Размеры заготовок и деталей КДК

Уральская государственная

лесотехническая академия

 

Ю.Б.Левинский

 

 

Рациональный раскрой пиломатериалов

на заготовки деревянных строительных

конструкций

 

(учебный практимум)

 

 

г.Екатеринбург

 

Уральская государственная

лесотехническая академия

 

Кафедра древесиноведения и

специальной обработки древесины

 

Ю.Б.Левинский

 

 

Рациональный раскрой пиломатериалов

на заготовки деревянных строительных

конструкций

 

 

Методические указания к лабораторно-практическим

занятиям по специализации

“Технология малоэтажного деревянного домостроения”

 

 

г.Екатеринбург

 

 

Печатается по рекомендации методической комиссии

факультета МТД

 

протокол №_______ от ______________99г.

 

 

Рецензент к.т.н., профессор Кротов В.Г.

 

 

Редактор РИО

 

___________________________________________________________

 

Подписано в печать Формат 60х84 1/16

 

Плоская печать Печ. Лист. Тираж 75 экз.

 

Заказ Поз. Цена

 

___________________________________________________________

 

 

Редакционно-издательский отдел УГЛТА

 

Ротапринт УГЛТА

Введение

 

 

Древесина, потребляемая в строительстве, предопределяет качество и эксплуатационную надежность любых строительных конструкций. Физико-механические свойства древесины, наличие в ней пороков и дефектов, особенности строения и другие характерные проявления влияют на прочность и стабильность соединений, качество склеивания деталей в конструкциях, размеры сечений и т.д.

Правильный подбор заготовок на изделия означает:

- минимально необходимое количество или объем используемых

пиломатериалов;

- рациональное распределение заготовок в составе конструкции (изделия) в зависимости от их качественного состояния;

- использование заготовок с достаточным (нормативно определенным), а не максимально возможным уровнем их качества.

В настоящих методических указаниях приведены примерные

рекомендации по решению задачи рационального использования пиломатериалов с конкретными сортообразующими и размерными характеристиками в производстве строительных конструкций различных типов. Задачи носят экспериментально-поисковый характер и выполняются с применением метода условного раскроя досок на заготовки с нормативно ограниченным содержанием пороков древесины и дефектов обработки. Нормы допуска оценочных признаков установлены стандартами по определению требований к конкретным видам продукции.

 

1. Требования к древесине, используемой в производстве строительных конструкций.

 

Нормативно-технические параметры заготовок и деталей, применяемых в строительных конструкциях, зависят от типа, назначения и условий эксплуатации изделий. Различают однослойные и многослойные (клееные) деревянные конструкции (КДК), несущие каркасные элементы стеновых панелей, перегородок, перекрытий, сборно-щитовые ограждающие конструкции и другие виды стройматериалов.

Основные признаки, по которым оценивается пригодность древесины для изготовления вышеприведенной строительной продукции, следующие: порода древесины, качество пиломатериалов, размеры деталей и заготовок. Наиболее высокие требования предъявляются при производстве деревянных клееных несущих конструкций и однослойных или сборно-составных балок.

Использование в несущих строительных конструкциях низкокачественной древесины недопустимо или резко ограничено по следующим причинам:

- не обеспечивается необходимая прочность и эксплуатационная надежность конструкций;

- снижается качество соединения деталей между собой, в т.ч. и прочность склеивания;

- усложняется технологический процесс по подготовке и комплектованию деталей для конструкций и собственно изготовления продукции;

- повышается расход древесины и материалоемкость изделий.

 

Пороки древесины

Наибольшее влияние на оценку пригодности древесины для конструкций оказывают сортообразующие пороки и дефекты в пиломатериалах. Нормированные требования по их допуску в КДК приведены в таблице 1.

 

 

Общие замечания:

 

1.Сумма размеров групповых сучков на пласти и кромке на любом участке длиной 20 см не должна превышать допускаемого размера сучка, установленного для соответствующих категорий

2.Для категории 1 размер пластевых сучков, расположенных у ребра слоя на расстоянии менее диаметра сучка, нормируется требованиями для ребровых сучков.

3.Обзол на кромках не должен превышать предельных припусков на механическую обработку конструкции.

