Клееный брус

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»

(ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ»)

Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»

Реферат по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс «

на тему: «Клееный брус»

Выполнил: ст-т гр. Б331−61, П/З Проверил: Хангажеев М.В.

г. УланУдэ

2014г

1. Дерево в настоящем и будущем

2. Использование клееного шпона

3. Большепролетные клееные деревянные конструкции

4. Преимущества большепролетных клееных конструкций

5. Характеристика клееного шпона

6. Производство клееного бруса Вывод Список использованной литературы

Дерево является древнейшим строительным материалом, практически не изменяющим своей формы при длительной эксплуатации. Многовековой опыт это подтверждает. В середине XX в. произошла настоящая революция в использовании дерева в архитектуре в связи с открытием высокостойких клеев, дающих возможность получить любую заданную форму в результате усовершенствования деревообрабатывающей техники и улучшения качества самой древесины с помощью химической обработки. Это позволило перейти к индустриально-поточному производству деревянных домов.

Дерево — универсальный строительный материал, известный с древности. Сегодня, благодаря развитию технологий, строительные материалы из дерева приобрели качества, обеспечивающие строениям долговечность, прочность, отличную теплоизоляцию и неподверженность воздействию влаги и перепадов температур.

Для изготовления деревянных конструкций применяется древесина как в своем естественном (доски, бруски, брусья и т. п.), так и в виде полуфабриката (фанера). Для несущих конструкций применяется древесина преимущественно хвойных пород. применение мягких лиственных пород возможно только при специальном обосновании или же при строительстве временных (малоответственных) зданий и сооружений. Древесину твердых лиственных пород (дуб, бук, береза) следует использовать для нагелей, подушек и других ответственных деталей.

Основным преимуществом клеёного бруса по отношению к цельной массивной древесине является возможность получать продукт с прогнозируемыми свойствами по прочности и визуальному качеству, за счет сортировки и вырезки дефектов из пиломатериалов. Отобранные и сращенные по длине доски называются ламелями. Наибольшим классом прочности обладают конструкции, изготовленные из северной древесины.

Из пластмассовых материалов, получивших наибольшее практическое применение в строительстве, следует отметить стеклопластики, древесно-слоистые пластики, древесно-стружечные плиты, оргстекло, винипласт, полиэтилен.

1. Дерево в настоящем и будущем

Не следует думать, что древесина, материал с такой долгой историей, ныне отжила свой век и не может конкурировать с новыми индустриальными материалами — железобетоном, металлом и полимерами. Совершенствование технологий обработки, изобретение клеёной и гнутоклееной древесины, пропитка огнезащитными и биозащитными составами вывели древесину на новый уровень, что раскрыло перед архитекторами недоступное ранее богатство современных конструктивных и эстетических решений. В зданиях, выполненных из дерева в сочетании с другими материалами, декоративные качества материалов дополняют друг друга и создают композиционное единство. клееный шпон древесина конструкция По коэффициенту конструктивного качества дерево мало уступает стали, при наличии необходимых технологий и материальной базы его цена также не намного выше. Использование клееных конструкций сняло естественное ограничение древесины — длину ствола. Это позволило перекрывать деревянными конструкциями пролеты до 100 м — такие же, как стальными и железобетонными. Массивные деревянные конструкции достаточно огнестойки и превосходят незащищенные стальные.

Разумеется, два главных недостатка древесины — способность к гниению и горючесть — требуют специальной обработки материала антипиренами и антисептиками, после которой дерево все же должно оставаться экологически чистым, что создает дополнительные проблемы для технологов. Перспективным является нагревание хвойных строительных материалов до температур, при которых происходит спекание смол, содержащихся в древесине, что сводит к минимуму синтетические добавки. Обработка позволяет также сохранить и выявить естественную неповторимую текстуру древесины.

С другой стороны, способность к горению и гниению является отражением вовлеченности дерева в мировой круговорот веществ и свидетельствует о легкости его утилизации. Ведь древесина — единственный полноценный и широко распространенный возобновляемый строительный материал, заготовка которого, при строгом соблюдении норм вырубки и лесовосстановления, наносит меньший экологический вред, нежели, например, выплавка стали или изготовление полимерных материалов.

