КЛЕЕНЫЙ ДЕРЕВЯННЫЙ БРУС

Полезная модель относится к строительной и деревообрабатывающей промышленности, в частности к элементам строительных деревянных конструкций, а именно - к конструкциям деревянных профилированных брусьев, используемым для возведения стен деревянных жилых домов и других построек.
Известен самоблокирующийся деревянный профиль [1] для возведения зданий, представляющий деревянную балку (брус). При изготовлении такого бруса используют заготовку прямоугольного сечения с заданными геометрическими размерами, на верхней горизонтальной поверхности которой выполнены два паза. а на нижней горизонтальной поверхности - шипы с соответствующими размерами.
Известная конструкция бруса обладает недостатком, заключающимся в большом расходе древесины, а также в большой вероятности его растрескивания с течением времени из-за неравномерности сушки по объему бруса из-за возникновения внутренних напряжений
Известна также клееная комбинированная профильная деревянная балка [2], содержащая верхний и нижний пояс в виде пакетов клееной древесины, стенки в виде вкладышей и связей в местах размещения последних, которые установлены на клею в глухие отверстия, а вкладыши выполнены из пакета клееной древесины и расположены попарно, по одному у каждой торцевой грани вкладышей. Такое клееное профильное деревянное строительное изделие может использоваться как несущий строительный элемент, например, для потолочных перекрытий, но не может быть использовано для возведения стен домов, т.е. имеет ограниченную область применения.
Известен также деревянный профильный брус [3] для возведения зданий, на верхней горизонтальной поверхности которого выполнены пазы, а на нижней - шипы, причем на вертикальных поверхностях бруса также выполнены, по меньшей мере, один паз с каждой стороны, при этом соотношение длины паза к высоте составляет 1-150:1-60 соответственно, при этом паз на вертикальных поверхностях выполнен различной формы.
Такая конструкция бруса позволяет несколько снизить внутренние напряжения
волокон древесины при рассыхании, но не устраняет их полностью. В таком брусе трещины при рассыхании ориентированы по направлению паза.
Из известных деревянных профильных балок и брусов наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является деревянный строительный профилированный брус [4], включающий в себя, по меньшей мере, два продольных опорных выступа, продольные установочные пазы для размещения опорных выступов, аналогичных упомянутым, причем установочные пазы расположены на противоположной от опорных выступов стороне бруса, при этом брус выполнен с возможностью установки на аналогичный брус, а расстояние от верхнего края боковой поверхности, по меньшей мере, одного опорного выступа, внутренней относительно боковой поверхности бруса, до этой поверхности, измеренное относительно, по меньшей мере, одной точки боковой поверхности бруса, определяется следующим соотношением: 0,055Н<а<0,27Н, где а - расстояние от о верхнего края внутренней боковой поверхности опорного выступа до боковой поверхности бруса; Н - ширина бруса, измеренная в той же точке боковой поверхности бруса, что и расстояние а, при этом контактные поверхности для установки бруса на аналогичный брус выполнены на упомянутых установочных пазах и опорных выступах, и расположены приблизительно перпендикулярно вертикальной оси бруса.
В известной конструкции бруса за счет воздействия на боковые области бруса контактных сил, возникающих при его установке на аналогичный брус и направленных приблизительно параллельно вертикальной оси бруса, вероятность растрескивания бруса при его усыхании снижается незначительно.
Кроме того, как и в других известных строительных элементах того же назначения [1, 3] такой брус не лишен отмеченного выше недостатка - большого расхода древесины.
Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков известных технических решений, достигается в предлагаемом клееном деревянном брусе, содержащем продольные опорные выступы и продольные установочные пазы для размещения опорных выступов, причем установочные пазы расположены на противоположной от опорных выступов стороне бруса, при этом брус выполнен с
n.кам.
бр.
возможностью продольной стыковки с аналогичным брусом, тем, что брус состоит из пакета склеенных между собой досок и продольных вставок с образованием n пустотных камер, расположенных между параллельными досками пакета, где n≥2, внутренние доски пакета выполнены с продольным опорным выступом и продольным установочным пазом, расположенными на узких сторонах этих досок, продольные вставки вклеены между досками пакета по их краям, при этом вставки, расположенные между крайними в пакете досками и соседними с ними внутренними досками пакета, выполнены в виде брусков с прямоугольным сечением, а другие продольные вставки, расположенные между внутренними досками пакета, выполнены в виде брусков с продольным опорным выступом или установочным пазом, расположенными на внешних сторонах указанных элементов, причем брус выполнен со следующим отношением суммарной площади пустотных камер S в сечении бруса к площади сечения бруса S:
n.кам.
