Брус со сложной геометрией

Изготовление изящных гнутых деревянных конструкций считается верхом столярного и плотничного мастерства. Гнутые балки и пространственные формы из древесины широко использовалась в средневековье при постройке деревянных судов и возведении куполов храмов. Расцвет применения фигурной обработки древесины в домостроении отмечен при застройке северной столицы в петровские времена. При первой – деревянной, застройке Санкт-Петербурга, искусно выделанные гнутые балки и фигурно изогнутые конструкции широко использовались при строительстве дворцов и домов знати.

От «кругляка» до гнутоклееной балки

В XIX деревянные конструкции и балки со сложной геометрией стали изготавливать промышленным способом, применяют различные технологии производства гнутых компонентов:

• Гнутье холодным способом,
• Пропаривание,
• Склеивание.

Помпиду-Мец

Фигурные деревянные балки различного вида используют в современном культурно-бытовом строительстве и при создании малых архитектурных форм. Примером деревянного зодчества с применением изогнутого клееного бруса может служить французский Национальный центр искусства и культуры имени Жоржа Помпиду в Меце, а в России – проект реконструкции Троице-Измайловского собора в Санкт-Петербурге. Гнутый брус используют частные застройщики при возведении элитного жилья и домов, из фигурных балок делают крыши под мансарды и веранды оригинальной конструкции.

Холодное гнутье

Холодное искривление выполняют с помощью нанесения надрезов на заготовках в местах изгиба, пропилы делают на глубину от 2/3 до 3/4 толщины заготовки. Радиус изгиба зависит от толщины пропилов и эластичности древесины. Для работы используют древесину естественной влажности, большей эластичностью обладают бук, дуб и береза, менее эластична ель и сосна. По этой причине пиломатериал из смолистых и мягких хвойных пород для гнутья используют реже.

Пропилы в доске различного сечения

Холодным гнутьем изготавливают несущие гнутые балки для мансард и веранд, с помощью гнутых конструкций возводят ажурные навесы и беседки.

Гнутые балки можно изготовить своими руками в домашних условиях. Пропилы в заготовке делают циркулярной пилой, главное условие – глубина пропилов должна быть одинаковой. Нужную конфигурацию можно задать с помощью струбцин, процесс сушки древесины естественным путем до влажности 18-22% займет до 30-40 суток. После завершения процесса заготовка устойчиво сохраняет форму.

Недостатком является частичная потеря прочности из-за нарушения целостности волокон в пропилах, конструкции надо делать более массивными.

Гнутье пропаренной древесины

При массовом изготовлении гнутых конструкций используют способ пропаривания, обработанное паром древо приобретает пластичность, легко принимает изогнутую форму и сохраняет ее после остывания. Пропаривание осуществляется в специальных камерах, если заготовку надо согнуть в одном месте, обработке подвергается только это участок. Некоторые производители вываривают детали в растворах, содержащих пластификаторы. Горячую заготовку загибают на шаблоне требуемого радиуса и сушат.

Для такого способа обработки пригодна древесина различных пород с прямолинейным расположением волокон, проводится предварительная отбраковка по наличию сучков, трещин и гнили. Заготовки, полученные из центральной – ядровой, части ствола более плотные и менее пригодны для обработки паром. Процесс вываривания и сушки определяется техническими условиями, нарушения могут привести к растрескиванию. Устойчивую форму заготовка принимает после 24 часов интенсивной сушки в сушильной камере. Высушенная деталь надежно сохраняет форму.

Пропаривание является эффективным методом смягчения и пластификации древесины, после обработки пиломатериал легко деформируется и используется для изготовления гнутых балок и изделий со сложной геометрией. Такой способ позволяет реализовать проекты арочных конструкций с использованием гнутых балок и фигурного бруса.

По такой технологии можно изготавливать мелкие детали самостоятельно, в Интернете приведены конструкции простейших парогенераторов и пропарочных камер. Специалисты предупреждают: клееный материал пропаривать нельзя, клеевой состав при нагревании разрушается.

Склеивание

Во второй половине прошлого века получила развитие технология производства большепролетных конструкций из клееного дерева, производство выделилось в самостоятельную отрасль деревообработки.

Технология основана на использовании ламелей толщиной 20 и 33 мм, деревянные полосы таких размеров эластичны и легко гнутся, могут принять любую геометрическую фигуру. Из полос-ламелей формируют пакет заготовок заданной формы, ламели изгибающим слоем укладывают на криволинейный шаблон, форма шаблона определяет вид готового изделия. Для склеивания применяют синтетический клей. Готовая гнутоклееная заготовка получается после 72-часовой выдержки под прессом в сушильной камере.

Расширение области применения материала из клееного дерева, связано с рядом преимуществ:

• По прочности и сопротивлению на изгиб превосходит цельную древесину, материал более долговечен,
• Обладает низкой теплопроводностью, после обработки антипиренами повышается огнестойкость,
• Клееная древесина не подвержена усадке,
• Пространственные формы из гнутых балок и фигурного бруса легко монтируются.

Примером использования клееных фигурных балок стал крытый ледовый каток в Кронштадте.