СТО 36554501-036-2014 Конструкции деревянные клееные. Методы испытаний по определению прочности клеевых соединений

СТО 36554501-036-2014

     
     
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

КОНСТРУКЦИИ ДЕРЕВЯННЫЕ КЛЕЕНЫЕ. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Glued timber structures. Test methods for evaluating the strength of glue joints

Дата введения 2014-07-01

     
     
Предисловие

Цели и задачи разработки, а также использования стандартов организации в РФ установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки и оформления - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения".

Целью настоящего стандарта является установление единых методик испытаний по определению прочности клеевых соединений.

Сведения о стандарте:

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко - институтом О "НИЦ "Строительство" (к.т.н. А.А.Погорельцев (руководитель работы), засл. деят. науки РФ, д.т.н., проф. Л.М.Ковальчук, д.т.н. С.Б.Турковский, к.т.н. И.П.Преображенская, А.Д.Ломакин, Ю.Ю.Славик, инж. А.Н.Пьянов, Д.С.Солоницын) при участии ООО "Акзо Нобель ЛКМД" (С.В.Глебов, М.М.Молчанов, И.И.Сирота) и ООО "ЦНИПС ЛДК" (Смирнов П.Н.).

2 РЕКОМЕНДОВАН К ПРИНЯТИЮ Секцией деревянных конструкций НТС ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко, протокол N 4/14 от 26.06.2014 г.

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом генерального директора О НИЦ "Строительство" N130/2 от 01 июля 2014 г.

4 ВВЕДЕН ВЗАМЕН СТО 36554501-004-2006 "Деревянные клееные конструкции. Методы испытаний клеевых соединений при изготовлении" в части требований к определению прочности клеевых соединений.

5 В данный документ включен ряд новых положений, отражающих достижения последних лет, а также учтён ряд положений европейского стандарта EN 302-1* "Клеи для несущих деревянных конструкций Методы испытаний. Часть 1. Определение прочности клеевого соединения при продольном сдвиге".
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. - Примечание изготовителя базы данных.

1 Область применения

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы испытаний по определению прочности клеевых соединений деревянных клееных конструкций (далее конструкций) и древесноплитных материалов с древесиной.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте приведены ссылки на следующие документы:

ГОСТ 166-89 Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 2140-81 Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения

ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90 град. Технические условия

ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 8026-92 Линейки поверочные. Технические условия

ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 16481.1-84* Древесина. Метод определения плотности
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 16483.1-84. - Примечание изготовителя базы данных.


ГОСТ 16483.0-89 Древесина. Общие требования к физико-механическим испытаниям

ГОСТ 16588-91 Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности

ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

СТО 36554501-033-2014 Конструкции деревянные клееные несущие. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

Основные термины и определения представлены в СТО 36554501-033-2014

4 Отбор и подготовка образцов

4.1 В зависимости от целей испытаний, образцы выпиливают:

а) из изделий или конструкций по завершении технологического процесса изготовления (внутризаводской контроль);

б) из изделий или конструкций на различных этапах эксплуатации при их мониторинге;

в) из специально изготовленных заготовок при выполнении исследовательских и лабораторных работ (при разработке и оценке клеев, выборе и контроле режимов склеивания и др.).

Образцы с видимыми пороками древесины или дефектами изготовления испытаниям не подлежат.

Влажность древесины образцов должна быть 8-12%, если иное не предусмотрено методикой испытаний.

4.2 До начала испытаний образцы или заготовки, из которых выпиливают образцы, необходимо выдерживать (кондиционировать) в нормальных температурно-влажностных условиях (относительной влажности воздуха 60±5% и температуре 20±2°С) для отверждения клея и релаксации внутренних напряжений в древесине в течение не менее:

при внутризаводском контроле - 1 суток;

при лабораторных испытаниях и исследовательских работах - до полного отверждения клея, согласно технической документации от поставщика клея.

Выпиливание образцов из элементов или конструкций производят не ранее, чем через 24 ч после их распрессовки.

Условия кондиционирования образцов для проведения исследовательских и лабораторных работ могут отличаться от указанных выше.

4.3 При проведении испытаний в целях заводского контроля фиксируют основные параметры изготовления изделий и конструкций; при лабораторном контроле эти параметры задаются в зависимости от целей проводимых исследований.