Использование дерева превосходно вписывается в известную ныне концепцию устойчивого развития городов.

Разумеется, каждый материал имеет собственные границы применимости и свою наиболее подходящую область архитектуры. Для дерева эту область составляет все, что близко человеку по масштабу или призвано создавать его комфорт: интерьерное решение и фасадная отделка жилых и общественных зданий, визуально воспринимаемые конструкции, индивидуальная и малоэтажная застройка, малые архитектурные формы и элементы благоустройства, в особенности на жилых территориях и пешеходных улицах и многое другое. Однако в нашей стране огромный потенциал дерева в данной области используется явно недостаточно. Его областями применения в основном остаются отделка интерьеров, индивидуальные дома «в русском стиле» либо просто непрофессиональные и временные постройки.

При всех своих положительных качествах в России, стране с огромными лесными запасами и внушительным историческим опытом деревянного зодчества, древесина используется далеко не так широко, как достойна. Многие московские архитекторы, такие как А. Асадов, жалуются, что главным препятствием является пожарная экспертиза, которая не позволяет применять дерево в фасадной облицовке и очень предвзято относится к деревянным конструкциям капитальных зданий. Однако, правильно пропитав дерево, можно получить негорючий материал, который сохранит натуральную текстуру, но при этом будет удовлетворять пожарным требованиям.

Качественная обработка необходима и для древесных материалов, использующихся в фасадной отделке зданий, испытывающей воздействие агрессивной городской среды. Не следует забывать и о применении в архитектуре дерева как живого существа, являющегося одним из главных элементов создания благоустроенной, комфортной среды.

Клееные материалы

Клееные материалы расширили возможности применения дерева: созданы новые конструктивные системы и архитектурные формы, а следовательно, и новая эстетика; увеличилась и сфера применения древесины — малоэтажные жилые дома, общественные здания и некоторые промышленные и сельскохозяйственные сооружения, где дерево используется в несущих и ограждающих конструкциях. Говорить об архитектуре деревянного дома значит — подразумевать и конструкцию, которая определяет архитектурную форму.

Клееный брус — сравнительно молодой на строительном рынке материал. Технология его изготовления была отлажена и запатентована в Финляндии только около полувека назад. Строительство домов из клееного бруса быстро обрело популярность в Европе, потом США и Японии. И не случайно. Ведь это очень благодарный и удобный в использовании материал.

2. Использование клееных шпона

В последнее время мы все чаще и чаще наблюдаем возврат к традиционным ценностям. Не обошел такой тренд и архитектуру — древесина отвоевывают нишу, прочно занятую железобетоном с середины 50-х годов прошлого века.

На сегодняшний день в строительстве практически не используется не обработанная древесина — на смену ей пришла клееная древесина, обработанная высокотехнологичными методами с применением станков с ЧПУ, сохраняющими ее экологические свойства.

Клееные деревянные конструкции — это высокоэффективная технология, позволяющая создавать большепролетные конструкции до 60 м в длину, 1 м в ширину и 2,2 м в высоту, уменьшать затраты и сроки строительства, а главное — позволяющая использовать оригинальные архитектурно-дизайнерские решения.

Существует несколько видов клееной древесины, имеющих разное назначение и свойства:

· Большепролетные клееные деревянные конструкции (предназначены для создания балок и опор);

· Перекрестно клееные деревянные панели (предназначены для создания несущих стен и перекрытий);

· Клееный брус (предназначен для постройки домов, бань и коттеджей).

Большинству привычно думать, что сталь и железобетон современные, практичные и самые прочные строительные материалы, но, оказывается, клееные деревянные конструкции и панели ничуть не уступают им, а во многом даже превосходят.

Например, при пожаре одной и той же степени стальные балки разрушаются из-за плавления железа, клееные деревянные балки выдерживают натиск огня, удерживают конструкцию и обгорают только снаружи за то же самое время, сохраняя, таким образом, большую несущую способность во время пожара и, таким образом, предоставляя дополнительное время для эвакуации из здания.

