Клеёный брус

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Клееный брус
Виды клееного бруса

Клееный брус (клееный профилированный брус; сокращённое международное обозначение — Glulam (glued laminated timber) — строительный материал из древесины.

Производство клееного бруса производится составлением отдельных досок (ламели) в пакеты и склеиваются по плоскости. Изготавливается из древесины хвойных пород, преимущественно из ели. В России для производства клееного бруса, в основном, используются сосны и ели, реже — сибирские кедр и лиственница. В США, Канаде и Японии, клееный брус также производится из кедра и Дугласовой пихты.

Наибольшим классом прочности обладают конструкции изготовленные из северной древесины.

Применяется в строительстве (деревянное домостроение), производстве столярных изделий. Клееный брус — одно из самых перспективных направлений развития деревообработки за счёт глубокой и комплексной переработки сырья, высоких свойств продукта и потенциальной широте его применения в различных видах. Благодаря удалению дефектных мест и слоистой клееной конструкции получается улучшенная продукция, имеющая лучшие свойства по сравнению с массивной древесиной.

История[править | править исходный текст]

Наиболее древний аналог технологии производства клееного бруса — лук японских воинов. С 12 века дугу стрелкового оружия в Японии начали изготавливать путём склеивания составных частей из бамбука и дерева, что значительно увеличило его упругость, прочность, надёжность, точность и дальность поражения цели.

Идея соединения деревянных брусьев с помощью клина принадлежит архитектору Филиберу Делорму. В 1548 году он впервые применил этот метод соединения деревянных частей при проектировании и строительстве арочных частей зданий дворцового масштаба.

Гнутые, сложенные друг на друга и скреплённые шпонкой или клиньями несущие детали использовали зодчие барокко, в том числе мастера деревянного зодчества в России.

В 19 веке сборные деревянные арочные конструкции начали скреплять с помощью металлических скоб-затяжек, что позволило серьёзно увеличить сферу дуги.

В 1890 году идею усовершенствовал немецкий плотник Отто Хетцер. Он первый при создании массивных конструкций из отдельных деревянных деталей с применением клея из казеина придал им пространственность, изогнутость. 22 июня 1906 года Карл Фридрих Отто Хетцер получил немецкий государственный патент № 197773 на гнутые клееные фермы, состоящие из двух и более ламелей. В Швейцарии способом Хетцера было построено много зданий, большинство из которых сохранились до сих пор.

Свойства материала[править | править исходный текст]

Деревянные гнуто-клееные несущие конструкции в торговом центре
Каркас-фахверк из клееного бруса. Возведение первого в России «Активного» дома.
  • Высокие требования к стабильности формы;
  • Свойства массивной древесины;
  • Высокая несущая способность при незначительном весе.
  • Повышенные, по сравнению с материалом из массива древесины, значения прочности (показатель DIN 1052).;
  • Предварительная сушка досок (ламелей) и снятие древесного напряжения (за счёт распиливания и сборки бруса из отдельных ламелей путём прессования) исключает сквозные растрескивания и искривления готового продукта в процессе эксплуатации.
  • Не наносит ущерба окружающей среде при производстве и эксплуатации.

Достоинства и недостатки[править | править исходный текст]

Достоинства
  • стабильность формы (исключение деформаций) готового изделия в процессе изготовления и эксплуатации
  • возможность изготовления конструкций больших размеров (до 60 м в длину)
  • минимальная усадка (1-2 %) при применении в срубах домов
  • высокая огнестойкость
  • отсутствие сквозного растрескивания
  • высокая теплоизоляция в сравнении с цельной древесиной
  • прочность и долговечность
  • «мебельное» качество поверхностей
  • содержание клея ничтожно мало в сравнении с OSB, LVL, ДСП
Преимущества клееных деревянных конструкций
  • Склеивание как неподвижное соединение позволяет получить несущую часть высокой жёсткости, соответствие размеров строительных деталей и стабильность форм;
  • В случае пожара клееные балки, в отличие от стальных опор, дольше сохраняют свою прочность;
  • Благодаря многослойности склеенных друг с другом ламелей можно получать строительные детали практически любой желаемой формы. Ведущие мировые компании выпускают детали длиной до 60 метров, недостижимые при применении цельной древесины;
  • Особенно хорошо подходит для агрессивной химической среды (например, склады для минеральных удобрений);
Недостатки
  • относительно высокая начальная стоимость клееного бруса в сравнении с материалами из цельной древесины;
  • нарушение технологии при изготовлении и применение некачественного клея может привести к расслоению клееного бруса, его деформации, потере теплоизоляционных, экологических и эстетических качеств;
  • в связи с тем, что древесина при высыхании сокращается неравномерно по срезу радиально и тангенциально, появляются расслоения и неравномерная усадка в поперечном срезе.
  • данная технология деревянного домостроения относительно молода, поэтому данные о поведении клееного бруса через большие промежутки времени (например, через 50 лет) отсутствуют.