4.4 Число испытываемых образцов при заводском контроле указывают в нормативной документации на конструкции. При лабораторных и исследовательских испытаниях - устанавливают методикой конкретных исследований, но не менее 10.

4.5 Перед испытаниями образцов должны быть измерены их геометрические размеры и определена влажность древесины, а также, при необходимости, другие физические характеристики (плотность древесины, ширина годичных колец и др.).

Влажность образцов должна соответствовать требованиям стандартов на конкретные конструкции.

4.6 Размеры и форму образцов принимают в зависимости от принятых методик испытаний, приведенных ниже.

Величина допустимых отклонений от номинальных размеров образцов должна находиться в пределах ±0,1 мм. Размеры образца, не входящие в расчетные формулы (например, длина образца при испытаниях зубчатых соединений на изгиб), должны быть выдержаны с точностью до 3-5 мм.

При изготовлении одна из осей образца должна располагаться вдоль волокон древесины. Годичные слои на торцевых поверхностях должны быть параллельны одной паре противоположных граней и перпендикулярны к другой. Между смежными гранями образцов должны быть прямые углы.

4.7. На каждый образец должна быть нанесена маркировка, указывающая номер образца.

4.8 При проведении испытаний фиксируют величину разрушающей нагрузки и характер разрушения образца (отношение площади разрушения образца по древесине к площади разрушения по клеевой прослойке, выраженное в %).

Если более 30% образцов имеют характер преимущественного разрушения по древесине (более 75%), и при этом среднее значение прочности меньше нормативной прочности данного класса (сорта) древесины, необходимо повторить испытания на удвоенном количестве образцов. При повторном получении отрицательных результатов конструкции (изделия) бракуются или принимаются поштучно.

4.9 Испытания образцов проводят при температуре воздуха 20±2°С и влажности 65±5%. Допускается проводить кратковременные испытания в помещении с другой температурой и влажностью воздуха при условии их проведения сразу же после кондиционирования образцов.

5 Приборы и инструмент

5.1 Для проведения испытаний необходимо следующее оборудование и инструмент:

- испытательная машина по ГОСТ 28840 с погрешностью измерения нагрузки не более 1%, позволяющая проводить испытания со скоростью перемещения нагружающей головки от 0,5 до 10 мм/мин;

- приспособления для зажима образцов и передачи на них нагрузки (указаны далее применительно к каждому виду испытаний);

- влагомер для определения влажности древесины образцов с погрешностью не более ±1%;

- весы с пределом измерения до 1 кг и точностью ±1 г;

- приборы для измерения температуры и влажности воздуха;

- штангенциркуль по ГОСТ 166 с погрешностью измерения не более 0,1 мм;

- измерительная линейка с точностью измерения до 1 мм по ГОСТ 8026;

- поверочный угольник 90° по ГОСТ 3749.

5.2 Все используемое оборудование и инструмент должны своевременно поверяться в соответствующих метрологических центрах.

6 Метод определения прочности клеевого соединения при скалывании вдоль волокон древесины

6.1 Принцип испытаний основан на приложении усилия к единичному клеевому соединению при продольном сжатии (параллельно волокнам древесины).

6.2 Форма и размеры образцов для испытаний показаны на рисунке 1а, б. Допускается изготавливать образцы шириной менее, чем указано на рис.1, если ширина клеевого слоя в изделии не позволяет получить образец требуемой ширины

При формировании уступов в образце формы "а" и нижнего уступа в образце формы "б" не допускается перерезание клеевого слоя. Волокна древесины с поверхности клеевого слоя на уступах должны быть тщательно удалены.

Рисунок 1 - Форма и размеры образцов для испытаний на скалывание

Рисунок 1 - Форма и размеры образцов для испытаний на скалывание

6.3 Схемы изготовления образцов из специально склеенных заготовок представлены на рисунке 2а, б. Длину заготовки устанавливают в зависимости от необходимого количества образцов для испытаний. Схема изготовления образцов, вырезанных из готовой продукции - на рисунке 2в.

6.4 При испытаниях образец устанавливают в приспособление (см. рисунок 3, 4). Поверхности нижних уступов образца "а" и нижнего уступа образца "б" (см. рисунок 1) должны плотно прилегать к соответствующим поверхностям приспособлений.

6.5 Приспособление с установленным в нем образцом помещают на опорную платформу испытательной машины таким образом, чтобы ось пуансона приспособления совпадала с осью нагружающего устройства испытательной машины.

