Деревянные клееные конструкции и сборные дома

В строительстве используют клееные конструкции двух видов: несущие и ограждающие. Несущие конструкции являются много­слойными, т.е. склеенными из слоев древесины. Иногда их усилива­ют путем вклеивания металлической или пластмассовой арматуры.

Склеивание древесины для различных конструкций производится в заводских условиях и начинается с сушки пиломатериалов. Затем из досок вырезают дефектные места и недопустимые пороки древесины.

Следующая операция - фрезеро­вание шипов. Все это делается механизированным путем на распиловочных, фрезерных, шипорезных машинах. После нарезки зубчатых шипов (рис. 21.2) заготовки стыкуют на кле­ях для получения длинных досок (лент). Клей на поверхность досок наносится механизиро­ванными клеевыми вальцами ровным слоем с расходом 0, 2-0, 6 кг/м². Толщина клеевого шва колеблется от 0, 1-0, 8 мм. Мак­симальная прочность обеспечи­вается при толщине клеевой прослойки 0, 1-0, 2 мм. Пакет склеенных досок загружается в пресс и запрессовывается. Для ми стенками; в) двутавровое с волни- склеивания древесины наилуч- стой стенкой; д) коробчатое; в) ко- шими являются резорциновые, робчатое с волнистыми стенками; I- фенольные, карбамидные и по- схема зубчатых шипов ливинилацетатные клеи. Поли­

мер, образующий основу клея, может быть термореактивным или термопластичным и отверждается под влиянием нагревания, удале­ния растворителя или действия отвердителя.

К несущим конструкциям относят плоские конструкции - балки, арки, рамы, фермы, панели и пространственные - оболочки, купола и т.п.

Балки - наиболее простой тип конструкций; процесс изготов­ления их может быть максимально механизирован. Клееные балки имеют различные очертания и формы поперечного сечения (рис. 21.3). Высота сечения назначается не менее 1/15 пролета.

Рис. 21.2. Сечение клееных дере­вянных балок: а) сплошное прямоугольное; 6), г) соответственно двутавровое с клее­ной фанерой и клееными деревянны-

Арки - это один из наиболее распространенных видов клееных не­сущих конструкций (рис.21.4). Широкое распространение в нашей стране при строительстве производственных сельских зданий полу­чили треугольные арки пролетом 12 и 18 м, состоящие из клееных
прямолинейных верхних поясов, и металлические затяжки. Стрельча­тые арки широко используют для строительства складов минераль­ных удобрений, расположенных в местах добычи калийных солей (пролетом 45 м) и в местах их применения (пролетом 18 и 24 м) (рис. 20.4). Арочные конструкции применяют также в зрелищных и спор­тивных зданиях и сооружениях.

Б Рис.21.4. Арка метаплодеревянная треугольная двухшарнирная: / - зубчатый щуп

/= 1/6/); б) стрельчатые (/ = 30-80 м, /= 1/2-1/3/)

Рамные конструкции могут иметь различное очертание. Чаще все­го их используют в однопролетных зданиях. Рамы состоят из стойки и ригеля чаще всего сплошного прямоугольного, реже двутаврового или коробчатого сечения. Высоту сечения изменяют в соответствии с эпюрой изгибающих моментов; она достигает максимума в месте перехода от стойки к ригелю. Этот переход осуществляется плавно или по ломаной линии. В первом случае стойку и ригель изготовляют совместно путем изгиба многослойного пакета в процессе запрессов­ки (гнутоклееные рамы); во втором - отдельно и затем соединяют при помощи зубчатых или иных соединений.

Фермы с элементами из клееной древесины нашли несколько меньшее распространение в строительстве, чем арки и рамы, что объ­ясняется большой трудоемкостью изготовления этих конструкций. Наиболее распространены треугольные фермы двускатные и одно­скатные, а также фермы с параллельными поясами и раскосно- строечной или раскосной решетками.

Металлодеревянные треугольные фермы состоят из двух шпрен- гельных элементов, шарнирно соединенных в коньковом узле. Кон­структивное решение опорных узлов позволяет применять фермы под любые нагрузки, что значительно расширяет их область приме­нения. Трудоемкость узлов ферм снижается.

Плоские клееные деревянные конструкции способны перекрывать значительные по размерам пролеты (рис. 21.5).