бp.
S/S=0,20-0,35.
Кроме того, технический результат достигается тем, что в продольных вставках бруса выполнены сквозные вентиляционные отверстия. Это позволяет обеспечить выход остаточной влажности из тела бруса, т.е. дополнительную сушку бруса уже после его изготовления.
Дополнительный технический результат, заключающийся в расширении области применения бруса, достигается тем, что на внешние боковые поверхности бруса наклеены продольные элементы с криволинейной поверхностью, например, выпуклой.
Вместе с тем, технический результат, заключающийся в возможности стыковки брусьев под углом, достигается тем, что с торцов бруса в пустотные камеры вклеены заглушки в виде прямоугольных деревянных вкладышей с образованием на концах бруса сплошных участков из древесины.
Технический результат, заключающийся в обеспечении плотного прилегания смежных брусьев друг к другу, достигается тем, что на внешних углах крайних досок пакета выполнены фаски.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 а), б), в) показаны варианты конструкции предлагаемого клееного
деревянного бруса (в сечении);
- на фиг.2 изображены брус в двух проекциях;
- фиг.3 иллюстрирует положение вентиляционных отверстий в брусе;
- на фиг.4 изображена заглушка в двух проекциях.
Клееный деревянный брус длиной L (фиг.1, 2) состоит из пакета склеенных между собой внешних 1 и внутренних 2 досок и продольных вставок 3, 4 и 5 такой же длины с образованием n пустотных камер 6, расположенных между параллельными досками 1 и 2 пакета, где n≥2. Опытным путем установлено, что минимальное количество пустотных камер должно быть не менее двух.
На одной из поверхностей бруса выполнены продольные опорные выступы (шипы) 7, а на противоположной поверхности бруса выполнены продольные установочные пазы 8.
Внутренние доски 2 пакета выполнены с продольным опорным выступом 7 и продольным установочным пазом 8, расположенными на узких сторонах этих досок. Продольные вставки 3 и 4 вклеены между досками 1 и 2 пакета по их краям, при этом вставки, расположенные между крайними 1 в пакете досками и соседними с ними внутренними досками 2 пакета, выполнены в виде брусков 3 с прямоугольным сечением, а другие продольные вставки 4, расположенные между внутренними досками 2 пакета, выполнены в виде фигурных брусков с продольным опорным выступом 7 или установочным пазом 8, расположенными на внешних сторонах указанных вставок 4 и 5.
Опорные выступы и пазы в сечении имеют одинаковую конфигурацию, при этом пазы изготавливаются несколько шире опорных выступов для того, чтобы обеспечивалась возможность продольной стыковки с аналогичным брусом.
п.кам.
бp
Брус выполнен со следующим отношением суммарной площади S пустотных камер б в сечении бруса к площади сечения бруса S.:
n.кам.
бp.
SlS=0,20 -0,35.
Пустотные камеры между досками 1 и 2, являющихся слоями бруса, создают внутренние воздушные прослойки,
Указанное соотношение площадей, установленное опытным путем, позволяет обеспечить необходимые прочностные характеристики бруса при уменьшенном весе и,
вместе с тем, обеспечить снижение расхода древесины в среднем на 30%, а также обеспечить необходимые теплоизоляционные показатели за счет воздушных прослоек, создаваемых пустотными камерами 6.
При этом в продольных несущих вставках 3, 4 и 5 бруса выполнены сквозные вентиляционные отверстия 9, что обеспечивает удаление остаточной влаги из деревянных элементов конструкции.
Брус может изготавливаться в нескольких вариантах с различными формами сечения (фиг.1):
а) с прямоугольным сечением;
б) с одним наклееным на боковую поверхность продольным элементом 10 с криволинейной поверхностью, например, выпуклой (по форме бревна);
в) с двумя наклееными на боковую поверхность продольными элементами 10 с криволинейной поверхностью.