6.6 Образец нагружают непрерывно при скорости перемещения нагружающей головки испытательной машины 0,60±0,15 мм/мин. Испытание продолжают до разрушения образца. Разрушающую нагрузку определяют с погрешностью не более 50Н. Величина разрушающей нагрузки не должна находиться в начальном диапазоне - 10% предельного значения измерительной шкалы испытательной машины.

6.7 Предел прочности клеевого соединения вычисляют с точностью до 0,1 МПа по формуле

, (1)

где - разрушающая нагрузка, Н;

- площадь клеевого соединения, м.

За результаты испытания принимают статистические данные (среднее арифметическое значение предела прочности, вариационный коэффициент и минимальное вероятностное значение предела прочности), определяемые по ГОСТ 16483.0. При этом фиксируют также характер разрушения клеевого соединения.

6.8 Результаты испытаний фиксируют в протоколе испытаний (Приложение А).

При проведении испытаний должны соблюдаться требования пп.4.4-4.9.

Рисунок 2 - Схема изготовления образцов

1 - заготовка для образца; 2 - пропил; 3 - припуск на обработку

Рисунок 2 - Схема изготовления образцов

Рисунок 3 - Приспособление для испытаний на скалывание

1 - пуансон; 2 - самоцентрирующая опора; 3 - вкладыш; 4 - пружина; 5 - стойка; 6 - образец

Рисунок 3 - Приспособление для испытаний на скалывание

Рисунок 4 - Приспособление для испытаний на скалывание

1 - корпус; 2 - пружина; 3 - подвижная планка; 4 - ролики; 5 - нажимная призма с шаровой опорой; 6 - образец; 7 - подвижная опора; 8 - устройство для прижима подвижной опоры

Рисунок 4 - Приспособление для испытаний на скалывание

7 Метод определения прочности при послойном скалывании вдоль волокон древесины

7.1 При контроле качества изготовления заготовки для образцов выпиливают из торцевых частей изделий или конструкций при доведении их до проектных размеров (рисунок 5). При этом толщина отпада должна быть не менее 50 мм.

Заготовки (рисунок 6) распиливают на образцы в виде прямоугольной призмы сечением (50х50)±0,5 мм и высотой , равной высоте сечения изделия или конструкции. Противоположные плоскости образцов должны быть параллельны между собой, а клеевые прослойки - перпендикулярны к плоскости пропила.

При большой высоте сечения изделия или конструкции заготовка для образцов может быть разделена на 2-3 части.

Рисунок 5 - Схема выпиливания заготовки для образцов на послойное скалывание

- проектный размер конструкции; - высота конструкции; - ширина конструкции;

1 - пропилы; 2 - заготовка для образцов; 3 - отпад

Рисунок 5 - Схема выпиливания заготовки для образцов на послойное скалывание

Рисунок 6 - Схема распиливания заготовки на образцы для испытаний на послойное скалывание

- высота конструкции;

1 - образцы; 2 - пропилы;

Рисунок 6 - Схема распиливания заготовки на образцы для испытаний на послойное скалывание

7.2 Образец устанавливают в приспособление для испытания (рисунок 7).

При испытании задняя грань ножа пуансона и передняя грань передвижной опорной площадки приспособления должны находиться в одной плоскости с погрешностью не более ±0,5 мм.

Перемещением прижимной опоры закрепляют образец в приспособлении. Нагрузку на образец передают через пуансон.

7.3 Образец испытывают до разрушения с постоянной скоростью перемещения пуансона (1,5-2)х10 м/с и фиксируют разрушающую нагрузку , которую определяют с погрешностью не более 50 Н.

7.4 Предел прочности клеевого соединения вычисляют по формуле (1).

При необходимости, для сравнения показателей прочности древесины и клеевого соединения идентичным образом проводится скалывание древесины вне зоны клеевого соединения.

7.5 Результаты испытаний фиксируют в протоколе испытаний (Приложение Б).

При проведении испытаний должны соблюдаться требования пп.4.4-4.9, п.6.5.