а) б) JJ2D ____________

^ до 36 м ^ ^ до 36 м ^

Рис. 21.5. Схемы клееных деревянных конструкций: а) балка прямолинейная постоянного сечения; б) балка двускатная; в) бал­ка шпренгельная; г) металлодеревянная ферма треугольная; д) мсталлоде- ревянная ферма с нижним поясом ломаного очертания; е) рама трехшарнирная

«) 1/20 г)

В качестве ограждающих конструкций массового применения изготовляют панели размером 3, 0x1, 5 м с обшивками из фанеры. Разработаны также плоские панели стен и покрытий размером 6, 0x1, 5 м. В качестве продольных ребер в таких панелях использу­ют клееные многослойные элементы, в том числе с фанерной вол­нистой стенкой, гнутые фанерные швеллеры и др.

К клееным можно отнести трехслойные панели с обшивками из фанеры древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит и сред­ним слоем из пенопласта, вспениваемого непосредственно в полости панели. Для увеличения несущей способности панели имеют дере­вянный каркас. Обшивки соединены со средним слоем при помощи клеев. Эти панели используют в качестве перегородок и стеновых
панелей многоэтажных и сборно-разборных домов. Панели указан­ного типа отличаются небольшой плотностью, малой теплопровод­ностью, достаточной долговечностью.

Широкое распространение нашли панели размером 3x1, 5 и 6x1, 5 м, состоящие из деревянного каркаса, к которому шурупами крепят обшивки (у стеновых панелей с двух сторон, у плит покры­тий с одной) из плоских асбестоцементных листов. Хотя эти конст­рукции нельзя отнести к клееным, часто их изготовление осуществ­ляют на предприятиях клееных деревянных конструкций (КДК). Это объясняется тем, что элементы каркаса панелей выполняют клеены­ми, используя склеивание по длине на зубчатом соединении, реже - склеивание по ширине.

Обширную группу пространственных конструкций составляют своды и купола. Геометрическая форма большинства этих конструк­ций образована поверхностью вращения вокруг горизонтальной оси (цилиндрические своды и оболочки) и вокруг горизонтальной и вер­тикальной осей (сферические купола) (рис. 21.6).

Рис, 21.6. Основные схемы пространственных деревянных конст­рукций в покрытиях: а) сферический купол-оболочка; б) сомкнутый свод-оболочка (квадратный в плане); в) то же, многоугольный в плане; г) кружально-сетчатый цилинд­рический купол; д) кружально-сетчатый сферический купол; ж) то же, квадратный в плане; з) кружально-сетчатый свод; е) кружально-сетчатый сомкнутый свод (многоугольный в плане)

Цилиндрические своды могут быть распорными, опирающимися на продольные стены или по контуру, и безраспорными, опи­рающимися на торцевые стены, столбы и диафрагмы. Пересечением цилиндрических сводов образуются крестовые своды - безраспорные конструкции, опирающиеся преимущественно на колонны, и сомкну­тые своды - квадратные или шестиугольные в плане, опирающиеся преимущественно по периметру.

По конструктивному исполнению своды и купола подразделяются на сплошные тонкостенные, образуемые слоями досок или фанеры, ребристые, опирающиеся на арки, и кружально-сетчатые, собираемые из стандартных косяков. Применение косяков и других сборных эле­ментов позволяет в большей степени индустриализовать изготовле­ние пространственных конструкций.

Особую группу составляют купола, образуемые опиранием в замке трехшарнирных арок и рам, опирающихся непосредственно на фун­даменты или стены. Такие конструкции, пространственные по форме, рассчитывают как плоские. В последнее время предложены конст­рукции пространственных покрытий двоякой кривизны с поверхно­стью параболоида, эллипсоида, гиперболоида, гиперболического па­раболоида. Создание таких конструкций стало возможным благодаря усовершенствованным способам склеивания древесины,

Деревянные конструкции хорошо противостоят целому ряду аг­рессивных воздействий, под действием которых другие материалы разрушаются весьма интенсивно. Их применение обеспечивает эко­номию стали и бетона, так как отпадает необходимость в частых ре­монтах для борьбы с последствиями коррозии. Особенно эффективно применение в таких случаях клееных деревянных конструкций. В отечественной промышленности строительных материалов разрабо­таны технологические линии по производству различных конструк­ций из клееной древесины. В определенных условиях они экономич­нее железобетонных конструкций. Деревянные конструкции могут быть использованы при строительстве предприятий по производству серной кислоты, в цехах, связанных с производством свинца, меди, цинка, а также складов минеральных удобрений и др. С использова­нием древесины целесообразно строить и целый ряд инженерных сооружений (транспортные галереи, градирни, вентиляционные баш­ни), где другие материалы в результате агрессивного воздействия производственной среды быстро корродируют и выходят из строя.

