновых строительных конструкций.
Технический результат, получаемый при решении поставленной технической задачи, выражается в обеспечении возможности использования и низкосортной и высокосортной древесины в конструкции деревянного клееного строительного элемента, повышении полноты использования древесины за счет возможности использования обрезков пиломатериала при изготовлении внутренних ламелей с поперечным направлением волокон древесины, увеличении прочностных характеристик самого деревянного клееного строительного элемента на изгиб и кручение, исключении образования трещин при колебании влажности, сокращении трудозатрат при возведении стеновых строительных конструкций из-за исключения необходимости дополнительной доработки деревянных клееных строительных элементов на стройплощадке.
Поставленная техническая задача решается тем, что в деревянном клееном строительном элементе, выполненном в виде пакета из склеенных друг с другом вертикально расположенных ламелей, с конгруэнтными друг другу пазами и выступами на его верхней и нижней сторонах, образованных смещением по крайней мере одной ламели относительно других ламелей, пакет выполнен из нечетного количества ламелей, причем четные ламели изготовлены из древесины с продольным расположением волокон древесины, а четные - с поперечным, на торцах пакета дополнительно выполнены конгруэнтные друг друга пазы и выступы, при этом пазы и выступы на верхней, нижней сторонах пакета и торцах образованы смещением по крайней мере одной внутренней ламели относительно остальных ламелей пакета, а пакет снабжен по крайней мере одной парой вертикальных сквозных каналов круглого или прямоугольного сечения, выполненных симметрично его поперечной оси на расстоянии друг от друга, равном половине его длины, и размещенных на его продольной оси или линии, ей параллельной.
Поставленная техническая задача решается также тем, что четные ламели пакета выполнены из сплоченных брусков или обрезков досок одинаковой толщины, также тем, что ламели в пакете дополнительно послойно скреплены нагелями, а также тем, что в торцах деревянного клееного строительного элемента с каждой стороны дополнительно выполнены соосно друг другу, по крайней мере, по одному глухому каналу круглого или прямоугольного сечения для установки деревянного крепежного элемента, соответственно, шканта или шпонки.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид, на фиг. 2 - вид сверху деревянного клееного строительного элемента, выполненного в виде пакета из трех ламелей.
На фиг. 3 показан общий вид, на фиг. 4 - вид сверху деревянного клееного строительного элемента, выполненного в виде пакета из пяти ламелей, конгруэнтные пазы и выступы которого на верхней, нижней сторонах и торцах пакета образованы смещением в продольном и поперечном направлениях четных ламелей относительно нечетных.
На фиг. 5 показан общий вид, на фиг. 6 - вид сверху деревянного клееного строительного элемента, выполненного в виде пакета из пяти ламелей, конгруэнтные пазы и выступы которого на верхней, нижней сторонах и торцах пакета образованы смещением в продольном и поперечном направлениях трех внутренних ламелей, соединенных в единый блок, относительно наружных.
На фиг. 7 показан общий вид, на фиг. 8 - вид сверху деревянного клееного строительного элемента, выполненного в виде пакета из пяти ламелей, конгруэнтные пазы и выступы которого на верхней, нижней сторонах и торцах пакета образованы смещением в продольном и поперечном направлениях центральной нечетной ламели относительно остальных ламелей пакета, а сквозные вертикальные каналы и глухие каналы в его торцах выполнены с круглым сечением.