Рисунок 7 - Приспособление для испытаний на послойное скалывание

1 - образец; 2 - прижимная опора; 3 - рукоятка; 4 - пуансон; 5 - нож пуансона; 6 - корпус; 7 - клеевое соединение; 8 - передвижная опорная площадка; 9 - винт упора

Рисунок 7 - Приспособление для испытаний на послойное скалывание

8 Метод определения прочности на скалывание клеевого соединения при растяжении вдоль волокон древесины

8.1 Данный метод предназначен для проведения лабораторных испытаний и исследовательских работ с целью получения данных для дальнейшей классификации клеев, используемых при изготовлении несущих конструкций.

8.2 Принцип испытаний основан на приложении усилия к единичному клеевому соединению, выполненному внахлестку, при растяжении вдоль волокон древесины.

8.3 Форма и размер образца представлены на рисунке 8.

Образцы для проведения испытания должны быть изготовлены из бука (плотностью не менее 700±50 кг/м). Влажность древесины должна находиться в пределах 12±1%, угол между годичными кольцами и поверхностью склеивания должен быть в пределах между 30° и 90°.

8.4 Образец помещают в захваты испытательной машины таким образом, чтобы расстояние между захватами находилось в пределах от 50 до 90 мм, обеспечивая самовыравнивание испытываемого образца и предотвращая смещение в процессе нагружения, испытывают до разрушения с постоянной скоростью перемещения пуансона (2,0±0,5) кН/мин и фиксируют разрушающую нагрузку , которую определяют с погрешностью не более 50 Н.

8.5 Предел прочности клеевого соединения на скалывание вычисляют по формуле (1).

Результаты испытаний фиксируют в протоколе испытаний (Приложение В). При проведении испытаний должны соблюдаться требования пп.4.4-4.9, п.6.5.

Рисунок 8 - Форма и размеры образца для испытаний на растяжение

Рисунок 8 - Форма и размеры образца для испытаний на растяжение

9 Метод определения прочности зубчатых клеевых соединений при статическом изгибе

9.1 Образцы для испытаний выпиливают из слоев, подготовленных для склеивания, в виде прямоугольной призмы с зубчатым клеевым соединением посередине длины.

Длина образца должна быть не менее 15-кратной его толщины. За толщину образца принимают размер по направлению приложения нагрузки.

Средняя (рабочая) часть длины образца размером не менее 6h должна быть свободной от видимых пороков древесины (допускаются пластевые сучки диаметром не более 10 мм) и дефектов склеивания.

Образцы должны иметь поперечное сечение (толщину и ширину), равное полному сечению слоя. Если оборудование не позволяет испытывать образцы полного сечения, допускается испытание образцов уменьшенного сечения. В этом случае заготовки распиливают на несколько образцов равной ширины, каждый из которых испытывают.

9.2 Испытания проводят по схеме, указанной на рисунке 9, с приложением нагрузки в третях пролета на пласть образца.

Образец нагружают равномерно с постоянной скоростью нагружения, при этом скорость должна быть такой, чтобы образец разрушился через 3-7 мин после начала нагружения.

Результаты испытаний образцов, разрушившихся за пределами рабочей части по допускаемым порокам и дефектам, не учитывают.

Рисунок 9 - Схема испытаний зубчатых клеевых соединений при статическом изгибе

1 - нагружающие ножи с ; 2 - образец; 3 - цилиндрический шарнир; 4 - опора

Рисунок 9 - Схема испытаний зубчатых клеевых соединений при статическом изгибе

9.3 Значение предела прочности зубчатого клеевого соединения определяют по формуле

(2)

где - разрушающая нагрузка, Н;

- величина пролета испытываемого образца, м (см);

- ширина сечения образца, м (см);

- высота сечения образца, м (см).

9.4 Результаты испытаний фиксируют в протоколе испытаний (Приложение Г).

При проведении испытаний должны соблюдаться требования пп.4.4-4.9, п.6.5.

10 Метод определения прочности вклеивания металлических стержней

10.1 Определение прочности вклеивания металлических стержней в древесину осуществляют путем механических испытаний образцов на сдвиг при сжатии (продавливание). Образцы изготавливают специально и одновременно с осуществлением вклеивания стержней в элементы конструкций.

10.2 Заготовка для вклеивания стержней и размеры образца для испытаний показаны на рисунке 10,а.

Условия изготовления образцов (размеры отверстий, диаметр стержней и их подготовка, рецептура и состояние клея, условия выдержки и др.) должны быть идентичными условиям изготовления узловых соединений реальных конструкций.

