Клееный брус размеры: Размеры сечения профилированного клееного бруса

Содержание

Размеры сечения профилированного клееного бруса

При создании проекта деревянного дома всегда возникает вопрос о том, какой тип и сечение бруса необходимо выбрать. Материал может существенно повлиять на прочность, теплопроводность и влагостойкость строения. Именно поэтому важно обратить внимание на несколько характеристик бруса. Сегодня при строительстве коттеджей и жилых домов используются два вида стройматериала: цельный и клееный.

Цельные бревна производятся путем выпиливания из дерева. Второй тип бруса выполняется из досок, которые склеивают между собой. Дополнительно материал пропитывается антисептиками, благодаря чему крайне устойчив к гниению и разрушению. Смолы, которыми склеиваются доски, безопасны для здоровья, так как не выделяют опасных испарений. Второй тип пиломатериала является предпочтительным, ведь он имеет более продолжительный срок эксплуатации.

Сечение профилированного клееного бруса должно выбираться в зависимости от предназначения постройки (для постоянного или временного проживания), площади и природных условий в регионе.

Достоинства материала

Брус прекрасно подходит для загородных домов и коттеджей, так как имеет несколько важных преимуществ:

Хорошая теплоизоляция.
Постройки не требуют дополнительного утепления.
Брус позволяет строить сложные архитектурные сооружения. Материал может иметь практически любую длину, что значительно упрощает процесс возведения дома.
Экологичность постройки, так как балки изготавливаются из дерева. Высокая прочность. Деревянные бревна производятся из наиболее крепких пород дерева.

Советы по выбору размера

Сечение клееного профилированного бруса чаще всего выбирается в зависимости от предназначения постройки:

Для хозяйственных сооружений достаточно размера 100-150 мм.
Для летних коттеджей можно выбрать материал небольшой толщины. Стена дома должна составлять примерно 160-180 миллиметров – это будет самым оптимальным вариантом.

Для круглогодичного проживания в доме из клееного бруса необходимо выбирать больший размер сечения – примерно от 250 мм. В ином случае потребуется дополнительная теплоизоляция жилища. Кстати, большая толщина балок может использоваться даже для высоких построек в несколько этажей.
Максимальный диаметр материала практически не ограничен. Однако брус толщиной больше 380 мм не практичен в использовании.

Для расчета сечения материалов применяется специальная формула: S=Kt×R. Kt – это коэффициент, которым обозначается теплопроводность материала. Он меняется в зависимости от типа древесины. R – коэффициент, которым обозначается сопротивление теплоотдачи стен дома. Эта цифра меняется в зависимости от региона строительства. Однако на практике числовое значение часто заменяют на коэффициент перепада температур окружающей среди и внутри помещения. Связано это с тем, что при использовании стандартной формулы получаются очень большие значения толщины. На практике стройматериал размером 350 или 400 мм не используют ввиду его непрактичности и дороговизны. Несложный подсчет поможет выбрать необходимый размер бревен, что позволит добиться требуемой теплоизоляции и прочности строения. Как вы понимаете, для холодных и ветреных регионов придется выбрать клееный брус большого сечения – 250-280 мм. Для теплого климата подойдет материалов размеров 150-200 мм.

Какие критерии стоит учесть?

Выбор строительного материала может зависеть не только от предназначения дома и природных условий. Одним из дополнительных критериев подбора сечения является создание хорошего микроклимата внутри помещения. Для того чтобы в доме постоянно поддерживался определенный температурный режим и циркуляция воздуха, нужно рассчитать возможную теплопотерю.

Толщина бревен выбирается исходя из требуемой площади коттеджа. Также важным фактором определения сечения бруса является его стоимость. Нужно помнить, что толщина материала может стать причиной значительного увеличения цены на строительство. Важное требование – нужно подобрать размер брусьев на стадии составления сметы. Кстати, не забывайте о том, что потребуется выбрать размер балок для перекрытий.

Лучше использовать меньшую толщину, чем для стен – подойдут бруски размером 50-100 мм. Заказать строительство дома из клееного бруса вы можете в нашей компании «Промстройлес» в Санкт-Петербурге. Специалисты фирмы помогут подобрать оптимальные стройматериалы для постройки любого типа.

50х50 и 100х100, 130х130 и 150х150, 200х200 и 400х400, брус других размеров, возможная толщина и длина

Необходимо знать все о размерах клееного бруса, о продукции размером 50х50 и 100х100, 130х130 и 150х150, 200х200 и 400х400. Необходимо проанализировать также брус других размеров, возможные толщину и длину. Отдельная значимая тема – правильный выбор бруса для строительных работ.

Требования к габаритам

Размеры клееного бруса гораздо важнее, чем может представляться поначалу. От них зависит применение материала в конкретных случаях. Параметры пиломатериалов жестко закреплены в ГОСТ 8486-86. Там наряду с линейными габаритами приводятся еще и сведения о допустимом разбросе этих свойств; нормируются и высота, и ширина, и длина. Допустимые отклонения от плоскости не превышают 5 мм.

Измерение габаритов бруса тоже стандартизировано. Длину замеряют по наименьшему промежутку, разделяющему торцы. Ширина может быть отмерена в любом произвольном месте. Единственное ограничение – точка замера должна находиться минимум в 150 мм от торца. Сечения и другие параметры определяются в официальном описании каждой модификации.

Необходимость знать все эти параметры связана с тем, что клееный брус применяется очень широко. Востребованность этого материала неуклонно растет. Подобный материал легко монтируется и отличается привлекательными техническими характеристиками. Для его получения разрешено применять лишь наиболее качественную древесину. Клееный брус применяется и для создания тяжелых общественных и производственных зданий, а не только для частного строительства.

Применяют брус:

Ключевые параметры занесены в ГОСТ 17580-92. Там указаны еще базовые нормативные параметры и описания клееного бруса. Уточнение необходимых сведений можно вести по ГОСТ 20850-84.

Все сечения приводятся с так называемыми припусками. Учитываются также сортаменты, технологические требования.

Стандартные размеры

Габариты бруса, изготавливаемого из сосны:

по ширине от 8 до 28 см;
по длине от 6 до 12 м;
по высоте от 13,5 до 27 см.

Поперечные сечения определяются всегда с учетом климатических свойств местности. Необходимо заботиться об обеспечении оптимального микроклимата в помещениях. Крайне редко используются бревна диаметром ниже 19 см. На конкретные габариты сильно влияют особенности склеиваемых ламелей. По этой причине каждый производитель предлагает собственный размерный ряд.

Клееный брус 200х200 мм в длину часто достигает 6 м. Поэтому полное его официальное наименование часто – 200х200х6000 мм. С помощью такого материала могут сооружать:

двухэтажные дома каркасного типа;
гостиничные комплексы;
туристические и развлекательные объекты различного рода;
прочие коммерческие сооружения.

Брус подобного размера находит применение в строительстве частных жилищ в средней климатической зоне. По сравнению с простыми строгаными решениями он гораздо теплее, уверенно справляется даже с довольно суровыми морозами. К сведению: в северных регионах РФ лучше использовать более толстые материалы, с дополнительным слоем 40-45 мм. Аналогичные модели с увеличенной высотой используют в серьезных архитектурных проектах; их длина может достигать 12-13 м, и такие версии куда прочнее цельного древесного материала. В основном используют сосновую и еловую древесину, лишь в элитных конструкциях бывает нужно применять кедр и лиственницу.

В некоторых случаях есть смысл применять брус сечением 100х100 мм, который нужен главным образом для второстепенных сооружений. Его используют еще и для возведения перегородок, каркасных стен.

А также можно настилать пол и сооружать дачные домики, невысокие колонны.

Большие перспективы имеет применение бруса 50х50. Да, из-за ограниченного размера он не способен перенести существенные нагрузки, но есть немало случаев, когда такая проблема несущественна. Единственное ограничение – нельзя применять такой материал в качестве балок и несущих элементов конструкций. Поскольку подобные изделия склонны растрескиваться, допускается применение для них исключительно высушенной древесины.

Изредка встречается брус еще меньшей величины – 40х40 мм. В строительстве такой материал почти не имеет перспектив, однако он находит применение в:

изготовлении мебели;
получении дизайнерских перегородок;
формировании домиков для домашних птиц и мелкого скота.

Довольно многие фирмы предлагают еще и клееный брус 40х80 мм. Он отличается куда большей механической надежностью по меньшей мере в одной из плоскостей. Что касается бруса 60х60, то он используется и в строительных целях, и для различных вспомогательных конструкций. Из него легко сделать, к примеру, перегородку для мансарды или различную садовую, дачную мебель.

Иногда находит применение и брус 70х70 мм. От предыдущей версии он отличается повышенной механической надежностью и стабильностью. Квадратное решение существенно повышает эстетические характеристики изделий.

Внимание: для обрешетки такая конструкция непригодна. Причины – как чисто практическая (слишком крупный размер), так и финансовая (высокие цены в сравнении с обычной рейкой).

Спросом пользуется и брус 80х80 мм. Такое сечение обеспечивает еще большую надежность, чем в предыдущем случае. В большинстве случаев применяют сосновую конструкцию. Но решения на основе дуба тоже имеют свою нишу – они применяются там, где критически важны прочность и устойчивость. Если даже таких параметров совершенно недостаточно, надо выбирать брус 90х90.

Модели 100х200 можно применять уже даже для серьезных фундаментных работ. Допускается также их использование для перекрытий в домах, сараях и других крупных постройках. Балки из лиственницы или дуба могут послужить неплохой опорой для капитальных стен из бруса 150х150 (150х150х6000) или 180х180 мм. Иногда их пускают и на каркасные конструкции. В потолочном перекрытии это решение неплохо, а вот для пола оно избыточно тяжеловесно и дорого.

Клееные балки величиной 120х120 также являются неплохим вариантом, по мнению ряда специалистов. Важное преимущество – подобный размер описан в ряде технических условий. Потому проблем с использованием не должно возникать. Но по соображениям надежности все чаще предпочтение отдают моделям 120х150, 130х130.

А некоторые фирмы предлагают даже продукт 185х162; популярен он и у сибирских лесопереработчиков, потому что такие вещи визуально красивы.

На основе бруса 240х240 мм можно сооружать летние дома и дачные постройки. Во всяком случае СНиП по тепловой защите зданий позволяет это делать даже для Ленинградской области. В средней полосе и Подмосковье проблем тем более возникать не должно. Правда, есть одно уточнение – это достижимо лишь при использовании качественных негорючих утеплителей эффективной толщиной не менее 100 мм. Необходимо будет еще и проконсультироваться со специалистами.

Часть людей выбирает для сооружения своих жилищ брус 200 на 270 мм длиной 8 метров. Или даже увеличивает требуемые показатели до 205х270. Этого вполне достаточно, чтобы возвести хорошую одноэтажную постройку. Можно без труда обеспечить большую (вплоть до 3,2 м) высоту потолка. Рекомендованный строительными стандартами уровень нагрузки не будет превышен.

Более крупные виды бруса, что немаловажно, следует применять только с привлечением профессионалов, а не самостоятельно. Речь идет о брусе:

Какой брус выбрать для строительства?

Клееный брус делится на 3 группы:

предназначенный для сооружения капитальных стен;
предназначенный для сооружения утепленных капитальных стен;
изделия для получения разнообразных конструкций.

Последняя группа так же неоднородна, в нее входят:

оконный;
прямой;
выгнутый материал;
балки перекрытий;
прочие изделия.

Строительство зимних домов должно вестись на основе типового бруса. Его сечение должно составлять минимум 1/16 всей протяженности пролета. Сечение по норме равно:

18х20;
16х20;
20х20 см.

При этом длина конструкций составляет 6 либо 12,5 м. Такие материалы отлично подойдут для сооружения частных жилищ какого угодно размера. Даже сравнительно высокая цена не мешает их использованию. Можно экономить средства на отоплении. Чем толще брус, тем выше его теплосберегающие качества, однако это сильно удорожает изделия.

А вот высота конструкций практически никак не связана с их практическими свойствами. Разница только в том, что число венцов будет меньше. В результате эстетическое восприятие здания улучшится, а затраты на его сооружение немного вырастут. Длина должна подбираться с учетом соображений целостности бруса. Недопустимо оставлять стыки в низовом венце и обвязке стен, а также при сооружении межэтажных перекрытий и перекрытий чердаков.

Технические условия предписывают, что балки перекрытий могут иметь ширину от 9,5 до 26 см, а высоту от 8,5 см до 1,12 м. Клееный брус для оконного строительства может иметь такие габариты:

8х8;
8,2х8,6;
8,2х11,5 см.

Куда больше допустимое разнообразие стеновых моделей (в миллиметрах):

140х160;
140х240;
140х200;
170х200;
140х280;
170х160;
170х240;
170х280.

Обычный клееный брус делится на строганую и нестроганую группы. Второй тип нужен там, где не принципиально проведение обработки поверхности. Брус – это все, что больше 100 мм. При меньших толщинах употребляется термин «брусок».

В ситуациях, когда надо сделать что-то массивное, применяют сечения 150-250 мм.

Все о размерах клееного бруса смотрите в видео ниже.

Размеры сечения бруса: клееный, профилированный, деревянный

Построить дом за городом, из экологически чистого материала – это не мечта, а вполне осуществимая реальность. Только стоит правильно подобрать стройматериал, и рассчитать его необходимое количество. Поскольку, все большую популярность приобретают дома из бруса, стоит узнать о его свойствах, надежности, применении, и разновидностях. Одним из главных параметров, при выборе этого материала называют сечение, а вторым по значимости — размер. Разное качество исполнения, и несомненные достоинства каждого вида, найдут своих поклонников на строительном рынке.

Размеры сечения

Краткий обзор будут сопровождать фото, для лучшей демонстрации изложенного материала.

О чём пойдет речь:

Прямоугольный брус

Деревянный брус – это бревно, равно обрезанное по четырем сторонам. Размеры сечения деревянного бруса стандартны, и напоминают либо квадрат, со сторонами 15 на 15 см, либо прямоугольник, с 15 на 20 см соответственно. Его преимуществами являются:

Невысокая цена;
Постоянное наличие на любом строительном рынке;
Легкий монтаж;
Возможность самостоятельно провести отделку сторон при необходимости;
Абсолютная сочетаемость с любым видом утеплителя и уплотнителя. Все излишки последнего, в момент строительных работ, легко удаляются ножом.

Однако, необходимо помнить, что этот вид стройматериала не просушивают тщательно и не обрабатывают антисептиком перед продажей. Поэтому грибок, влажность, и последующее за строительством ожидание на усадку, займет время, и потребует дополнительных финансов от покупателя.

Профилированный брус

Профилированный брус – более аккуратный аналог предыдущего. Все размеры четко соблюдаются еще в момент производства, отслеживается форма изделия и параметры, указанные заказчиком. Вид более презентабельный, поверхность идеально отшлифована. Размеры сечения профилированного бруса разнятся, в зависимости от массива, из которого его изготавливают. В мини-таблице указаны основные размеры сечения:

	сосна или ель	осина	лиственница
влажный брус	150*150	150*200	200*200

сухой брус	140*140	140*188	190*188

Края профилированного бруса обточены с выемками и пазами, которые впоследствии придают, соединению элементов конструкции, необходимую плотность. Вся постройка будет надежно закреплена на самом раннем этапе.

Вариация уплотненная

Клееный брус – это материал, который изготавливается путем склеивания ламелей, что в итоге выигрышно отражается на сроках для усадки строения. Погрешности с таким материалом меньше, прочность здания обеспечена. Размеры сечения клееного бруса – (100*100), (150*150), (200*200). Эти параметры считаются основными, но под заказ возможны варианты изготовления. Длина деревянной балки также должна быть указана заказчиком.

Преимуществами этого вида стройматериала являются следующие показатели:

отсутствие усадки, даже по прошествии времени;
отсутствие деформаций;
исключено появление грибка, и иных заражений древесины;
подходит для проектов высокой технологической сложности.

Качественная имитация

Имитация бруса используется для отделочных работ, в основном, внутри дома. Эти ламели хорошо просушены, изготавливаются из разных пород деревьев. Стоят намного меньше, чем брус, но определить где подделка, после применения фальш-панелей, визуально очень сложно. Имитация легко монтируется, благодаря системе шипов и пазов. Сами доски тонкие, поэтому лучше поддаются пропитке.

Как следствие, не подвержены воздействию влаги и грибка. Имитировать могут даже ценные породы древесины, определить на глаз различие, будет очень трудно. Гасит звуки, обладает теплоизоляцией и стабильными размерами. Визуально расширяет пределы комнаты, за счет гладкой поверхности, а также на фальш-панель легко устанавливать светильники или иные элементы декора.

Итог

Какой вариант выбрать для строительства — решать самими хозяевам. Внимательно относитесь к выбору материала, рассчитывайте требуемое количество и обращайтесь за помощью к профессионалам. Построить дом из бруса можно очень быстро, но не стоит экономить на качестве материала и обработки. Обращайте внимание на все вышеуказанные параметры.

Клееный брус: размеры и характеристика, цены

Благодаря современным технологиям в области переработки древесины, клееные материалы изготавливаются с максимальным сохранением природных качеств дерева. Яркими представителями готового продукта являются стропила, балки перекрытий, стеновой брус и прочее. Также как и другие изделия для клеевых материалов существуют свои нормы и стандарты, гарантирующие эффективность производственных работ и дальнейшее их использование.

