СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕРЕВЯННОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ ПАНЕЛИ ИЛИ МНОГОСЛОЙНОГО БРУСА
METHOD OF FORMING WOODEN MULTILAYER PANEL OR MULTILAYER BAR

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при жилищном строительстве.
Мировой опыт показывает, что деревянное домостроение считается одной из наиболее удобных, экологичных и дешевых технологий строительства жилых домов.
На сегодняшний день наиболее популярными среди населения являются дома из массивной древесины - бруса, поскольку они воспринимаются потребителями как экологичные и бюджетные сооружения, которые могут прослужить долго. Доля массивных домов в настоящее время составляет 70% всего деревянного домостроения в России.
Однако в последнее время все большую популярность завоевывает технология строительства из многослойных деревянных панелей
Дом из многослойных деревянных панелей создается из досок, перекрестно сшитых, которые соединяются, как правило, при помощи клея и представляют собой большие панели, из которых формируются стены дома.
Технологии многослойных панелей - это технологии Cross Laminated Timber, X-LAM, Унипанель, Massiv-Holz-Mauer, Naturi (см. Интернет).
Главные достоинства многослойных деревянных панелей состоят в том, что дома, построенные из них, не подвержены усадке, у них нет проблемы с устранением щелей между многочисленными венцами, как в традиционных деревянных домах. Возможно получение панелей практически любой толщины. При всем этом, дом из таких панелей остается полностью деревянным, поскольку стены в нем состоят исключительно из деревянного массива.
Однако они обладают и недостатками, заключающимися в том, что основные отдельные блоки, из которых формируется дом, производятся только в заводских условиях и скрепляются уже на объекте; при возведении дома требуется специальная техника и профессиональные навыки строителей. Кроме того, немаловажным является их высокая стоимость.
Известны конструкции панелей, изготовленных из одного материала - древесины, например, деревянная брусовая панель, состоящая из брусьев, скрепленных стяжками, пропущенными через совмещенные отверстия в брусьях, стяжки выполнены в виде деревянных сплошных или секционных нагелей квадратной или круглой формы, при этом соотношение диаметра нагеля к ширине бруса составляет (0,1-0,8)/1 и секционные нагели расположены между брусьями в шахматном порядке по отношению к стыкам брусьев - RU 2103455 С1, 1998 г.
Недостатки панели следующие:
- в данной конструкции возможна свободная усадка бруса, это вызывает нестабильность плотности панели, то есть, при изменении влажности панель будет давать усадку, либо расширяться, что приведет к возникновению щелей и мостов холода, снижая теплоизоляционные свойства всей конструкции;
- толщина панели ограничена шириной бруса, а размер доступного выпускаемого бруса - до 200 мм, что не обеспечивает необходимую теплоизоляцию в соответствии с современными требованиями.
Наиболее близким аналогом является способ формирования деревянной многослойной панели, содержащей корневой сегмент, выполненный из нескольких слоев досок, сплоченных по ребрам, и два наружных отделочных слоя, также выполненные из сплоченных по ребрам досок, при этом, слои выполнены из шпунтованных досок, слои досок корневого сегмента панели скреплены между собой деревянными нагельными соединениями с определенным шагом, по меньшей мере, часть нагелей пересекает все слои досок корневого сегмента панели насквозь под углом к нормали слоев, а корневой сегмент и наружные отделочные слои панели соединены при помощи шпоночных соединений, причем шпонки по форме соответствуют форме шпоночных пазов, выполненных на наружных поверхностях досок корневого сегмента и на внутренней поверхности наружного отделочного слоя, ориентированных перпендикулярно или параллельно направлению волокон досок и имеющих в поперечном сечении форму трапеции с большим основанием, расположенным в теле слоя; в частности, слои могут быть выполнены из древесины, высушенной до влажности от 10 до 18%. - RU 92053 U1, 2010 г.
Недостатки известной технологии следующие:
- соединение корневого сегмента с наружными отделочными слоями при помощи шпоночных соединений усложняет конструкцию панелей, т.к. требуется особая форма шпонок, соответствующая форме шпоночных пазов наружных поверхностей досок корневого сегмента и внутренней поверхности наружного отделочного слоя;
- технологическая сложность и удорожание конечного продукта, т.к. формирование панелей требует больших трудозатрат.
В связи с указанными недостатками, техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании простого способа формирования деревянной многослойной панели или многослойного бруса из досок, плотно соединенных между собой, при этом без применения шпунтованных досок и дополнительных шпонок для уплотнения слоев, что упрощает технологию.
Эта задача решена в способе формирования деревянной многослойной панели или многослойного бруса, выполненных из нескольких слоев досок, при котором слои формируют путем последовательного наращивания слоев досок, которые затем уплотняют путем сдавливания панели или бруса перпендикулярно доскам посредством наложения пресса на панель или брус в местах планируемого расположения нагелей, затем рядом с прессом сверлят отверстия под углом 3-70 град. к нормали слоев, после чего через отверстия фиксируют слои досок при помощи нагелей, затем пресс удаляют.