Еще одна интересная особенность древесины — она обладает большим сопротивлением химическому воздействию и не вступает в химические реакции с хранимыми веществами (в отличие от железа) — поэтому все чаще и чаще используется при строительстве складов химических реагентов, удобрений и в других агрессивных средах. Это позволяет увеличить в несколько раз сроки использования таких зданий, чем у традиционно используемых в России.

В бассейнах тоже зачастую используют клееные деревянные конструкции, которые оказываются значительно более практичными во влажном помещении, чем железобетонные балки и перекрытия.

Клееные деревянные конструкции обладают большей несущей способностью и меньшим весом по сравнению с железобетонными аналогами — это позволяет использовать их там, где железобетон становится катастрофически невыгоден — при строительстве пролетов более 9 метров. В этом случае экономия составляет до 30−40%!

Добавим сюда экологичность — ведь каждый использованный для строительства кубометр древесины сокращает выбросы углекислого газа в атмосферу в среднем на 1,1 т. Если эту цифру прибавить к 0,9 т СО2, которые сохраняются в древесине, то с каждым кубометром древесины будет уменьшен выброс СО2 в атмосферу в целом на 2 т!

Большепролетные клееные деревянные конструкции позволяют создавать действительно оригинальные архитектурные проекты Такие проекты обладают не только незаурядным внешним видом, но и монументальностью.

В Европе уже более 50 лет строят выставочные комплексы, библиотеки, цирки, спортивные сооружения, складские комплексы с использованием таких конструкций, а в последние годы к Европе стала подтягиваться и Россия, и бывшее постсоветское пространство — Украина, Казахстан. И обусловлено это не только возможностью использовать большие размеры и разнообразные формы, но и ценой.

Итак, клееные деревянные конструкции позволяют:

ь Создавать оригинальные архитектурные проекты;

ь Использовать различные формы и размеры;

ь Делают здания более экологичными и приятными;

ь Экономят средств при возведении зданий и их эксплуатации.

Пока этот продукт пока не очень типичен для российского рынка. Практически нет специалистов и организаций, которые занимаются такими расчетами. Чтобы сориентироваться по цене можно обратиться непосредственно к производителям или заказать предварительный расчет независимой проектной организации.

В любом случае стоит обратить внимание на этот вид деревянных конструкций — безусловно любой профессиональный архитектор и конструктор должен иметь такой высокоэффективный инструмент в своем арсенале.

Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК) - монолитная совокупность деревянных деталей определенных параметров и взаиморасположения, соединенных клеевой прослойкой, предназначенная для выполнения несущих, ограждающих и декоративных функций в строительных конструкциях.

Основные виды конструкций с применением клееной древесины:

Ш Балки Рамы Фермы Арки

Применение деревянных клееных конструкций в строительстве обеспечивает:

— Значительную экономическую привлекательность;

— В большепролетных зданиях использование БКДК позволяет снизить стоимость покрытий на 10−30%, общую стоимость проектирования и строительства на 15−25%, стоимость эксплуатации на 20−70% по сравнению с металлом и железобетоном;

— Скорость строительства

— Высокая заводская готовность деталей в сочетании с высокоразвитой технологией сопряжений позволяют в короткие сроки получить здание, готовое к эксплуатации.

— Возможность создания конструкций любых размеров и форм

— Получение оригинальных архитектурно-дизайнерских решений при отсутствии необходимости в дополнительной отделке.

— Возможность перекрытия больших (более 100 м) пролетов при низких нагрузках на опоры и фундамент.

— Возможность использования для хранения химически агрессивных веществ. Сроки эксплуатации хранилищ удобрений и химреагентов из БКДК в несколько раз больше, а расходы по эксплуатации значительно ниже, чем у традиционных металлических или железобетонных.

