Производство нового стенового материала – стержневого бруса

Описание проекта

Проект по организации производства нового строительного материала или производство по лицензии. Полезная модель проходит процедуру патентования в Роспатенте (ФИПС). Я являюсь автором полезной модели.

Стержневой брус представляет из себя сборную конструкцию из ламелей (подготовленных досок), соединенных пластями на вклееные под углом к волокнам досок стержни. Брус может иметь профиль, достигаемый смещением составляющих его элементов с возможностью установки межвенцового утеплителя (прокладки) и возможностью конопатки, профиль может иметь форму:
межвенцового трапециевидного паза,
«гребенки»,
многовариантного профиля с различной шириной шипов и соответствующих им пазов, состоящих от одного до нескольких кромок досок.
Форма бруса может иметь как традиционную форму, так и форму бревна, в последнем случае в качестве крайних элементов используется блок-хаус.
В качестве основного материала для стержней используются предварительно антисептированные, сухие березовые шканты круглого сечения, диаметром 20-25 мм. Стержни устанавливаются в глухие отверстия, места установки стержней заделываются пробками на клею, что убирает «мостики» холода (коэффициент теплопроводности вдоль волокон выше, чем поперек волокон) и улучшает эстетический вид брусьев, угол установки составляет от 40 до 90 градусов к пластям досок. Шаг установки стержней конструктивно принят как 500-600 мм по длине с учетом соблюдения требований к несущей способности соединений и самих брусьев, в том числе на скалывание вдоль и поперек, выдергивание-продавливание стержня, сдвиг клеевого шва, изгиб стержня и смятие древесины элементов.
Высота профиля может составлять от 10 до 50 мм, стенки шипов и пазов имеют технологический зазор, облегчающий их монтаж, угловые соединения выполняются любым известным способом.
В качестве клея применяются клеи с адгезией к склеиваемым материалам, с длительной прочностью не менее 50 лет, с прочностью клеевого шва на сдвиг не менее 6, 0 МПа, при классе условий эксплуатации конструкций из стержневых брусьев 1-3, классе функционального назначения 2-3, отверждаемые при температуре от 18°С.
Для стержней из стеклопластика, композитных полимеров, древесно-слоистых пластиков, стали и алюминиевых сплавов в качестве клея может применяться клеевая композиция на основе эпоксидной смолы ЭД-20 с наполнителем из молотого кварца марки Б по ГОСТ 9077 или портландцемента класса прочности не ниже 32, 5 по ГОСТ 31108.
Для снижения теплопроводности брусьев стен за счет мостиков холода, возникающих из-за больших коэффициентов теплопроводности материалов стержней, чем сплачиваемая древесина, сплачивание на вклеенные стержни не из твердых лиственных пород древесины осуществляется в отношении средних элементов, при этом стержни вклеиваются в сквозные предварительно просверленные отверстия в сформированных по шаблону и сжатых средних элементах, длина стержней устанавливается равной длине отверстий для установки торцов стержней заподлицо с наружными пластями досок, составляющих боковые средние элементы, при этом, в случае вклеивания стержней под углом меньшим чем 90°, торцам стержней придается аналогичный угол.А крайние элементы сплачиваются со средними боковыми элементами при помощи шаблона на шурупы.
Предлагаемый стержневой брус из наборных досок позволит сохранить положительные свойства и устранить недостатки бруса из целых бревен и клееного бруса, а при использовании его в качестве несущих балок подобен балке Деревягина с тем отличием, что соединения на вклеенных стержнях являются неподатливыми (п. 8.5 СП 64.13330.2017) и не требуют дополнительного упрочнения, строительный подъем отсутствует, а количество составных элементов не ограничено тремя.
Предлагаемый стержневой брус позволит сохранить положительные свойства и устранить недостатки бруса из целых бревен и клееного бруса за счет:
Снижения стоимости изготовления и монтажа бруса, так как при его производстве не требуется дорогостоящее оборудование для нанесения клея, снижение материалоемкости по сравнению с клееным брусом из-за меньшего расхода клея, так как площадь склеиваемых поверхностей в стержневом брусе меньше в 18-20 раз, чем в клееном брусе такого же сечения и длины, профиль брусьев выполняется смещением элементов, а не механической обработкой, брусья с профилем высотой 25-50 мм не требуют установки вертикальных нагелей при возведении стен за исключением угловых соединений и упрочнений нижнего венца с подкладочной доской, дополнительно, стержневой стеновой брус технологичен при условии освоения предприятиями-изготовителями технологии вклеивания стержней, что снижает накладные расходы при его серийном производстве;
Отсутствие сплошного клеевого шва по пластям сплачиваемых ламелей обеспечивает более равномерное водопоглощение брусом по сравнению с клееным брусом и гигроскопичность как в случае массива древесины, что уменьшает растрескивание стержневого бруса и обеспечивает стабильность его геометрии при эксплуатации;