Технические характеристики

Гост под номером 17580-92 включает в себя общие положения, включающие в себя ряд технических вопросов, описаний и нормативов к состоянию данного стройматериала. Дополнительное положение 20850-84 прописывает стандарты всех клееных деревянных конструкций. Здесь же можно найти рекомендательные изложения о параметрах.

Геометрические размеры клееного бруса (стенового профилированного и непрофилированного):

ширина от 80 до 380 мм;
высота от 80 до 240 мм;
длина, минимум 1 000, максимум 12 000 мм.

Размеры из ели и сосны:

длина 6 000, ширина от 80 до 280, высота от 135 до 270 мм;
длина 12 000, ширина от 80 до 280, высота 135-270 мм.

Размер сечения бруса клееного, равно как и других подобных деревянных конструкций назначают с увязкой их с необходимыми припусками на механическую обработку и сортаментами. Выбор толщины осуществляют с учетом и наружной температурой конкретного региона и внутреннего микроклимата помещений, что, так или иначе, сказывается на общей стоимости возведенного здания. Внешний вид несущей конструкции формируется в зависимости от параметров сечения: овальное, прямоугольное и прочее. Как правило, диаметр материала по минимуму составляет 190 мм.

К стропильной системе и балкам перекрытий предъявляют не менее жесткие требования, что и к несущей конструкции. Они должны выдерживать серьезные нагрузки, иметь хорошую гидроизоляцию, быть долговечными. Клееный брус различных размеров применяется и для этих целей: стандартное сечение для балки в идеале составляет не менее 1/16 от ширины пролета. Для возведения деревянных сооружения в основном актуальны параметры 180х200, 160х200, 200х200 и длина 12,5; 6 м.

Главным достоинством бруса является его длина. Ограничения в данном случае отсутствуют. Стропила, балки и другие деревянные элементы могут изготавливаться любой длины. Дополнительные преимущества: использование в производстве безопасных клеевых систем, наличие высоких теплотехнических качеств. Готовое изделие сохраняет свои геометрические формы на протяжении всего эксплуатационного срока, обладает повышенной огнестойкостью, сейсмостойкостью и прочностью. Усадку возведенные стены практически не дают, благодаря чему отделку можно выполнять сразу после завершения строительных работ.

Средние цены

Наименование	Параметры	Стоимость
Клееные балки. Ель, сосна. Длина до 12000 мм	Высота 120-160, ширина 80-240	16 350
Стеновой клееный брус (погонаж). Ель, сосна. Длина до 12 м	Высота 140-160, ширина 80-240	16 350
Стеновой аналог с раскроем	Высота 230, ширина 125-235	21 700

Дата: 7 ноября 2013

размеры материала и его достоинства

Содержание статьи

При начале строительства дома необходимо определиться с видом материала, который будете использовать. Клееный брус размеры имеет различные, поэтому можно подобрать именно тот, который нужен именно вам. При использовании этого материла постройка прослужит длительное время, поэтому это самое оптимальное вложение.

Клееный брус является самым высокотехнологичным строительным материалом из древесины. Его хорошее качество и простота в эксплуатации сказалась на его стоимости. То есть стоимость высокая, но она себя оправдывает.

Размеры клеевого бруса

Клееный брус, как и другой строительный материал, имеет различные размеры и свои характеристики. Брус разных размеров можно использовать для определенного строительства.

Выделяют следующие размеры клееного бруса:

140х160. Брус производится из 4 ламелей и выделяет 3 клеевых шва. Рекомендуется использовать этот вариант строительства дома для сезонного проживания. Стены, изготовленные из этого сечения, обеспечивают эксплуатационные характеристики строения в пределе температуры от -15 до +35⁰ C. Данный брус можно комбинировать с лиственницей, сосной и кедром. В этом случае лиственница будет расположена снаружи, затем ламели и внутри кедр.
140х200. Изготавливается из 5 ламелей и различает 4 клеевых шва. Рекомендуется использовать для строительства жилого помещения с постоянным проживанием. Эксплуатация может проходить при температуре от -25 до +45⁰ C. Комбинирование возможно в случае «лиственница-сосна-кедр». Тогда лиственница будет расположена на улице, затем 3 ламели из сосны и внутри кедр.
160х160. Производится из 4 ламелей и имеет 3 клеевых шва. Рекомендован для строительства объектов сезонного проживания. Температура эксплуатации от -15 до +35⁰ C.
160х200. Выполнен из 5 ламелей, и есть 4 клеевых шва. Предназначен для домов постоянного проживания. Температура эксплуатации от -25 до +40⁰ C.
180х180. Имеет 3 клеевых шва и выполнен из 4 ламелей. Предназначен для строительства домов с сезонным проживанием. Эксплуатация возможна при температуре от -15 до +40 градусов. В данном случае можно комбинировать. Ламель выполняется из лиственницы и устанавливается снаружи, затем идет 2 ламели из сосны и кедр.
180х200. Брус изготавливается из 5 ламелей и выделяет 4 клеевых шва. Предназначен для строительства жилых домов и коттеджей с постоянным проживанием. Эксплуатация происходит при температуре от -25 до +40⁰ C. Имеется возможность скомбинировать. Например, ламель из лиственницы устанавливается снаружи, затем идет 3 сосны, а в конце кедр.

Вес клееного бруса составляет около 480 кг, а обычного — 700 кг, разница такая получилась из-за просушки. Даже если материал берется одинаковый (размер, вес, плотность), то после просушки будет такая разница. Обычный брус более влажный, поэтому при использовании клееного конструкция будет более легкой, и не потребуется установка сложного фундамента.

Финский и немецкий профиль

Перед постройкой помещения необходимо определиться не только с размером выбранного бруса, но и с профилем. Различают 2 профиля:

Финский или скандинавский. Простой в эксплуатации, имеет 2 боковые шипа и паза для них. При соединении образуется плотное закрепление, а контакт происходит в области шипов и пазов, при этом посередине останется место для утеплителя. Этот профиль хорош тем, что он прост в сборке, и в нем отсутствуют проблемы с соединением в случае, если древесина изменяет свое состояние (разбухает). Недостатков у него немного, например, то что нужно использовать утепляющий материал. Однако благодаря большому количеству достоинств он завоевал свою популярность у застройщиков в постройке финских домов. А финские дома пользуются большим спросом.
Немецкий. Соединение немецкого профиля происходит в виде гребенки. Используется клееный брус без добавления утепляющих материалов, из-за чего пользуется большой популярностью. Он обеспечивает очень плотное соприкосновение друг с другом при соблюдении всех правил установки. К недостаткам относится то, что при работе на строительной площадке он может намокнуть и разбухнуть, из-за этого потеряется плотность. Также возможно неплотное крепление, расклеивание из-за соединения набухшего бруса. Поэтому для качественной, быстрой и легкой работы необходимо держать и работать с ним исключительно в сухом месте.

Эти виды различаются по способу установки и используются для строительства различных домов.

Достоинства бруса и домов из него

Как и у любого строительного материала, у клееного бруса имеются свои достоинства. К нему относятся следующие:

самая лучшая, экологически чистая и безопасная финская клеевая ЭПИ система Киилто;
возможна эксплуатация при влажности до 10% и геометрии доски;
имеются особенные техники узлов крепления;
большой выбор сечений;
большая энергоэффективность;
прочная сердцевина, которая служит гарантом прочности, надежности и долговечности;
материал хорошо переносит все погодные условия.

При использовании клееного бруса для постройки жилого дома необходимо знать, что материал полностью экологически чистый. Дом будет обладать естественным воздухообменом и поддерживать оптимальный микроклимат. С помощью бруса возможна реализация любых задуманных проектов.

Также отмечаются:

простота в эксплуатации;
устойчивость к деформации стен;
долговечность;
высокая звукоизоляция;
экономия на внутренней отделке стен;
высокая теплопроводность;
можно выбрать экономичный вариант.

Благодаря устойчивости к усадке можно в короткие сроки возвести новый дом.

К минусам относятся только материалы, которые имеют дефекты. В основном такие продают в сомнительных строительных магазинах по низкой цене.

Заключение

Подводя итоги, отметим, что, исходя из преимуществ клееного бруса, можно выбирать для строительства именно его. Постройка не займет длительного времени и прослужит долгий срок.

Но из-за стоимости мало кто может позволить себе данный материал. Однако следует знать, что после его приобретения можно сэкономить на внутренней отделке помещения. А за счет того, что материал экологически чист, он подойдет для постройки сауны, жилого дома и так далее.

Какой размер бруса выбрать для строительства дома.

Не знаете, какой размер бруса выбрать при строительстве дома? А ведь этот показатель имеет большое значение. Если информация актуальна для вас, читайте и найдёте все необходимые ответы.

Люди, мечтающие об экологичном жилье, сталкиваются с множеством нюансов, которые влияют на эксплуатационные свойства здания. Ещё на этапе проектирования деревянного коттеджа владельцы задаются вопросом: какой размер бруса лучше подходит для строительства тёплого, комфортабельного дома?
Ведь главные качества, которыми должно обладать жилое помещение, это хорошая теплоизоляция и влагоустойчивость, а зависят они от таких критериев, как:

1. Плотность бруса в зависимости от породы древесины:

лиственница;
сосна;
ель;
дуб.

2. Вид древесины по технологии производства:

оцилиндрованное бревно;
профилированный пиломатериал;
клееный брус.

3. Способ просушки сырья:

камерный метод — горячим воздухом;
естественным путём.

4. Толщина бруса:

50 мм;
100 мм;
150 мм;
200 мм;
250 мм.

Какой бы материал ни использовался, например, клееный брус из лиственницы камерной сушки при строительстве коттеджа, необходимо правильно выбрать его размеры. Ведь это отразится на комфортной температуре внутри помещения.

Для того чтобы понять, какой толщины брус лучше подойдёт для строительства вашего дома, можно воспользоваться формулой:

S = R * Kt
S — толщина пиломатериала;
R — коэффициент теплопередачи стен определённого региона;
Kt — показатель теплопроводности, зависящий от породы дерева.

Все значения можно найти в соответствующем справочнике.
Вычислим необходимый показатель толщины для возведения дома в Московской области на примере вышеупомянутого клееного материала из лиственницы:

S = 1, 26 * 0, 18 = 0, 23

Получаем оптимальные размеры сечения клееного бруса 230×230. Можно использовать пиломатериал толщиной 200 мм с применением утеплителя 50 мм.

Каких размеров бывает пиломатериал

Важными показателями при выборе являются высота и ширина бруса, их также называют толщиной или сечением. Длина влияет на расход стройматериала, она зависит от размеров дома. Разделяют следующие формы пиломатериала:

квадратный;
прямоугольный;
многогранный;

Стандартные размеры бруса, используемые для строительства дома или др. построек:

Как правильно выбрать размер пиломатериала

Выбирать размер бруса для строительства необходимо, в первую очередь, по предназначению материала: дома, дачи, бани, др. постройки и отделочные работы. Во вторую, от климата региона:

В средней полосе Урала при возведении дома для постоянного круглогодичного проживания в основном выбирают брус 200×200. Материал с таким сечением обладает достаточной прочностью и теплоустойчивостью. Кроме того, он выдерживает все необходимые нагрузки при благоустройстве жилья: крепление оборудования и мебели. В южных регионах строят дом из бруса 150×150 или используют брус 180×180, этого достаточно при мягких климатических условиях. Северные жители выбирают более дорогостоящий и широкий пиломатериал с габаритами 250×250, имеющий оптимальные характеристики для самых холодных зим. Не стоит экономить на строительстве коробки будущего дома. Ведь чем толще стены, тем они будут более устойчивы к низким температурам и ветрам. Не стоит забывать об утеплителе между звеньями. Длина выбирается в зависимости от проекта здания.
При строительстве дачных домиков, которые рассчитаны на летний отдых или работы в огородный сезон, используют брус 150x150x6000 или 120x120x6000, в зависимости от времени пребывания и масштабов строения.
Для построек хозяйственного назначения выбирают более практичный и недорогой брус 100×100. Длина обычно берётся 2–4 м. Такие размеры заказываются при строительстве сараев, стаек для животных. Для бань или саун применяется брус 100×150. Такие же габариты пиломатериала используются при возведении стен и перегородок внутри дома.
В качестве стропильных конструкций, перекрытий пола или потолка, а также в каркасном возведении дома используется брус 50×100. Максимальная длина пиломатериала может достигать 12 м.
Лидером продаж на строительном рынке является брус 40×40, применяемый для перекрытия полов, потолков, кровли, каркасов, для изготовления мебели, для отделочных работ. Он также применяется при создании архитектурных строений, скверов, парков, детских площадок. При ремонте используется как брус 40×40, так и брус 50×50.

Длина стройматериала не имеет определённых рамок, в каких-то случаях возможно наличие стыков. Однако в обвязке стен и при перекрытии этажей важно использование цельной строительной единицы. При укладке сруба также необходимо, чтобы каждая из стен имела по несколько монолитных брусьев. В любом случае производитель учитывает пожелание клиента и может изготовить материал с наиболее подходящими размерами.

Среди частных застройщиков пользуется спросом дом из бруса 9×9, полезной площади в таком жилище от 100 до 150 кв. м. Строение возводится одноэтажным, двухэтажным или мансардным. Дом из бруса 9×9 может стать постоянным местом жительства для семьи из 4 человек. Наряду с такими проектами, популярны также малогабаритные постройки из бруса 6×6. Это экономичный вариант без сложных конструкций. Общая площадь помещения составляет 50–70 кв. м. По такому проекту возводятся дачи или небольшие жилые домики, они могут быть выполнены в один этаж или с мансардой. Строятся срубы из различного типа древесины.

Рассмотрим, как влияет на теплопроводность дома размер клееного или профилированного бруса.

Выбор сечения клееного бруса

Этот пиломатериал производится путём склеивания чередующихся по направлению волокон. Он изготавливается из обработанного, просушенного сырья. Поэтому такой брус имеет отличные характеристики: хорошая плотность, высокая изоляция, отсутствие деформации, незначительная усадка. Используя клееный пиломатериал при строительстве, можно рассчитывать на его исходные размеры, которые не изменятся с течением времени.

Цены на клееные брусья самые высокие, поэтому нужно выбрать наиболее подходящий размер для строительства хозяйственных построек или дома. Производители предлагают пиломатериал толщиной от 40 до 270 мм. Сечение клееного бруса классифицируется по его назначению:

Для стен используется материал высотой от 140 до 170 мм, шириной от 160 до 270 мм, длина берётся в зависимости от проекта здания.
Для перекрытия полов и потолков показатель высоты обычно составляет 100–150 мм, толщины — от 100 до 250 мм.
Для монтажа окон средние размеры бруса, применяемые в строительстве — 80×85, 80×115.

Выбор сечения профбруса

Пиломатериал изготавливается из цельного сырья или путём склеивания ламелей. Он выпускается в следующих конфигурациях профиля: финский, гребёнка, двойной, тройной и др. Благодаря прочной стыковке конструкции стены не будут пропускать влагу, ветер и холод.

Производится профилированный брус по стандартным размерам начиная от 100×100, заканчивая 250×250, длина одной единицы чаще всего составляет 6 м.

Классификация по сечению профбруса:

Брус 100×100, 100×150 предназначен для хозяйственных построек, веранд, бань. Материал такого размера имеет профиль: два шипа, два паза.
2. Брус 150×150, 150×200 подходит для дачных домиков или постоянного проживания в южных районах. Для таких габаритов используется профиль гребёнка, который защищает строение от ветров и влаги.
Брус 200×200 самый распространённый в строительстве жилых домов. Здание из такого пиломатериала будет надёжно защищено от промерзания и проникновения холодного воздуха за счёт технических характеристик профиля. Он имеет конструкцию из 3–4 шипов и пазов.

Цена устанавливается за кубометр материала. Чем толще брусья, тем меньше их в кубе:

В строительной индустрии представлен широкий размерный ряд брусьев разного вида и пород. Необходимо совершить грамотный подход к данному вопросу, произвести свои расчёты в зависимости от назначения и проекта постройки, чтобы избежать переплат и негативного воздействия погодных условий. При правильном учёте всех критериев «погода в доме» вас будет только радовать.

Размеры бруса для строительства дома – оптимальная длина и сечение

Размеры бруса для строительства дома

При сооружении деревянного дома важно определиться с размерами используемого строительного материала (бруса, бревна). От этой характеристики находятся в сильной зависимости толщина стен и объем требуемого пиломатериала. В свою очередь, эти два параметра оказывают влияние на:

степень теплоизоляции стен (она снижается при уменьшении их толщины),
общий вес дома (он повышается при увеличении размера бруса, что требует использования более прочной и массивной фундаментной конструкции),
стоимость стройматериалов (меньший по размерам брус дешевле).

Получается, что при увеличении (уменьшении) по ширине размера бруса для строительства дома, его теплоизоляционные качества улучшаются (ухудшаются), а стоимость – повышается (снижается). Таким образом, между собой все эти величины сильно и однозначно взаимосвязаны. Поэтому в общем случае выбор подходящей толщины бруса сводится к определению его минимального значения, способного обеспечить требуемый коэффициент теплоизоляции.