— Высокую огнестойкость зданий

— Низкие скорости обугливания клееной древесины при пожаре (около 0,7 мм/мин) и низкая теплопроводность обеспечивают устойчивость конструкций при пожаре в течение длительного времени. Как правило, расчетные сечения конструкций без дополнительных мероприятий обеспечивают огнестойкость здания не менее 30 мин.

— Экологическую чистоту, которая проявляется в более низком расходе энергии на обогрев, в способности дерева влиять на влажность внутри помещения, приближая ее к более благоприятным для человека значениям, а также позитивное психологическое восприятие дерева как естественный материал.

3. Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК)

Эти уникальные свойства БКДК определили их массовое использование во всем мире.

Затраты на возведение здания — основной критерий при выборе способа строительства.

При сравнении различных вариантов дерево оказалось чрезвычайно конкурентоспособным как при строительстве, так и при эксплуатации.

Наилучший конечный результат достигается в том случае, когда дерево принимается во внимание на возможно более раннем этапе проектирования

4. Преимущества большепролетных клееных деревянных конструкций (БКДК)

— высокая степень заводской готовности конструкций;

— малая собственная масса при высокой прочности;

— возможность перекрытия больших пролетов (более 100м);

— возможность создания гнутоклееных элементов (до 30м);

— технологичность изготовления изделий различных габаритов и очертаний;

— высокая точность размеров конструкций;

— легкость механической обработки;

— высокая скорость строительства;

— простота сборки и обработки конструкций на строительной площадке;

— экологическая чистота, эстетичность и позитивное восприятие натурального материала;

— высокие художественные достоинства текстуры;

— высокая огнестойкость;

— высокая стойкость к агрессивным средам;

— высокие теплозащитные свойства и низкая теплопроводность;

— высокая сейсмостойкость и радиопрозрачность;

— высокие акустические достоинства;

— диэлектрические свойства;

— отсутствие усадки и растрескивания;

— способность удерживать гвозди и хорошая адгезия к клеям;

— значительная экономическая привлекательность;

— низкие энергозатраты на обработку сырья и изготовления конструкций;

— низкие трудозатраты при производстве и монтаже;

— низкие расходы на транспортировку, монтаж и эксплуатацию зданий;

— внесезонность;

— восполняемость сырьевой базы;

Особым преимуществом строительства с использованием дерева является его скорость.

Сухое строительство в сочетании с высокой заводской готовностью деталей и высокоразвитой техникой сопряжений позволяют в короткий срок получить здание готовое к эксплуатации здание.

5. Характеристики клееного шпона

Деревянные конструкции из клееного шпона, современного натурального строительного материала, обладающего отличными эксплуатационными характеристиками:

1. Высокой прочностью, позволяющей создавать большепролетные клееные конструкции и возводить здания сложной конфигурации. При этом нет необходимости усиливать каркас металлом, за счет чего дома из бруса имеют сравнительно небольшой вес и могут быть построены на легком фундаменте, что в конечном итоге снижает себестоимость строительства.

2. Устойчивостью к сырости и воздействию температур, благодаря чему клееные деревянные конструкции практически неподвержены растрескиванию, гниению и поражению плесенью и грибком.

3. Низкой горючестью, которую обеспечивает как технология производства бруса с использованием негорючих клеев, так и дополнительная пропитка деревянных конструкций специальными защитными составами. Благодаря этому дома и сооружения из клееного шпона полностью соответствуют существующим нормам безопасности и строительным ГОСТам.

4. Однородной структурой, которая позволяет свести к минимуму усадку и деформацию готовых узлов и соединений деревянных конструкций, делает возможным изготовление элементов различных размеров и конфигураций, а также позволяет реализовывать строительные проекты любой сложности.

6. Производство клеенового бруса

· Процесс производства начинается с распиловки окоренной древесины на доски;

· Отобранные по размерам и качеству доски высушиваются в специальных камерах до влажности, соответствующей их применению (8−18%, в зависимости от типа бруса и применяемого клея). Таким образом обеспечиваются условия для дальнейшей обработки и исключается усушка древесины в процессе дальнейшей эксплуатации;

· Высушенные ламели строгаются и сортируются по прочности (DIN 4074-S10). На этом же этапе маркируются и выторцовываются участки дефектами — большие сучки, трещины, обзолы (откосы или неровности кромок). Существует визуальная (материал осматривают специально обученные специалисты — грейдеры) и автоматическая, осуществляемая при помощи машин. Машинная сортировка является предпочтительной, так как позволяет определять больший диапазон прочности и исключает «человеческий фактор».

