ПРОФИЛИРОВАННЫЙ САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ БРУС

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к элементам строительных конструкций.
Известен самоблокирующийся деревянный брус [WO 97/03259, Е04С 3/12, В27С 5/02, 1997], состоящий из деревянной балки, на верхней горизонтальной поверхности которой выполнены пазы, а на нижней - шипы, при этом на вертикальных поверхностях балки выполнен по меньшей мере один паз с каждой стороны в форме треугольника, прямоугольника, полукруга или трапеции.
Известен деревянный брус [ЕР 0787866, Е04В 2/70, 1997], выбранный за прототип, состоящий из деревянной балки на верхней горизонтальной поверхности которой выполнены два опорных выступа и блокирующий паз, а на нижней - два установочных паза и один выступ, соответствующий блокирующему пазу, при этом опорный выступы, установочные пазы, блокирующий паз и соответствующий ему выступ имеют одинаковые трапециевидные формы и при установке бруса на аналогичный контактными поверхностями являются боковые и горизонтальные поверхности соответствующих выступов и пазов.
Выше указанный брус требует укладки теплоизоляционного материала в местах контактных поверхностей (соединения выступов и пазов), что приводит к увеличению стоимости строений. Кроме того, отсутствие воздушного зазора между выступами и пазами приводит к последствиям расклинивания бруса, а выполнение на одном уровне пазов и выступов с рабочими поверхностями (наружными краями) приводит к продуваемости соединений и недостаточной теплоизоляции.
Задачей настоящего изобретения является разработка профилированного бруса, позволяющего удешевить и улучшить технологию строительства деревянных конструкций.
Технический результат состоит в том, что предлагаемый профилированный брус позволяет удешевить и ускорить сборку, обеспечить жесткую фиксацию и устойчивость бруса при его установке на аналогичный, предотвратить расклинивание, обеспечить теплоизоляцию строений без применения теплоизоляционного материала, предотвратить проникновение влаги во внутрь и продуваемость бруса. Кроме того, заявленное изобретение в частном случае позволяет повысить безотходность
производства при изготовлении строительного бруса, использовать бревна диаметром, по меньшей мере, в два раза меньше, чем при изготовлении традиционными способами.
Технический результат достигается тем, что профилированный брус, выполненный с возможностью установки на аналогичный, включает два симметрично расположенных продольных установочных паза и выступ-шип, выполненные на нижней горизонтальной поверхности, два продольных опорных выступа для размещения в установочных пазах и соответствующий выступу-шипу блокирующий паз, выполненные на верхней горизонтальной поверхности, согласно изобретения, на нижней горизонтальной поверхности дополнительно выполнены три выступа и один установочный паз, на верхней горизонтальной поверхности соответственно выполнены три блокирующих паза и один опорный выступ, трапециевидные верхние и нижние выступы выполнены с приращением, обеспечивающим при установке бруса на аналогичный продольные воздушные зазоры, причем внутренние теплоизоляционные зазоры имеют высоту 2-10 мм, а наружные защитные влагонепроницаемые зазоры между верхней и нижней боковыми рабочими поверхностями имеют высоту, предпочтительно, не более 2 мм, при этом пазы выполнены ниже, а выступы выше соответствующих рабочих поверхностей, брус, предпочтительно, выполнен из набора досок, склеенных в продольном и поперечном направлении.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен фрагмент профилированного бруса при установке на аналогичный; на фиг.2 представлен фрагмент совмещенных проекций трапециевидных выступов и пазов; на фиг.3 - фрагмент бруса с обозначением зазоров.
Изготовление профилированного бруса осуществляется следующим образом.
Известно, что традиционно изготавливаемый брус (100×100 мм, 150×200 мм, 200×200 мм) из бревен соответствующего диаметра требует особых условий сушки во избежание искривления и растрескивания, это требует значительных затрат. Наиболее предпочтительным является изготовление клееного профилированного бруса 1 из предварительно высушенных досок 2, что позволяет получить легкий (не более 15 кг на погонный метр) брус не подверженный изгибам и скручиванию, имеющий внешний текстурный рисунок и строго прямоугольную форму. Профилированный брус 1 выполняется с возможностью установки на аналогичный и используется для строительства деревянных домов без применения дополнительных креплений, например, шкантов.
Для изготовления многослойного бруса с продольным и поперечным склеиванием могут быть использованы бревна диаметром 50-100 мм. Как правило, это вершинник, который не является деловой древесиной.
