Соединение на клею. Виды клеев, конструкция соединений, особенности расчета клеевых соединений

Склеивание элементов деревянных конструкций позволяет устранить такой не­достаток древесины, как ограниченность сортамента, полнее использовать преимуще­ство древесины как конструкционного строительного материала. Клеевые соединения при качественном изготовлении являются почти идеальным средством соединения, по­добно сварке в металлических конструкциях.

Основные типы клеевых соединений заготовок для изготовления КДК (по пласти, по кромке, по длине) показаны на рис. 4.11. Соединение по пласти применяется для создания клееных деревянных элементов требуемой высоты сечения. Стыки досок по кромкам используются при изготовлении массивных большепролетных клееных дере­вянных конструкций с проектной шириной сечения элемента большей, чем ширина от­дельных досок.

Рис. 4.11. Клеевые соединения заготовок для изготовления клееных деревянных элементов: а - по пласта; б - по кромке; в - по длине в стык; г - по длине "на ус"; д ~ по длине на зубчатом шипе с выходом зубьев на пласти заготовок; е - по длине на зубчатом шипе с выходом зубьев на кромки заготовок

Для соединения досок (заготовок) по длине в настоящее время применяются зуб­чатые шипы по ГОСТ 19414-90. В зависимости от расположения шипов по отношению к пласти соединяемых заготовок различают три вида: В - вертикальное с выходом зубьев на пласти; Г - горизонтальное с выходом зубьев на кромки заготовок и Д - диа­гональное. Наибольшее распространение получили первые два вида (см. рис. 4.11,д,е).

Зубчатый шип одинаково хорошо работает на растя­жение, изгиб, кручение или сжатие.

Зубчатый шип характеризуется тремя параметрами: L - длина шипа; t - шаг ши­пов; b₁ - затупление шипа. Для сращивание заготовок по длины чаще всего использует­ся шипы со следующими параметрами: L=20 мм, t=6 мм,b₁=1 мм; L=32 мм, t=8 мм,. b₁=1 мм Для соединения клееных элементов под углом применяется шип со следую­щими параметрами: L=50, t=12, b₁=1,5. Таким шипом соединяются: ригель и стойка в карнизном узле клееных деревянных рам из прямолинейных элементов типа РДП, эле­менты двухшарнирных арок в коньковом узле (рис. 4.12).

Удельное торцовое давление запрессовки должно обеспечивать целостность со­единений при технологическом перемещении склеиваемых заготовок. Это давление ус­танавливается в зависимости от геометрических параметров зубчатых шипов, размеров поперечного сечения заготовок и породы склеиваемой древесины и не должно превы­шать следующих значений, в МПа: при L=20 мм - 10; при L=32 мм - 8; при L=50 - 4.В зубчатых шипах после запрессовки должен оставаться зазор S не более 5% L.

Равнопрочность, монолитность и долговечность кле­евых соединений в деревянных конструкциях могут быть достигнуты только применением, водостойких конструк­ционных клеев. Долговечность и надежность клеевого соединения зависят от устойчивости адгезионных свя­зей, вида клея, его качества, технологии склеивания,эк­сплуатационных условий и поверхностной обработки до­сок

Клеевой шов должен обеспечивать прочность соеди­нения, не уступающую прочности древесины на скалы­вание вдоль волокон и на растяжение поперек волокон. Прочность клеевого шва, соответствующую прочности древесины на растяжение вдоль волокон, пока еще не удается получить, поэтому в растянутых стыках пло­щадь склеиваемых поверхностей приходится увеличи­вать примерно в 10 раз косой срезкой торца на ус или на зубчатый шип.

Плотность (беспустотность) контакта клеящего ве­щества со склеиваемыми поверхностями должна созда­ваться еще в вязкожидкой фазе конструкционного клея, заполняющего все углубления и шероховатости, благода­ря способности смачивать склеиваемую поверхность. Чем ровнее и чище остроганы склеиваемые поверхности и чем плотнее они прилегают одни к другим, тем полнее моно­литность склеивания, тем равномернее и тоньше клее­вой шов. Деревянная конструкция, монолитно склеенная из сухих тонких досок, обладает значительными преи­муществами перёд брусом, вырезанным из цельного бревна, но для реализации этих преимуществ необходи­мо строгое соблюдение всех условий технологии инду­стриального производства клееных деревянных конст­рукций.

После отверждения конструкционного клея от сфор­мировавшегося клеевого шва требуется не только рав-нопрочность и монолитность, но и водостойкость, тепло­стойкость и биостойкость. При испытаниях разрушение опытных образцов клеевых соединений должно проис­ходить в основном по склеиваемой древесине, а не по клеевому шву (с разрушением внутренних, когезионных связей) и не в пограничном слое между клеевым швом и склеиваемым материалом (с разрушением погранич­ных, адгезионных связей)

 

Рис. 4.12. Клеевые соединения элементов деревянных конструкций под углом: а - в карнизном узле рам; б - в коньковом узле треугольных 2-шарнирных арок

Виды клеев

Клеевые содинения применялись давно, главным об­разом в столярных изделиях. В начале XX в. в Швей­царии, Швеции и Германии стали применять несу­щие деревянные конструкции, соединенные на казеино­вом клее. Некоторые из этих деревянных конструкций, надежно защищенные от увлажнения, сохранились до наших дней. Однако в полной мере удовлетворить тре­бованиям, предъявляемым к соединениям элементов не­сущих конструкций современных капитальных сооруже­ний, белковые клеи животного и тем более растительно­го происхождения не могли.

Решающее значение для современного индустриаль­ного производства клееных деревянных конструкций на новой технологической базе имеет развитие химии поли­мерных материалов и производства синтетических кле­ев. Синтетические полимерные материалы с запланиро­ванными свойствами позволяют обеспечить требуемые прочность и долговечность клеевых соединений. Поиск оптимального ассортимента конструкционных клеев и соответствующих режимов поточного производства кле­еных конструкций продолжается, но уже сейчас имеется набор синтетических клеев, которые позволяют соеди­нять деревянные строительные детали не только с дере­вом, но и с синтетическими полимерными материалами и даже с металлическими деталями.

В отличие от казеиновых и других белковых клеев синтетические конструкционные клеи образуют прочный водостойкий клеевой шов в результате реакции поли­меризации или поликонденсации. В настоящее время в основном применяют резорциновые, фенольно-резорциновые, алкилрезорциновые, фенольные клеи. Согласно СНиП П-25-80, выбор типа клея зависит от температурно-влажностных условий, при которых будут эксплуа­тироваться клееные конструкции.

Эластичность и вязкость клеевого шва особенно важ­на при соединении деревянных элементов с металличес­кими, фанерными, пластмассовыми и другими конструк­ционными элементами, имеющими температурные, уса­дочные и упругие характеристики. Однако использование эластичных каучуковых клеев в напряженных соеди­нениях как правило недопустимо из-за недостаточной прочности таких соединений и чрезмерной ползучести их при длительном нагружении.

Чем суше н тоньше склеиваемые доски, тем меньше опасность образования в них трещин..Если усушечное коробление недосушенных досок произойдет еще до от­верждения клеевого шва, но после прекращения давле­ния пресса, то склеивание будет необратимо нарушено, хотя возможно, что этот брак обнаружится лишь позд­нее, когда трещина раскроется по клеевому шву.