СТРОИТЕЛЬНЫЙ БРУС

Полезная модель относится к области строительства, и может быть использована при сооружении наружных стен, в качестве вертикальных элементов каркаса, предпочтительно, размещаемых в углах здания.
Известен клееный деревянный элемент (М.А.Григорьев. Материаловедение для столяров и плотников. - М.: Высшая школа, 1985, с.59, рис.39г), включающий пластины, волокна которых ориентированы вдоль продольной оси элемента, соединены по пластям клеевыми прослойками и выполнены из одинаковых хвойных пород древесного массива, например из сосны, ели или лиственницы.
При использовании таких элементов в условиях стены по мере приближения к фундаменту силовые нагрузки на них от веса стены возрастают, что приводит к смятию их поперек волокон. Кроме того, эффективное использование такой конструкции в качестве вертикального элемента каркаса недостаточно эффективно, поскольку с одной из сторон его поперечного сечения обязательно будут присутствовать «выходы» клеевых слоев соединяющих пластины, поэтому неизбежно ухудшение теплозащитных свойств бруса, кроме того такая конструкция испытывает продольные нагрузки направленные вдоль плоскостей склейки, что снижает прочностные характеристики подобного бруса.
Известен также строительный брус, сформированный из ламелей прямоугольного сечения склеенных между собой по плоскостям и боковым кромкам, при размещении их части своими плоскостями перпендикулярно плоскостям остальных (см. RU №86207, Е04С 3/29, 2009).
Недостаток этого решения - недостаточная эффективность использования такого бруса в качестве вертикального элемента каркаса, поскольку на одной из сторон его поперечного сечения обязательно будут присутствовать «выходы» клеевых слоев соединяющих пластины, поэтому неизбежно ухудшение теплозащитных свойств бруса, кроме того такая конструкция будет испытывать продольные нагрузки направленные вдоль плоскостей склейки, что снижает прочностные характеристики подобного бруса, поскольку ламели скреплены друг с другом только клеевыми швами.
Задача, на решение которой направлено заявленное решение выражается в обеспечении возможности эффективного использования бруса в качестве вертикального элемента каркаса здания.
Технический результат - обеспечение высоких прочностных характеристик бруса при его нагружении продольной силой, прикладываемой к торцам бруса и ориентированной вдоль его продольной оси. Кроме того, повышается изгибная жесткость бруса. Кроме того, обеспечиваются высокие теплозащитные свойства бруса, из-за отсутствия в нем сквозных мостиков холода, образуемых клеевыми швами, скрепляющими ламели. Кроме того возможность использования составных элементов (ламелей и брусков) позволяет повысить полноту использования лесоматериала. Кроме того заявленная конструкция может использоваться и в качестве горизонтального элемента каркаса.
Для решения поставленной задачи строительный брус, сформированный из ламелей прямоугольного сечения склеенных между собой по плоскостям и боковым кромкам, при размещении их части своими плоскостями перпендикулярно плоскостям остальных отличается тем, что поперечному сечению бруса придана прямоугольная форма, при этом, пара ламелей самой большой ширины состыкована друг с другом под прямым углом, так, что кромка одной ламели состыкована с плоскостью другой, причем пара ламелей меньшей ширины аналогично состыкована друг с другом под прямым углом, кроме того, они своими плоскостями размещены в контакте с соответствующими плоскостями предыдущей пары ламелей, при этом, количество пар ламелей состыкованных под прямым углом друг к другу не менее двух, кроме того, углубление, остающееся в паре состыкованных под прямым углом друг к другу ламелей наименьшей ширины заполнено, дополнительной ламелью, предпочтительно сформированной из двух брусков, причем, свободные плоскости всех состыкованных ламелей не выступают за контуры сечения бруса, кроме того, стыки ламелей друг с другом усилены посредством шурупов, закручиваемых с поверхности бруса, кроме того, по меньшей мере кромка ламели наибольшей ширины, стыкуемая с соответствующей плоскостью аналогичной ламели всей своей длине снабжена пазом, в котором размещен теплоизоляционный вкладыш. Кроме того, теплоизоляционный вкладыш выполнен эластичным. Кроме того, шурупы введены с поверхностей ламелей, с пересечением их толщины, при этом концы шурупов введены в стыкуемые с ними ламели через их кромки и зафиксированы в объеме этих ламелей.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Результаты поиска показали, что заявленная полезная модель не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного технического решения, что обеспечивает положительную реакцию на решение технической задачи - обеспечение возможности эффективного использования бруса в качестве вертикального элемента каркаса здания.
На фиг.1 показан поперечный разрез бруса.
На чертеже показаны пара ламелей 1 и 2 самой большой ширины, с кромками 3 и плоскостями 4, пара ламелей 5 и 6 меньшей ширины, с кромками 7 и плоскостями 8, дополнительная ламель 9, бруски 10, шурупы 11, паз 12, теплоизоляционный вкладыш 13.
Бруски 10 имеют сечение в форме квадрата (50×50 мм), ламели 5 и 6 имеют прямоугольное сечение (50×100 мм), у которого толщина вдвое меньше ширины (и соответствует размерам одной стороны бруска 10). Толщина ламелей 1 и 2 соответствует толщине ламелей 5 и 6, а их ширина в полтора раза больше ширины ламелей 5 и 6 (50×150 мм). Уменьшение толщины ламелей нежелательно в связи с необходимостью обеспечения возможности их скрепления шурупами 11. Если вместо брусков 10 используют одну дополнительную ламель 9, то ее размеры соответствуют размерам ламелей 5 и 6.
Брус изготовляют из древесины хвойных пород. Качество древесины по нормам должно соответствовать DIN 68360 или ГОСТ 8486-86.