Деревянный клееный строительный элемент (фиг. 1, 2) включает в себя нечетные ламели 1 из древесины с продольным направлением волокон, четную ламель 2 из древесины с поперечным направлением волокон (выполнена из сплоченных брусков или обрезков досок одинаковой толщины), при этом внутренняя четная ламель 2 смещена относительно нечетных 1 в продольном и поперечном направлениях с образованием конгруэнтных пазов и выступов на верхней, нижней сторонах и торцах пакета. Деревянный клееный строительный элемент снабжен парой сквозных вертикальных каналов 3, размещенных на его продольной оси и выполненных симметрично его поперечной оси на расстоянии друг от друга, равном половине его длины (на расстоянии L/2, где L - длина деревянного клееного строительного элемента), и по одному глухому каналу 4 в каждом торце, соосных друг другу. Сквозные вертикальные каналы 3 и глухие торцевые каналы 4 также могут быть выполнены как круглого, так и прямоугольного сечения. Торцевые глухие каналы 4 предназначены для усиления крепления между деревянными клееными строительными элементами установкой в каналы при сборке строительных конструкций шпонок или шкантов, поэтому их наличие и количество определяется исходя из требований, предъявляемых к прочности этих строительных конструкций. Сечение сквозных каналов 3 и глухих каналов 4 может быть выполнено круглым под установку шканта или прямоугольным - под шпонку.
На фиг 3-8 показаны примеры выполнения деревянного клееного строительного элемента согласно изобретению, выполненного из пяти ламелей.
Деревянный клееный строительный элемент (фиг. 3, 4) выполнен в виде пакета из пяти ламелей, в котором четные ламели 2 из древесины с поперечным направлением волокон смещены в продольном и поперечном направлениях относительно нечетных ламелей 1 с продольным направлением волокон древесины с образованием конгруэнтных пазов и выступов на верхней, нижней сторонах и торцах пакета. Деревянный клееный строительный элемент снабжен двумя парами сквозных вертикальных каналов 3 прямоугольного сечения, каждая из которых размещена симметрично его продольной и поперечной оси, при этом в продольном направлении обе пары каналов выполнены на расстоянии друг от друга, равном половине длины пакета L/2. В торцах деревянного клееного строительного элемента выполнены соосно по два глухих канала 4 прямоугольного сечения.
Деревянный клееный строительный элемент (фиг. 5, 6) выполнен в виде пакета из пяти ламелей, из которых центральная нечетная 1 и склеенные с ней в единый блок две четные ламели 2 смещены в продольном и поперечном направлении относительно нечетных наружных ламелей 1 с образованием конгруэнтных пазов и выступов на верхней, нижней сторонах и торцах пакета. Сквозные каналы 3 размещены на продольной оси деревянного клееного строительного элемента симметрично относительно его поперечной оси на расстоянии друг от друга, равном половине длины пакета L/2, а в торцах выполнены соосно друг другу по одному глухому каналу 4 прямоугольного сечения.
Деревянный клееный строительный элемент (фиг. 7, 8) выполнен в виде пакета из пяти ламелей, из которых наружные нечетные ламели 1 и соединенные с ними четные ламели 2 смещены в продольном и поперечном направлениях относительно центральной нечетной ламели 1 с образованием конгруэнтных пазов и выступов на верхней, нижней сторонах и торцах пакета. Деревянный клееный строительный элемент снабжен двумя парами сквозных вертикальных каналов 3 круглого сечения, каждая из которых размещена симметрично его продольной и поперечной оси, при этом в продольном направлении обе пары каналов выполнены на расстоянии друг от друга, равном половине длины пакета L/2. В торцах деревянного клееного строительного элемента соосно друг другу выполнено по одному глухому каналу 4 круглого сечения.
Заявленный деревянный клееный строительный элемент состоит из строганных ламелей, склеенных по толщине на гладкую фугу, и изготавливается следующим образом.
Известным образом с использованием известного оборудования проводят распиловку и сушку древесины до влажности преимущественно 10+2%. После чего формируют ламели - подгоняют их форму поперечного сечения, ширину, длину и гладкость поверхности. Ламели могут быть изготовлены из цельной древесины (по крайней мере нечетные ламели с продольным направлением волокон) или из досок, брусков одинаковой толщины, сплоченных известным способом. Ширина и длина всех ламелей принимается одинаковой. При этом размеры ламелей выбираются, преимущественно, из условия, чтобы весогабаритные характеристики изготовленного из них деревянного клееного строительного элемента соответствовали физическим возможностям одного человека.
