БРУС СТРОИТЕЛЬНЫЙ ДЛЯ ДЕРЕВЯННОГО ДОМОСТРОЕНИЯ

Полезная модель относится к строительной индустрии, в частности, к брусьям строительным для деревянного домостроения с профилированным поверхностями.
Известен брус строительный для деревянного домостроения, содержащий профилированные поверхности, которые образованы выполненными на противоположных сторонах бруса продольно ориентированными трапециевидными опорными выступами и установочными пазами, при этом установочные пазы на профилированных поверхностях противоположны опорным выступам (см. № ЕР 0787866, E04B 2/70, от 06.06.97).
При формировании строительного сооружения профилированные брусья поярусно размещают относительно друг друга, осуществляя контактное сопряжение их по профилированным поверхностям. Контактное сопряжение брусьев происходит по наклонным боковым поверхностям выступов и пазов соседних по ярусу брусьев, при этом между параллельными горизонтально ориентированными поверхностями продольных пазов и выступов соседних брусьев образованы технологические воздушные зазоры, наличие которых определяется условиями монтажа строительного сооружения из брусьев и способствует улучшению теплоизоляции строительного сооружения.
Однако в процессе эксплуатации строительного сооружения, изготовленного из профилированных брусьев, происходит неравномерное изменение физико-механических свойств (усадка, разбухание) древесины, в основном, со стороны боковин брусьев, что приводит к перераспределению силовых нагрузок, нарушается сжатие боковин брусьев, происходит их растрескивание, ухудшается теплоизоляция строительного сооружения и его эксплуатационная надежность.
В техническом решении по патенту RU №2173375, публ. 2001 предложен брус строительный для деревянного домостроения, имеющий профилированные поверхности, которые образованы выполненными на противоположных сторонах бруса продольно ориентированными, по меньшей мере, двумя прямоугольными опорными выступами и продольно ориентированными установочными пазами, при этом установочные пазы на профилированных поверхностях противоположны опорным выступам для них.
В данном техническом решении контактное сопряжение брусьев, формирующих строительное сооружение, происходит по основаниям продольных выступов профилированной поверхности одного бруса с основаниями аналогичных по профилю пазов другого бруса. Между прямоугольными выступами и пазами профилированных поверхностей бруса образована полость для размещения уплотнительной ленты. В соответствии с изобретением, надежность контактного сопряжения между брусьями обеспечена при заданных соотношениях параметров:
между шириной бруса, шириной прямоугольных выступов, расстоянием от верхнего края внутренней боковой поверхности опорного выступа до боковой поверхности бруса, при которых вектор результирующей контактной силы параллелен вертикальной оси бруса и располагается на расстоянии, примерно, равным 0.09…0.1H от стенок бруса, где H - ширина бруса.
Однако выбор названных параметров элементов профилируемых поверхностей бруса, сборка строительного сооружения с использованием уплотнительной ленты приводят к усложнению технологического процесса изготовления строительного сооружения и к трудоемкости его формирования. Теплоизоляция строительного сооружения при реализации данного технического решения малоэффективна по следующим причинам:
при изменении физико-механических свойств древесины в процессе эксплуатации происходит:
либо смятие оснований выступов по всей их ширине, что приводит к растрескиванию древесины брусьев, появляются зазоры (так называемые «мостики холода») между контактными поверхностями;
либо образование значительных зазоров (при усадке древесины) между поверхностями контакта, что приводит к проникновению влаги и холода в полость с уплотнительной лентой.
В результате названных обстоятельств нарушается теплоизоляция строительного сооружения.
Известен брус строительный для деревянного домостроения, содержащий профилированные поверхности, образованные выполненными на его противоположных сторонах продольно-ориентированными трапециевидными опорными выступами и установочными пазами, при этом установочные пазы на профилированных поверхностях противоположны опорным выступам (см. патент RU №2239028, публ. 2004 г.)
В соответствии с данным техническим решением брус выполнен многослойным клееным, в котором крайние со стороны боковин брусьев опорные выступы имеют несимметричный трапециевидный профиль с большей величиной угла наклона внешних боковых поверхностей к вертикали и меньшей величиной угла наклона их противолежащих боковых поверхностей.
Предполагается, что в данном техническом решении равнодействующая сил со стороны контактных поверхностей боковых граней крайнего опорного выступа с ответными поверхностями боковых стенок установочного паза следующего бруса ориентирована в направлении к центру бруса, обеспечивая сжатие боковин брусьев.