Предварительно высушенные доски до влажности 7-10% острагивают и поэтапно формируют прямоугольный брус. Вначале формируют одну часть бруса 1 посредством склейки под прессом досок 2, при этом учитывают направление волокон. Аналогично, формируют вторую часть. Место склейки 3 готовых половинок острагивают и склеивают под прессом. Боковые стенки готового прямоугольного бруса отшлифовывают и придают эстетические качества. Клееный брус не подвержен изгибам и скручиванию и обеспечивает высокое качество и эстетичность деревянных строений.
Готовый многослойный прямоугольный брус в зависимости от количества склеиваемых элементов может иметь различные размеры по ширине и высоте, предпочтительным являются брус размером 200×200 мм, который получают из четырех или пяти досок размером 50×100 мм или 40×100 мм,
Профилирование прямоугольного бруса осуществляют с помощью специальной фрезы.
Верхний профиль бруса включает три продольных опорных выступа 4 трапециевидной формы и расположенные между ними четыре блокирующих паза 5 подобной формы. Соответственно, нижний профиль включает три установочных паза 6 и четыре подобные выступа-шипа 7.
Трапециевидные выступы 4 и 7 выполнены по отношению к трапециевидным пазам 5 и 6 с приращением, т.е. в проекции профиля выступов подобны профилям пазов, но выполнены большими по ширине. Разница в размерах обеспечивает при установке бруса на аналогичный теплоизоляционные зазоры 8. Величина зазоров может быть 2-10 мм. Верхний брус самоблокируется и жестко фиксируется над нижним брусом, при этом контактными опорными поверхностями при установке являются только боковые поверхности соответствующих выступов и пазов. Такое соединение бруса позволяет обеспечить теплоизоляцию без применения утеплителей и упрощает процесс сборки строений.
Кроме того, дерево является «живым» строительным материалом и зависит от тепловлажностных характеристик окружающей среды, поэтому наличие воздушных зазоров 8 позволяет компенсировать внутренние напряжения и избежать последствий расклинивания.
1
1
1
1
На фиг.2 представлены совмещенные проекции трапециевидных выступов и пазов в поперечном сечении. Например, трапециевидный профиль (ABCD) выступа 7 и трапециевидный профиль (ABCD) паза 5 отличаются по ширине на 2Δх, т.е.
1
1
AD=ΔD+2Δх
Δх=z:tgα,
где:
Δх - величина приращения по ширине с каждой боковой стороны;
α -острый угол трапециевидного выступа (паза) {30-70°};
z - высота теплоизоляционного воздушного зазора.
Влагонепроницаемые защитные зазоры 9 между верхней 10 и нижней 11 рабочими боковыми поверхностями обеспечиваются за счет специального профиля, выполненного посредством фрезы. Экспериментально установлено, что высота наружного зазора 9, предпочтительно, не должна превышать 2 мм. Зазор 9 обеспечивает предотвращение проникновения влаги во внутрь при дожде и высокой влажности за счет поверхностного натяжения воды, а так же вентилирование поверхности бруса в местах соединения.
Зазоры 8 расположены ниже защитных зазоров 9 на величину h=5-15 мм, это обеспечивается за счет выполнения пазов 5, 6 ниже и выступов 4, 7 выше соответствующих рабочих поверхностей 10,11 на соответствующую высоту h.
При установке бруса более глубокое расположение профилей относительно рабочих поверхностей обеспечивает дополнительную теплоизоляцию, не продуваемость соединения, повышенную устойчивость бруса, что в целом повышают надежность и эксплуатационные характеристики конструкции.
Пример 1. Пять досок (брусков) размером 40×100 мм (предварительно остроганных), высушенных до влажности 9% склеивают при прессовании и получают одну часть бруса, затем аналогичным образом получают вторую часть бруса, после чего склеивают половины. Полученный брус прямоугольной формы отшлифовывают до размеров 200×200 мм, пропускают через фрезерный станок и придают самоблокирующийся профиль по описанному выше способу. При установке бруса на аналогичный величина h=8 мм, величина воздушного зазора Z=3 мм, угол α=30°, Δх=3 мм, 2Δх=6 мм.
Пример 2. Четыре доски размером 50×100 мм, высушенных до влажности 7% склеивают при прессовании аналогично примеру 1. При установке бруса на
аналогичный величина h=8 мм, величина воздушного зазора Z=3 мм, угол α=65°, Δх=1,4 мм, 2Δх=2.8 мм.
Таким образом, предлагаемый профилированный брус позволяет удешевить и упростить сборку строений, обеспечить жесткую фиксацию и устойчивость бруса при его установке на аналогичный, предотвратить расклинивание за счет наличия воздушных зазоров между профилями, обеспечить теплоизоляцию строений без применения теплоизоляционного материала, предотвратить проникновение влаги во внутрь бруса за счет зазоров определенных размеров между рабочими поверхностями, предотвратить продуваемость за счет более глубокого расположения профилей.