Использование в качестве связей между ламелями вклеиваемых стержней из твердых лиственных пород древесины (береза) Ø 25 мм с заделкой торцов стержней не ухудшает теплопроводность изделия. Выбор таких стержней обусловлен высокой несущей способностью соединения, устойчивостью антисептированных стержней к температурно-влажностным изменениям и химической коррозии, доступностью, технологичностью и экономичностью материала стержней. При этом растягивающие силы создаются предварительно сжатыми ламелями с силой до 0, 12 кгс/см2 и изгибающими моментами от части веса здания, передаваемого через перекрытия на несущие стены, меньшими чем расчетная несущая способность соединения элементов брусьев на вклеенных под углом к волокнам стержнях. Расчетная несущая способность соединений изделия на поперечные воздействия от касательных сил (растяжение, выдергивание или продавливание стержней Ø 25 мм), равномерно распределенных на один брус 150Х215Х6000 мм, составляет 1452 кгс, согласно расчету;
Применение в качестве клея для вклеивания стержней композиции на основе эпоксидной смолы обеспечивает необходимую прочность, долговечность и надежность стержневых брусьев в различных режимах эксплуатации, так как вклеенный стержень в стеновом брусе работает на растяжение, при незначительных изгибающих и сдвиговых нагрузках, а расчетная прочность клеевого шва превышает расчетную прочность на растяжение вдоль волокон древесины стержня. Дополнительно, клей изолирует стержень от увлажнения и биоповреждения, покрывая защитной пленкой в 1-2 мм поверхность стержня;
Наличие профиля у брусьев, получаемого смещением средних элементов относительно крайних элементов и/или относительно друг друга, с высотой профиля от 25 мм до 50 мм защищает от атмосферных осадков и повышает воздухонепроницаемость, а также обеспечивает жесткость несущих и ограждающих конструкций из стержневого бруса;
Несущая способность составного деревянного бруса на вклеенных под углом к волокнам стержнях, состоящего из нескольких элементов, зависит от:
Сопротивления изгибу материала стержня и сопротивления смятию средних элементов, которая, при симметричных соединениях, в 1, 67 раза меньше силы сопротивления смятию крайних элементов, и зависит от размера толщин средних элементов и диаметра стержня (в соответствии с разд. 8 СП 64.13330.2017). Изгиб стержня и смятие элементов происходит при сдвиге элементов бруса, в случае, когда брус работает как изгибаемая балка, а воздействия от веса здания не вызывают изгибания брусьев стен, так как такие воздействия передаются на соседние брусья по опирающимся кромкам досок, составляющих брусья стен;
Сопротивления вклеенного стержня выдергиванию или продавливанию, зависящей от сечения и длины стержня, а также расчетного сопротивления материала стержня растяжению вдоль волокон меньшего, чем сопротивление сдвигу клеевого шва и расчетного сопротивления сжатию вдоль волокон древесины стержня. Соединение работает на выдергивание или продавливание при касательных воздействиях от веса частей здания, передаваемого через междуэтажное перекрытие и веса ограждающих конструкций, например, навесного фасада. Такие воздействия направлены наружу и внутрь здания, и составляют незначительную часть от веса здания, являясь следствием разложения сил, передаваемых от веса здания.
Таким образом, брусья стен работают в основном на сжатие поперек волокон древесины составляющих его элементов, расчетное сопротивление сжатию которых значительно превышает расчетные нагрузки, что обеспечивает высокую несущую способность соединений на вклеенных стержнях.
Cвоевременный вывод на рынок строительных материалов нового стенового материала, обладающего достоинствами клееного бруса:
малая усадка,
универсальная применимость (несущие и ограждающие конструкции, стойки и балки, лаги),
широкая номенклатура по сечению и профилю;
и достоинствамибруса из массива древесины:
гигроскопичность и паропроницаемость из-за отсутствия сплошных клеевых швов,
и, дополнительными свойствами:
объективная долговечность срока службы в различных температурно-влажностных режимах эксплуатации (клеевая композиция для стержневых соединений в диапазоне температур от -40 ⁰С до + 60 ⁰С служит не менее 50 лет, а ЭПИ-клеевые системы и полиуретановые клеи относятся к III типу клеев и проверенной длительной надежностью не обладают),
повышенная жесткость и воздухонепроницаемость несущих и ограждающих конструкций стен, выполненных из стержневого бруса с высотой профиля 25-50 мм, отсутствие необходимости усиления жесткости таких брусьев нагелями, за исключением угловых соединений,
конкурентная стоимость (себестоимость 18 500 — 19 000 руб /куб.м., клея используется меньше в 18-20 раз по сравнению с клееным брусом сопоставимого размера, не требуется дорогостоящее клее-наносящее оборудование, профиль выполняется смещением ламелей, а не механической обработкой),
эксплуатационная стоимость (не требуется поддерживать температурно-влажностный режим эксплуатации),
позволит занять 10-15% рынка деревянного домостроения.

Мой канал на Яндекс Дзен:https://zen.yandex.ru/id/5da82b1ff557d000ada867c9

Сайт компании