Склеиваемые части имеют гладкую или ребристую поверхность с треугольными «микрошипами» (на чертеже не показаны) для лучшего сцепления между собой с применением специального влагостойкого клеевого состава.
С торцов бруса в пустотные камеры 6 плотно вставлены и вклеены заглушки в виде прямоугольных деревянных вкладышей 11 с образованием на концах бруса сплошных участков из древесины длиной ℓ. Эти участки предназначены для концевой связки брусов друг с другом путем запиливания под углом или, например, в форме «ласточкина хвоста» при возведении различных строительных конструкций.
Кроме того, на внешних углах крайних досок 1 пакета выполнены фаски 12 для устранения неровностей и заусенцев древесины по углам при механической обработке, что позволяет обеспечить плотную подгонку поверхностей смежных брусьев друг к другу при продольной стыковке.
Предлагаемый клееный деревянный брус изготавливается и применяется следующим образом.
На начальном этапе осуществляется изготовление заготовок - досок пакета 1 и 2 и продольных несущих элементов - брусков 3, 4 и 5.
Сборка и склейка элементов бруса осуществляется по стыковочным поверхностям.
Продольные опорные выступы (шипы) 7 и продольные установочные пазы 8 трапецеидальной формы изготавливаются после склейки заготовок и предварительной сушки пакета.
При этом ширина заготовок брусков 4 и внутренних досок 2 задается с запасом - с учетом высоты опорных выступов 7.
Продольные опорные выступы 7 и продольные установочные пазы 8 на внутренних досках 6 пакета вдоль коротких сторон и на фигурных элементах 4 и 5 изготавливаются путем фрезерования на деревообрабатывающих станках.
Далее производят наклейку на боковые поверхности бруса профильных продольных элементов 10 с криволинейной поверхностью и осуществляют подготовку внешних поверхностей бруса (например, зачистку).
Для склейки используется влагостойкий клей, обеспечивающий надежное склеивание элементов из древесины и обладающий высокой влагостойкостью, например, клей марки «Klebeput 303» или другой с соответствующими характеристиками.
Параметры стандартного бруса: длина L=6,0 м; размер сечения 20×20 см; толщина внешних и внутренних досок 2,5 см, размер пустотных камер 2,5×15 см.
Готовые "брусья могут использоваться при возведении стен и перекрытий деревянных строений.
Для наращивания возводимой конструкции в высоту осуществляется продольная стыковка m (m≥2) брусьев по верхним и нижним поверхностям с обеспечением соединения "шип-паз".
Для обеспечения угловой связки брусьев в смежных стенах строений на концевых участках длиной ℓ со "сплошной" древесиной в них выполняются прорези типа «ласточкин хвост» или другой формы, обеспечивающие надежное соединение.
В зависимости от геометрических размеров сечения такой брус может использоваться как для летних, так и зимних построек.
При использовании таких брусьев не требуется проведения дополнительных работ по внешней и внутренней отделке поверхностей, а также по утеплению помещений.
Предлагаемые брусья могут быть изготовлены на деревообрабатывающих станках с использованием стандартного оборудования, образующих технологическую линию, и с использованием известных материалов: древесины различных пород, отделочных материалов и клеевых композиций.
Таким образом, предлагаемый клееный деревянный брус обладает новизной, поскольку является неизвестным ранее строительным элементом, обеспечивает достижение технического результата - снижение веса и расхода древесины при заданных прочностных характеристиках и хорошую тепло- и звукоизоляцию, а также расширяет функциональные возможности за счет обеспечения возможности размещения в полостях электропроводки, кабелей связи, труб и др.
Предложенное техническое решение также соответствует критерию промышленной применимости, поскольку может быть неоднократно воспроизведено с помощью известных технических средств по описанной выше технологии.
С использованием предлагаемого бруса можно создавать различные строительные конструкции с различной формой поверхности, например, имитирующей бревенчатую поверхность.
Источники информации:
1. Заявка Франции №2482167. М.Кл. Е 04 С 3/12, опублик. 1981 г.
2. Патент РФ №2032042. М.Кл. Е 04 С 3/12, опублик. 1995 г.
3. Международная заявка PCT/RU95/00149, М.кл. Е 04 С 3/12 (Номер-международной публикации WO 97/03259, опублик. 1997 г.).
4. Патент РФ №2173375, М.Кл. Е 04 С 3/12, опублик, 2001 г.