Клееный брус - Glued laminated timber

Клееный каркас кровельной конструкции

Клееный брус, также сокращенно клееный брус, это тип структурных инженерная древесина продукт, состоящий из слоев габаритный пиломатериал склеиваются прочными, влагостойкими конструкционными клеями. В Северной Америке материал, обеспечивающий ламинацию, называется ламинатор или Ламсток.

Фон

Путем ламинирования ряда более мелких кусков пиломатериалов из более мелких кусков изготавливается один большой прочный элемент конструкции. Эти конструктивные элементы используются как вертикальные столбцы, горизонтальный балки, и арки. Клееный брус легко изготавливается изогнутой формы и доступен в различных видах и внешнем виде.[1] Соединения обычно выполняются болтами или стальными дюбелями и стальные пластины.

Клееный брус оптимизирует структурные свойства древесины, которая является возобновляемым ресурсом. Благодаря своему составу, большие клееные элементы могут быть изготовлены из множества более мелких деревьев, собранных с второстепенные леса и плантации. Клееный брус обеспечивает прочность и универсальность больших деревянных элементов без использования массивных пиломатериалов, зависящих от старых пород. [2]:3 Как и другие инженерная древесина продуктов, он уменьшает общее количество используемой древесины по сравнению с массивными пиломатериалами, уменьшая негативное влияние сучков и других мелких дефектов на каждой составной плите.

Клееный брус намного ниже внутренная энергия чем железобетон и стали, хотя он влечет за собой больше воплощенной энергии, чем твердая древесина. Однако процесс ламинирования позволяет использовать древесину для гораздо более длинных пролетов, более высоких нагрузок и более сложных форм, чем железобетон или сталь. Клееный брус составляет одну десятую веса стали и одну шестую веса бетона; воплощенная энергия для его производства составляет одну шестую от энергии стали сравнимой прочности.[3] Клееный брус можно изготавливать самых разных форм, поэтому он предлагает архитекторам свободу творчества без ущерба для структурных требований.

{{{аннотации}}}

Клееные арки Зимний сад Шеффилда

Высокая прочность и жесткость клееной древесины позволяет клееным балкам и аркам перекрывать большие расстояния без промежуточных колонн, что обеспечивает большую гибкость проектирования, чем при традиционном строительстве из дерева. Размер ограничен только условиями транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ.[4]

История

Клееный купол, покрывающий башню Цюрихский университет, построенный по системе Hetzer в 1911 году.
Изогнутое здание с клееным каркасом на Факультет образования Кембриджского университета.[5]

Одна из самых ранних сохранившихся конструкций крыши из клееного бруса широко признана.[6] быть залом собраний Колледж короля Эдуарда VI, школа на Бугл-стрит, Саутгемптон, Англия, построенный в 1866 году по проекту Джозайи Джорджа Пула. В настоящее время в этом здании находится Брачная комната Саутгемптонского ЗАГСа.[7]

Две церкви в Нортумберленд в настоящее время считаются самыми ранними из дошедших до нас употреблений: Святая Троица, Cambo (1842) и Святая Троица, Хорсли (1844 г.) и четыре 1850-х гг. Мерсисайд церкви также имеют клееный брус: St Mary, Grassendale, Святой Лука, Formby, Св. Павел, Транмер и Святая Троица в Парр Маунт, Сент-Хеленс.[нужна цитата ].