Однако и при данном конструктивном исполнении строительного бруса контактное сопряжение по наклонным поверхностям трапециевидных выступов и установочных пазов ответной поверхности следующего бруса не обеспечивает герметичности сопряжения между указанными поверхностями, вследствие:
технологических особенностей, связанных с формированием профилированных поверхностей бруса, требующих технологических допусков на их изготовление;
изменения физико-механических свойств древесины при эксплуатации, что приводит к перераспределению силовых нагрузок.
По совокупности конструктивных признаков данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели.
Задача полезной модели состоит в создании строительного профилированного бруса для деревянного домостроения, обеспечивающего технический результат, направленный на повышение теплоизоляции путем улучшения герметичности контактного сопряжения брусьев для деревянного домостроения.
Для решения поставленной технической задачи предложен брус строительный для деревянного домостроения, содержащий профилированные поверхности, образованные продольно-ориентированными трапециевидными опорными выступами и установочными пазами на противоположных сторонах бруса, при этом установочные пазы на профилированных поверхностях противоположны опорным выступам, согласно полезной модели, соседняя относительно боковины бруса боковая стенка каждого крайнего паза наклонена к вертикали под углом меньшим, чем угол наклона к вертикали внешней боковой грани каждого крайнего опорного выступа на противолежащей профилированной стороне бруса, названная стенка паза соединена с боковиной бруса через поверхность, образующую со стенкой паза острый угол и ориентированное вдоль бруса ребро сопряжения, которое расположено в продольно-вертикальной плоскости, параллельной аналогичной плоскости симметрии бруса и пересекающей указанную внешнюю боковую грань опорного выступа на расстоянии от основания последнего, определяемого соотношением: S=h-Δ, где Δ=(0,5-5)(мм), a «h» - расстояние от основания данного паза до ребра сопряжения, имеющее соотношение: h=(0,3-0,7)H, где H - глубина трапециевидного паза профилированной поверхности бруса.
Согласно полезной модели, угол «α» наклона к вертикали боковой стенки каждого крайнего паза соответствует: 0≤α<β, где β - угол наклона к вертикали внешней боковой грани крайнего выступа на противолежащей стороне бруса.
Согласно полезной модели, величина угла между боковой стенкой крайнего паза и поверхностью, соединяющей ее с боковиной бруса, составляет:
φ=(90°-β)+α
Согласно полезной модели, величина угла наклона к вертикали внешней относительно боковины бруса боковой грани каждого крайнего опорного выступа составляет 45°.
При реализации полезной модели улучшается герметичность соединения брусьев, образующих строительное сооружение, повышается теплоизоляция последнего, что объясняется следующим образом:
контактное сопряжение между внешней боковой гранью каждого крайнего опорного выступа на профилированной поверхности одного бруса и обращенной к ней боковой стенкой крайнего установочного паза следующего по ярусу бруса осуществляется линейно по ребру, образованному при соединении боковины бруса с соседней к ней боковой стенкой крайнего трапециевидного паза. При данном контакте крайних опорных выступов и установочных пазов, смежных по ярусу брусьев повышается герметичность образованного строительного сооружения, поскольку под воздействием вертикально действующих нагрузок происходит смятие (деформация) острого угла в зоне ребра сопряжения и перекрытие вследствие этого технологических зазоров по основаниям пазов и выступов, а также по их граням и стенкам во внутренней зоне профилированных поверхностей брусьев. В результате снижается дестабилизирующее влияние физико-механических свойств древесины при эксплуатации.
При анализе известного уровня техники не выявлено известных технических решений с совокупностью и взаимосвязью конструктивных признаков, аналогичных заявляемому техническому решению, что свидетельствует о соответствии его критерию полезной модели “новизна”.
При реализации заявляемого технического решения используют традиционное в области деревянного домостроения технологическое оборудование и процессы, что свидетельствует о соответствии его критерию полезной модели «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется рисунками, где на:
Рис.1 показано поперечное сечение бруса строительного для деревянного домостроения при взаимодействии его с профилированными поверхностями смежных брусьев, формирующих строительное сооружение;
Рис.2 - фрагмент поперечного сечения бруса строительного при его усадке под действием вертикальных нагрузок.