При этом доски в слоях при формировании многослойной панели укладывают под углом 0-90 град., а при формировании многослойного бруса укладывают параллельно.
После фиксации всех слоев нагелями может быть произведена фрезеровка или шлифовка панели или бруса для получения нужных размеров и качества поверхности.
Способ проиллюстрирован рисунками, где на фиг. 1 показана исходная панель из слоев деревянных досок - ступенчатое сечение, на фиг. 2 показано уплотнение слоев путем сдавливания панели перпендикулярно доскам посредством наложения пресса на панель - Р - в местахпланируемого расположения нагелей, на фиг. 3 – сверление отверстий под углом α (3 - 70 град.) к нормали слоев в местах планируемого расположения нагелей, на фиг. 4 - фиксация слоев досок в сжатом состоянии (под прессом) при помощи нагелей, на фиг. 5 - вид панели, скрепленной нагелями.
Деревянная многослойная панель, изображенная на фиг. 1, состоит из параллельных слоев досок 1 и параллельных слоев досок 2, уложенных или под углом 0 град. (доски 1), или под углом 90 град. (доски 2). Формирование параллельных слоев досок осуществляется таким образом, чтобы каждая доска первого слоя параллельных досок перекрывала стык досок во втором слое, и наоборот, доски второго слоя перекрывали стыки первого слоя.
Также возможен вариант укладки досок, при котором доски одного четного слоя располагают под углом к доскам нечетного слоя.
Формирование панели из бруса осуществляется аналогично, при этом стыки соединений должны перекрываться брусом в параллельном слое.
Могут быть использованы шпунтованные доски или доски с фаской для увеличения плотности получаемой панели. Слои досок укладываются в количестве, необходимом для формирования нужной толщины панели или бруса.
Уплотнение слоев досок 1, 2 путем сдавливания панели перпендикулярно доскам посредством наложения пресса 3 на панель в местах планируемого расположения нагелей показано на фиг. 2. Сдавливание производится при помощи пресса 3, давление Р при этом определяется в зависимости от плотности дерева и должно обеспечить плотное прилегание досок 1, 2 слоев без деформации внешней стороны досок лицевого слоя.
В качестве пресса могут быть использованы любые известные устройства, способные осуществить функцию прессования.
В сжатом состоянии, т.е. при нахождении слоев досок 1, 2 под прессом 3, сверлят отверстия 4 (показано на фиг. 3 сверлами 5) под углом 3 - 70 град. к нормали слоев досок 1, 2 и осуществляют фиксацию слоев с помощью нагелей 6, размещаемых в отверстиях 4 (показано на фиг. 4). Угол сверления отверстий 4 выбирают в зависимости от толщины панели и материала досок 1, 2.
При уменьшении угла отверстий 4 менее 3 град., ухудшается фиксация слоев в заданном положении, вызывая вероятность расслаивания панели при возникновении незначительного усилия.
При увеличении угла отверстий 4 более 70 град., утрачивается целесообразность использования именно такого крепления, т.к. нагели вставляются в панель практически горизонтально, и фиксация в этом случае недостаточна.
Нагели 6 вставляются в отверстия 4 и проходят все слои досок 1, 2 всей панели, плотно фиксируя их (фиг. 4). Возможно несквозное сверление отверстий 4 во внешнем слое для размещения нагелей 6 без выхода их наружу. Такое сверление дополнительно увеличивает теплоизоляционные свойства конструкции, а также придает одной стороне конструкции более эстетичный вид без видимых выходов нагелей 6. Натяг нагелей 6 определяется из условия максимальной надежности конструкции, при этом при установке нагеля 6 недопустимо образование трещин в досках 1, 2.
После фиксации слоев досок 1, 2 нагелями 6 и удаления пресса 3, производят механическую обработку панели со всех сторон для получения наружных размеров и требуемого качества поверхности, получая панель, изображенную на фиг. 5.
Выходы нагелей 6 удаляют с помощью специализированного оборудования,
Возможна шлифовка поверхности с обеих сторон при помощи соответствующего оборудования. При необходимости производится покраска.
Предлагаемый способ формирования деревянной многослойной панели или многослойного бруса по сравнению с известными способами обладает следующими достоинствами.
Повышенной надежностью в эксплуатации за счет использования прессования досок, что приводит к высокой плотности панели, повышая срок ее службы.
Экономичностью, т.к. не требует применения специально обработанных (например, шпунтованных) досок.
Простотой в эксплуатации, которая обусловлена тем, что сборка досок в слои
может производиться специалистами среднего уровня без высоких профессиональных знаний и навыков непосредственно у заказчика на объекте.
За счет применения предлагаемого способа формирования деревянной многослойной панели или бруса, в котором использован в качестве средства уплотнения пресс, а в качестве фиксации - нагели, мы получаем экологичную панель только из дерева, без использования клея и металлических соединений.