Влияние сортности ламелей на теплопроводность клееного бруса

ВЛИЯНИЕ СОРТНОСТИ ЛАМЕЛЕЙ НА ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

КЛЕЕНОГО БРУСА

Зайцева К.В., Титунин А.А.

In job the influence of a diameter and quantity of knots on heat conductivity of glued beam is proved. The recommendations for designing thickness of protecting designs from клееного of a bar are given in view of it presence of knots.

Клееный профилированный брус является высокотехнологичным материалом и постепенно получает широкое применение в современном строительстве. Технология изготовления клееного бруса на сегодняшний день отработана до мелочей. Основные требования к клееной древесине регламентированы рядом нормативно-технических документов [1,2]. На основании этих документов предприятия могут сами разрабатывать технические условия на различные виды клееной продукции.

На этапах проектирования и производства клееного бруса существуют особенности, без учета которых невозможно обеспечить его качество и выполнение эксплуатационных требований, в том числе - касающихся требований по теплозащите. При проектировании теплозащиты обычно используют рекомендации, приведенные в СНиП 23-02-2003, в частности -справочные данные о коэффициенте теплопроводности X, величина которого для клееного бруса на практике принимается как для цельной древесины. Отличием клееного бруса от цельной древесины является то, что он получается в результате склеивания ламелей, различающихся по количеству и размерам сучков. Ввиду отличий по плотности и направлению волокон, сучки обладают более высокой теплопроводностью. Следовательно, ошибка при проектировании ограждающих конструкций и отклонение от технического регламента производства клееного бруса может привести к увеличению дальнейших затрат на отопление зданий.

Так как для производства бруса используют ламели трех сортов, отличающиеся по количеству и размеров сучков, то для определения влияния сучковатости ламелей на коэффициент теплопроводности всего бруса, необходимо вычислить встречаемость сучков в ламелях каждого сорта. Для этого были проведены необходимые исследования, в частности в ходе натурных измерений пиломатериалов на ООО «ПроДи», г. Кострома определялся диаметр и встречаемость сучков в необрезных пиломатериалах, используемых для производства клееного бруса. Для определения размеров и местонахождения пороков древесины (сучков, трещин, грибных поражений и пр.) определялась ось необрезной доски. Измерение пороков древесины проводилось в направлениях параллельном и перпендикулярном оси доски. Также были замерены расстояния до порока от нижнего торца и от оси («+» в одну сторону, «-» в другую). У каждой доски измерялись длина L и ее ширина в вершинной b и комлевой B частях по наружной пласти. Схема измерения пороков древесины и размеров необрезной доски представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема измерения пиломатериалов

После измерений пиломатериалы отправлялись на дальнейшую обработку: вырезку дефектных мест в зависимости от дальнейшей сортности и склеивание по длине. Затем подсчитывались средний диаметр и количество сучков на каждом метровом отрезке ламелей по сортам. Результаты по данным исследованиям представлены на рисунках 2-7.

У = 10,07

S = = 1,32

V = 13,15 %

Ss = 0,138

Pt = 1,94 %

Дмам*тр сучков мм

Рисунок 2 - Гистограмма распределения диаметров сучков в сорте А

У = 1,59

S = = 1,27

V = 79,76 %

Ss = 0,17

Pt = 14,83 %

Рисунок 3 - Гистограмма распределения встречаемости сучков

на 1 пог.м длины в сорте А

И1Н

У = 21,95 S = 6,65 V = 30,27 % Ss = 0,21 Pt = 1,34 %

Рисунок 4 - Гистограмма распределения диаметров сучков в сорте В

У = 2,11

Б = 1,101

V = 52,17 %

Б* = 0,05

Рт = 3,35 %

Рисунок 5 - Гистограмма распределения встречаемости сучков

на 1 пог.м длины в сорте В

У = 23,41 Б = 8,65 V = 36,94 % Б* = 0,25 Рт = 1,54 %

Рисунок 6 - Гистограмма распределения диаметров сучков в сорте С

а

о

г

о о

г

о

100 80 Н

у= 1,638Эх1- 16,667х}+ 23.623* * 95.143

•к. V

--

У = 2,04

Б = = 1,02

V = 50,21 %

Б* = 0,043

Рт = 2,99 %

2 3 4 5 6 7 Количество сучков на 1 пог мдлины. шт

Рисунок 7 - Гистограмма распределения встречаемости сучков

на 1 пог.м длины в сорте С

На рисунках 2, 4, 6 представлены гистограммы распределения диаметров сучков на 1 пог.м длины каждого сорта, из которых видно, что в зависимости от сорта наиболее встречаемые диаметры сучков могут доходить до 20-30 мм. Из рисунков 3, 5, 7 видно, что при этом количество сучков в среднем остается 1-3 шт. на 1 пог.м каждого сорта.

Используя приведенные натурные исследования, а также справочные данные и закономерности изменения коэффициента теплопроводности в зависимости от влажности и температуры древесины, направления волокон, была разработана математическая модель для расчета коэффициента теплопроводности клееного бруса, учитывающая диаметр и количество сучков в ламелях, а также число ламелей [3]. В ходе вычислительного эксперимента с использованием данной

математической модели были рассчитаны коэффициенты теплопроводности при разных диаметрах сучков и их встречаемости на 1 метре длины. Расчеты

Рисунок 8 - Диаграмма влияния диаметра и количества сучков на коэффициент теплопроводности клееного бруса

Из данной диаграммы видно, что при возрастании объема сучковой древесины, т.е. при снижении сортности ламелей, увеличивается и коэффициент теплопроводности. Для клееного бруса с числом ламелей n = 5 коэффициент теплопроводности может принимать значение в интервале от 0,184 до 0,229 Вт/(м К).

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

- значения коэффициента теплопроводности, указанные в СНиП 23-022003 для различных материалов из древесины, применять для клееного бруса не корректно, т.к. в нем присутствуют сучки, значимо повышающие теплопроводность;

- значение коэффициент теплопроводности клееного бруса необходимо применять в зависимости от сорта используемых ламелей, т.е. чем выше сортность ламелей, тем ниже значение коэффициента теплопроводности.

Литература

1. СНиП 11-25-80 Деревянные конструкции. - М.: Государственный комитет СССР по делам строительства, 1980. - 27 с.

2. Технические условия на изготовление стенового клееного бруса (от 3-х ламелей и более). - ТУ «Рамлес», 2007. - 34 с.

3. Зайцева К.В. Разработка методики определения эксплуатационных параметров клееного бруса / К.В. Зайцева, А.А. Титунин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2008. - № 6. - С. 67-71.