Размеры производимого профилированного бруса

Стандартами для деревообрабатывающих производств установлены следующие величины для ширины сечения профилированных брусьев: 100 мм, 150 мм, 200 мм (большие значения используются редко). Высота же их может составлять 150 мм или 200 мм. Самыми распространенными размерами бруса для строительства дома являются следующие числовые комбинации (первое число – высота, второе – ширина, в миллиметрах):

Какой размер бруса лучше для строительства дома

Брус 100х100 мм при возведении жилых домов может использоваться во внутренних конструкциях. Также его целесообразно использовать для сооружения:

пристроек,
сараев,
веранд,
бань,
складов и других нежилых построек.

Брус 150х150 мм без дополнительной отделки может быть использован в домах, предназначенных для проживания в районах с теплым или умеренным климатом. При низких температурах его теплосохраняющие свойства резко ухудшаются. Выходом может быть оснащение дома эффективными системами утепления и обогрева, позволяющими круглогодично проживать в нем.

Брус 200х200 мм – это подходящий строительный материал для деревянного дома, в котором планируется постоянное проживание. Такая толщина стен является достаточной для поддержания в комнатах стабильных температурных условий, регулируемых отопительными и вентиляционными или кондиционирующими системами. Оптимальным же вариантом можно считать использование при постройке дома брусьев высотой 200 мм и толщинами 100 мм (внутренние перегородки) и 200 или 150 мм (внешние стены).

Выбор, какой размер бруса лучше для строительства дома – 150 или 200 мм, осуществляется путем анализа в регионе стоимости необходимого объема стройматериала. При этом следует учитывать, что стены толщиной 150 мм практически всегда требуют утепления. Поэтому их стоимость является суммой цен необходимых объемов пиломатериалов, теплоизолятора и отделочного материала. Для точности можно прибавить и оплату за их монтаж. Сравнение вычисленных цен на разные размеры бруса для строительства дома, позволит выбрать наименее затратный (в отношении финансов) вариант.

Почему размер профилированного бруса важен

Рассмотрим 2 варианта неправильного выбора профилированного бруса для внешних стен дома: вместо толщины 150 мм – 200 мм, и наоборот. В первом случае получится перерасход пиломатериала, что приведет к необоснованному увеличению затрат. Кроме того, дом из брусьев большего размера будет тяжелее и, соответственно, потребует усиления фундаментной конструкции (что также повышает его стоимость).

Во втором случае необходимо будет приобрести и смонтировать термоизоляционный слой. Дополнительно он потребует финишной отделки (а при внешнем утеплении и гидроизоляции). Альтернативным решением может быть оборудование дома вспомогательными обогревательными приборами, но в этом случае возрастут расходы за энергоноситель (уголь, электричество, дизельное топливо и др.). Вывод: неверный выбор размеров профилированного бруса для строительства дома всегда приводит к дополнительным финансовым затратам, в сравнении с оптимальным вариантом.

Толщина бруса для дома: выбираем оптимальный вариант

Какая должна быть толщина стен в доме

Как правильно рассчитать толщину стен деревянного дома

При строительстве деревянного дома толщина стен влияет на 3 параметра:

Прочность стены и устойчивость конструкции. По всем расчетам, для строительства двухэтажного коттеджа из дерева достаточно толщины несущих конструкций 160 мм.
Шумоизоляция. По сравнению с кирпичом и блоками дерево выигрывает, поэтому мы получаем неплохую защиту от шума даже при минимальной толщине стен.
Теплоизоляция. Это главная причина споров среди заказчиков домов из клееного и строганого бруса, бревна. Именно для повышения теплоизоляции производится клееный брус толщиной 175, 200 и 240мм.

Идеальная ситуация для строителя и будущего владельца — построить дом из однородного материала без дополнительной теплоизоляции. Но для этого необходимо правильно рассчитать параметры стены.

Толщина стен дома из бруса по стандарту

В СП 50.13330.2012 указаны подробности расчета тепловой защиты зданий. Формул в своде правил много — расчет перекрытий, напольного покрытия, внешних и внутренних стен, зависимость от климатической зоны, полный комплект для определения характеристик постройки. Но нас сейчас интересует только вычисление габаритов ограждающей конструкции:

d — толщина слоя, R — сопротивление теплопередаче (устанавливается для конкретного региона), k — коэффициент теплопроводности (зависит от материала). Для Москвы сопротивление теплопередаче приблизительно равно 3,2. Средний коэффициент теплопроводности древесины: сосна — 0,15, ель — 0,11 (формулы и значения взяты из СП 50.13330.2012 и материалов «Википедии»). В результате получается толщина стены не менее 35-48 см. По тем же расчетам, кирпичная стена должна быть 0,64-2,24 м, а бетонная — более 3 м.

Но мы видим несоответствие практически везде: толщина стен срубов редко превышает 140-180 мм на стыках, а у панельных многоэтажек стандартные ЖБИ — всего 140-200 мм. Как же удается жить в таких домах без дополнительного утепления? На практике габариты «по стандарту» часто невозможны, поэтому в строительстве учитывается работа теплотехники.

Практичный подход к определению толщины стен

При расчете опираются скорее не на теплотехнические характеристики, а на сочетание теплоизоляции, типа отопительного оборудования и затрат на обогрев. Имеет значение тип постройки (для постоянного и сезонного проживания), тип топлива (магистральный газ, твердое топливо, электричество). В результате получается, что строить можно фактически из любого материала, а дополнительные сантиметры всего лишь снижают ежемесячные расходы на отопление.

Вопрос:
В Интернете написано, что для круглогодичного проживания мало толщины стены дома из клееного бруса 175-200 мм, нужно минимум 250 мм. Значит, дома с брусом меньше 250 мм холодные?

Ответ:
Все зависит от системы отопления и вентиляции. Даже в доме с усиленной теплоизоляцией будут потери тепла через фундамент, кровлю, при открывании дверей и окон. По нашим расчетам, для постоянного проживания при наличии магистрального газа достаточно толщины стен в доме из клееного бруса 175 мм, иначе экономия на отоплении не окупает расходов на строительство. Если же предполагается использовать электричество, то лучше выбрать производство домов из клееного бруса 200 или 240 мм.

Подытожим

Для точного соблюдения норм толщина стены должна быть 48 см, но физические свойства дерева (быстрый прогрев, регулирование влажности помещения и т.д.) позволяют комфортно проживать в доме с толщиной стены 200 и даже 175 мм (с незначительным увеличением расходов на отопление). Это могут подтвердить более 3000 заказчиков GOOD WOOD: в большинстве проектов используется клееный брус 175 и 200 мм. Главное — грамотно и качественно выполнить узлы соединений, правильно установить энергоэффективные окна, продумать систему вентиляции.

Дерево дереву рознь: толщина реальная и идеальная

Толщина стен дома из массива

При строительстве дома из оцилиндрованного бревна необходимо учитывать перепады по волнам — диаметр 200 мм на стыке дает 100-120 мм. Соответственно, в узких местах защита падает на 40-50 %. Теплоизоляцию нужно считать именно по характеристикам на стыках. Вторая опасность массива — трещины древесины и щели между венцами. Материал в первые месяцы (до полутора лет) проходит этап интенсивной усадки — дерево принимает окончательную форму, волокна скручиваются, трескаются. Трещины иногда доходят до центра бревна или раскалывают брус на две части.
При появлении трещин и щелей теплоизоляция падает. Если стена открытая (строители рекомендуют в первый год отказаться от отделки и утепления), то ее конопатят. В дальнейшем рекомендуется проводить осмотры, заделывать трещины и обновлять межвенцовую теплоизоляцию каждые 5-7 лет.

Толщина стен дома из клееного бруса

Ситуация более приятная — высокотехнологичный материал склеен из нескольких заранее просушенных ламелей. Форма не меняется с годами, многослойная структура защищает от глубоких трещин. В результате начальная теплоизоляция сохраняется на расчетном уровне. По крайней мере, отзывы владельцев о клееном брусе и отчеты аварийных инспекторов GOOD WOOD не сообщают о проблемах с ухудшением теплоизоляции. Теоретически толщина клееного бруса не ограничена, но в большинстве случаев используется стандартная толщина — 160, 175, 200, 240 мм.

Характеристики таких стен проверены настолько тщательно и подробно, что специалисты GOOD WOOD разработали калькулятор для расчета ежемесячных затрат на отопление большинства типовых проектов:

При строительстве домов из клееного бруса «под ключ» калькулятор помогает оценить расходы заранее и осознанно выбрать параметры стен, характеристики перекрытий, конструкцию окон.

Какой размер бруса подойдет для строительства дома?

Часто возникает вопрос: какая толщина бруса для дома необходима, чтоб сделать его теплым и уютным? Ведь именно размер и толщина пиломатериала напрямую связаны не только с финансовой частью строительства, но и с основными характеристиками дома: прочностью, влагостойкостью, теплопроводностью и сезонностью проживания.

Характеристики и виды бруса

Для того, чтоб выбрать добротный пиломатериал, необходимо иметь о нем представление. Брус – это деревянные длинномерные балки с прямоугольной или квадратной формой поперечного сечения. Изготавливают его из разных пород дерева. По технологии производства можно выделить несколько видов.

Пиленый. Другое название – обрезной. Выпиливается на специальных пилорамах из цельного бревна без последующей обработки.
Строганный. Пиленый материал обрабатывается на строгальных станках, тем самым получая гладкую поверхность.
Профилированный. Деревянные балки отличаются от предыдущих наличием замкового соединения. Стоят они дороже, но работать в процессе монтажа проще. Обеспечивается плотное и качественное соприкосновение материала, тем самым исключая дополнительную обработку стен. Такой дом имеет наименьшую усадку.
Клееный. Качественный и надежный материал. Изготавливается путем склеивания между собой балок меньшего размера с учетом направления волокон древесины.

Следует отметить, что содержание влаги в строительной древесине, не должно превышать 15-20%. Достичь этих показателей помогают специальные сушильные камеры.

Стандартные размеры пиломатериала

Для возведения сруба особую роль играет сечение, длина балок менее важна. При необходимости она легко увеличивается различными методами. Производители выпускают изделия со стандартом длины: 2, 4, 6, 8, 12 м. При желании, можно заказать любой метраж. Толщина бруса или сечение выступают основным показателем при выборе пиломатериала для постройки жилья. На строительном рынке представлены самые разные размеры. Стандартными сечениями являются: 100х100, 120х120, 100х150, 150х150, 200х150, 200х200 мм. В зависимости от назначения будущей постройки выбираются стройматериалы необходимой толщины.

Некоторые сечения бруса

Выбираем оптимальное сечение

Выбирать толщину бруса исходя только из экономии нецелесообразно. В будущем затраты на обогрев намного превысят сэкономленные на начальном этапе строительства средства, хотя покупать балки самого крупного размера тоже не стоит. Необходимо найти золотую середину, при которой размер бруса оптимально будет сочетаться с площадью строения, при этом сохраняя все необходимые полезные качества дома. Есть специальная формула для расчета сечения материала, разработанная с учетом всех строительных норм и правил (СНиП):

S = Kt x R, в которой

Kt – коэффициент теплопроводности материала. В данном случае бруса.

R – коэффициент нормируемого сопротивления теплоотдачи стен здания.

В зависимости от географического местоположения и вида древесины коэффициенты будут меняться. Так, например: коэффициент нормируемого сопротивления теплоотдачи стен для Москвы будет составлять 3,16, для Архангельска – 3,56, а для Ростова – 2,63. Очевидна разница между северными и южными регионами. Эти данные можно взять из специализированной литературы или интернет-ресурсах. Теплопроводность дерева для разных пород сильно отличается друг от друга. В первую очередь, это связанно с внутренней структурой дерева, плотностью, волокнистость, наличием смолянистых веществ и так далее. Самым теплым из деревьев, произрастающих на территории России, с наименьшей теплосопротивлением 0,095, является кедр. Древесина ели также имеет хороший показатель – 0,11. Для сосны, липы и березы коэффициент сопротивления теплоотдачи составляет 0,15. Самым холодным пиломатериалом, является брус из тополя, буду и клена, с коэффициентом 0,17-0,2.

Например: вычисляем размеры бруса для строительства дома в Московской области из ели.

В формулу S = Kt x R подставим известные значения коэффициентов. S = 0,11 x 3,16 . Так S = 0,3476. Проще говоря, сечение бруса должно быть не менее 35 сантиметров. Приобрести материал такой толщины проблематично и накладно. Что тогда делать? Обратимся к СНиПу, а именно к разделу «комфортные и санитарно-гигиенические условия». Раздел включает коэффициент перепада (Kp) температур окружающей среды и внутри здания. По Москве и области он составляет 1,26. Теперь немного усовершенствуем формулу.

S; подставим значения S; получим S = 0,2189. Следовательно, толщина бруса для загородного дома должна составлять 22 см, то есть для комфортного проживания достаточно бруса 220х220. Выдержат холодную зиму и стены из материала сечением 200х200 с применением фасадного утеплителя.

Зависимость толщины от сезонности проживания

Размер и толщина пиломатериала – значимые показатели, которые учитываются в процессе проектирования и возведения здания. Во многом эти параметры зависят от сезонности проживания и характеристик будущего строения. Проще говоря, если дом планируется для постоянного проживания, балки используются максимально толстые. Если это хозяйственная постройка, то можно использовать брус небольшого сечения.

На размеры бруса влияет тип постройки

Все строения условно можно разделить на три вида:

Хозяйственные постройки. Для таких объектов можно применять брусья небольшого размера 100х100 или 100Х150 мм. Стоимость такого материала не высока. Он практичен и общедоступен. Из него успешно строятся бани и сауны. Но для строений, рассчитанных на постоянное проживание, этот пиломатериал использовать не рекомендуется, иначе потери тепла будут велики.
Дачные домики. Обычно в загородных небольших домиках люди находятся в теплые месяцы года: работа на приусадебном участке, пикники и просто отдых. Размер составляет 120х120 или 150х150 мм.
Размеры бруса для строительства дома, предназначенного для круглогодичного проживания, обычно являются максимальными из всей линейки сечений. Средняя толщина материала составляет от 200х200 до 250х250 мм. Желательно дополнительное утепление здания, особенно актуально для регионов с холодными зимами.

“Главстрой365” предлагает различные проекты домов и бань из бруса разного сечения. Обращайтесь, и мы ответим на все ваши вопросы.

Какой выбрать размер бруса для строительства дома

1. Плотность бруса в зависимости от породы древесины:

2. Вид древесины по технологии производства:

оцилиндрованное бревно;
профилированный пиломатериал;
клееный брус.

3. Способ просушки сырья:

камерный метод — горячим воздухом;
естественным путём.

4. Толщина бруса:

S — толщина пиломатериала;
R — коэффициент теплопередачи стен определённого региона;
Kt — показатель теплопроводности, зависящий от породы дерева.

Каких размеров бывает пиломатериал

Стандартные размеры бруса, используемые для строительства дома или др. построек:

Как правильно выбрать размер пиломатериала

В средней полосе Урала при возведении дома для постоянного круглогодичного проживания в основном выбирают брус 200×200. Материал с таким сечением обладает достаточной прочностью и теплоустойчивостью. Кроме того, он выдерживает все необходимые нагрузки при благоустройстве жилья: крепление оборудования и мебели. В южных регионах строят дом из бруса 150×150 или используют брус 180×180, этого достаточно при мягких климатических условиях. Северные жители выбирают более дорогостоящий и широкий пиломатериал с габаритами 250×250, имеющий оптимальные характеристики для самых холодных зим. Не стоит экономить на строительстве коробки будущего дома. Ведь чем толще стены, тем они будут более устойчивы к низким температурам и ветрам. Не стоит забывать об утеплителе между звеньями. Длина выбирается в зависимости от проекта здания.
При строительстве дачных домиков, которые рассчитаны на летний отдых или работы в огородный сезон, используют брус 150x150x6000 или 120x120x6000, в зависимости от времени пребывания и масштабов строения.
Для построек хозяйственного назначения выбирают более практичный и недорогой брус 100×100. Длина обычно берётся 2–4 м. Такие размеры заказываются при строительстве сараев, стаек для животных. Для бань или саун применяется брус 100×150. Такие же габариты пиломатериала используются при возведении стен и перегородок внутри дома.
В качестве стропильных конструкций, перекрытий пола или потолка, а также в каркасном возведении дома используется брус 50×100. Максимальная длина пиломатериала может достигать 12 м.
Лидером продаж на строительном рынке является брус 40×40, применяемый для перекрытия полов, потолков, кровли, каркасов, для изготовления мебели, для отделочных работ. Он также применяется при создании архитектурных строений, скверов, парков, детских площадок. При ремонте используется как брус 40×40, так и брус 50×50.

Рассмотрим, как влияет на теплопроводность дома размер клееного или профилированного бруса.

Выбор сечения клееного бруса

Для стен используется материал высотой от 140 до 170 мм, шириной от 160 до 270 мм, длина берётся в зависимости от проекта здания.
Для перекрытия полов и потолков показатель высоты обычно составляет 100–150 мм, толщины — от 100 до 250 мм.
Для монтажа окон средние размеры бруса, применяемые в строительстве — 80×85, 80×115.

Выбор сечения профбруса

Классификация по сечению профбруса:

Брус 100×100, 100×150 предназначен для хозяйственных построек, веранд, бань. Материал такого размера имеет профиль: два шипа, два паза.
2. Брус 150×150, 150×200 подходит для дачных домиков или постоянного проживания в южных районах. Для таких габаритов используется профиль гребёнка, который защищает строение от ветров и влаги.
Брус 200×200 самый распространённый в строительстве жилых домов. Здание из такого пиломатериала будет надёжно защищено от промерзания и проникновения холодного воздуха за счёт технических характеристик профиля. Он имеет конструкцию из 3–4 шипов и пазов.