Первое промышленное запатентованное использование было в Веймар, Германия. В 1872 г.[6] Отто Хетцер основал паровую лесопилку и столярное дело на Кольштрассе. Начиная с 1892 года, он получил ряд патентов, в том числе патент на вентилируемый деревянный настил пола, который можно было подтянуть вбок после установки, чтобы компенсировать усадку. Компания Hetzer продолжала патентовать различные гениальные системы, но первая из них, которую можно было сравнить со стандартизованным впоследствии горизонтальным клееным брусом, была награждена в 1906 году. Это повлекло за собой вертикальные колонны, которые переходили в изогнутые зоны клееного карниза, а затем становились наклонными стропилами, и все в одном ламинированный блок. Каждый компонент, скрепленный под давлением, состоял из трех или более горизонтально расположенных пластин. Результатом стал первый портал из клееного бруса. В 1909 году швейцарские инженеры-консультанты Terner & Chopard[6] приобрела разрешение на использование патента Hetzer и применила клееную древесину в ряде проектов. К ним относятся характерный купол в форме колокола бывшего Института гигиены, Цюрих (1911 г.) ныне главное здание Цюрихский университет. Технология прибыла в Северную Америку в 1934 году, когда Макс Ханиш-старший, который работал с Hetzer на рубеже веков, основал фирму Unit Structures в г. Пештиго, Висконсин, для производства конструкционного клееного бруса. Первым зданием в Соединенных Штатах, в котором использовался конструкционный клееный брус, была школьная гимназия в Пештиго.[8]

Значительным событием в индустрии клееного бруса стало введение в 1942 году полностью водостойкого фенолрезорцинового клея. Это позволило использовать клееный брус в открытых внешних средах без опасений по поводу разложения глюлина. Первый в США производственный стандарт для клееной древесины был опубликован Министерство торговли в 1963 г.[2]:4

Крыша Центр Помпиду-Мец Музей во Франции состоит из шестнадцати километров клееного бруса. Он представляет собой шестиугольник шириной 90 метров и площадью 8 000 м². Мотив из клееного бруса образует шестиугольные деревянные блоки, напоминающие тростниковый узор. Китайская шляпа.

Производство

Изготавливается из габаритного бруса; отточен, закончен и наклеен на грани; с укладкой волокон параллельно слоям сверху и снизу. Отдельные пиломатериалы выбираются и размещаются в соответствии с дефектами и структурой волокон для максимальной структурной целостности. Это может быть сделано для прямых, изогнутых и изогнутых / арочных приложений и других конструкций. Доступны стандартные размерные и нестандартные размеры.

Клееный брус против стали

Тематическое исследование 2002 года, в котором сравнивается использование энергии, парниковый газ выбросы и затраты на балки крыши, которые требуют в два-три раза больше энергии и в шесть-двенадцать раз больше ископаемое топливо для производства стальных балок, чем для производства клееных балок. В нем сравниваются два варианта конструкции крыши нового аэропорта в Осло, Норвегия: стальные балки и балки из клееной ели. Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла для клееной балки ниже. Если они сгорят в конце срока службы, можно восстановить больше энергии, чем было потрачено на их производство. Если их вывозят на свалку, клееная балка является худшей альтернативой, чем сталь, из-за метан эмиссия.[9] Более недавнее исследование Технологический университет Чалмерса был не таким оптимистичным. Тем не менее, он показал, что, хотя абсолютные выбросы парниковых газов сильно зависят от метода, используемого для их расчета, экологический профиль клееного бруса обычно такой же или лучше, чем у стали, в примере конструктивного применения.[10] Стоимость клееного бруса несколько ниже, чем стального.[11]

Технологические разработки

Смоляные клеи

Когда в начале двадцатого века в строительную технологию был введен клееный брус, широко использовались казеиновые клеи, которые являются водонепроницаемыми, но имеют низкую прочность на сдвиг. Соединения с казеиновыми клеями не отслаивались из-за внутренних напряжений в древесине. Изобретение в 1928 году синтетических полимерных клеев холодного отверждения («Kaurit») решило эти проблемы: полимерные клеи, которые недороги и просты в использовании, являются водонепроницаемыми и обеспечивают высокую адгезионную прочность. Развитие полимерных клеев способствовало широкому использованию в строительстве из клееного бруса.[12]