10.3 Испытания образцов производят не ранее, чем через 3 суток после заливки клея при температуре воздуха (20±2)°С.

10.4 Испытания образцов проводят в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 10, б. Образец в испытательном прессе необходимо устанавливать строго вертикально, причем вертикальная ось образца должна совпадать с центральной вертикальной осью прижимного башмака пресса. При этом производят испытания поочередно каждого вклеенного стержня в заготовке, не распиливая ее. После испытаний для определения характера разрушения рекомендуется заготовку распилить и путем выкалывания обнажить стержни.

10.5 Предел прочности соединений при сдвиге в МПа определяют по формуле

, (3)

где - разрушающая нагрузка, Н;

- длина заделки, м (см);

- диаметр отверстия, м (см).

10.6 Результаты испытаний фиксируют в протоколе испытаний (Приложение Д).

При проведении испытаний должны соблюдаться требования пп.4.4-4.9, п.6.5

Рисунок 10 - Определение прочности вклеивания металлических стержней в древесину

а - заготовка с вклеенными стержнями; б - схема испытаний;

1 - древесина; 2 - металлическая подкладка с отверстием; 3 - металлический шарнир

Рисунок 10 - Определение прочности вклеивания металлических стержней в древесину

11 Метод определения прочности клеевых соединений древесноплитных материалов с древесиной

11.1 Метод заключается в определении разрушающей нагрузки, приходящейся на длину образца, по которому происходит отрыв плитных материалов от древесины, и вычисления предела прочности клеевого соединения.

11.2 При контроле качества выпускаемой продукции испытания образцов следует проводить через 3 суток после изготовления, если склеивание осуществлялось без нагрева, и через сутки при склеивании с нагревом.

До испытаний образцы хранят в помещении вместе с контролируемой продукцией.

11.3 Длину заготовки (рисунок 11) принимают, исходя из необходимого для испытаний числа образцов, с учетом припусков на распиловку. Высота заготовки должна быть равна ширине элементов деревянного каркаса конструкции или изделия, но не менее 30 мм.

Рисунок 11 - Заготовка для испытаний

1 - древесина; 2 - древесноплитный материал; 3 - свесы

Рисунок 11 - Заготовка для испытаний

11.4 На одной из боковых поверхностей с двух сторон в древесине делают продольные пропилы для образования свесов (см. рисунок 11). Допускается наличие на плитном материале слоя древесины толщиной не более 0,2 мм. Заготовку распиливают поперек волокон древесины на образцы длиной 30±1 мм, подавая ее на пильный диск стороной, противоположной свесам.

11.5 Форма и размеры образца для испытаний должны соответствовать указанным на рисунке 12. Торцевые и боковые поверхности образцов должны быть взаимно перпендикулярны. На поверхности древесноплитного материала не должно быть видимых дефектов. Перед испытанием измеряется длина образца с точностью до 0,1 мм.

Рисунок 12 - Форма и размеры образца для испытания

Рисунок 12 - Форма и размеры образца для испытания

11.6 Для проведения испытания используют специально изготовленные скобы (рисунок 13).

Скобы закрепляют в захваты испытательной машины так, чтобы они не имели смещений относительно друг друга.

Образец устанавливают в скобы на всю глубину свеса образца (см. рисунок 13).

Рисунок 13 - Схема скобы для испытания. Схема установки образца для испытания

1 - верхняя скоба; 2 - нижняя скоба; 3 - образец

Рисунок 13 - Схема скобы для испытания. Схема установки образца для испытания

11.7 Предел прочности клеевого соединения при испытании на неравномерный отрыв вычисляют с точностью до 1 Н/м по формуле

, (4)

где - разрушающая нагрузка, Н;

- длина образца, м (см).

11.8 Разрушающая нагрузка определяется с погрешностью не более 5 Н.

При испытаниях следует фиксировать характер разрушения образцов: по древесноплитным материалам, клеевой прослойке или древесине.

11.9 Результаты испытаний фиксируют в протоколе испытаний (Приложение Е).

При проведении испытаний должны соблюдаться требования пп.4.4-4.9, п.6.5.

Приложение А (рекомендуемое). ПРОТОКОЛ испытаний по определению прочности клеевого соединения при скалывании вдоль волокон

Приложение А
(рекомендуемое)

1. Назначение испытаний
2. Дата склеивания
3. Марка конструкции (изделия)
4. Порода и влажность древесины