Цена устанавливается за кубометр материала. Чем толще брусья, тем меньше их в кубе:

Выбор размера бруса для дома постоянного проживания

Дом для постоянного проживания должен быть и надежным, и прочным, и, конечно, долговечным. Лучшим материалом для сооружения с такими требованиями является брус. Однако при ответе на вопрос о том, какой должна быть толщина бруса для дома постоянного проживания, возникает множество мнений. Поэтому рассмотрим главные критерии решения этой проблемы.

Первое и самое важное, на что оказывает влияние толщина строительного материала для деревянного дома, – это степень его теплоизоляции. Летом можно жить в сооружении из тонких досок, однако, как только придут легкие холода, обогреть такое помещение будет сложно и дорого, а зимой просто невозможно. Поэтому тем, кто планирует жить в нем постоянно, крайне важно еще до момента проектировки задуматься над вопросом, какой толщины будут его стены.

Однако степень теплозащиты – далеко не единственный параметр, на который влияют размеры бруса. С увеличением толщины стен возрастает их нагрузка на опорную конструкцию. Следовательно, возрастают расходы и сложность возведения фундамента. Кроме того, сам толстый брус стоит недешево, и возводить из него сооружение – задача не из простых. Поэтому потребуется привлечение строительной спецтехники, а это еще одна статья расходов.

В старину вопрос о выборе толщины древесины для строительства жилого дома не стоял особо остро. Дома строили из натуральных, очищенных от коры бревен, диаметр которых был не менее 40 см. Сегодня возводить такую конструкцию будет весьма накладно. Оптимальным для современного строительства является вариант, когда толщина бруса для зимнего дома варьируется в пределах 150–200 мм. В отличие от кругляка, такой материал более равномерно держит тепло. Кроме того, современные деревообрабатывающие технологии позволяют существенно улучшить качество стройматериала.

Соответствие сечения бруса назначению дома:

100–150 мм – предназначен для летнего, весеннего и осеннего проживания.
150–180 мм – в сооружении можно жить и летом, и зимой. Недостаток – большой расход на отопление, либо потребуется делать качественное дорогое утепление.
190–200 мм – теплое помещение, в котором можно постоянно жить даже в сильные морозы.

Существует несколько видов бруса для строительства зимнего дома:

обычный обрезной;
профилированный;
клееный.

Первый вариант хорош тем, что дешев. Однако если в ходе его производства были нарушены условия (в первую очередь показатель влажности), то стены из него быстро начнут трескаться и кривиться. Естественно, ни о какой теплоизоляции и долговечности дома из такого материала думать не приходится. Второй вариант более прочен, хотя и несколько дороже. Благодаря соединению «шип-паз» стены не кривятся, лучше держат тепло и не дают последствий в ходе усадки. Все это существенно повышает теплоизолирующие свойства стен. Третий вариант более предпочтителен, однако цена такого материала заставляет многих отказываться от него.

При одинаковой толщине и технологии строительства брус с профилем отличается следующим рядом преимуществ:

Не перекручивается и не растрескивается в ходе усадки.
Не образует сплошных щелей, ухудшающих теплоизолирующие свойства.
Соединение «шип-паз» улучшает прочностные и теплосберегающие свойства стен.
Выгодное сочетание цены и качества – ненамного дороже обычного бруса, но при этом имеет эксплуатационные свойства, близкие к клееной модификации.
Отличается высокой степенью безопасности для человека и окружающей среды. Обладая высокой прочностью и стойкостью к растрескиванию, материал не содержит клеящей основы, порой токсичной, которую часто добавляют в клееный брус.
Имеет стандартную длину – 4–6 метров. Хотя по этому параметру он проигрывает клееному аналогу, в частном строительстве редко протяженность стены превышает шесть метров. Однако и при таком раскладе этот недостаток устраняется технологией сращивания бруса методом «теплый угол».

Если профилированный брус был изначально правильно подобран по показателю естественной влажности, а затем обработан специальным защитным составом, он будет служить очень долго и сохранять тепло в доме даже в самые сильные морозы с минимумом затрат на обогрев.

Наша производственная компания «Строя» изготавливает профилированный брус сечением 145 мм и 195 мм с профилем «два шипа и два паза». В качестве базы используем древесину с естественно низким уровнем влаги. Добыча леса осуществляется в зимний, наименее влагонасыщенный для деревьев период. У нас вы можете заказать проект дома в Москве и по области для постоянного проживания с гарантией от 10 лет. Позвоните нам для бесплатной консультации и узнайте, какой размер бруса для зимнего дома в вашем случае окажется наиболее оптимальным.

Строительство деревянных домов и бань

В Санкт-Петербурге и по всей России

Телефон в Санкт-Петербурге:

+7 (911) 097 58 93

ежедневно с 9:00 до 21:00

Статьи
Какие размер и толщина бруса лучше подходит для строительства дома

Дома из бруса – Проекты

Проект дома Д-1 “Адлер”

Общая площадь: 72 м2

Размер дома, м: 8х9 м

Проект дома Д-9 “Саратов”

Общая площадь: 72 м2

Размер дома, м: 6х9 с террасой 2х9 м м

Проект дома Д-43 “Луга”

Общая площадь: 81 м2

Размер дома, м: 6х9 м

Проект дома Д-7 “Оренбург”

Общая площадь: 84 м2

Размер дома, м: 6х8 м

Проект дома Д-6 “Орел”

Общая площадь: 84 м2

Размер дома, м: 6х8 м

Проект дома Д-8 “Ростов”

Общая площадь: 96 м2

Размер дома, м: 8х12 м

Проект дома Д-41 “Клин”

Общая площадь: 96 м2

Размер дома, м: 6х9 м с террасой 1,5х4 м

Проект дома Д-5 “Можайск”

Общая площадь: 104 м2

Размер дома, м: 6х7 м с террасой и балконом 1,5х3 м

Проект дома Д-13 “Дмитров”

Общая площадь: 104 м2

Размер дома, м: 6х8 м с террасой 2х3 м и балконом 2х2,35 м м

Какие размер и толщина бруса лучше подходит для строительства дома

Перед строительством прочтите, какой брус лучше для строительства дома – выбираем тип бруса, размер и толщину в зависимости от цели будущей постройки. Рассмотрим и сравним виды деревянных строительных материалов.

А так же определим, какая толщина бруса походит для строительства бани, дачи и дома для постоянного проживания.

Виды деревянных строительных материалов на современном рынке

В настоящее время есть несколько видов материалов, используемых в деревянном строительстве:

клееный брус,
профилированный брус,
непрофилированный брус,
калиброванное бревно,
оциллиндрованное бревно,
тесаное бревно.

Преимущества строений из бруса

Почему брус для строительства дома лучше бревна:

гладкая и ровная поверхность стен,
«легкое» строительство ввиду меньшего веса бруса,
геометрическая точность всего строения,
прочное крепление брусьев между собой, что, как следствие, предотвращает проникновение холода и образование щелей,
приятная атмосфера и эстетически приятный вид, как снаружи, так и внутри дома.

Самые популярные конкурирующие между собой деревянные строительные материалы: брус клееный и брус профилированный. Оба имеют своих сторонников и противников.

Перед началом строительства заказчик должен чётко понимать, какой брус лучше для строительства дома, а какой брус лучше использовать для дачи или бани.

Какой вид бруса использовать для строительства дома

Профилированный брус

Самый популярный материал для малоэтажного деревянного строительства. Брус изготовлен из древесины, чаще хвойных пород. Представляет из себя цельный массив дерева, обработанный для получения паз на строгальном и фрезеровочном станке. При его изготовлении важно соблюдать точные размеры и правильную геометрическую форму, иначе брусья не будут состыковываться между собой и образуется зазор. Поэтому главное требование для получения качественного профилированного бруса – высокоточное оборудование.

Клееный брус

Клееный брус так же часто используют для малоэтажного строительства частных домов, дач и бань. Брус изготовлен из древесины, чаще хвойных пород – ель, кедр, лиственница, сосна. Бревна распиливают на доски (ламели) и строгают, пока не добьются идеальной гладкости.

Далее несколько досок склеивают между собой, пропитывая специальным скрепляющим раствором. Полученный брус повторно строгают до гладкости и помещают под пресс.

Какой брус лучше для строительства дома – клееный или профилированный

Сравним основные характеристики этих видов бруса.

Экологичность

Здесь профилированному брусу равных нет. Это природный материал, абсолютно безвредный для людей, живущих в построенном из него доме. Экологичность клееного бруса зависит от клея, который был использован для его производства. Чем безвреднее клей (а со временем он всё равно будет понемногу испаряться), тем дороже клееный брус. При использовании некачественного клея доски и вовсе могут расклеиться со временем.

Размеры

Длина профилированного бруса зависит от длины исходного материала (чаще всего длина бруса 6 м.) Длина клееного бруса может достигать 18 м.

Качество

Вопрос сложный. Поначалу клееный брус прочнее профилированного за счёт склеивания и прессования, и к тому же суше (в клееном брусе содержится 11-14% влаги), в профилированном – до 20%. Из-за сухости клееный брус даёт очень малую усадку (около 1 %). Но со временем клееный брус напитывается влагой из окружающей среды, что приближает его по свойствам к сухому профилированному брусу.

Хорошо высушенный и прошедший процесс усадки профилированный брус не гниёт, не растрескивается и может служить более ста лет.

Стоимость клееного бруса намного дороже профилированного – в 2-3 раза, что обусловлено особенностями изготовления материалов. Случается, что цена клееного бруса на рынке значительно занижена, в 1,5-2 раза, но тогда нужно обратить внимание на качество материала (какой клей использовался, какая древесина, насколько просушен материал и т.д.).

Резюме

Какой брус лучше для строительства дома – клееный или профилированный – каждый решает сам, здесь нет универсального ответа. Кратко резюмируя особенности каждого вида:

профилированный брус – выгодная цена, экологичность, меньше растрескивается или повреждается;
клееный брус – высокая прочность, сокращение времени на усадку, можно обойтись без внешней отделки.

Главное помните: не экономьте на материалах, ведь в будущем это отразится на качестве дома.

Какой размер и толщина бруса лучше для строительства дома

Ответ на вопрос о том, какой размер бруса лучше подойдёт для строительства, зависит от предназначения возводимого здания. Толщина профилированного бруса может быть разной: в чистовом размере с учетом профиля 90 мм, 190 мм.

Чем тоньше брус, тем его больше в кубах, например,

брус 100 х 150 мм – 11 штук в кубе;
брус 150 х 150 мм – 7,5 шт. в кубе;
брус 200 х 150 – 5,5 штук в кубе, поэтому конечная цена дома получается меньше у более тонкого бруса).

Но чем толще брус, тем лучше будет сохраняться тепло в помещении.

Для бани достаточно бруса сечением 100 мм.

Дачный сезонный дом

Брус сечением 100 мм – вполне подходящий вариант для дачного экономичного дома, в котором владельцы не планируют жить зимой.

Зимний дом для постоянного проживания

Брус сечением 150 мм идеален для сезонного дома, где проживают весной/летом/осенью. Такой дом может подойти и для зимнего варианта, все зависит от количества и качества утеплителя и от того, как и чем будет отапливаться дом.
Брус сечение 200 мм выполняется только под определенный заказ для домов «премиум» класса. Он лучше держит тепло, но его стоимость многие посчитают неоправданно завышенной. Такая толщина позволяет без проблем выдерживать температуры до -25 ºС.

Так что для строительства дома для постоянного проживания выбирайте брус толщиной 150-200 мм. 150 мм – более экономичный зимний дом и подходит для средней полосы, 200 мм – более дорогой и подходит для северных районов.

Компания «ДомБаня» строит дома из профилированного бруса толщиной до 200 мм. Обратитесь к специалистам компании, и они посоветуют, какой толщины брус лучше для строительства дома или бани.

Дома из бруса, которые мы построили

Нажмите на кнопку “Подробнее” и вы увидите некоторые этапы строительства и информацию о построенном объекте.

Дом из бруса по проекту Д-26 “Углич” размером 8х9 м. Строительство в Московской области, Пушкинский район, деревня Ельдигино

Дом из бруса размером 6х6 м. Строительство в Новгородской области, Демянском районе, поселок Корышёво, деревня Икандово

Дом из бруса размером 6х9 м. Строительство в Ленинградской области, Кингисепском районе, деревня Тютицы.

Сруб из бруса по проекту Д-36 “Царицын” размером 10х11 м. Строительство в Лен. обл, Гатчинском районе, поселке Володарский

Дом из бруса размером 7х9 м. (проект “Казань”)

Дом из бруса размером 6х6 м. с террасой и балконом

Дом из бруса размером 8х10 м. с эркером

Дом из бруса по проекту Д-16 “Забайкальск” размером 6х8 м. с террасой 3х8 м. Строительство: Лен. обл. поселок Ропша

Дом из бруса размером 6х6 м. с террасой 2х6 м. Строительство в Лен. обл, Ломоносовском районе, деревне Олики

Ресурсы BOISE GLULAM® — Boise Cascade

Балочные изделия BOISE GLULAM® производятся с использованием клея для наружного или влажного применения, которые соответствуют всем признанным стандартам. Преимущество балок BOISE GLULAM® заключается в гибкости продукта. Наши балки производятся различной ширины и глубины, длиной до 66 футов, с изгибом или без него. Широкий спектр вариантов внешнего вида и компоновки делает это одним из самых универсальных доступных деревянных изделий.Балки BOISE GLULAM® доступны по всей стране.

Марки

Информация о продукте
Размеры	Доступны разной ширины и глубины для различных применений. Ширина варьируется от 3 дюймов до 14 дюймов, а глубина — от 6 дюймов до 48 дюймов. Другие размеры доступны по запросу
Производительность	BOISE GLULAM® — это прочное и экономичное решение для деревянных балок, которое можно использовать в качестве балок или колонн во множестве приложений для проектирования зданий.Продукты хорошо подходят для жилых домов на одну или несколько семей, а также для легких коммерческих проектов. Доступны изогнутые балки и изготовление на заказ. Сертификат APA по обеспечению качества.
Марки	варьируются от промышленного до архитектурного, где покупатели могут выбрать идеальное сочетание прочности и внешнего вида. Ламинирование 10-12% MC максимум 15%.
Приложения	BOISE GLULAM® производятся с использованием клея для наружного или влажного применения.Дизайнеры признали гибкость, позволяющую использовать этот продукт во многих различных интерьерах и экстерьерах. Программное обеспечение BC CALC® упрощает проектирование, и другие услуги проектирования доступны.
Виды	Изготовлен из дугласской пихты / лиственницы или желтого кедра Аляски. Желтый кедр Аляски — это естественно устойчивый вид, который является зеленой альтернативой обработанной под давлением древесине.
Разное.	Одно из оригинальных деревянных изделий.Балки BOISE GLULAM® доступны в рамках цепочки поставок SFI® или сертифицированных поставщиков для получения кредитов на экологическое строительство LEED® или NGBS ™.
Наличие	BOISE GLULAM® легко доступны через общенациональную дистрибьюторскую сеть, и на складе имеется множество стандартных размеров балок для ускорения процесса доставки. Большинство нестандартных проектов могут быть выполнены в течение нескольких коротких недель в зависимости от сложности и размера проекта.

Для получения дополнительной информации о технических характеристиках, заказе и наличии — обращайтесь в офис продаж BOISE GLULAM® по телефону 800-237-4013

Балки Lamisell — Размеры и характеристики клееного бруса

Доступен широкий диапазон размеров длиной 13.50 метров, которые можно обрезать в соответствии с вашими требованиями.

Клееный брус	Изготовлено в соответствии с BSEN 385, BSEN 386 и BSEN 14080.
Виды	Белая древесина (красное дерево, лиственница или дугласская пихта по специальному заказу), не пораженная насекомыми или грибами
Марка	GL24h
Толщина ламинирования	45 мм
Клей Тип	Меламин карбамидоформальдегид
Поверхность	Чистая строганная отделка со значительными дефектами исправлена
Влагосодержание	12% AMC (на момент изготовления)
Изогнутые балки	По спецзаказу
Столярные работы	По спецзаказу

Размеры стокового профиля (другие размеры по запросу)

мм

140

180

200

225

270

315

360

405

450

495

540

585

600

115

140

160

180

200

Клееный брус | Тимбер Системс

Клееный брус, или клееный брус, представляет собой изделие из древесины, изготовленное из габаритных пиломатериалов, называемое клееным брусом.Этот ламинатор (ламсток) имеет номинальную толщину 2 дюйма и стандартную номинальную ширину, хотя возможна нестандартная ширина в диапазоне от 2 дюймов до 14 дюймов фактической ширины. Лампы соединяются встык, а затем склеиваются в ламинат с использованием современных водостойких клеев, создавая практически неограниченную возможную глубину и длину балки. После отверждения клееный брус строгается и шлифуется, а затем отправляется на производство. Каждая балка изготавливается в соответствии со строгими стандартами, установленными дизайнерами Timber Systems.