Суставы пальцев

Использование суставы пальцев из клееного бруса, что позволяет изготавливать клееные балки и колонны в больших объемах. Пальцевые соединения из клееного бруса были разработаны для обеспечения широкой поверхности для склеивания. Автоматические сращивающие машины помогают разрезать пальцевые соединения, соединять и склеивать их вместе под давлением, обеспечивая прочное и долговечное соединение, способное выдерживать большие нагрузки, сопоставимые с натуральным деревом того же поперечного сечения.[13]

Компьютерное числовое управление

Производство с компьютерным управлением (ЧПУ) позволяет архитекторам и дизайнерам с высокой точностью резать клееный брус необычной формы. В станках с ЧПУ можно использовать до пяти осей, что позволяет выполнять процессы выточки и выдавливания. Экономичные станки с ЧПУ вырезают материал с помощью механических инструментов, таких как фрезерный станок.[14]

Использовать

Спортивные сооружения

Ричмондский олимпийский овал

Спортивные конструкции особенно подходят для широкопролетных клееных крыш. Это поддерживается легким весом материала в сочетании с возможностью изготовления изделий большой длины и большого поперечного сечения. Неизменно используются сборные конструкции, и инженер-строитель должен разработать четкие описания методов доставки и монтажа на ранней стадии проектирования. В PostFinance Arena является примером широкопролетной крыши спортивного стадиона с использованием клееных арок высотой до 85 метров. Строение было построено в Берн в 1967 году и впоследствии был отремонтирован и расширен. Университет Восточного Кентукки Alumni Coliseum был построен в 1963 году с самыми большими в мире арками из клееного ламината, длина которых составляет 308 футов 3 1/2 дюйма.

Крыша Ричмондский олимпийский овал, построенный для соревнований по конькобежному спорту на Зимних Олимпийских играх 2010 г. в г. Ванкувер, Британская Колумбия, имеет одну из самых больших деревянных конструкций в мире. Крыша включает 2400 кубометров Пихта Дугласа пиломатериалы из клееного бруса. В общей сложности 34 стойки из клееного бруса из желтого кедра поддерживают свесы, где крыша выходит за пределы стен.[15]

Анахайм ICE, находится в Анахайм, Калифорния, также является примером использования клееного бруса. Компания Disney Development хотела построить эстетичный ледовый каток с меньшими затратами, и клееный брус был одним из самых качественных материалов, отвечающих требованиям владельца. Архитектор Фрэнк Гери предложили дизайн с большим двояким изгибом Желтая сосна клееная балка, а каток построен в 1995 году.[16]

Мосты

Клееный мост Accoya с интенсивным движением транспорта на Sneek, Нидерланды
Клееный мостовой переход Река Монморанси, Квебек

Обработанный давлением клееная древесина или древесина, изготовленная из натуральных прочных пород древесины, хорошо подходят для создания мостов и прибрежных сооружений. Способность дерева поглощать ударные силы, создаваемые движением транспорта, и его естественная устойчивость к химическим веществам, например, используемым для защиты от обледенения дорог, делают его идеальным для таких установок. Клееный брус успешно применяется для строительства пешеходных, лесных, автомобильных и железнодорожных мостов. Пример в Северной Америке клееного моста находится на Keystone Wye, Южная Дакота, построена в 1967 году. Мост да Винчи в Норвегии, завершенный в 2001 году, почти полностью построен из клееного бруса.

Пешеходный мост Kingsway в Бернаби, Британская Колумбия, Канада, сооружается из монолитного бетона для опорных опор, конструкционной стали и клееного бруса для арки, пост напряженный сборный бетон прогулочная площадка и опорные стержни из нержавеющей стали, соединяющие арку с прогулочной площадкой.