Применение[править | править исходный текст]

Дом Деда Мороза из клеёного бруса площадью более 900 м²
Троице-Измайловский Собор Санкт-Петербурга. Реконструкция, 2008 г. Троице-Измайловский собор
Дом из клеёного бруса

Строительство[править | править исходный текст]

Деревянные гнуто-клеёные несущие конструкции (ДКК) нашли широкое применение при монтаже сложных кровель, ледовых катков, торговых центров, аквапарков, мостов (в том числе автомобильных), вокзалов и т. д.

Стеновой клееный профилированный брус используется в деревянном домостроении при возведении жилых домов, бань, гостиниц, церквей различной конструктивной сложности и масштабности.

Широко применяются как традиционная для России и Северной Америки срубовая конструкция, так и стоечно-балочная конструкция — Fachwerk, Post and Beam (Европа, США и Япония).

Известные здания[править | править исходный текст]

Европа
Россия
  • Троице-Измайловский собор — сложные конструкции из клееного бруса использованы при реконструкции Троицкого собора Санкт-Петербурга;
  • Дворец Деда Мороза из клеёного бруса площадью более 900 м² в Великом Устюге (Вологодская обл.);
  • Активный дом — конструкции каркаса первого в России «активного» дома в Подмосковье сооружены из клееного бруса.

Столярные изделия[править | править исходный текст]

Терасса дома из клеёного бруса
Интерьер деревянного дома из клееного бруса
Интерьер дома из клееного бруса
Интерьер дома из клеёного бруса

Клееный брус используется в производстве окон, дверей, лестниц, перил, подоконников, мебели и других столярных изделий.

Производство клеёного бруса[править | править исходный текст]

Строгание ламелей клееного бруса.
Линия сращивания-зарезка шипового соединения клееного бруса.
Клееный брус..Загрузка пресса.
Профилирующий станок. Профилирование клееного бруса.
Возведение дома из клееного бруса
  • Отобранные по размерам и качеству ламели высушиваются в специальных камерах до влажности, соответствующей их применению (8-12 %, в зависимости от типа бруса и применяемого клея). Этим исключается усушка древесины в процессе дальнейшей эксплуатации.
  • Высушенные ламели строгаются и сортируются по прочности (DIN 4074-S10). На этом же этапе маркируются и выторцовываются бракованные участки — большие сучки, трещины, обзолы (откосы или неровности кромок). При необходимости доски сортируются по эстетическим критериям.
  • На торцах различных по длине отрезков ламелей фрезеруется зубчатый профиль, и они под давлением склеиваются друг с другом до необходимой длины. При таком рациональном производстве теоретически можно получать ламели бесконечной длины.
  • Ламели торцуются на требуемые длины, на поверхности с помощью клееналивной машины крайне тонким слоем наносится клей (менее 1 % от объёма клееного бруса). 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 %.
    • Классы водостойкости клея: D3 — столярный; D4 — наружный водостойкий; D4 ++++ — водостойкий с повышенными свойствами
    • Классы экологической безопасности: Е3, E2, E1 (Европа); F***, F**** (Япония).
    • Классы эксплуатации: 1 и 2 (Европа); А, В, С (Япония).
      Наиболее известные клеевые системы производят международные компании Akzo Nobel (Casco Systems), Dynea, BASF, которые специализируются на формальдегидные и меломиновые смолы. В области полиуретановых клеев ведущими производителями являются компании Leeson Polyurethanes Ltd, Klebchemie (торговая марка КЛЕЙБЕРИТ).
      Для эксплуатации деталей в помещениях с нормальной влажностью, с повышенной влажностью либо на открытом воздухе используются различные системы клея. Использование различных систем клея подлежит обязательной сертификации.
  • После нанесения клея ламели собираются в пакеты (заготовку бруса необходимого сечения) и прессуются.
  • После отверждения клея готовый клееный брус строгается и фрезеруется (профилируется).
  • Впоследствии из заготовки вырезаются детали будущего строения, в заводских условиях изготавливаются узлы соединения конструкции, например чаши.

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

Литература[править | править исходный текст]

  • С.Мюллер, «Строительство из клееной древесины», Birkhauser, Базель, 2000
  • Райнпрехт Л., Йозеф Штефко, «Современное деревянное строительство. Коттеджи. Беседки. Перголы», Ниола-Пресс, 2006
  • А. В. Калугин, «Деревянные конструкции», Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008