Клееный брус изготавливается из нескольких пород древесины, включая южную сосну, пихту Дугласа, порт-орфордский кедр и желтый кедр Аляски. Южные породы сосны могут быть обработаны консервантом под давлением перед приклеиванием , что, в отличие от обработки после приклеивания, позволяет обработке достигать центра балки для дополнительной устойчивости к атмосферным воздействиям. Кедр Порт-Орфорд и Аляскинский кедр от природы устойчивы к гниению и поэтому не требуют обработки консервантами. Пихта Дугласа является исключением из клееного бруса.Дугская пихта не может быть обработана консервантом без надрезания (процесс, при котором балка образуется тысячами щелевидных отверстий на поверхности), и при этом она не устойчива к гниению. Доступны местные методы лечения, но они не так эффективны, как лечение давлением.

Благодаря использованию ламелей при производстве клееной древесины большие балки и колонны могут быть созданы из небольших деревьев, собранных с лесных плантаций. Многие плантации находятся в ведении ответственного управления, чтобы не допустить истощения наших природных лесных ресурсов.

Клееный брус

может быть изготовлен с различными прямыми и изогнутыми конфигурациями, поэтому он предлагает архитекторам свободу творчества без ущерба для конструктивных требований. Дерево имеет в два раза большее отношение прочности на разрыв к весу по сравнению со сталью. А древесина обладает большей прочностью на сжатие, чем бетон.

Свяжитесь с нами, чтобы начать работу над вашим проектом по производству клееной древесины.

Армирование базальтовым волокном гнутых гетерогенных клееных балок

Аннотация

Целью данной статьи является демонстрация свойств клееных балок, изготовленных в различных конфигурациях классов качества древесины, армированных с использованием новой, более дешевой и простой в применении технологии .Целью экспериментальных исследований было повышение эффективности армирования и жесткости клееного бруса. Испытания заключались в четырехточечном изгибе крупномасштабных образцов, армированных базальтовыми волокнами (BFRP). Испытания были предназначены для получения изображений разрушения, зависимости нагрузки от смещения и несущей способности базальтовых волокон в зависимости от степени армирования. Испытания деревянных балок низкого и среднего качества проводились в несколько этапов. Целью исследования было популяризация и расширение использования низкокачественной древесины, заготовленной на участках с лесонасаждениями, для строительных работ.В ходе исследования теоретический и численный анализ проводился для армированных и неармированных элементов в различных конфигурациях классов качества древесины. Цель заключалась в том, чтобы сравнить результаты с результатами экспериментальных испытаний. На основании испытаний было установлено, что несущая способность балок, армированных базальтовым волокном, была выше, соответственно, на 13% и 20%, чем у эталонных балок, а их жесткость улучшилась, соответственно, на 9,99% и 17,13%. Экспериментальные испытания подтвердили, что базальтовые волокна являются эффективным структурным армированием конструкционной древесины с пониженными механическими свойствами.

Ключевые слова: клееный брус, классы качества древесины, армирование базальтовым волокном, прочность на изгиб, теоретический анализ, численный анализ

1. Введение

Применение древесины в строительной отрасли ограничено из-за естественных дефектов материала и необходимость получения промышленно применимых элементов соответствующих размеров [1,2]. Были проведены испытания для получения древесины с улучшенными структурными свойствами . В ходе испытаний древесину комбинировали с другими материалами, создавая композиты с улучшенными механическими свойствами [1].

Балка клееная. Применяется при возведении длиннопролетных легких конструкций. Слои конструкционных пиломатериалов соединяются клеями, в результате чего повышается прочность и жесткость [1]. Этот метод позволяет изготавливать деревянные элементы, в которых дефекты рассредоточены, а конечные изделия имеют более однородные свойства. Клееный брус позволяет изготавливать более длинные элементы, которые несут более высокие нагрузки; Следовательно, это эффективный и перспективный конструкционный материал.

Армирование материалами FRP (армированные волокном полимеры) эффективно улучшает структурные свойства существующих деревянных конструктивных элементов. Это включает в себя вставку стержней или листов в древесину с использованием эпоксидного клея или смол [3]. Многие испытания продемонстрировали структурную эффективность усиления клееных деревянных балок с помощью материалов FRP и эпоксидных клеев, используемых в качестве связующего. Метод позволяет получить значительную прочность на изгиб. Однако вырезанные канавки в длиннопролетных элементах должны быть минимальной ширины, что позволяет добиться идеального визуального эффекта.Важным применением метода является армирование некачественной сосновой древесины, как описано в Raftery и Rodd [4]. В Gilfillan et al. [5] армирование применялось для повышения прочности и жесткости конструкционных пиломатериалов низкого качества, а также использовалось при реставрации существующих мостов из клееного бруса или массивной древесины [6]. Кроме того, во многих исследованиях сообщалось об усилении деревянных балок с помощью различных типов арматуры из стеклопластика (стержни, ремни, струны, доски), размещенных в разных местах (например, арматура, прикрепленная снаружи к поверхности) [7].Самый частый вид армирования — это прямая установка прутков с добавлением эпоксидного клея. Для армирования стержней необходимо вырезать одну или несколько канавок по всей длине балки. Прутки следует вставить в вырезанные канавки и закрепить смолой (например, эпоксидной смолой). Многие исследователи [5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24] провели испытания и теоретический анализ твердых тел. и клееный брус. Рафтери и Келли [25], например, армировали некачественный клееный брус путем установки базальтовых стержней из стеклопластика.Результаты показали, что средняя жесткость увеличилась на прибл. 10% для усиления 1,4% под балкой перекрытия.

Важным аспектом настоящего исследования является использование армирования натуральных волокон (например, базальта, льна, бамбука, конопли и т. Д.) Для уменьшения воздействия метода на окружающую среду. Исследования, представленные в этом исследовании, направлены на восстановление первоначальной несущей способности существующих конструкций и внесение вклада в проектирование новых [26]. Кроме того, балки, армированные композитами из натуральных волокон, демонстрируют улучшенные механические свойства, включая прочность на разрыв и легкость [27,28].Другие преимущества включают более низкие затраты, выбросы загрязняющих веществ и потребление энергии при производстве и после использования [29,30,31]. Также важно, что по сравнению с синтетическими волокнами затраты на производство натуральных волокон и утилизацию отходов намного меньше.

В исследовании [32] приведены результаты испытаний на изгиб сосновых балок, армированных базальтовыми и углеродными волокнами. Испытания показали хорошие механические свойства образцов, на которые были нанесены волокна BFRP и двунаправленные углеродные ткани.Также были проведены исследования по применению базальтовой арматуры из стеклопластика (Near Surface Mounted) в массивных деревянных балках [33]. На основании исследований было обнаружено, что среднее увеличение несущей способности для армированных балок NSM FRP составило 16% по сравнению с неармированными балками. В работе [34] был проанализирован эффект усиления деревянных балок с трещинами (96 × 96 мм ² квадратных и 2000 мм длиной) углеродными и базальтовыми стержнями (BFRP). Усиление деревянных балок вставками из углепластика (углеродного волокна, армированного полимерами) позволило увеличить прочность на изгиб на 29.4%. Кроме того, диагональное расположение стержней из BFRP в деревянных балках привело к увеличению прочности на изгиб на 18,8% по сравнению с неармированными балками. Результаты сопоставимы с результатами Yeboah et al. [35], которые получили повышенную несущую способность за счет применения клееных деревянных брусков из BFRP, и обсудили другие преимущества использования арматуры из BFRP в деревянных конструкциях. Кроме того, McConnell et al. [36] в своих исследованиях армирования деревянных балок базальтовыми волокнами BFRP отметили повышенную нагрузочную способность и жесткость на 28% и 8%.7% соответственно. Кроме того, в [37] низкокачественный клееный брус армировался стержнями из базальтового волокна, при этом были проведены предварительные испытания укрепления древесины предварительно напряженной базальтовой тканью [38]. Сделан вывод о необходимости проведения дальнейших экспериментов по возможности использования предварительно напряженной базальтовой ткани в балках из клееного бруса.

В [39] исследователи исследовали прочность и механические свойства изгиба базальтовой фибры, используемой в бетоне. На основании испытаний на ускоренное старение было обнаружено, что базальтовое волокно имеет лучшую стойкость, чем стекловолокно.Кроме того, армирование базальтовыми волокнами считалось хорошим вариантом обеспечения высокой огнестойкости. В [40] проведены испытания коррозионной стойкости базальтовых и стеклянных волокон в морской воде. Предел прочности на растяжение и изгиб образцов снижался со временем под воздействием морской воды, но антикоррозионные свойства базальтовых волокон были аналогичны свойствам стекловолокна. В [41] исследователи исследовали влияние повышенной температуры на армированные волокном балки (FRP) с помощью электрической печи.Было обнаружено, что балки из базальта из стеклопласта показали лучшие механические свойства, чем балки из стеклопластика. В [42] экспериментальные и численные исследования касались влияния армирования тканью из BFRP на прочность на сдвиг железобетонных балок. Было обнаружено, что ткань BFRP обеспечивает значительное увеличение прочности на сдвиг. Эффект усиливался по мере увеличения количества слоев. Что касается конструкционной древесины, было проведено несколько экспериментальных испытаний по использованию армирования базальтовыми волокнами. Однако в [35] исследователи определили прочность на отрыв базальтовых брусков.На основании исследования было обнаружено, что отслаивающая нагрузка увеличивается с увеличением длины склеивания.

Кроме того, важной проблемой является влияние изменений влажности в стыках между клееным стеклопластиком и деревом [43]. Следует помнить, что древесина — гигроскопичный материал; поэтому он претерпевает изменения в объеме при различных условиях относительной влажности. Однако влагопоглощение материалов из стеклопластика намного ниже по сравнению с деревом. Таким образом, гигротермические напряжения возникают на границе стыка FRP и дерева, расположенного на участке, подверженном изменению условий окружающей среды.Следовательно, тщательный выбор клея и надлежащая подготовка склеиваемых поверхностей являются важными требованиями для сохранения адгезии FRP к дереву [44]. Raftery et al. [44] представляет экспериментальные исследования по определению адгезии и влияния влажности в пяти клеях, доступных на рынке, при сочетании материалов FRP с древесиной. В качестве клея были выбраны два фенол-резорцинолформальдегида (PRF), меламино-мочевиноформальдегид (MUF), полиуретан (PU) и эмульсионный полимерный изоцианат (EPI) [44].На основании исследований было обнаружено, что адгезия соединения зависит не только от типа клея, но и от типа армирования FRP. Исследования комбинаций деревянных и клееных стержней начались с одиночных стержней, подвергнутых осевому растяжению [35,45,46]. Предварительные испытания предоставили описание нескольких различных видов разрушения: разрушение стержня при растяжении в зависимости от материала стержня, нарушение адгезии клея, связанное с его прочностью, и локальное разрушение древесины вокруг склеивания при сдвиге.При исследовании учитывались геометрические параметры и прочность древесины, а также разрушение деревянного элемента в зависимости от породы дерева и расстояния от края. Помимо вопросов, упомянутых выше, Харви и Анселл [47] исследовали влияние подготовки поверхности стержня, толщины клеевого слоя, длины крепления стержня из стеклопластика, типа клея, типа древесины и влажности древесины на несущую способность деревянных соединений. Их результаты показали, что клей в швах должен иметь толщину не менее 2 мм, но дальнейшее увеличение толщины не приводит к увеличению прочности.В исследовании [48] описаны испытания образцов, изготовленных из брусков BFRP диаметром 12 мм и толщиной 2 мм, склеенных эпоксидным клеем на длине от 80 мм до 280 мм, в сочетании с некачественной древесиной. На основании испытаний было обнаружено значительное увеличение прочности на разрыв с увеличением длины склейки.

В этом документе пропагандируется использование некачественной древесины, собранной на засаженных лесом территориях, для строительных работ. Это также показывает возможность использования BFRP для увеличения несущей способности.В документе также сообщается об испытаниях новых клееных балок, армированных композитными материалами из базальтового волокна. Описанный ниже анализ основан на серии испытаний, проведенных на балках, армированных базальтом, окончательные размеры которых составили 82 × 162 × 3650 мм ³. Базальтовые волокна использовались из-за низкой цены, что способствовало бы более широкому использованию в строительстве. Целью работы был анализ статической работы гнутоклееного бруса из некачественного строительного бруса на полученный результат армирования.В исследовании учитывалось влияние систем и степеней армирования на несущую способность элементов конструкции, а также определялся характер армирования в месте дефектов древесины. Важным преимуществом было определение влияния неоднородности конструкции на влияние их армирования в балочных элементах, а также изучение возможности использования пиломатериалов более низкого класса качества для балок, армированных волокнами BFRP. Кроме того, статья содержит теоретические и численные модели, позволяющие анализировать несущую способность и напряжение балок, армированных волокнами BFRP.Что ж, существует растущая нехватка высококачественного ассортимента и необходимость в необходимом экономном использовании дефицитного сырья. Поэтому после проведенных анализов, в связи с благоприятными свойствами волокон BFRP и их влиянием на увеличение несущей способности, было обнаружено, что необходимо провести дальнейшие исследования по усилению деревянных балок с использованием сортиментов низших классов. До сих пор в литературе не было описано ни одной такой попытки исследования. Эта программа требует анализа структурных и геометрических особенностей используемых строительных пиломатериалов, разделенных на классы качества древесины.В литературе количество испытаний, проведенных на базальтовой арматуре BFRP в деревообрабатывающей промышленности, по-прежнему невелико. Прутки из базальтового волокна BFRP использовались в качестве внутреннего армирования для упрочнения низкокачественного клееного бруса [37]. Также были проведены предварительные исследования для оценки эффективности укрепления древесины предварительно напряженной базальтовой тканью [38]. Было обнаружено, что в этой области необходимы дополнительные исследования. В исследовании [25] описывается использование армированных базальтовым волокном стержней из BFRP для усиления и ремонта некачественного клееного бруса.Было показано, что при использовании низкого коэффициента армирования, а именно 1,4%, базальтовые стержни из BFRP могут показать увеличение жесткости более чем на 10%, а максимального изгибающего момента — более чем на 23%. Размеры клееного бруса при испытании составили 96 × 190 мм ², а расстояние между опорами 3420 мм.

2. Материалы и методы

2.1. Характеристики материалов, используемых в клееной балке

Конструкционные пиломатериалы были изготовлены из древесных пород Pinus sylvestris L.Древесина была заготовлена в Лесном регионе Малой Польши в начале и в конце вегетационного периода. Затем пиломатериалы сортировались по размеру и происхождению, а влажность измерялась гигрометром. Затем элементы были промаркированы, уложены друг на друга, упакованы и транспортированы в сушильную печь для получения среднего содержания влаги 12% [14]. Затем содержание влаги было измерено еще раз для каждого куска пиломатериалов в соответствии со стандартами PN-EN 13183-2: 2004 [49] и PN-EN 13183-3: 2007 [50].В соответствии с PN-D-94021: 2013-10 [51] исследуемый материал проверяли визуально. Обращалось внимание на: сучки, скрученные волокна, трещины, галлы смолы, коры, галлы, некроз, синеву, гниение древесины, норы от насекомых, реактивная древесина, средняя ширина годичных колец, плотность, осадки, продольные изгибы сторон, продольные изгибы. плоскостей, поперечных изгибов по ширине или деформации по ширине. Строительные пиломатериалы из хвойных пород, предназначенные для изготовления балок, подразделяются на следующие польские классы качества: KS (среднее качество) и KG (низкое качество).Балки, разделенные на две группы, происходили из двух разных партий плохого и хорошего качества, плотность древесины составляла 420,09 кг / м ³.

Для изготовления балок приняты спецификации клееного бруса класса GL20c. Все характерные механические свойства, указанные в, соответствуют PN-EN 14080: 2013-07 [52]. Средний модуль упругости вдоль волокон и прочность на изгиб, определенные на основании лабораторных испытаний в соответствии с PN-EN 408 + A1: 2012 [53], также приведены в.

Таблица 1

Механические свойства клееного бруса GL20c.

Свойства	Согласно PN-EN 14080: 2013-07	Согласно PN-EN 408 + A1: 2012
Прочность на изгиб (МПа)	20	23,31
Прочность на разрыв (МПа)
по волокнам	15	—
по волокнам	0.5	—
Прочность на сжатие (МПа)
вдоль волокон	18,5	—
поперек волокон	2,5	—
Модуль упругости (МПа)
вдоль волокон	10400	10,300
Модуль сдвига (МПа)	650	—
Плотность (кг / м ³)	355		355	09

Для целей испытаний клееные балки, изготовленные из компонентов древесины различной конфигурации класса качества (KS и KG), были армированы базальтовыми волокнами (BFRP). Каждая клееная балка состояла из четырех ламелей, толщиной ок. Толщиной 40 мм каждая, с общей конечной высотой прибл. 162 мм. Каждая ламель была вырезана из пиломатериалов длиной 4000 мм. Пластинки скрепляли с использованием поливинилацетатного клея D4 (плотность 1,10 г / см ³, вязкость 13000 мПа × с). Характеристики материалов приведены в.

Таблица 2

Характеристики типов балок средних и некачественных марок, армированных БФР.

