Соединения элементов деревянных конструкций на клею

Материалы. Крупный недостаток всех рассмотренных выше средств соединения заключается в том, что они не обеспечивают полной монолитности. Вследствие деформаций отдельных связей каждый из соединенных ими элементов имеют возможность самостоятельного смещения, что увеличивает размер общих деформаций всей конструкции.
Только соединения на клею подобно сварке в стальных конструкциях полностью устраняют возможность перемещений отдельных элементов и обеспечивают монолитность их работы.
Клей, применяемый для изготовления строительных расчетных деревянных конструкций, должен удовлетворять следующим требованиям.
1. Прочность шва на скалывание и на растяжение должна быть не меньше прочности склеиваемой древесины соответственно на скалывание вдоль волокон и на растяжение поперек волокон.
2. Клееные швы в конструкциях, не защищенные от увлажнения (атмосферного, конденсационного и др.), а также в основных несущих конструкциях (балки, фермы, арки и т.д.), должны быть водоустойчивы, то есть не менять своих физико-механических свойств под влиянием влаги. Водоустойчивость клееных швов, применяемых в других конструкциях, защищенных от увлажнения, может быть ограничена некоторыми минимальными требованиями.
3. Клееные швы должны быть биостойкими, то есть не подверженными гниению.
4. Теплостойкость шва должна быть не ниже теплостойкости склеиваемой древесины.
5. Долговечность клееных соединений должна отвечать назначению и сроку службы конструкции.
6. Технология изготовления клееных соединений должна быть невредной для обслуживающего персонала.
Перечисленным требованиям полностью удовлетворяют резорциновый клей (ФР-12) и феноло-формальдегидный клей (КБ-3). Резорциновые клеи обеспечивают повышенную теплостойкость соединения и нетоксичны в производстве. Клеи СП-2, ЦИИИМОД-1 и ряд других непригодны для склеивания в поле токов высокой частоты.
Использование токов высокой частоты для отвердения клееных соединений в наибольшей мере отвечает требованиям поточного производства. Однако пока токи высокой частоты используются для изготовления лишь тонких деталей с шириной шва не более 12 см.
Для склеивания массивных конструкций применяют конвекционный нагрев изделий в запрессованном состоянии воздухом с температурой 60—90° в течение нескольких часов.
Если нельзя использовать указанные способы отвердения клееных швов, применяют так называемое холодное отвердение, протекающее в течение от десятка часов до нескольких суток при постоянном температурно-влажностном режиме (t° ? 16°). В этом случае используют за прессовку досок при помощи гвоздей.
Клей, применяемый для изготовления строительных конструкций, должен обладать достаточной жизнеспособностью, которая определяется продолжительностью времени, в течение которого клеевой раствор сохраняет рабочую вязкость и способность прочно склеивать. Жизнеспособность готового клеевого раствора при температуре +20° должна быть не менее 2 часов для феноло-формальдегидных клеев и не менее 3 часов для казеиновых клеев.
Для изготовления клееных конструкций можно применять только пиленую древесину с влажностью не более 15% (в исключительных случаях 18%).
Толщина досок, идущих на изготовление клееных конструкций, должна быть 50 мм. Использование более толстого материала вызывает затруднения при сушке и запрессовке и понижает качество конструкций. В частности, при толстых досках значительно увеличиваются дополнительные напряжения при колебаниях влажности древесины в процессе эксплуатации. При склеивании многослойных конструкций в прессах, а также конструкций, не защищенных в процессе эксплуатации от систематического увлажнения, рекомендуется применять более тонкие доски (30—40 мм).
Толщина досок и брусков, употребляемых на изготовление гнутых криволинейных арок, должна быть не более 1/300 наименьшего радиуса кривизны и не более 40 мм.
Ширина досок, склеиваемых между собой под углом 90° или приклеиваемых к фанере, должна не превышать 10 см. а под углом 45°— 15 см.
Все пиленые материалы, предназначенные для изготовления клееных конструкций, сортируют на три группы в зависимости от имеющихся в них пороков. Подробные указания о дополнительных требованиях к пиленым материалам для клееных элементов конструкций в отношении допускаемых пороков даны в строительных нормах и правилах (СНиП II-B.4-62, табл. 22). Лучшие материалы (I группы) употребляют на растянутые элементы с расчетными напряжениями более 70% расчетного сопротивления и в наиболее напряженных растянутых зонах изгибаемых элементов на участке не менее 1/6 их высоты. Материалы II группы идут на изготовление крайних зон сжатых элементов, растянутых элементов с напряжением не более 70% расчетного сопротивления, а также наиболее нагруженных сжатых зон и мало нагруженных растянутых зон изгибаемых элементов. Материалы III группы применяют во внутренней зоне в пределах 1/3 высоты поперечного сечения сжатых и изгибаемых элементов.

Типы клееных соединений. Доски и бруски при помощи клея соединяют по пластям и кромкам, по торцам впритык, по скошенным поверхностям «на ус» с уклоном в 1/10 и зубчатым стыком (рис. II—62).
Соединения зубчатым стыком или косым со скосом 1:10 считает равнопрочными основному склеиваемому материалу. Зубчатые стыки более косых отвечают требованиям поточного заводского производства. Нарезку зубьев ведут с кромок досок, а не с пласти. Длина зубьев зубчатого стыка 32—40 мм, шаг их (ширина) 8 мм, притупление конца 0,3 мм (не более), уклон сторон зуба около 1:9.
По пластям и кромкам соединяют доски и бруски, параллельно расположенные в элементе. Для уменьшения вредного влияния колебаний влажности в склеенных элементах выпуклость годичных слоев в соседних досках должна быть направлена в одну и ту же сторону (рис.
Соединения впритык с тщательной приторцовкой и посадкой на клей применяют в прямолинейных сжатых элементах и в прямолинейных изгибаемых элементах в сжатой зоне и во внутренней слабо нагруженной части растянутой зоны. При этом в крайних слоях досок стыки делают зубчатыми или «на ус». Стыки досок впритык в криволинейных элементах допустимы только в слабо нагруженных внутренних зонах (на участках до 0,4 высоты поперечного сечения в каждую сторону от нейтральной оси) при условии, что отношение радиуса кривизны R к толщине изгибаемой доски с составляет R:с?300. В остальных случаях применять зубчатые стыки или косые «на ус».
Стыки досок растянутых элементов, а также растянутых сильно нагруженных зон изгибаемых и сжато-изогнутых элементов должны быть зубчатыми или «на ус». Высота растянутой зоны, в которой устраивают такие стыки, должна составлять не менее 0,1 полной высоты поперечного сечения. Стыки зубчатые или «на ус» нужно устраивать минимум в двух крайних слоях досок каждой зоны.
Расстояние между стыками впритык соседних досок должно быть не меньше 20 толщин их, а между стыками зубчатыми или «на ус» — не меньше 10 толщин, считая в свету между концами усов (рис. II—62).
В одном поперечном сечении количество стыков должно не превышать 1/4 всего количества досок и брусков. В наиболее напряженных зонах (например, в поясах двутавровых балок) допускается только один стык в поперечном сечении.
Есть предложение отказаться от стыков впритык с плотной приторцовкой, заменив их продольным соединением всех досок (брусков) клееных элементов зубчатым стыком. Осуществление этого предложения обеспечит однообразие поточного технологического процесса и более высокие темпы его. Кроме того, это создаст структурную однородность многослойных клееных элементов.