· На торцах различных по длине отрезков ламелей фрезеруется зубчатый профиль, и они под давлением склеиваются друг с другом до необходимой длины. Шипы могут нарезаться как поперек, так и параллельно плоскости доски.

· С помощью клеенананосящей машины наносится клей. Для склеивания ламелей используются различные виды клея в зависимости от условий эксплуатации готовой продукции:

· Меламиновые клеи — прозрачный клеевой шов, широко применяются в Европе, в том числе в России при производстве большепролётных конструкций

· Резорциновые клеи — тёмный клеевой шов, нашли свое применение в США и Японии, применяются для производства всевозможных конструкций, используемых снаружи здания, в том числе для условий повышенной влажности (мосты, судостроение и т. д)

· EPI-система — прозрачный клеевой шов, применяется в Японии и России для производства деталей и изделий малоэтажного домостроения

· Полиуретановые клеи — прозрачный клеевой шов, современные быстроотверждаемые клеи, увеличивают производительность производственных линий, позволяют склеивать древесину с влажностью до 18%.

· После нанесения клея ламели собираются в пакеты (заготовку бруса необходимого сечения) и прессуются.

· После отвердения клея готовый клеёный брус строгается и фрезеруется (профилируется).

· Впоследствии из заготовки вырезаются детали будущего строения, в заводских условиях изготавливаются узлы соединения конструкции, например чаши.

Клеёный брус является идеальным материалом для деталей заводского изготовления, так как впоследствии не деформируется, чем обеспечивается чёткость и плотность примыканий и соединений.

Вывод

При изучении материалов о применении древесины мы выявили очень много положительных качеств использования деревянных конструкций в строительстве: дерево оптимально использовать для создания комфортной среды как в интерьере, так и в экстерьере здания. Разнообразие архитектурных форм, создаваемых на основе современных деревянных изделий, поистине бесконечно. Особенно важным становится включение дерева как элемента гуманизации техногенной среды современных городов. Изучение достоинств и недостатков клееного материала позволяет сделать вывод о большом преимуществе этого материала перед известными строительными материалами (бетон, железобетон). В современном обществе материалы повышают прочностные характеристики и эстетические нормы. Поэтому использование клееного материала при строительстве практически всех зданий и сооружений достаточно целесообразно, если обеспечить достаточную прочность конструкции.

1. Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Ю. Н. Слицкоухова. Стройиздат ,. М., 1986. -284c.

2. Г. Н. Зубарев Конструкции из дерева и пластмасс. Высшая школа, М., 1990. 310c.

3. СНиП П-25−80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования.-65c.

4. СНиП 2.01.07−85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования

5. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25−80)/ ЦНИИСК им. Кучеренко.- М.: Стройиздат, 1986.-216с.

6. А. Б. Шмидт, П. А. Дмитриев. Атлас строительных конструкций из клееной деревесины и фодостойкой фанеры. М: Изд. АСВ, 2002. 262 с.

7. И. М. Гринь Проектирование и расчет деревянных конструкций. Справочник. Киев, 1988. 248c.

8. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. Под ред. В. А. Иванова. Киев, 1980.234c.

9. А. Б. Шмидт, Ю. В. Халтурин, Л. Н. Пантюшина. 15 примеров расчета деревянных конструкций для курсовых и дипломных проектов: учебное пособие /АлтГТУ им. И. И. Ползунова.-Барнаул: изд-во АлтГТУ, 1999,-86 с.

10. В. М. Вдовин, В. Н. Карпов. Сборник задач и практические методы и их решения по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс»: второе издание/ Изд. АСВ, 2004, — 144 с.