4.Пороки древесины, не указанные в табл. 1, допускаются по всем категориям качества заготовок для КДК.

 

Требования к качеству древесины для клееных конструкций отличаются при нормативном делении её на группы от соответствующих требований по сортам пиломатериалов. Следовательно, на предприятии, выпускающем КДК, должна проводиться дополнительная сортировка пиломатериалов с учетом нормативных ограничений по табл. 1. Кроме того, выполняется торцовка досок с вырезкой дефектных участков и сращивание отрезков между собой по длине на зубчатые плиты.

 

Таблица 1.

 

Требования к качеству древесины в клееных конструкциях

 

Пороки	Схематичное изображение порока	Нормы ограничения пороков для категорий качества заготовок
I	II	III
Cучки здоровые сросшиеся   *пластевые   *сквозные кромочные   *ребровые     *односторон- ние кромочные	………………………….     ………………………….     ………………………….	Допускаются Не размером не более норми- 1/4 1/3 руются ширины соответст- вующей пласти …………………………………….   Не Допускаются допуска- размером не более ются 1/3 1/2 ширины кромки   …………………………………….   Допускаются Не размером не более норми- 1/6 1/4 руются ширины пласти   …………………………………….   1/3 1/2 Не ширины кромки норми- руются
Сучки несросшиеся, загнившие и гнилые	____	Не Допускаются без допус- выхода на видимые каются поверхности слоев готовой конструкции, если размер каждого сучка не более, мм 20 50 число сучков на длине 1 м не более, шт 1 2
Трещины *пластевые   *кромочные	…………………………	Допускаются без ограничения глубины и длины, если ширина щели не превышает 1,5 мм   ……………………………………   Допускается без выхода на торец глубиной не более ¼ ширины слоя и общей длиной не более 1/10 длины слоя.
Пороки строения древесины *наклон волокон *сердцевина *прорость и пасынок	………………………….     ………………………….	Допускается не более,% Не норми- 10 10 руется …………………………………….   Не допускается Не норми- руется     …………………………………….     Не допускается Не норми- руется
Грибные поражения   *ядровая, заболонная и трухлявая     *заболонные и грибные окраски, ядровые пятна и полосы     *повреждения насекомыми (червоточины	_____   ………………………….     _____     ………………………….	Не допускается   …………………………………….   Не допус- Допуска- Не каются ются толь- норми- ко поверх- руются ностные в виде пятен и полос ……………………………………..   Не допускаются Допуска- ются роверх- ностные
Деформации   *продольная покороблен- ность по пласти     *крылова- тость   *продольная покороблен- ность по кромке   *поперечная покороблен- ность	………………………….   ………………………….   ………………………….	Допускается, если величина стрелы прогиба на участке длиной 3 м, не более, мм: 30 – для слоев толщиной до 25 мм; 20 – для слоев толщиной более 25 мм. …………………………………….   Допускается с отклонением поверхности слоя от плоскости на длине 3 м не более 8 мм.   …………………………………….. Допускается в пределах припуска на обработку конструкций по ширине     ……………………………………..   Допускается со стрелой прогиба в долях ширины слоя не более 0,8 %.

 

Размеры заготовок и деталей КДК

Размеры пиломатериалов следует выбирать исходя из проектных размеров конструкций и потерь связанных с выполнением технологических операций. При этом для изготовления клееных конструкций лучше подходят пиломатериалы большой длины и имеющие толщину не более 35-40 мм. Для гнутоклееных – толщина досок не должна превышать 1/150 радиуса изгиба. При производстве элементов каркаса ограждающих конструкций, например, стеновых панелей, толщина исходных пиломатериалов может быть практи-чески любой и зависит лишь от конструктивных особенностей изделия.

Оптимальная ширина пиломатериалов для КДК подбирается в зависи-мости от параметров самой конструкции схемы формирования блока для

склеивания, припусков на технологическую обработку и особенностей производства изделий. Обычно применяют заготовки шириной 80-100 мм (припуск на обработку 10мм), 110-180 мм (/\=15мм) и 200-250 мм (/\=20мм). Таким образом, при подборе размерных параметров необходимо учитывать следующее:

1.Применение толстых пиломатериалов (S=40-50 мм) обеспечивает снижение трудоемкости механической обработки, объема отходов и расхода клеевых материалов, но приводит к увеличению затрат на сушку, появлению большого количества дефектов обработки (трещины, покоробленность) и уменьшению надежности клеевых соединений возрастают внутренние напря-жения, усиливаются проявления упругости заготовок при склеивании блока).