Тип балки	Описание
NWR	Балка неармированная из клееного бруса среднего (KS) и плохого (KG) качества
WR – A	балка армированная из клееного бруса среднего (КС) и некачественного (КГ), армированного BFRP, степень армирования: 1,18%
WR – B	балка армированная из клееного бруса среднего (KS) и некачественного (KG) качества , армированный BFRP, кратность армирования: 1.76%

В ходе испытаний армирование FRP применялось с использованием эпоксидного клея и базальтовых волокон BFRP диаметром 10 мм. Клеевой слой на основе эпоксидной смолы получен в результате смешивания эпоксидной смолы LG 815 (плотность 1,13 ÷ 1,17 г / см ³, вязкость 1100 ÷ 1300 мПа · с) с отвердителем HG 353 (плотность 0,98 г / см). см ³, вязкость 100 ÷ 150 мПа × с). После смешивания смолы с отвердителем эпоксидный клей имел прочность на изгиб 0,11 ÷ 0.12 ГПа и модуль упругости 2,7 ÷ 3,3 ГПа. Значения модулей упругости и конечной деформации базальтовых волокон BFRP составили E = 78 ГПа и Ɛu = 39% соответственно. Механические свойства базальтовых волокон и эпоксидного клея суммированы в.

Таблица 3

Механические свойства базальтового волокна и эпоксидного клея (данные производителя).

Элемент	BFRP	Эпоксидный клей
Свойства материалов	анизотропный	—
Плотность	1.9 ÷ 2,10 г / см ³	—
Прочность на разрыв	до 1,45 ГПа	—
Прочность на изгиб	—	0,11 ÷ 0,12 ГПа
Модуль упругости	do 78 ГПа	2,7 ÷ 3,3 ГПа
Коэффициент линейного расширения	2,2%	—

Влияние влаги на адгезию волокон BFRP к клееным балкам определялось на основе высокой влажность армированного клееного бруса сроком на 2 месяца.На основании этих испытаний было замечено, что волокна BFRP не отслаивались от клея, и клей не терял адгезии к древесине.

2.2. Подготовка арматуры из BFRP

Для армирования из BFRP в области растяжения каждого образца были вырезаны две или три квадратных 14 × 14 мм ² канавок (см.). Усиление во всех канавках имело ок. 2 мм крышка и была установлена с помощью эпоксидного клея, описанного выше. Перед нанесением клея материалы BFRP были очищены растворителем «Ацетон».Затем базальтовые волокна BFRP были закреплены и предварительно напряжены (лист 5 мм, гайки) и нанесен эпоксидный клей (LG 815 + HG 353), заполнив квадратные канавки по всей длине балки.

Поперечные сечения испытываемых балок WR [размеры в мм, КС — средний сорт качества, КГ — сорт низкого качества].

2.3. Испытания

Испытания проводились на кафедре сопротивления материалов и анализа строительных конструкций Технологического университета Кельце. Тестовая рабочая станция показана в формате.Для испытаний использовались два привода VEB Werkstoffprufmaschinen Leipzig с площадью поршня 50 см ² и максимальным приложенным давлением 10 МПа. Были изготовлены три типа балок (NWR, WR-A, WR-B), которые различались степенью армирования. Были проанализированы три балки каждого типа. Балки были испытаны при четырехточечной монотонной нагрузке до разрушения. Все балки имели световые пролеты 3000 мм (см.).

Рабочая станция для тестирования пучка WR-A3 (фото: Wdowiak-Postulak).

Схема испытательной рабочей станции (размеры в мм).

Испытания проводились в соответствии с PN-EN 408 + A1: 2012 [53], и были зарегистрированы следующие значения: сила нагрузки, смещение балки в середине пролета и вдоль 5 ч (h — высота сечения балки), деформация в древесине. , деформация в волокнистых композиционных материалах и разрушающая нагрузка. Также был указан режим разрушения в испытанных балках. Механические датчики () использовались для измерения максимального абсолютного прогиба, в то время как механический экстензометр типа «Демек» с фиксированной измерительной базой () использовался для деформаций в древесных и базальтовых волокнах.показано расположение трех механических датчиков на длине 5 ч, где h — высота сечения балки.

Расположение измерительных баз на передней и задней поверхности армированных балок WR-A (размеры в мм).

Испытание балки включало четырехточечный изгиб, двухточечную нагрузку F / 2, приложенную на расстоянии 1 м, и две опоры. Для каждой конфигурации (типы лучей: NWR, WR-A, WR-B) были проведены испытания до отказа. Испытания состояли из трех серий. Схема рабочей станции представлена на рис.

Дополнительно основания для измерения деформации были расположены на расстоянии 203,2 мм друг от друга по всей длине балки, в центре ламелей, в зоне растяжения (ламеля I и ламель II) и зоны сжатия (ламели III и ламели IV), сбоку. поверхность. На каждой ламели (ламели I, II, III и IV) было найдено всего 13 измерительных баз, что дало в общей сложности 52 измерительных базы на одной стороне балки. В, можно увидеть детали расположения систем измерительной базы.показана передняя часть балки длиной 3650 мм, на которой установлено 13 измерительных баз (13 × 203,2 мм) по длине ламелей I, II, III и IV (высота одной ламели составляет 40,5 мм), а также 13 измерительных баз. основы на базальтовом волокне BFRP. Кроме того, показана задняя часть балки длиной 3650 мм, на которой были отмечены измерительные базы в середине пролета ламелей I, II, III и IV, а также измерительные базы на участках базальтовых волокон BFRP.

2.4. Аналитическая процедура

Американские стандарты: стандарт США ICBO / Единый строительный кодекс 5100 [54] и стандарт США ICBO / Единый строительный кодекс 6046 [55] использовались для определения несущей способности и жесткости образца клееного бруса, армированного волокнами FRP. область волокон в напряжении.

При определении положения оси инерции сечения при изгибе учитывались следующие допущения:

выделены модули упругости древесины вдоль волокон при сжатии и при растяжении,
модуль упругости древесины при растяжении приведен к модулю упругости древесины, сжатой вдоль волокон с коэффициентом:
модуль упругости волокон BFRP при растяжении был уменьшен до модуля упругости древесины, сжатой вдоль волокон, с использованием коэффициента:
где:
- EBFRP — модуль упругости волокон BFRP при растяжении,
- Et, 0, среднее — средний модуль упругости древесины при растяжении вдоль волокон,
- Ec, 0, среднее — средний модуль упругости древесины при сжатии вдоль волокон.

Высота зоны сжатия y с единственной арматурой растянутой зоны (, и) составляет:

где:

Mt — значение регулировки арматуры в зоне растяжения,
Nt — значение регулировки слоя амортизатора в зоне растяжения,
d — высота клееной балки,
d1— расстояние от нейтральной оси до вершины балки до поправки на армирование,
aBFRP — диаметр волокна BFRP,
tBFRP — толщина «оболочки» волокна BFRP,
dc — расстояние между армированием BFRP до нижнего края балки,
y — расстояние от нейтральной оси после армирования до верхнего края балки,
yc — расстояние от нейтральной оси до нижнего края балки.

Геометрия поперечного сечения балки, армированной BFRP, соответствует стандарту США ICBO / Uniform Building Code 5100 [54] и стандарту США ICBO / Uniform Building Code 6046 [55], (b — ширина сечения, dc — расстояние между арматурой BFRP до нижний край балки, d1 — расстояние от нейтральной оси до вершины балки до поправки на армирование, aBFRP — диаметр волокна из BFRP, y — расстояние от нейтральной оси после армирования до верхнего края балки, yc — расстояние нейтральная ось к нижнему краю балки, tBFRP — толщина «оболочки» волокна BFRP, d — высота склеенной балки).

Расчетная схема балки, армированной волокнами BFRP (согласно теореме Штейнера, фигура разделена на более мелкие секции, как показано на чертеже, включая a — высоту первой секции, b — ширину первой секции, a1 — высота второй секции, b1 — ширина второй секции, a2 — высота третьей секции, b1 — ширина третьей секции, aBFRP — диаметр волокна BFRP, bBFRP — ширина волокна BFRP, y — расстояние от нейтральной оси после армирования до верхнего края балки, yc — расстояние от нейтральной оси до нижнего края балки, dc — расстояние арматуры BFRP до нижнего края балки).

Расчет согласно стандарту США ICBO / Uniform Building Code 5100 [54] и стандарту США ICBO / Uniform Building Code 6046 [55], (где g — расстояние центра тяжести натяжной арматуры от нейтральной оси, z ′ — плечо внутренних сил, Fc — сила сжатия, Ff — сила, передаваемая BFRP, σc — напряжение сжатия, d — высота склеенной балки, y — расстояние от нейтральной оси после армирования до верхнего края балки, yc — расстояние от нейтральной оси до нижней кромки балки, dc — расстояние арматуры BFRP до нижней кромки балки, b — ширина первой секции).

Положение нейтральной оси относительно нижнего края клееного бруса можно определить по формуле:

yc = aba2 + a1 + a2 + a1b1a12 + a2 + a2ba22 + 2aBFRPbBFRPdcab + a1b1 + a2b + 2aBFRPb (7)

Момент инерции IZ вставленного участка можно задать с помощью теоремы Штейнера:

Iz = ba312 + aba2 + a1 + a2 − yc2 + b1a1312 + a1b1yc − a12 + a22 + ba2312 + a2byc − a222 + 2bBFRPaBFRP312 + bBFRPaBFRPyc − dc2

(8)

где:

ht = d − y − tBFRP − aBFRP

(9)

В американских стандартах несущая способность усиленного поперечного сечения определяется в предположении полной пластификации сжатой зоны древесины.Кроме того, несущая способность определяется использованием прочности зоны сжатия. При определении грузоподъемности не учитывается доля древесины в области растянутых волокон. Предполагается, что растягивающие напряжения передаются волокнами из BFRP.

С учетом сделанных предположений допустимое моментное сопротивление поперечного сечения равно (см.):

где:

z ′ = y2 + g = y2 + yc − dc = d − y2 − dc

(13)

Растягивающие напряжения в волокнах BFRP определялись по формуле:

σBFRP = Mrg + aBFRP2n′Iz

(14)

2.5. Численная процедура

Древесина является одновременно анизотропным материалом (свойства зависят от направления, в одном направлении оно имеет другие свойства, чем в другом), и неоднородным материалом.

Численный анализ балок из клееной древесины, состоящих из древесины различных классов качества, был проведен в среде ANSYS 16.0 с использованием модуля Static Structural. Неармированные и усиленные балки были смоделированы для численного анализа. Геометрия и системы нагружения модели были приняты в соответствии с результатами, полученными для экспериментально испытанных балок.Размеры балок составляли 82 × 162 × 3650 мм ³, каждая балка состояла из четырех ламелей толщиной 40,5 мм. Испытанные клееные балки были изготовлены из породы дерева Pinus sylvestris L. Для усиления балок использовались базальтовые волокна BFRP и эпоксидный клей (LG 815 + HG 353).

Геометрические модели балок были выполнены в CATIA V5 в виде комбинации, состоящей из следующих элементов: блоков, составляющих опоры и точки приложения сил нагрузки, ламелей, волокон BFRP и клея, заполняющего пространство между ламелями и волокнами BFRP. .

Древесина, BFRP и эпоксидная смола были смоделированы как конечные элементы. Размеры элементов были приняты на основе теста на дискретизацию сетки. Сетка конечных элементов, используемая для анализа, показана на. Сетка конечных элементов состояла из шестиугольных и четырехугольных элементов. Ламели и опоры были смоделированы в виде шестиугольных элементов размером 10 мм. Из-за небольших размеров волокон BFRP и слоя эпоксидного клея по отношению к остальной геометрии они были определены как четырехугольные элементы размером 5 мм.При анализе клеевое соединение между последовательными ламелями считалось клеевым соединением (см.).

Конечно-элементная сетка балки WR-A.

Ламели клееной балки были смоделированы как отдельные части, чтобы можно было учесть каждое из свойств материала. Таким образом, было смоделировано 4 ламели разного класса качества (см.), Ламели I и IV как класс качества древесины KS, ламели II и III как класс качества древесины KG. Предполагалось, что между ламелями имеется достаточное сцепление, а клеевой слой не моделировался из-за его очень малой толщины.В ламелях I квадратные отверстия были смоделированы и заполнены волокнами BFRP и эпоксидным клеем (см.). Считалось, что межфазные области между древесиной и эпоксидной смолой, а также эпоксидным клеем и BFRP имеют достаточное сцепление, поскольку экспериментальные исследования подтвердили удовлетворительное качество соединений.

В ходе исследований была определена трехмерная КЭ модель. Он был использован для определения поведения неармированных и армированных балок, выполненных в различных конфигурациях классов качества древесины.В качестве армирования использовались базальтовые волокна BFRP. Размеры элементов, а также диаграммы нагружения были аналогичны найденным при лабораторных испытаниях. Численные испытания включали в себя проверку и сравнение нормальных напряжений, прогибов неармированных и усиленных элементов балки в лабораторных условиях и численный анализ.

Чтобы получить точные результаты численного анализа, все задействованные материалы должны быть правильно смоделированы. Поскольку древесина анизотропна, параметры материала следует определять для разных направлений в материале.Девять независимых констант (три модуля упругости, три модуля сдвига и три коэффициента Пуассона) использовались для описания механических свойств ламелей ().

Таблица 4

Данные по древесине и материалам FRP.

9048 9048

Параметры материала	Модуль упругости (ГПа)			Коэффициент Пуассона			Модуль упругости (ГПа)
Параметры материала	X Ось (продольное направление)	Радиальное направление	Y	Радиальное направление	Ось Z (тангенциальное направление)	XY Ось (для радиальной поверхности)	Ось YZ (для грани)	Ось XZ (для касательной поверхности)	(для оси XY ) a Радиальная поверхность)	Ось YZ (для грани)	Ось XZ (для радиальной поверхности)
Lamella KS	10	0.33	0,33	0,54	0,027	0,54	0,63	0,063	0,63
Ламелла КГ	7	0,23	0,23	0,54	0,54	0,044	0,44
BFRP	56,30	9,38	9,38	0,26	0,026	0,26	1,9	0.19	1,9

Параметры материала древесных и базальтовых волокон BFRP в численных испытаниях были приняты на основании исследований автора и литературных данных (а), [52,56,57]. В ходе экспериментальных испытаний был определен модуль упругости по длине волокон. Коэффициенты Пуассона для древесины были приняты в соответствии с [56], тогда как другие значения были определены на основе PN-EN 14080: 2013-07 [52], PN-EN 338: 2016-06 [57]. Технические характеристики базальтовых волокон BFRP и эпоксидного клея были определены на основании данных производителя.Численный анализ предполагает, что свойства материала не зависят от факторов нагрузки. В результате в этой численной модели не учитывались относительная влажность, температура и другие факторы окружающей среды.

Таблица 5

Характеристики эпоксидного клея.

Параметры материала	Модуль Юнга (ГПа)	Коэффициент Пуассона
Эпоксидный клей	3	0,30

Древесина и армирующие материалы были определены как ортопедические материалы. считался изотропным материалом.

Для анализа были приняты следующие параметры:

класс качества древесины KS: T13 (C22),
KG класс качества древесины: T8 (C14).

3. Результаты

Ниже приводится анализ результатов, полученных при испытаниях клееной балки. Балки были изготовлены из Pinus sylvestris L., собранного в Лесном регионе Малой Польши и армированного базальтовым волокном BFRP. В подразделах рассматриваются следующие вопросы: соотношение силы и изгиба, анализ деформации и анализ нормального напряжения, изображения отказов и сравнение теоретического и численного анализа с лабораторными результатами.

3.1. Соотношение силового изгиба

Как описано выше, балка NWR была эталоном для армированных балок типов WR-A и WR-B. показаны кривые прогиба и нагрузки для рассматриваемых балок, полученные от датчика 2.

Диаграмма зависимости F / 2 — u в тестируемых балках WR, считанная с датчика 2 (середина пролета балки). Обратите внимание, что измерения прекращаются, когда датчики были сняты до отказа луча.

Видно, что предварительно напряженное базальтовое волокно BFRP эффективно снижает увеличение значений прогиба в середине пролета.Для всех клееных элементов в армированных и неармированных балках среднее значение прогиба при нагрузке 10 кН составляло прибл. 12,43 мм. показывает эффективность армирования базальтовыми волокнами во всех испытанных клееных балках при различных приложенных нагрузках. Жесткость балок WR-B (коэффициент усиления 1,76%) была заметно больше, чем у балок WR-A (коэффициент усиления 1,18%). При армировании BFRP 1,76% в многослойных балках увеличение шины составило около 17,13%, в то время как при армировании BFRP 1,18% это увеличение составило около 9.99%. Следует отметить, что перед выходом из строя луча механические датчики были сняты, чтобы защитить их от повреждений.

3.2. Анализ нормальных напряжений

Величины деформации регистрировались датчиками, расположенными в измерительных базах на боковых поверхностях сечений в балках, расположенных на расстоянии 203,2 мм друг от друга (см.). Затем были проанализированы нормальные напряжения. Для определения нормальных напряжений в древесине использовался модуль упругости 10,3 ГПа, рассчитанный при экспериментальных испытаниях.Диаграммы распределения нормальных напряжений вместе с дефектами древесины показаны в и. На рисунках можно увидеть две типичные модели распределения нормальных напряжений в балках WR-A3. показано распределение нормальных напряжений σ [МПа] в древесине по всей длине армированной балки WR-A3 для различных нагрузок F / 2 [кН]. Распределение нормальных напряжений в четырех ламелях клееной балки показано в зависимости от расстояния между измерительными базами (). В, ламели I и II испытывают растягивающие напряжения, в то время как ламели III и IV испытывают сжимающие напряжения по всей длине клееной балки.Графики распределения напряжений позволили показать опускание нейтральной оси балки после армирования WR-A3. приведены значения нормальных напряжений по всей длине базальтовых волокон (13 измерительных баз) в зоне растяжения. Для определения нормальных напряжений в волокнах BFRP использовался модуль упругости BFRP. Значение модуля 56,3 ГПа было рассчитано в ходе экспериментальных испытаний.