Брус строительный для деревянного домостроения содержит профилированные поверхности, образованные выполненными на противоположных сторонах бруса продольно-ориентированными трапециевидными опорными выступами 1 и установочными пазами 2. Установочные пазы 2 на профилированных поверхностях противоположны опорным выступам 1. Соседняя относительно боковины 3 бруса боковая стенка 4 каждого крайнего трапециевидного паза 2 на нижней профилированной поверхности бруса наклонена к вертикали под углом «α» меньшим, чем угол «β» наклона к вертикали внешней боковой грани 5 каждого крайнего опорного выступа на противолежащей профилированной стороне бруса. Названная стенка 4 паза соединена с боковиной 3 бруса через поверхность 6. Поверхность 6 образует с вертикалью угол «γ», а со стенкой 4 паза угол «φ», при вершине которого образовано ориентированное вдоль бруса ребро 7 сопряжения. Ребро 7 расположено в продольно-вертикальной плоскости I-I, параллельной аналогичной плоскости симметрии бруса и пересекающей указанную внешнюю боковую грань 5 опорного выступа. Линия пересечения вертикальной плоскости I-I с боковой гранью 5 расположена на расстоянии «S» от основания выступа и определяется соотношением: S=h-Δ, где Δ=(0,5-5)(мм), a «h» - расстояние от основания крайнего установочного паза до ребра 7 сопряжения, которое определяется соотношением: h=(0,3-0,7)H, где H - глубина трапециевидного паза на профилированной поверхности бруса.
Величина угла «α» соответствует: 0≤α<β при этом величина угла «φ» между боковой стенкой 4 крайнего паза и поверхностью 6, соединяющей ее с боковиной 3 бруса, составляет: φ=(90°-β)+α
Предпочтительно, величина угла «β» наклона к вертикали внешней относительно боковины бруса боковой грани 5 каждого крайнего опорного выступа равна 45°. Указанное значение угла «β» задается с учетом инструментального оборудования, используемого для изготовления строительных брусьев. При заданном значении угла «β» оптимизируется настройка инструментального оборудования по обеспечению угла «β» наклона поверхности 6 и углу «α» наклона боковой стенки 4 паза. Заданные в полезной модели соотношения параметров по величинам «h» и «S» оптимальны и определяют зону линейного контактного сопряжения между внешней гранью 5 крайнего выступа одного бруса и боковой стенкой 4 крайнего паза следующего по ярусу бруса, формирующих строительное сооружение. Изменение указанных параметров приведет к нарушению контактного сопряжения между соответствующими ответными профилированными поверхностями брусьев, к изменению внешнего вида строительного сооружения, сформированного из продольно-ориентированных брусьев, к усложнению технологичности изготовления брусьев.
Заданная по данному техническому решению величина «Δ» определяется экспериментально с учетом технологических режимов сборки строительного сооружения и физико-механических параметров древесных материалов, используемых для изготовления строительных брусьев.
При проектировании бруса строительного для деревянного домостроения, имеющего профилированные поверхности традиционно выбирают исходные параметры бруса с поперечным сечением его от 140×140 (мм) до 220×220 (мм), последнее предпочтительнее. Задают шаговое расстояние между основаниями пазов и выступов. Пазы и выступы на профилированных поверхностях в средней зоне бруса имеют ответные формы трапециевидных поверхностей, что упрощает технологический процесс изготовления и сборки брусьев. Боковую грань 5 крайнего выступа со стороны его боковины 3, предпочтительно, с учетом используемого инструментального оборудования и упрощения процесса проектирования выполнять под утлом 45°. Высоту «H» установочных пазов для указанного поперечного сечения бруса задают традиционно, от 9 до 15 мм с учетом физико-механического состояния используемой древесины. С учетом заданных в полезной модели соотношений параметров «S» и «h» определяют положение ребра 7 сопряжения на данной грани и производят изготовление последней под углом «α» к вертикали, значение которого меньше угла «β» наклона боковой грани 5 крайнего выступа, что гарантирует наличие свободной продольно-ориентированной полости между боковой гранью 5 выступа и боковой стенкой 4 паза, наличие которой не препятствует сопряжению и перекрытию зазоров по основаниям пазов и выступов, под действием вертикальных нагрузок.
Строительный брус используют при строительстве деревянных сооружений. Брусья поярусно располагают относительно друг друга, обеспечивая их контактное сопряжение по профилированным поверхностям. При использовании строительных брусьев по заявляемой полезной модели, каждый крайний со стороны боковин 3 бруса опорный выступ 1 на верхней профилированной поверхности одного из брусьев по его боковой грани 5 линейно контактируют с ребром 7, образованным между боковой стенкой 4 крайнего паза 2 нижней ответной профилированной поверхности следующего по ярусу бруса и поверхностью 6, соединяющей эту стенку с боковиной 3 данного бруса, а также по поверхности противолежащей грани указанного выступа с ответной ей поверхностью боковой стенки 8 паза следующего по ярусу бруса.
Возникающие при монтаже и в процессе эксплуатации строительного сооружения вертикальные нагрузки приводят вследствие пластичности древесины к смятию (деформации) ребра 7 в зоне острого угла «φ», что обеспечивает перекрытие зазоров по основаниям пазов и выступов, а также по их граням и стенкам во внутренней зоне профилированных поверхностей брусьев. Улучшается герметичность строительного сооружения и его теплотехнические характеристики.