2.Использование коротких заготовок в КДК повышает вероятность «опасных сечений» в зоне совпадающих стыков и тем самым уменьшает прочность конструкций на изгиб. Практически для всех типов изделий в этом случае должно быть предусмотрено сращивание отрезков по длине с последующим делением их на мерные заготовки. Следовательно, предпочтительнее применять длинные пиломатериалы для КДК, но наиболее рациональным все же является компромиссная рекомендация: выполнить раскрой пиломатериалов с вырезкой из них пороков и дефектов на отрезки максимально возможной длины, соединить их в непрерывную ленту и разделить её на требуемые заготовки КДК.

 

Комплектование заготовок в блоки для склеивания.

Разделение всех пиломатериалов на три категории качества (табл. 1) обеспечивает рациональное использование древесины и требуемый уровень оценочных параметров конструкций. Пороки и дефекты в пиломатериалах снижают прочность, затрудняют станочную обработку деталей, ухудшают склеивание и т.д. Поскольку несущие элементы и конструкции испытывают при эксплуатации различные силовые воздействия и находятся в напряженном состоянии, то следует разместить в клееном блоке детали так, чтобы наиболее качественные из них располагались в опасных зонах сжатия и растяжения. Для многослойных клееных конструкций линейного типа, например, балок могут быть приняты исходные параметры сборки по рис. 1.

Зона сжатия

Р

 

 

(0,17-0,34) Н (зона сжатия) Зона

Н 1 или 2 категория качества растяжения

3 категория

 

0,17 Н (зона растяжения)

1 категория качества

Рис.1. Послойное распределение заготовок 1, 2 и 3 категорий

качества в сечении КДК толщиной более 50 см.

 

В малонапряженной центральной зоне балки пиломатериалы невысокого качества занимают до 70% объема всей конструкции.

 

Порода древесины

Для КДК обычно используют пиломатериалы одной породы древесины, преимущественно сосны и лиственницы. Обусловлено это достаточно высокими физико-механическими свойствами данных пород, стабильностью формы и размеров изделий, требуемым качеством склеивания и обработки заготовок, эксплуатационной стойкостью строительных конструкций и т.д. Вместе с тем возможное совмещение в одном изделии заготовок из разных пород древесины, например сосны и березы, пихты и осины. Такие комбинации позволяют удешевить продукцию за счет использования лиственного малоценного сырья без ущерба её качеству.

Обоснование тех или иных вариантов послойного подбора сечений КДК строится по обычной схеме расчета прочностных характеристик изделий, категорийного деления пиломатериалов на группы качества и рекомендаций по распределению заготовок в блоке для склеивания.

При изготовлении однослойных конструкций, например, элементов каркаса панелей, цельных балок, строительных прогонов и других изделий, отбор пиломатериалов проводится в соответствии с системой нормирования качества по признакам проявления пороков древесины и дефектов обработки. В этом случае предъявляются ещё более жесткие требования, а главным критерием точности сортировки и подбора является гарантированность заданной прочности конструкции. Сучки, трещины, наклон волокон и другие дефекты заметно снижают прочностные параметры древесины (табл. 2).

 

Таблица 2.

 

Характеристики снижения прочности древесины в зоне сучков

 

Размер сучка в долях ширины элемента	Прочность образца на изгиб в % от прочности чистой древесины
сосна	береза	осина
0,10   0,20   0,30   0,50		-	-     64,5   46,5

 

 

Данные, приведенные в таблице 2, показывают, что принимаемые нормативные параметры по сучкам для конструкционных элементов строительных изделий могут быть практически одинаковыми как по лиственной, так и по хвойной древесине.

Для обеспечения квалифицированного распределения лиственных пиломатериалов на группы качества предложено нормирование пороков и дефектов в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3.