При изготовлении деревянных клееных строительных элементов со сквозными вертикальными каналами 3 прямоугольного сечения для формирования этих каналов на широкой предназначенной для склеивания стороне соответствующей ламели в соответствующих местах фрезеруют поперечные пазы прямоугольной формы, а для формирования глухих соосных каналов 4 прямоугольного сечения в торцах ламели в соответствующих местах фрезеруют продольные пазы, глубина которых соответствует глубине канала.
Подготовленные таким образом ламели контролируют на влажность (разница во влажности между склеиваемыми ламелями не должна превышать 2%), после чего известным образом осуществляют нанесение клеевого слоя на поверхности ламелей, подлежащие склеиванию.
Далее формируют пакет из ламелей, при этом ламели, предназначенные для образования выступов на верхней стороне и одном из торцов, смещают в продольном и поперечном направлениях относительно остальных ламелей пакета на величину, достаточную для образования выступа, при этом пазы на нижней стороне и другом торце образуются «автоматически». Для повышения прочности ламели в пакете могут дополнительно послойно скрепляться нагелями. Сформированный пакет запрессовывают и выдерживают до отверждения клея.
Изготовление деревянного клееного строительного элемента со сквозными вертикальными каналами 3 и глухими каналами 4 в его торцах круглого сечения осуществляют аналогичным способом с той лишь разницей, что при подготовке ламелей фрезеровку пазов в них не производят, а каналы выполняют сверлением после распрессовки изделия.
Способ возведения стеновых конструкций из деревянных клееных строительных элементов включает в себя порядное расположение большого количества клееных деревянных строительных элементов, при этом в каждом ряду их укладку осуществляют, совмещая торцевые пазы одного элемента с торцевыми выступами другого, а каждый последующий ряд укладывают, совмещая пазы и выступы на нижней стороне элементов с выступами и пазами на верхней стороне элементов предыдущего ряда, причем элементы от ряда к ряду укладывают в шахматном порядке, смещая элементы каждого последующего ряда относительно элементов предыдущего ровно на половину длины элемента до совмещения сквозных каналов в них, и фиксируют между собой деревянными крепежными элементами в виде шкантов или шпонок.
Для повышения прочности стеновых конструкций деревянные клееные строительные элементы при укладке в каждом ряду дополнительно фиксируют крепежными элементами в виде шпонок или шкантов, устанавливаемыми в глухие каналы их смежных торцов.
Использование в предлагаемой конструкции деревянного клееного строительного элемента ламелей с взаимно перпендикулярным расположением волокон обеспечивает его повышенную прочность как на изгиб, так и на кручение, а также исключает растрескивание наружных ламелей при изменении влажности. Конструкция деревянного клееного строительного элемента позволяет снизить расход высококачественной древесины, так как четные ламели с поперечным расположением волокон могут быть выполнены из отходов деревообработки (сплоченных обрезков досок, брусков одинаковой толщины).
Выполнение сквозных каналов 3 симметрично поперечной оси деревянного клееного строительного элемента на расстоянии друг от друга, равном половине длины пакета, и размещение их на его продольной оси или линии, ей параллельной, при возведении стеновых конструкций путем укладки деревянных клееных строительных элементов рядами в шахматном порядке со смещением их от ряда к ряду на половину длины обеспечивает точное совмещение сквозных каналов нижнего и верхнего рядов и фиксацию их шпонками или шкантами.
Наличие соосных друг другу глухих каналов 4 в торцах деревянного клееного строительного элемента при возведении стеновых строительных конструкций обеспечивает возможность дополнительного крепления деревянных клееных строительных элементов в ряду установкой в эти каналы шпонок или шкантов.
Деревянный клееный строительный элемент не требует доработки на строительной площадке, что ускоряет проведение сборки строительных конструкций при его использовании, снижает трудозатраты. Конструкция деревянного клееного строительного элемента позволяет обеспечить его весогабаритные характеристики исходя из физических возможностей одного человека, что упрощает его использование в индивидуальном домостроении.