Распределение нормальных напряжений в древесине σ [МПа] по всей длине балки.

Распределение нормальных напряжений в базальтовых волокнах BFRP Ϭ [МПа] по всей длине армированной балки WR-A3.

Диаграммы нормальных напряжений охватывают различные фазы нагружения от упругой фазы до момента разрушения балки. Из диаграмм распределения нормальных напряжений видно, что балочная арматура из BFRP выгодна для понижения нейтральной оси. Это приводит к увеличению напряжения в зоне сжатия, что может привести к пластификации балки.В ходе испытаний было обнаружено, что значения напряжений в деревянном сечении были меньше для балок, армированных базальтовыми волокнами, по сравнению с неармированными балками.

Следует отметить, что асимметричное распределение нормальных напряжений, показанное на и, было вызвано в основном дефектами древесины, обычно трещинами в сучках, древесных волокнах и т. Д. Это было особенно заметно в материалах среднего и плохого качества. Напротив, базальтовые волокна взяли на себя растягивающие усилия; следовательно, существующий стресс увеличился.Наблюдаемые эффекты увеличения нормальных напряжений в древесине и базальтовых волокнах в отдельных измерительных базах показаны на и.

Результаты экспериментальных испытаний приведены в. Наблюдаемые значения вариации, даже если количество образцов ограничено, четко указывают на неопределенность измеренных данных.

Таблица 6

Результаты экспериментальных исследований, пластины I и IV, основание 7.

,89

БАЛКА	F / 2 [кН]	Напряжения сжатия σ _c [МПа]	Напряжения растяжения	σ _т [МПа]	Напряжения в волокнах BFRP σ _BFRP [МПа]
NWR-A1	NWR-A1	12	8,54	—	13,42
NWR-A2	5	−10,63	15,97	–	13,92
NWR-A3154		900	—	13,64
Среднее значение		−10,70	11,58	—	13,66
Стандартное отклонение		2,39	3.90	—	0,25
WR-A1	5	−12,00	13,07	58,74	12,89
WR-A2	5	−6,9260	11,91
WR-A3	5	−11,90	13,38	55,69	12,09
Среднее значение		−10,27	12,68	53.10	12,30
Стандартное отклонение		2,90	0,95	7,28	0,52
WR-A1	10	−26,60	26,65	117,75	28,05
WR-A2	22,68	97,53	27,7
WR-A3	10	−25,85	28,48	126.62	29,06
Среднее значение		−23,47	25,94	113,97	28,27
Стандартное отклонение		4,79	2,97	14,91	0,70

3.3. Виды отказов

Изображения отказа были разными для отдельных балок. Разрушение балок происходит в основном из-за неоднородной структуры древесины, такой как дефекты волокон (сучки) или дефекты.На рисунке видно повреждение луча WR-A3. Разрушение в зоне сжатия (основание 4, раздавливание, скрытый узел) и зоне растяжения (основания 4–9, треснувшие волокна древесины) произошло при нагрузке 34 кН. Расположение отдельных измерительных баз показано на. Разрушение клееной балки началось с дробления древесины в зоне сжатия, что привело к опусканию нейтральной оси с последующей пластификацией. Это обеспечивало дополнительный запас прочности при отказе.

Разрушение зоны растяжения и сжатия клееной балки, армированной базальтовыми волокнами — балки WR-A3 (3, 4, 5, 6 — измерительные базы, фото: Wdowiak-Postulak).

3.4. Сравнение теоретического и численного анализа с лабораторными испытаниями

Численные и теоретические испытания включали проверки и сравнение изгибных и нормальных напряжений в древесине и волокнах из BFRP в балочных элементах с лабораторными результатами. Примерное изображение смещений, полученное из программы Ansys для серии балок WR-A, показано на рис. В ходе численных исследований была определена трехмерная модель конечных элементов. Его использовали для определения поведения неармированных и армированных балок, выполненных в различных конфигурациях классов качества древесины, армированных базальтовыми волокнами BFRP.

Изображение перемещений u [мм] из программного обеспечения Ansys для силы F / 2 = 10 кН в серии балок WR-A.

Следующие типы пучков были проанализированы численно: NWR, WR-A и WR-B. Размеры элементов и диаграммы нагружения были аналогичны лабораторным испытаниям. Численные испытания включали проверку и сравнение нормальных напряжений и перемещений неармированных элементов балки с таковыми для армированных элементов. показан вид численной модели напряжений в древесине и базальтовых волокнах BFRP из программного обеспечения Ansys для силы F / 2 = 5 кН в серии балок WR-A.

Напряжения в древесине и базальтовых волокнах BFRP из программного обеспечения Ansys для силы F / 2 = 5 кН в серии балок WR-A.

В данной статье FEM использовался для моделирования композитной балки, армированной волокнами BFRP. Обсуждена корреляция между численными и экспериментальными результатами. Экспериментальные, теоретические и численные результаты сравнивались для проверки точности аналитических значений и моделей FE. Примеры результатов собраны в.

Таблица 7

Сравнение отдельных результатов, полученных с помощью лабораторных, аналитических и численных методов, ламели I и IV, база 7.

Луч	F / 2 [кН]	Экспериментальные результаты				Теоретические результаты	Численные результаты
		σ _c [МПа]	σ _t [МПа]	σ _BFRP [МПа]	u [мм]	σ _BFRP 08 [с [МПа]	σ _t [МПа]	σ _BFRP [МПа]	u [мм]
NWR (Среднее)	−5	70	11,58	—	13,66	—	−9,86	10,57	—	16,30
WR-A (Среднее)	5	−10,27		12,30	82,34	−8,55	8,65	48,83	15,10
WR-A (Среднее)	10	−23,47	25,94	113,97	25,94	113,97	68	−18,49	17,00	100,04	30,21

Как видно из, аналитические значения были близки к лабораторным. Для примерных клееных балок различие нормальных напряжений в базальтовых волокнах BFRP (σ _BFRP) в основном вызвано изменением свойств конструкционной древесины. Можно сделать вывод, что структурная и геометрическая неоднородность были основными причинами этого существенного различия.Все теоретические результаты превосходили экспериментальные и численные результаты.

Как видно на фиг., Численный анализ значений перемещений, нормальных напряжений в древесине и базальтовых волокнах BFRP (σ _BFRP) показал хорошую корреляцию с лабораторным анализом. Для всех клееных армированных и неармированных элементов серии балок NWR и WR (средний и низкий класс качества) показали высокое соответствие экспериментально определенному распределению перемещений. Различия составили от 7 до 23% относительно лабораторных анализов.Численный анализ значений нормальных напряжений для древесины и базальтовых волокон BFRP также показал аналогичную корреляцию с лабораторным анализом (см.). Различия в значениях сжимающих напряжений σ _c для клееного бруса по сравнению с лабораторными испытаниями составляли от 2 ÷ 21%, в то время как значения растягивающих напряжений σ _t 8 ÷ 34%, напряжения в волокнах BFRP составляли 8 ÷ 12. %. Значения напряжения в волокнах BFRP были почти одинаковыми. Следует помнить, что различия между результатами численного анализа и лабораторных испытаний могут быть результатом упрощений, используемых при анализе.Дерево — сложный органический материал с анизотропией механических свойств. Из-за ограничений компьютерного моделирования и численного анализа невозможно включить в исследование все структурные сложности древесины (например, неровности конструкции, дефекты древесины). Результаты, полученные в результате численного анализа, демонстрируют высокую согласованность с экспериментальными результатами, когда материалы определялись с помощью фактических значений, полученных в результате экспериментальных испытаний, соответствующих каждому классу качества древесины.Поэтому рекомендуется, чтобы исследователи сами проводили испытания материалов и определяли средние значения для каждого класса качества конструкционной древесины.

Преимущества клееного бруса по сравнению с массивными пиломатериалами

Клееный брус или массивный пиломатериал: что лучше?

По мере того, как строительные материалы меняются в связи со спросом на новое строительство, нам необходимо учитывать различия в материалах, чтобы понять, какой продукт лучше всего использовать для выполняемой работы. Столбы и балки из цельного дерева использовались для обрамления в течение сотен лет как в традиционных зданиях с стержневыми каркасами, так и в строительстве амбаров с столбами.Цельнопиленные столбы имеют классический вид, и их прочность традиционно хорошо зарекомендовала себя в проектах строительства стоек. Сплошные пиленные столбы вырезаются из цельного куска пиломатериала стандартных строительных размеров.

Что такое клееный брус?

Клееный брус — это необычный строительный материал из дерева. Было доказано, что клееный брус такой же прочный, как сталь, с большей прочностью и стабильностью, чем пиломатериалы стандартных размеров аналогичного размера. Благодаря конструктивным преимуществам, включая более высокие проектные значения, улучшенные общие характеристики и экономию затрат, Glulam является предпочтительным продуктом для проектов, начиная от жилых балок и коллекторов до арочных пролетов коммерческих зданий более 500 футов.

По сравнению со стойками из массивных пиломатериалов, клееный брус представляет собой конструктивное изделие из дерева, рассчитанное на нагрузку, состоящее из слоев клееной древесины, проходящих по длине стойки. Он доступен в широком ассортименте стандартных размеров столбов и идеально подходит для строительства каркасов столбов, а также для других каркасных, архитектурных и коммерческих применений.

Сегодня достижения в области инженерных деревянных строительных материалов с такими продуктами, как клееный брус, позволяют производить стойки и балки с большей дополнительной прочностью, чем у одних только массивных пиломатериалов, с гораздо меньшей деформацией и необычайной прочностью.Это важно для любого строительного проекта, но особенно актуально при возведении каркаса столбов сарая.

Клееный брус

Поперечно-клееная древесина, или CLT, представляет собой изделие из дерева, изготовленное по аналогии с клееным брусом. Принципиальное отличие состоит в том, что брус ориентирован перпендикулярно соседним слоям и наклеивается на широкие грани каждой доски. В результате получается готовый продукт, на каждом слое которого имеется текстура древесины в противоположном направлении.Это увеличивает прочность продукта и позволяет использовать более длинные детали для стен, потолков и крыш. В этом смысле можно сказать, что изделия из древесины CLT производятся во многом так же, как и традиционная фанера.

Продукция Glulam Engineered производится с использованием клея для наружного или влажного применения, который соответствует всем признанным стандартам.

Клееный брус Преимущества

Балки перекрытий и перекрытий, несущие колонны, связи и другие конструктивные элементы
Очень низкий уровень формальдегида
Химическая стойкость и повышенная энергоэффективность
Может использоваться для создания пролетов более 500 футов
Простота установки и настройки
Доступен в широком диапазоне стандартных и нестандартных размеров
Повышенное соотношение прочности и веса по сравнению со стальными балками
Хорошая огнестойкость
Изготовлено с точными допусками и размерами, в отличие от массивных пиломатериалов

Применение в строительстве амбара на стойке с рамой

Что касается конструкции каркасов столбов и зданий сараев для столбов, мы обнаружили, что подавляющее большинство наших строителей и подрядчиков предпочитают преимущества и общую экономию затрат на клееные столбики и балки из-за их превосходной стабильности размеров и возможности использования в широкий спектр применения в строительстве, от коммерческих и сельскохозяйственных структур до жилищного строительства, церквей и т. д.

Вес клееного бруса и балок LVL • Roof Online

Roof Online Staff

Дополнительные темы по кровле

Связанные страницы

О наших таблицах веса клееного бруса и LVL

В следующих таблицах указан приблизительный вес (собственная нагрузка , собственный вес) для двух видов конструкционной древесины, клееной древесины и балок LVL, используемых в строительстве в США

. В таблицах указан вес на кубический фут, а также вес на погонный фут для различных размеров каждого материала.

Вес для фанеры , OSB и других деревянных панелей можно найти здесь.

Веса, которые мы приводим, были рассчитаны с использованием технических характеристик продукции или спецификаций производителя реальных деревянных изделий.

Однако значения, приведенные в таблицах, предназначены для того, чтобы дать общее представление о типичных весах для конструкционной древесины, и не должны использоваться, если точные значения необходимы для критических инженерных расчетов.

Мы также предоставляем вес для размеров (например,g. на 1/4 дюйма), которые не являются фактическими размерами любого реального LVL или клееного бруса. Мы сделали это, чтобы упростить расчет веса для нестандартных размеров балок, для которых не опубликованы стандартные веса и которые не указаны в таблицах.

Если необходима точность, всегда сверяйтесь со спецификациями конкретного продукта, который вы собираетесь использовать, или обращайтесь в технический отдел производителя.

Дополнительная информация о клееной балке и LVL

Чтобы узнать больше о клееной древесине и LVL, мы настоятельно рекомендуем вам посетить веб-сайт APA — Ассоциации инженерной древесины.У них есть подробная информация о конструкциях из дерева, размерах балок, таблицах проектирования, руководствах по продукции и многом другом.

Вам нужно будет создать бесплатную учетную запись у них, чтобы получить доступ к публикациям (в формате pdf), которые содержат наиболее подробную информацию.

Вот их главная страница из клееного бруса. Кажется, они покрывают LVL на своей странице «Структурные композитные пиломатериалы», которую можно увидеть здесь.

Таблица массы клееного бруса (клееного бруса)

Технические данные, охватывающие физические свойства каждого вида (и размера) клееного бруса, включая вес на фут и допустимые нагрузки, см. В Таблицах расчета клееных клееных балок.

4,38

Вес клееного бруса (клееный брус)
36 фунтов на кубический фут (фунт / фут3)
36 фунтов на кубический фут (фунт / фут3)
3 фунта на дощатую ногу
Таблица показывает вес на линейную ногу для стандартной ширины клееного бруса (1 дюйм не является стандартной шириной) и образец глубины клееного бруса
Клееный брус обычно не производится с шириной или глубиной менее 3 дюймов. Вес для этих размеров включен, чтобы упростить расчет веса для балок нестандартных размеров, не включенных в таблицу.
Ширина балки в дюймах	Глубина (высота) балки в дюймах
Ширина балки в дюймах	Глубина (высота) балки в дюймах
↓	1/8 дюйма	1/4 ″	3/8 ″	1/2 ″	5/8 ″	3/4 ″	7/8 ″	1 ″	2 ″	3 ″	4 ″	5 ″	10 ″	20 ″
1 дюйм	0,03 фунта	0,07	0,09	0,13	0.16	0,19	0,22	0,25	0,5	0,75	1	1,25	2,5	5
3-1 / 8 ″	0,10 фунтов	0,2	0,29	0,39	0,49	0,59	0,68	0,78	1,56	2,34	3,13	3,91	7,81	15,63
3-1 / 2 ″	0,11 фунта	0.22	0,33	0,44	0,55	0,66	0,77	0,88	1,75	2,63	3,5	4,38	8,75	17,5
5-1 / 8	0,16 фунты	0,32	0,48	0,64	0,8	0,96	1,12	1,28	2,56	3,84	5,13	6,41	12,81	25.63
5-1 / 2 ″	0,17 фунта	0,34	0,52	0,69	0,86	1,03	1,2	1,38	2,75	4,13	5,5	6,88	13,75	27,5
6-3 / 4 ″	0,21 фунта	0,42	0,63	0,84	1,06	1,27	1,48	1,69	3,38	5.06	6,75	8,44	16,88	33,75
8-3 / 4 ″	0,27 фунта	0,55	0,82	1,09	1,37	1,64	1,91	2,19	6,56	8,75	10,94	21,88	43,75
10-3 / 4 ″	0,34 фунта	0,67	1,01	1,34	1,68	2.02	2,35	2,69	5,38	8,06	10,75	13,44	26,88	53,75

Стол из клееного шпона (LVL) Вес Ламинированный шпон)

5
41 фунт на кубический фут (41 фунт / фут3)
3,42 фунта на доску
Таблица показывает вес на линейную опору для стандартной ширины балки LVL (1 дюйм составляет не стандартная ширина) и образец глубины балки LVL

LVL не производится с шириной или глубиной всего 1 дюйм или всего 1/4 дюйма.Они включены, чтобы упростить расчет веса для нестандартных размеров, изготовленных на заказ, которые не включены в таблицу.
Ширина в дюймах	Глубина (высота) в дюймах
↓	1/4 дюйма	1 ″	7-1 / 4 ″	9-1 / 4 ″	9- 1/2 ″	11-1 / 4 ″	11-7 / 8 ″	14 ″	16 ″	18 ″	24 ″
1 дюйм	0.07 фунтов	0,29	2,06	2,63	2,71	3,2	3,38	3,99	4,56	5,13	6,83
1-3 / 4 ″	0,13 фунта	0,5	3,61	4,61	4,73	5,61	5,92	6,98	7,97	8,97	11,96
3-1 / 2 ″	0,25 фунта	1	7.23	9,22	9,47	11,21	11,83	13,95	15,94	17,94	23,92

Экспериментальное исследование балок из клееного бруса с известной морфологией сучков

Свойства системы / свойства системы образцов GLT

Из графиков, показанных на рис. 5a, e, можно видеть, что два класса сортировки достигают разных максимальных пиков нагрузки.

