Строительство и архитектура /3. Современные технологии строительства, реконструкции и  реставрации.

д.т.н. Рощина С.И., к.т.н. Лукин М.В., Лукина А.В., Лисятников М.С.

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия

Особенности технологии производства композитных балок

В современных условиях наиболее технологичны и широко освоены клееные деревянные конструкции прямоугольного сечения, поэтому целесообразно применять такие сечения и для армированных конструкций. Кроме того, прямоугольное сечение более массивное по сравнению с коробчатым или двутавровым, полнее отвечает требованиям долговечности и огнестойкости, предъявляемым сегодня к несущим деревянным конструкциям.

Технологический процесс производства композитных деревоклееных балок может быть разделен на 5 стадий: механическая обработка древесины, изготовление изделий из арматуры и проката, вклеивание арматуры, сварочные работы и защита конструктивных элементов противокоррозионными и биозащитными составами.

При изготовлении композитных конструкций наиболее интересен и трудоемок процесс вклеивания арматуры, на котором мы и остановимся в статье. Данный процесс включает: операции приготовления клеевой композиции для склеивания арматуры с древесиной; фрезерование пазов по пластям досок для арматуры; сверление отверстий для поперечных стержней; подготовку арматуры (резку и сращивание по длине, очистку от загрязнений, обезжиривание, сварку полукаркасов); нанесение клеевой композиции, укладку и запрессовку стержней арматуры или арматурных полукаркасов.

Операции по фрезерованию пазов, укладке и запрессовке арматуры можно выполнять, выбрав один из двух вариантов. Первый вариант: на склеенных заготовках, полного габарита, имеющих заданную высоту и ширину конструкции, что весьма трудоемко (рис. 1, а), так как связано с необходимостью кантовать заготовку при двухстороннем армировании и повторно использовать прессовое оборудование. На отдельных плетях (доски, стыкованные по длине с пазами и остроганные), которые при сборке клеевого пакета укладываются в крайние зоны (рис. 1, б). Второй вариант изготовления – более рациональный, так как позволяет выделить операции по вклеиванию арматуры и провести их параллельно другим операциям по изготовлению клееной конструкции, однако затрудняет армирование полукаркасами с поперечной арматурой. Рациональным, с конструктивной и технологической точки зрения, является армирование конструкций по боковым поверхностям при ширине сечения до 100 – 150 мм. В этом случае пазы под арматуру фрезеруются по боковым поверхностям заготовки, которая лежит плашмя, причем растянутая арматура располагается по линии главных растягивающих деформаций (рис.1, в). При подобном решении армирования возможно применение конструкций составного по ширине сечения (рис. 1, г), что позволит получить сечение шириной 200 мм и более и значительно сократить расходы на изготовление, т.к. отпадает необходимость кантовать конструкцию при вклеивании стержней с выдержкой в каждой позиции 10 – 12 часов. При этом в целях повышения огнестойкости конструкций арматуру размещают внутри составного сечения. Составные по ширине армированные элементы соединяют стяжными болтами диаметром 14 – 16 мм через 2 – 3 метра по длине, причем болтовые соединения с этой же целью целесообразно утапливать в древесину и заклеить деревянными пробками (см. рис. 1).

Рис. 1. Технологические варианты изготовления деревянных армированных балок

Для повышения огнестойкости и долговечности конструкций арматура защищается доской толщиной не менее 25 мм, наклеиваемой поверх стержней или вкладышем в глубокий паз поверх арматуры.

Клеевые соединения арматуры с древесиной должны отвечать следующим требованиям: высокая механическая прочность и достаточная жесткость; стойкость к циклическим температурно-влажностным воздействиям; долговечность; малая ползучесть при длительном действии нагрузки; технологичность. Из довольно широкого ассортимента клеев, выпускаемых промышленностью, таким требованиям удовлетворяют только эпоксидные, фенолоформальдегидные и полиуретановые. В полной мере отвечают предъявляемым требованиям клеи на основе эпоксидных смол, которые в большинстве случаев используются в виде многокомпонентных клеевых композиций. Применяя для наполнения и отвердения эпоксидных клеёв различные наполнители и отвердители, удается получить клеевые соединения, удовлетворяющие не только перечисленным выше требованиям, но и обладающие высокой теплостойкостью и относительно низкой стоимостью.

В настоящее время кафедра Строительных конструкций Владимирского государственного университета продолжает направление исследования и совершенствования технологии изготовления деревянных конструкций, переходя на новый инновационный уровень. Рассмотрены и запланированы исследования деревянных элементов с поверхностным армированием, используя органические и неорганические материалы, типа стеклотканей, пропитанных и наклеенных с помощью композитов, включающих наночастицы.

Литература:

1.Ковальчук Л.М. Производство деревянных клееных конструкций. М., 1979 г. - 216 с.

2.СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80*.