Сборные дома заводского изготовления выпускают брусковые, каркасно-щитовые и каркасно-обшивные. Для каркасно-щитового дома каркас заполняют из фибролита или древесно-волокнистых плит. Наружные стены могут быть облицованы, например, асбоце­ментными цветными плитами. В каркасно-обшивном доме каркас собирают из брусьев (вертикальных стоек, нижней и верхней обвяз­ки). Каркас обшивают снаружи и внутри обрезными досками, про­странство между которыми заполняют теплоизоляционными мате­риалами. Балки пола и стропила, выполняемые из досок толщиной 50 мм, дополнительно укрепляют каркас. Дома заводского изготовления выпускают одно- и двухэтажными; их собирают на строительной площадке из готовых элементов.

В настоящее время объем строительства деревянных домов со­ставляет примерно 15% (в США - 75%), учитывая наши природные богатства древесины - это очень мало. Намечается увеличить ис­пользование легких каркасных конструкций в 3-4 раза. Строить та­кие дома можно с эффективным утеплителем из легких деревянных панелей с облицовкой, имитирующей кирпич, мрамор и др. По срав­нению с рубленными, деревянные каркасные дома требуют меньшего расхода древесины, проще в строительстве и энергоэкономичнее в эксплуатации.

Строительство из бруса не всегда целесообразно, так как брус ли­шен твердой оболочки и имеет только мягкую сердцевину, поэтому его " ведет", что не происходит с бревном. Стены из оцилиндро- ванных бревен, имеющие гладкую поверхность, сохраняют все ка­чества естественной древесины: бревна обрабатываются системой фрез.

Для летнего (сезонного) проживания деревянные дома значи­тельно комфортнее по сравнению с кирпичными. Последние в зимнее время из-за большой теплопроводности сильно охлаждаются и при периодических наездах трудно протапливаются.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите пиленые материалы, их виды и классификацию.

2. Назовите виды деревянных конструкций, применяемых в со­временном строительстве.

3. Какие положительные свойства древесины обеспечили развитие производства клееных деревянных конструкций? Какова их проч­ность?

Дополнительная литература

1. Ковальчук J1.M. Производство клееных деревянных ко-ютрук- ций. - М.: Стройиздат, 1979.

2. Хрулев В.М. и др. Модифицированная древесина и ге примене­ние. - Кемерово, 1988.

3. Слицкоухов Ю.В. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. - М., 1986.

Глава XXII. ПОЛИМЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ § 1. Общие сведения

Применение полимеров в строительных конструкциях козволяет последовательно проводить дальнейшую индустриализации строи­тельного производства, превращая его в единый процесс возведения объектов из элементов заводского изготовления.

Эффективное сочетание полимеров с древесиной, бетонш, ме­таллами, минеральными волокнами составляет принципиальную основу создания новых индустриальных конструкций.

Опыт применения полимерных конструкций в зданиях невелик. Один из первых домов был построен в США в 20-х годах и пред­ставлял собой в конструктивном плане одну опору, на которой кре­пились панели из поливинилхлорида. Все детали дома весили осоло 2т. В 1933 г. на Чикагской выставке демонстрировался дом из слои­стых панелей. Также в США в 50-х годах был построен «Дом буду­щего» и «Дом улитка», выполненные из стеклопластика в качестзе несущих и ограждающих конструкций.

В нашей стране также велось экспериментальное строительство с применением пластмасс. В 1959 г. в Москве был построен панель­ный пятиэтажный дом, который простоял около 25 лет. Панели дома состояли послойно из стеклопластика - пенополистирола - гипсовой сухой штукатурки.

Особую роль играют полимерные строительные конструкции на предприятиях, использующих кислоты, щелочи и другие агрессивные компоненты в производственном процессе. Конструкции с примене­нием полимеров в этом случае играют роль первичной химической защиты и по химической стойкости в десятки раз превосходят конст­рукции из традиционных материалов. Вместе с тем применение по­
лимерного материала дает возможность возводить сооружения на принципиально новой основе, как, например, при применении пнев- мокаркасных или трехслойных конструкций.