В соответствии с EN 408 (2010) жесткость системы \ (k = \ varDelta F / \ varDelta w \) вычисляется из линейной регрессии кривой нагрузки смещения в диапазоне \ (0.2}, \ end {align} $$

(4)

, где \ (F _ {\ max} \) — максимальная общая нагрузка, a — горизонтальное расстояние между опорой и грузом, b — ширина балки и h — ее высота. На рис. 6 видно, что прочность на изгиб \ (f_b \) уменьшается с увеличением числа слоев. Неудивительно, что для балок с одинаковым числом слоев прочность на изгиб класса LS22 выше, чем прочность на изгиб класса LS15.Как видно из доверительных интервалов, обозначенных пунктирными линиями, разница между средними значениями двух классов оценки значима на уровне 5% для балок из 10 слоев. Для балок из 4 слоев доверительные интервалы 95% показывают небольшое перекрытие. Поэтому, строго говоря, нулевую гипотезу о различных медианах нельзя отклонить на уровне 5%. Однако, глядя на значения отдельных образцов, все же заметная разница наблюдается для 4-ламельных балок.Коробчатые диаграммы показывают три выброса: C4, C10 и E9.

Рис. 3 \ left (\ frac {2} {k} — \ frac {6 a} {5 G bh} \ right)}, \ end {align} $$
(5)
, где L обозначает расстояние между опорами, а G — модуль упругости при сдвиге.В Kandler et al. (2015) значение G было получено на основе микромеханической модели. Однако исследование Kandler et al. (2015), а с недавних пор также Balduzzi et al. (2018) показали, что модуль сдвига лишь незначительно влияет на результат уравнения. (5) для исследуемых балок. По этой причине, а также во избежание возникновения ненужной ошибки здесь используется постоянное значение \ (G = {650} {\ hbox {MPa}} \) в соответствии с EN 408 (2010).
Как для жесткости, так и для прочности, переход связанных с системой величин \ (F_ \ mathrm {max} \) и k на связанные с материалом величины \ (f_m \) и \ (E_ \ mathrm {GLT} \) соответственно «сжимает» данные.2 \) остается неизменным при сохранении линейной зависимости.
Рис. 7
Переход величин, связанных с системой (\ (F_ \ mathrm {max} \), k ), в величины, связанные с материалом (\ (f_m \), \ (E_ \ mathrm {GLT} \) )), что приводит к «сжатию» данных
Рис. 8
Коробчатые диаграммы меры крутизны \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} / L _ {\ mathrm {crack}, x} \)
Механизмы обнаруженных отказов
На рис. 5 показаны кривые прогиба нагрузки \ (F = F_ \ mathrm {left} + F_ \ mathrm {right} \) всех типов.Видно, что после изначально линейной кривой 12 балок демонстрируют нелинейное поведение до того, как будет достигнута несущая способность системы \ (F _ {\ max} \). Эти нелинейности представляют собой, с одной стороны, трещины на стороне растяжения, приводящие к всплеску кривой нагрузка-смещение, а с другой стороны, пластификации на стороне сжатия образца, приводящие к уменьшению градиента нагрузки-смещения. После этого наблюдается хрупкий отказ системы из-за возникновения трещин. Переход от линейной к нелинейной кривой можно объяснить эффектами локального пластификации в зоне сжатия балок, как это видно на рис.4а. Вычисление \ (f_b \) согласно формуле. (4) не отражает эти локальные пластификации, которые приводят к нелинейному распределению нормальных напряжений по высоте поперечного сечения, поэтому перевод уравнения. (4) неточно. Скорее, \ (f_b \) имеет системный характер и представляет величину напряжения, соответствующую традиционной теории хрупкой прочности (Blank et al., 2017).

После образования первой трещины некоторые балки достигают большей несущей способности. Такое поведение наблюдается для 2 балок типа A, 4 балок типа B и 3 балок типа C.\ mathrm {dyn} \), эффективная жесткость \ (E _ {\ mathrm {GLT, exp}} \) при квазистатическом четырехточечном изгибе, предельная прочность на изгиб \ (f_b \) и количество вышедших из строя ламелей \ (n_ \ mathrm {lam, failed} \)

Для выявления закономерностей в направлениях трещин для каждого сегмента записанной геометрии трещины была вычислена разница высот \ (\ varDelta z \) между конечной и начальной точкой. Впоследствии для каждой балки была вычислена сумма этих значений, чтобы получить меру крутизны трещин: \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} = \ sum \ varDelta z \).Точно так же компонент, относящийся к направлению x , \ (L _ {\ mathrm {crack}, x} \), был вычислен из суммы разностей \ (\ varDelta x \). На рис. 8 соотношение этих двух результатов \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} / L _ {\ mathrm {crack}, x} \) отображается для каждой балки. Здесь можно увидеть, что это соотношение находится в том же диапазоне для балок класса LS22 и, по-видимому, не зависит от количества слоев. Например, трещина шириной 1000 мм в направлении x в среднем сопровождается приращением z на 40 мм.Таким образом, такая трещина пересекает примерно одну пластину (напомним, что все пласты имеют толщину 33 мм). И наоборот, для класса LS15 отношение \ (L _ {\ mathrm {crack}, z} / L _ {\ mathrm {crack}, x} \) значительно больше, а трещина с \ (\ varDelta X = {1000} {\ hbox {mm}} \) в среднем пересекает не менее 2 ламелей.

Это поведение также можно наблюдать, сравнивая визуализацию рисунков трещин двух классов классификации для одного и того же количества слоев, то есть на рисунках E.1 с E.2 и рисунки E.4 с рисунками E.5 соответственно. Для более низкого класса ступенчатости LS15 рисунки трещин, по-видимому, остаются более локализованными по отношению к их протяженности в продольном направлении, что можно объяснить более высокой вероятностью соседних слабых участков по сравнению с более высоким классом ступенчатости LS22, что подчеркивается более высоким плотность цветных пятен на участках первого, показывающая расположение сучков, а также большее количество голубоватых / более темных цветов, обозначающих более высокие объемы единичных сучков и, таким образом, более крупные сучки.

Сравнение балок GLT для нижнего класса LS15 (см. Рисунки E.1 и E.4) показывает, что разница в размерах и диапазонах изгиба, примерно вдвое превышающих длину и диапазон изгиба для балок GLT большего размера, приводит к почти вдвое большей крутизны трещин. Такое поведение можно объяснить тем, что для меньших размеров распространение трещин в вертикальном направлении ограничивается их высотой, поскольку после разрушения всего двух пластин уже половина поперечного сечения балки треснет.Для больших балок GLT LS15 трещина, которая, как объяснено для этого класса градации, имеет тенденцию быть более локализованной и, таким образом, распространяться с большей вероятностью в вертикальном направлении, приводит к сравнительно большему количеству разрушенных слоев.

Интересно, что, как упоминалось выше, мера крутизны балок LS22 (см. Рисунки E.2, E.3 и E.5) кажется одинаковой для всех размеров и количества пластин. В данном случае это означает, что по мере увеличения пролета изгиба, а также расширения трещины в продольном направлении \ (L _ {\ mathrm {crack}, x} \), все больше слоев разрушается.2 = 0,6 \) и среднеквадратичной ошибки (RMSE) \ (\ sqrt {\ mathrm {MSE}} = {5.62} {\ hbox {MPa}} \). На рис. 10а значения, предсказанные на основе регрессионной модели, нанесены на график в сравнении с фактическими значениями. Можно видеть, что более низкие значения прочности имеют тенденцию быть переоцененными, в то время как более высокие значения прочности имеют тенденцию недооцениваться по критерию.

Кроме того, была введена «кривизна профиля жесткости-кривизны» для моделирования пространственной близости соседних слабых мест (см. Рис. 9). Начиная с самой верхней ламели 0 (со стороны растяжения) определяется наименьшее значение жесткости в области максимального изгибающего момента.Для следующей ламели 1 определяются все локальные минимумы и выбирается ближайший к исходному слабому месту. Начиная с ламели 1, ищется следующее слабое место в ламели 2 и так далее. Наконец, градиент оценивается линейной регрессией через определенные точки. Идея этого подхода заключается в том, что градиент представляет собой образец трещины, ответственный за разрушение.

Рис. 9

Примерный результат вычисленной кривизны профиля жесткости. В этом случае кривизна (отмеченная над четырьмя верхними слоями на графике профиля жесткости) вычисляется из 4 самых верхних пластин

. Фиг.10

Расчетная и экспериментально полученная прочность на изгиб \ (f_b \), a с использованием модели линейной регрессии, приведенной в формуле. (2), b с использованием профилей жесткости и прочности (для трех различных IP) в сочетании с критерием разрушения Цай-Ву и c с использованием профилей жесткости и прочности (для IP 3) в сочетании с критерием разрушения Цай-Ву. и метод среднего напряжения

В качестве альтернативы используется более сложная модель, использующая двухмерный анализ методом конечных элементов.Для этого используется подход, аналогичный механической модели в Kandler et al. (2015) был выбран. Вместо профилей жесткости, основанных на непрерывном лазерном сканировании, для описания продольной жесткости каждой ламели используются профили жесткости на основе 3D FE согласно фиг. 1d. Кроме того, профили прочности используются для описания прочности на разрыв каждой ламели.

Свойства материала извлекаются из набора профилей жесткости и прочности, которые предусмотрены для процедуры FE.{-2}}, \ nonumber \\ E_R = \ frac {E_L (x)} {15}, \ nonumber \\ \ nu _ {RL} = 0,41, \ nonumber \\ \ nu _ {LR} = 0,027. \ end {align} $$

(6)

Значения для \ (E_L (x) \) получены из профиля жесткости соответствующей ламели. Таким образом, для задачи о плоском напряжении в каждой точке интегрирования матрица упругости \ (\ mathbb {C} \) вычисляется из

$$ \ begin {align} \ mathbb {C} = \ left [\ begin {array} {lll} 1,011 E_L (x) \ quad & 0,027 E_L (x) \ quad & 0 \\ 0.027 E_L (x) \ quad & 0,067 E_L (x) \ quad & 0 \\ 0 \ quad & 0 \ quad & 650.0 \ end {array} \ right], \ end {align} $$

(7)

где \ (E_L (x) \) — значение профиля жесткости соответствующей ламели. Точно так же каждая точка интегрирования связана с параметрами прочности, которые получаются из соответствующего профиля прочности. Результаты, возвращаемые решателем КЭ, включают значения смещения всех узлов, а также напряжения во всех точках интегрирования.2 — 1 \ le 0. \ end {align} $$

(8)

Таким образом, L соответствует x , а R соответствует направлению z . Поскольку значения прочности на разрыв, представленные профилями прочности, пространственно меняются, соответствующие параметры зависят от местоположения точки интегрирования. Компоненты в L -направлении вычисляются в каждой точке интегрирования в соответствии с

$$ \ begin {align} a_ {LL} & = \ frac {1} {f_ {t, L} (x)} + \ frac {1} {f_ {c, L}}, \ end {align} $$

(9)

$$ \ begin {Выровнено} b_ {LLLL} & = — \ frac {1} {f_ {t, L} (x) \ f_ {c, L}}, \ end {Выровнено} $$

(10)

где \ (f_ {c, L} = -52.2}. \ end {align} $$

(11)

В соответствии с выводами, представленными в работе Серрано и Густафссон (2007), применяется метод среднего напряжения. Следовательно, компоненты напряжения \ (\ sigma _ {11} \), \ (\ sigma _ {22} \) и \ (\ sigma _ {12} \) не сравниваются напрямую в каждой точке интегрирования. Скорее, средние значения этих компонентов вычисляются для каждой ячейки прямоугольной сетки (высота ячейки 43 мм и длина ячейки 79 мм). 2 \).Полученные средние значения впоследствии используются в рамках критерия отказа Цай-Ву. По сравнению с оценкой строго по точкам, метод среднего напряжения приводит к более высоким оценкам общей несущей способности системы.

Сравнение соответствующих численных и экспериментальных результатов для прочности на изгиб \ (f_b \) приведено на рис. 10b. В нем показаны результаты с использованием процедуры с четырьмя различными IP для свойства прочности на разрыв. Результаты IP 1 были опущены, поскольку результаты не показали приемлемого согласия.2 = 0,54 \), что пока недостаточно надежно. Таким образом, можно сделать вывод, что, хотя поведение отказа системы можно интерпретировать как хрупкое разрушение, такие хрупкие механические модели не согласуются с экспериментальными наблюдениями. Это наблюдение также согласуется с выводами, представленными в работе Blank et al. (2017).

Статистическая обработка данных

Рис. 11

Коэффициенты линейной корреляции \ (\ delta \) и графики муравейников для входных и выходных параметров и комбинаций.{N} (x_i- \ hat {\ mu} _X) (y_i- \ hat {\ mu} _Y)} {\ hat {\ sigma} _X \ hat {\ sigma} _Y} \ end {align} $$

(12)

где \ (\ mathrm {COV} (X, Y) \) — ковариация между двумя переменными, \ (\ sigma _X \) — стандартное отклонение, \ (x_i \) — i -ое измерение переменной X , N — размер выборки, а \ (\ hat {\ mu} _X \) — оценочное среднее значение и \ (\ hat {\ sigma} _X \) — оценочное стандартное отклонение соответствующей переменной.Что касается балок GLT среднего размера (тип C), эксперименты для более низкого класса классификации не проводились, и, кроме того, не все параметры для более высокого класса были доступны на рис.11, которые соответствуют 3D FE и параметры профиля прочности, показаны результаты только для типов A, B, D и E. Данные сгруппированы по общим параметрам и конкретным группам параметров следующим образом:

Общие параметры Общие параметры охватывают диапазон изгиба L и высоту h балки, а также среднее содержание влаги (MC).Также включена средняя массовая плотность \ (\ rho \) самой верхней (натянутой) ламели. Что касается корреляции внутри этой группы параметров, массовая плотность \ (\ rho \) и содержание влаги показывают коэффициент линейной корреляции 0,78. Это можно объяснить увеличением веса (и, следовательно, увеличением значений для измерений массовой плотности) древесины с увеличением MC. Связь между этими параметрами визуализирована на рис. 11b.
Параметры морфологии сучка Исследованные параметры морфологии сучка включают объем сучка, площадь сучка, видимую на поверхности доски, и зону сопряжения сучков с окружающей древесной матрицей.Здесь для каждого параметра используется общая сумма всех узлов самой верхней (растянутой) ламели, возникающих между двумя точками приложения нагрузки. Линейная корреляция между объемом сучка, видимой площадью сучка и площадью границы раздела составляет от 0,87 до 0,99. Следовательно, корреляция с интересующими величинами \ (E_ \ mathrm {GLT, exp} \) и \ (f_b \) примерно одинакова для этих параметров, что можно увидеть в трех крайних правых столбцах на рис. 11c. Можно заметить, что все три параметра коррелируют с длиной балки L и высотой балки h .Причиной такого поведения является увеличение расстояния между точками приложения нагрузки с большими размерами балки, см. Также рис. 3, что, в свою очередь, приводит к увеличению общей суммы параметров морфологии узлов. Расстояние до сердцевины не дало заметной линейной корреляции с остальными параметрами.
Параметры, связанные с жесткостью Параметры, связанные с жесткостью, представляют собой профили жесткости, вычисленные в соответствии с моделью, представленной в Kandler et al.(2015), а также подход 3D FE. Для обоих типов профиля жесткости в качестве параметра используется минимальное значение, возникающее в растянутой пластине между точками приложения нагрузки. Также кривизна профиля жесткости, соответствующая разд. 3.3, а также регрессионная модель в уравнениях. (2) и (3) принадлежат к этой группе параметров. Неудивительно, что параметр модели регрессии сильно коррелирует с параметром профиля жесткости. Заметную корреляцию можно наблюдать между двумя параметрами профиля жесткости и измерениями массовой плотности и влажности.Причина этого наблюдения кроется в микромеханической модели (Hofstetter et al. 2005), которая использовалась для вычисления тензора жесткости клинвуда в рамках Kandler et al. (2015). Для микромеханической модели массовая плотность и влажность являются двумя основными входными параметрами. Кроме того, два параметра профиля жесткости показывают заметную корреляцию с параметрами морфологии сучка. Морфологию узла можно интерпретировать как скрытый фактор, влияющий как на параметры морфологии узла, так и на расчет профиля жесткости.Хотя морфология узла не используется напрямую при вычислении профилей жесткости, она влияет на отклонения волокон (Foley 2003) и, таким образом, является важным аспектом расчета профиля жесткости, представленным в Kandler et al. (2015).
Параметры, связанные с прочностью Параметры, относящиеся к прочности, представляют собой профили прочности, рассчитанные в соответствии с разд. \ mathrm {dyn} \) и остальными входными параметрами наблюдается наивысшее значение линейной корреляции для параметра профиля жесткости.2 = 0,50 \). Выявив четкую тенденцию, эти результаты указывают на то, что для надежного прогнозирования прочности на изгиб необходимо использовать более сложные модели. Интересно отметить, что морфология узла, по-видимому, лучше коррелирует с прочностью на изгиб, чем применяемые индикаторные свойства. Для количества вышедших из строя ламелей, \ (n_ \ mathrm {lam, failed} \), никакой значимой корреляции выявить не удалось.

Рис. 12

10 самых высоких коэффициентов линейной корреляции между параметрами и результатами для a эффективная жесткость на изгиб \ (E_ \ mathrm {GLT, exp} \), b прочность на изгиб \ (f_b \) и c количество вышедших из строя ламелей \ (n_ \ mathrm {lam, failed} \). h_Kandler2015 обозначает подход, указанный в (3)