19. Клеевые соединения элементов, виды клеев, требования к клеям и материалу, расчет клеевых соединений.

Клей является идеальным средством сопряжения, полностью обеспечивающим монолитность соединения, подобно сварке в стальных конструкциях. С развитием химии полимерных материалов и производства синтетических клеев появилась возможность создавать клееные конструкции больших размеров и различных форм сечения. Применение клееных элементов больших сечений позволяет рационально размещать пиломатериалы различного качества по площади поперечного сечения в соответствии с напряженным состоянием элемента и минимально использовать первосортный материал, не снижая прочности изгибаемых элементов. Многослойные клееные элементы из тонких досок обладают повышенной прочностью ещё и потому, что благодаря дробному распределению пороков древесины ( сучков, косослоя и др.) по сечению элемента влияние их на прочность конструкции в значительной степени понижается. Массивные клееные элементы обладают значительной огнестойкостью. Для обеспечения прочности клеевого шва в растянутых стыках площадь склеиваемых поверхностей приходится увеличивать примерно в 10 раз путём косой срезки торца на ус или на зубчатый шип. Для деревянных элементов, не защищённых от атмосферных воздействий, применяются только водо- и биостойкие клеи. Клеи должны быть жидкие на основе синтетических смол. Для конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности (более 75%) применяют фенолформальдегидный клей марки КБ-3; резорцино - формальдегидные марок ФР-12, ФР-100, ДФК-1АМ. Клеевые соединения на этих клеях долговечны и водостойки. Резорцино-формальдегидные клеи дают эластичное и прочное соединение, но дорогие. Мочевино-формальдегидные клеи получают на основе карбамидной смолы. Они холодного отверждения. В синтетические смолы добавляют различные компоненты для придания клеям особых свойств:1) отвердители – для отверждения смолы без нагрева при t=15-40⁰С; 2) пластификаторы – для придания клеевому шву пластичности, уменьшения его хрупкости; 3) наполнители – порошки тонкого помола (цемент, древесная мука и др.) для придания клею зазорозаполняющего свойства, уменьшения усадки и расхода смолы; 4)разбавители – для придания клею маловязкой консистенции. Предварительное тепловое высушивание пиломатериалов до 6-12%-ной влажности – главное технологическое требование к индустриальному производству деревянных конструкций. Склеиваемые поверхности древесины д.б. остроганы, а поверхности др. материалов обработаны в соответствии с инструкциями. Для клееных деревянных элементов толщину досок принимают не более 33 мм (после острожки), в прямолинейных элементах — до 42 при образовании в них продольных прорезей. Ширину досок согласовывают с номинальной шириной клееного элемента с учетом припусков на сушку и механическую обработку. При компоновке поперечных сечений клееных элементов рекомендуется использовать древесину только одной породы и одного сорта в растянутых и сжатых элементах при гибкости λ<60; в изгибаемых, сжатоизгибаемых и сжатых при λ>= 60 допускается применение древесины двух сортов, двух пород или разных сортов и пород. В последнем случае крайние слои высотой 0,15 общей высоты сечения выполняют из более прочных пиломатериалов. Производство клееных деревянных конструкций должно производиться в заводских условиях с использованием высокомеханизированного оборудования и обеспечением скоростного отверждения клеевых швов. Наиболее унифицированным решением растянутого стыка клееных элементов в заводских условиях является стык на зубчатый шип или с острыми зубьями с уклоном склеиваемых поверхностей зуба примерно 1:10 и с закруглением конца зуба.

Рис. 5.1 Клеевые соединения:

а — поперечные стыки; б — продольные стыки; в — угловой стык; 1 — стыки по пластям; 2 — по кромкам; 3 — по пласти и кромке; 4 — зубчатый шип; 5 — усовой стык фанеры; 6 — угловой зубчатый шип

Зубчатый шип хорошо работает на растяжение, изгиб, кручение или сжатие. Для сращивания фанерных листов таким же унифицированным способом служит стыковое соединение «на ус». Применение его в напряжённых элементах конструкций требует соблюдения следующих условий: длина уса принимается равной 10-12 толщинам фанеры, а направление волокон наружных шпонов («рубашек») должно совпадать с направлением нормальных сил (действующих на стык, перпендикулярно стыкуемой кромке фанеры). Ослабление фанерного листа стыком «на ус» учитывают ориентировочно коэффициентом .