Армированные клееные деревянные балки
В целях рационального использования высокосортной древесины, повышения жесткости изгибаемых элементов, а также в тех случаях, когда есть ограничения по высоте сечения конструкций рекомендуется применять армированные клееные деревянные балки. Исследования в области армированных клееных деревянных конструкций (балок, рам, арок) ведутся: в России в Москве (ЦНИИСК им. Кучеренко), Владимире, Иркутске и Новосибирске; за рубежом - в Финляндии, Швеции, Германии, США. В качестве арматуры в основном используется стальная (в экспериментальном порядке стеклопластиковая) арматура периодического профиля класса А400 диаметром 16...28 мм.
Достоинства армированных балок: повышение несущей способности и жесткости балок, уменьшение высоты сечения конструкций, экономия качественной древесины (до 15%). К недостаткам таких конструкций относится: возрастание трудоемкости и стоимости изготовления. Основные схемы армирования балок и их поперечные сечения даны на рис. 6.11.
Технология изготовления армированных КДК отличается от технологии изготовления обычных КДК появлением дополнительных операций вклеивания арматурных стержней. Процесс вклеивания арматуры включает:
1. Приготовление клеевой композиции для склеивания арматуры с древесиной. В настоящее время лучшими композициями являются составы на основе эпоксидных смол. Состав эпоксидно-песчаной смолы (ЭПП), массовых частей:
эпоксидно-диановая смола ЭД-20 - 100
пластификатор (дибутилфталлат) - 20... 25
отвердитель (полиэтиленполиамин) - 10... 12
наполнитель (песок речной, просеянный через сито 1,0 мм) - 300...400
или портландцемент - 200
Жизнеспособность состава 45...80 минут. Расход q — 0,2...0,4 кг/м пог. при диаметре арматуры 016...24 мм.
2. Фрезерование пазов (прямоугольного или полукруглого профиля) для арматуры по пластям заготовок производится одновременно с острожкой пластей.
3. Подготовка арматуры (резка или сращивание по длине, очистка от загрязнений и ржавчины, обезжиривание).
4. Укладка и запрессовка арматуры выполняется на отдельных элементах (заготовках), что позволяет выделить эту операцию и производить ее на отдельном участке параллельно другим операциям. Нанесение ЭПП в пазы производится с помощью шприца или шпателя. При вклеивании арматуры необходимо создать лишь минимальное (контактное) давление запрессовки 0,5...1 кг/см2 (0,05...0,1 МПа), которое создается с помощью вайм, прижимами в точках, расположенных по длине арматуры на расстоянии а - 25 da. Продолжительность склеивания составляет 12...24 часа при температуре f=20°C и 2...4 часа при г-50...60°С. Затем при наборе клееного пакета армированные заготовки укладываются в крайние зоны по высоте сечения конструкций. После выгрузки из пресса конструкции готовы к применению через 7... 10 дней.
Изготовление конструкций, армированных полукаркасами (с поперечной или наклонной арматурой), армированных по боковым поверхностям - более сложно и трудоемко и пока не вышло за рамки экспериментов.
Основные правила конструирования армированных балок:
- поперечное сечение балок конструируется, как правило, прямоугольным постоянной высотой, при экономическом обосновании - двутавровым или коробчатым;
- высота поперечного сечения назначается в пределах (1/15... 1/20)l, ширина сечения принимается с учетом существующего сортамента пиломатериалов;
- рекомендуется симметричное армирование в сжатой и растянутой зонах;
- рациональный процент армирования = 1,2...3,5%.
4. После компоновки армированного сечения балки по приведенным выше основным правилам конструирования, сечение проверяется на действие:
А.В. Калугин, Деревянные конструкции. Издательство Ассоциации строительных Вузов, Москва, 2003