Религиозные постройки

Интерьер Храм Христа Света сформированный из клееного бруса

Клееный брус используется для строительства объектов многоцелевого использования, таких как церкви, школьные здания и библиотеки, а также Храм Христа Света в Окленд, Калифорния, является одним из примеров способа повышения экологического и эстетического эффекта. Он был построен вместо собора Святого Франциска Сальского, который пришел в негодность из-за Землетрясение Лома-Приета в 1989 году. Площадь 21 600 квадратных футов и 110 футов в высоту. Vesica Pisces -образное здание образовано каркасом из клееного бруса и стальным стержневым каркасом, покрытым стеклянной обшивкой. Этот комбинированный корпус из клееного бруса и стали считается передовым способом реализации экономичности и эстетики конструкции с учетом традиционного способа строительства со стальной или железобетонной рамой.[17]

Другой

Мьёсторнет, на берегу Озеро Мьёса.

Самая высокая в мире конструкция из клееного бруса Mjøstårnet, 18-этажный смешанный строительство в Brumunddal, Норвегия.[18]

Клееный брус - важный компонент в ураганоустойчивое здание системы. Категория 5 устойчивый к ураганам бревенчатые дома построены из клееного бруса.[19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Справочник по конструкционным изделиям из дерева, форма C800 (PDF). APA - Ассоциация инженерной древесины. 2010. с. 7.
  2. ^ а б Руководство по продукту, форма № EWS X440 (PDF). APA - Ассоциация инженерной древесины. 2008.
  3. ^ Timber Engineering Europe Ltd. Клееный брус. Timberengineeringeurope.com. Проверено 27 сентября 2015.
  4. ^ "О клееном брусе". Американский институт деревянного строительства. Получено 3 февраля 2015.
  5. ^ Смит и Уоллворк. "Факультет образования". Архивировано из оригинал 27 апреля 2016 г.. Получено 19 апреля 2016.
  6. ^ а б c Мюллер, Кристиан (2000). Строительство из клееного бруса. Биркхойзер. ISBN  978-3764362676.
  7. ^ Леонард, A.G.K. (Весна 2008 г.). "Джозия Джордж Пул (1818–1897): архитектор и геодезист, служащий Саутгемптону" (PDF). Журнал Саутгемптонского краеведческого форума. Городской совет Саутгемптона. стр. 19–21. Получено 2 июн 2012.
  8. ^ 15 октября 1934 года: клееный брус прибывает в Америку. Общество истории леса. Проверено 27 октября 2018.
  9. ^ Петерсен, Энн Кристин; Сольберг, Биргер (2005). «Экологические и экономические последствия замены изделий из древесины на альтернативные материалы: обзор микроуровневого анализа из Норвегии и Швеции». Лесная политика и экономика. 7 (3): 249–259. Дои:10.1016 / S1389-9341 (03) 00063-7.
  10. ^ Сандин, Петерс и Сванстрём (2014). «Оценка жизненного цикла строительных материалов: влияние допущений при моделировании срока службы». Международный журнал оценки жизненного цикла 19:723-731. Дои:10.1007 / s11367-013-0686-х.
  11. ^ FPInnovations Обобщение результатов исследований по вопросам воздействия древесной продукции и парниковых газов стр. 61. Forintek.ca. Проверено 27 сентября 2015.
  12. ^ Симона, Джеска (2015). Новые лесные технологии: материалы, конструкции, инженерия, проекты. Паша, Халед Салех, Хашер, Райнер, 1950-. Базель. п. 40. ISBN  9783038215028. OCLC  903276880.
  13. ^ Джеска 2015, стр. 41.
  14. ^ Джеска 2015, стр. 46.
  15. ^ Естественно: дерево Richmond Olympic Oval. Imagelibrary.bcfii.ca. Проверено 27 сентября 2015.
  16. ^ Disney ICE - тепло дерева нагревает каток в Анахайме (pdf). APA - Ассоциация инженерной древесины. 2002.
  17. ^ Пример из практики: Храм Христа Света - высшая инженерная задача (PDF). APA - Ассоциация инженерной древесины. 2008 г.
  18. ^ Мьёсторнет: самое высокое деревянное здание в мире, Адриан Велч, e-architect.co.uk, 18 августа 2018 г.
  19. ^ Бревенчатые дома, устойчивые к ураганам, строятся из клееного бруса., 23 сентября 2018

внешняя ссылка