4.2.3. Клееные и клеефанерные конструкции.

Наиболее эффективный способ соединения элементов из дерева – склеивание, исключающее их ослабление и создающее условия для увеличения срока службы сооружения.

Мосты из клееной древесины изготавливают на специализированных заводах, поэтому они наиболее индустриальны и наименее трудоемки при строительстве.

Клей должен обладать необходимой долговечностью, прочностью, работоспособностью в условиях атмосферных воздействий и упругость. Для мостовых конструкций применяют специальные синтетические клеи. Простейшая клееная конструкция – балка прямоугольного сечения, для изготовления которой применяют доски толщиной 30-40 мм. С увеличением толщины балки появляются значительные начальные напряжения и возникают трудности при сушке и прессовании. Ширина балки может быть больше ширины досок.

Такие мосты перспективны, особенно в лесистых районах нашей страны. Высокое качество изготовления, легкость монтажных элементов, достаточная стойкость против загнивания, долговечность (до 30-40 лет), а также возможность объединения балочных клееных элементов с плитой проезжей части из других материалов позволяют сооружать клееные мосты не только на дорогах ниже III категории, но и на дорогах более высоких категорий.

Клееные элементы можно применять и в более сложных конструкциях деревянных мостов из ферм или арок.

Толщина досок и брусков, используемых для клееных конструкций, не должна превышать 5 см. В ответственных несущих элементах надо применять пиломатериал толщиной до 3-4 см.

Для уменьшения внутренних напряжений в клееных элементах, вызываемых температурно-влажностными деформациями древесины, надо следить за тем, чтобы по плоскостям склеивания не могло возникать различных по величине деформаций усушки соединяемых элементов. Для этого надо совмещать направление волокон склеиваемых досок или брусьев, а также согласовывать направление их годовых слоев. Так, например, при склеивании досок, укладываемых друг на друга, надо располагать их так, чтобы годичные слои древесины были направлены выпуклостью в одну сторону (рис.80, а). Чередующееся расположение годичных слоев способствует возникновению разрывающих усилий в клеевых швах (рис.80, г) и поэтому не рекомендуется. При склеивании досок кромками (рис.81, а) для уменьшения деформаций от усушки и разбухания надо обеспечивать чередование годичных слоев соединяемых элементов. В клееном элементе большого сечения, образуемого из большого числа досок, их нужно располагать так, чтобы возможно лучше выполнить все требования (рис.88, б).

Рис.80. Виды соединения клееных элементов

Склеивать деревянные элементы, волокна которых направлены под углом друг к другу, не рекомендуется, так как большое различие усушки древесины в продольном и поперечном направлениях может привести к растрескиванию дерева или расстройству клеевого шва. Так, например, нельзя допускать склеивание между собой клееной балки с ребром жесткости (рис.80, в). В этом случае усушка или разбухание балки по высоте, где они происходят поперек волокон, будет значительно. Усушка же или разбухание ребра жесткости, происходящие вдоль волокон, весьма мало. В результате произойдет деформация соединения, показанная для случая усушки на рис.80, д.

Рис.81. Виды соединения клееных элементов

Склеивание под углом может быть допущено только при соединении между собой досок, причем при примыкании их под углом 90° ширина досок должна быть не больше 10 см, а под углом 45° - не больше 15 см.

Стыки досок и брусков в клееных конструкциях, передающие растягивающие или сжимающие усилия, устраивают "на ус" или зубчатым стыком. Наиболее надежен зубчатый стык, в котором торцы соединяемых элементов обрабатывают в виде пологих зубцов (рис.81, б) с углом скоса не круче , нарезаемых специальными фрезами. Длину зубцов делают не меньше 32 мм независимо от толщины стыкуемых элементов. Нарезают зубцы на специальных станках. Для облегчения обработки зубцы можно устраивать и поперек пластин досок (рис.81, в). Сопряжение зубчатым стыком рекомендуется применять в наиболее ответственных соединениях, например в растянутых элементах, в поясах двутавровых балок, в крайних досках прямоугольных балок и т. п. Стык "на ус" проще по конструкции. В таком стыке концы соединяемых элементов обрабатывают с наклоном - (рис.81, г). Стык "на ус", как правило, может быть применен в сжатых и сжато-изогнутых элементах, например в клееных арках.

В одном сечении не должно стыковаться более 25% общего числа досок или брусьев, образующих клееный элемент, а в наиболее напряженных его зонах - не более одной доски или бруса. Расстояние по длине элемента между стыками смежных досок должно быть не менее 20 толщин более толстой из стыкуемых досок (рис.81, е).

Стыки кромок досок в поперечном направлении элемента устраивают впритык с проклейкой. Швы между досками смежных слоев должны заходить друг за друга не меньше чем на 4 см (рис.81, д).

Исследование деревянных клееных конструкций проводится в трех направлениях: 1) теоретические (совершенствуются расчеты на прочность, деформативность и устойчивость, уточняются характеристики различных пород древесины); 2) технологические (автоматизируются технологический процесс от сушки древесины до склеивания готового элемента и защиты его от гниения); 3) эксплуатационные (методы содержания конструкций, обнаружение дефектов их влияние на прочность и долговечность). Разрабатываются методы устранения дефектов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Перечислите основные элементы конструкции деревянных мостов.

2. Виды прогонов.

3. В чем эффективность способа соединения элементов из дерева склеиванием?