Сращивание на зубчатый шип, допускается для всех конструкционных элементов бруса и производится согласно DIN 68140-1 или ГОСТ 19414-90. Требования к точности изготовления бруса и отдельных его деталей соответствуют требованиям регламентирующим производство клееных брусьев известной конструкции (предельные отклонения от номинальных размеров изделий не должны быть более 2 мм (по длине) и 1,5 мм (по ширине и толщине); отклонение от перпендикулярности сторон не должно быть более 1 мм на участке длиной 1 м; отклонение от плоскостности (покоробленность) не должно быть более 1,3 мм на 1 м длины; отклонение от прямолинейности кромки бруса по длине на 1 м длины не должно быть более 1,5 мм.
В сечении бруса пара ламелей самой большой ширины (1 и 2) состыкована друг с другом под прямым углом, так, что кромка 3 ламели 1 состыкована с плоскостью 4 ламели 2, причем пара ламелей меньшей ширины (5 и 6) аналогично состыкована друг с другом под прямым углом, ламели 5 и 6 своими плоскостями 8 размещены в контакте с плоскостями 4 предыдущей пары ламелей (ламель 6, также контактирует своей кромкой 7 с обращенной к ней поверхностью 4 ламели 1. Количество пар ламелей состыкованных под прямым углом друг к другу не менее двух и задается требуемыми заказчиком размерами поперечного сечения бруса.
Свободные плоскости всех состыкованных ламелей 1, 2, 5, 6 и 9 (или брусков 10) не выступают за контуры сечения бруса. Стыки ламелей 1 и 2 и 5 и 6 друг с другом усилены посредством шурупов 11. Кромка ламели 1 наибольшей ширины, стыкуемая с плоскостью 4 ламели 2 всей своей длине снабжена пазом 12, в котором размещен теплоизоляционный вкладыш 13 (например, полиуретановый). При этом паз 12, предпочтительно выполнен снятием фаски с соответствующего ребра сечения ламели 1, что позволяет минимизировать число ламелей подвергаемых этой операции. Шурупы 11 введены с поверхностей ламелей, с пересечением их толщины, при этом концы шурупов 11 введены в стыкуемые с ними ламели через их кромки и зафиксированы в объеме этих ламелей (например, один из шурупов 11, закручен с поверхности 4 ламели 2, с пресечением ее толщины и, далее, через кромку 3 ламели 1 введен в ее объем).
Заявленный брус состоит из строганных ламелей и брусков, склеенных по толщине и по ширине на гладкую фугу и изготавливается следующим образом.
Известным образом, с использованием известного оборудования проводят заготовку распиловку и сушку древесины (влажность древесины при изготовлении бруса должна быть 10+2%). После чего формируют ламели 1, 2, 5, 6 и 9 (или брусков 10), при этом, подгоняют их форму поперечного сечения, ширину и гладкость поверхности до заданной (обговаривается с заказчиком, как параметр, определяющий сечение бруса или принимается в соответствии с типоразмером, принятым на предприятии), при этом параметры шероховатости поверхности Rmax по ГОСТ 7016 не должны быть более 0,2 мм. Ширина всех ламелей, по склеиваемым поверхностям, принимается в соответствии с вышесказанным.
Подготовленные таким образом ламели и бруски контролируют на влажность (разница во влажности между склеиваемыми ламелями не должна превышать 2%), после чего известным образом осуществляют формирование клеющего слоя (при склеивании бруса используют клей не содержащий формальдегид, класса водостойкости D4++ фирмы AKZO NOBEL по качеству соответствующий нормам DIN 68602, или его аналоги соответствующей водостойкости, отвечающие нормам ГОСТ 15613.1 и ГОСТ 17005-82).
Далее (если в конструкции бруса не используют сплошные дополнительные ламели 9) формируют начальную часть бруса (известным образом склеивают друг с другом бруски 10 и дополнительно их друг с другом шурупами 11 через 25-40 см. Параллельно готовят «уголковые профили» из скрепленных под прямым углом ламелей 1 и 2, а также ламелей 5 и 6 (кромку 3 ламели 1 смазывают клеем и стыкуют с плоскостью 4 ламели 2, а кромку 7 ламели 5 смазывают клеем и стыкуют с плоскостью 8 ламели 6, при этом шурупы 11 закручивают со стороны плоскости 4 ламели 2 через кромку 3 ламели 1 в ее объем, причем перед закручиванием их смазывают клеем).
Далее, ведут «сборку» бруса, при этом, на стыкуемые поверхности «заготовок» бруса наносят клей и размещают их заданным образом, т.е. дополнительную ламель 9 приклеивают к обращенным к нему поверхностям «уголкового профиля» сформированного из ламелей 5 и 6, а также скрепляют с ним шурупами 11, а тот, в свою очередь, приклеивают к обращенным к нему поверхностям «уголкового профиля» сформированного из ламелей 1 и 2 (после установки теплоизоляционного вкладыша 13), а также скрепляют с ним шурупами 11.
Далее прикладывают к соответствующим поверхностям бруса сжимающие усилия (используя прессы известной конструкции) и выдерживают так до отвержения клея.
После зачистки боковых поверхностей сформированного бруса готовые изделия упаковывают и отправляют потребителю.
Заявленный брус представляет из себя стержневую конструкцию, в которой отдельные ее продольные области работают совместно, независимо от направлений приложения нагрузки. При этом теплоизоляционный вкладыш 13 «отсекает» путь передачи холода по клеевым стыкам ламелей друг с другом. Поскольку шурупы 11 точечно распределены по длине бруса и внедрены только на часть их глубины (порядка половины ширины сечения бруса), они также не могут работать в качестве мостиков холода.