تیرهای چند لایه چسب خارجی چیست؟

چسب خارجی تیرهای چند لایه - که معمولاً به عنوان تیرهای گلولام بیرونی شناخته می شود - محصولات چوبی مهندسی شده ای هستند که از چسباندن چندین لایه الوار ابعادی به یکدیگر با چسب های مقاوم در برابر رطوبت و ضد آب و هوا ساخته می شوند. بر خلاف الوارهای اره استاندارد که از یک کنده بریده می شوند، تیرهای گلولام تحت شرایط کنترل شده کارخانه مونتاژ می شوند و دانه های هر لایه لایه موازی با طول تیر می باشد. نتیجه یک عضو ساختاری است که عملکرد باربری استثنایی را در طول دهانه های طولانی ارائه می دهد و در عین حال در برابر تغییرات ابعادی که باعث تاب برداشتن، شکافتن یا افتادگی چوب معمولی در طول زمان می شود مقاومت می کند.

ویژگی متمایز انتقادی از بیرونی تیرهای چند لایه چسب - بر خلاف نمونه های داخلی آنها - در سیستم چسب مورد استفاده در هنگام ساخت قرار دارد. تیرهای گلولام بیرونی به چسب‌های کاملاً ضد آب متکی هستند، معمولاً سیستم‌های رزورسینول فرمالدئید یا ملامین اوره فرمالدئید، که در برابر قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض رطوبت، چرخه یخ-ذوب و تنش‌های حرارتی که محیط‌های بیرونی تحمیل می‌کنند درجه بندی می‌شوند. این چسب های چسبنده تحت شرایطی که محصولات داخلی را به خطر می اندازد، خزش، لایه لایه شدن یا نرم نمی شوند.

تیرهای گلولام خارجی تحت استاندارد ANSI/AITC A190.1 در آمریکای شمالی و BS EN 14080 در اروپا طبقه‌بندی می‌شوند که بر تحمل‌های تولید، عملکرد چسب و الزامات رطوبت برای کاربردهای ساختاری نظارت می‌کند.

چگونه آنها تولید می شوند

تولید تیرهای لمینت شده چسب خارجی با انتخاب دقیق و خشک کردن در کوره لمینیت های جداگانه، معمولاً بین 19 میلی متر تا 45 میلی متر ضخامت آغاز می شود. گونه های چوبی که معمولاً به دلیل نسبت استحکام به وزن و دوام طبیعی انتخاب می شوند عبارتند از صنوبر داگلاس، کاج زرد جنوبی، کاج اروپایی و صنوبر اروپایی. هر تخته قبل از اینکه به ضخامتی دقیق روی سطح قرار گیرد تا از خطوط چسب محکم و یکنواخت اطمینان حاصل شود، از نظر سفتی و نقص بصری به صورت مکانیکی درجه بندی می شود.

لایه‌بندی‌ها به صورت استراتژیک چیده شده‌اند: الوارهای درجه بالاتر در بالا و پایین قرار می‌گیرند - مناطقی که تحت بیشترین تنش خمشی قرار دارند - در حالی که مواد درجه متوسط، محور خنثی را در هسته تیر اشغال می‌کنند. این لایه‌بندی عمدی، که به نام لایه‌گذاری کلاس تنش شناخته می‌شود، به این معنی است که هیچ گره یا بی‌نظمی دانه‌ای نمی‌تواند در کل سطح مقطع منتشر شود. تخته ها از انتها به انتها با انگشت متصل می شوند تا لمینیت های پیوسته با هر طول مورد نیاز ایجاد شود، سپس با چسب ضد آب پخش شده و در یک پرس هیدرولیک یا پنوماتیک تحت فشار دقیق کالیبره شده قرار می گیرند تا زمانی که پخت کامل به دست آید.

سپس تیر تمام شده روی هر چهار وجه برنامه ریزی می شود تا قبل از اینکه با علامت گواهی شخص ثالث مهر شود که مطابقت با استاندارد تولید قابل اجرا را تأیید می کند، به یک نمایه صاف و دقیق از لحاظ ابعادی دست یابد.

جایی که از تیرهای گلولام خارجی استفاده می شود

تیرهای چند لایه چسب خارجی عنصر ساختاری منتخب در هر جایی است که چوب باید در یک محیط در معرض یا نیمه در معرض دید در طول چندین دهه عملکرد قابل اعتمادی داشته باشد. کاربردهای آنها طیف گسترده ای از انواع پروژه ها را در بر می گیرد:

مزایای فنی نسبت به چوب و فولاد اره شده

تیرهای چند لایه چسب خارجی مجموعه ای از ویژگی های عملکردی را ارائه می دهند که هیچ ماده رقیب به تنهایی نمی تواند آن را به طور کامل تکرار کند. درک این مزایا برای تعیین راه حل ساختاری مناسب ضروری است:

قابلیت دهانه. از آنجایی که لمینیت‌های منفرد را می‌توان تقریباً به هر طولی با انگشت متصل کرد و سپس به هم فشار داد، تیرهای گلولام بیرونی به طور معمول در طول‌های بیش از 30 متر تولید می‌شوند. دهانه های شفاف با این بزرگی از نظر ساختاری با چوب اره شده غیر عملی است و در صورت دستیابی به فولاد هزینه قابل توجهی را اضافه می کند.

ثبات ابعادی فرآیند لمینت، تنش های رشد طبیعی را که در داخل هر تخته قفل شده است، دوباره توزیع می کند و به طور موثر خنثی می کند. میانگین آماری عیوب در بسیاری از ورقه‌ها به این معنی است که تیرهای گلولام بیرونی خزش، پیچش و انقباض بسیار کمتری نسبت به الوار اره‌شده با سطح مقطع معادل نشان می‌دهند.

کمبر. تیرهای گلولام را می توان با یک منحنی رو به بالا یا کامبر داخلی ساخت که با انحراف طولانی مدت ناشی از بارهای مرده مقابله می کند. تیری که به درستی خمیده شده است، با ته نشین شدن سازه به مرور زمان صاف می شود و هندسه بصری و ساختاری مورد نظر طراح را حفظ می کند.

عملکرد آتش. بخش های چوبی سنگین، از جمله تیرهای گلولام بیرونی بزرگ، به دلیل رفتار ذغالی قابل پیش بینی خود در آتش به خوبی شناخته شده اند. لایه زغال سنگ بیرونی که در طی احتراق به سرعت تشکیل می شود به عنوان یک پوسته عایق عمل می کند که نفوذ گرما را به درون هسته ساختاری کند می کند. کدهای طراحی در اکثر حوزه‌های قضایی به تیرهای گلولام اجازه می‌دهد تا تنها از طریق اندازه‌بندی بخش، بدون حفاظت اضافی در برابر آتش سوزی، به مقاومت ۶۰ یا ۹۰ دقیقه‌ای در برابر آتش دست یابند.

ترسیب کربن. هر متر مکعب چوب ساختاری تقریباً یک تن CO2 جذب شده توسط درخت را در طول رشد قفل می کند. مشخص کردن تیرهای گلولام بیرونی به جای اعضای اسکلت فلزی یا بتنی نشان‌دهنده کمک معنی‌داری به بودجه کربن تجسم یافته یک پروژه است.

انتخاب گونه و درجه

عملکرد ساختاری یک تیر لایه‌ای چسب خارجی، تابعی مستقیم از گونه و درجه الوار مورد استفاده در لایه‌های آن است. برای کاربردهای با بارهای سنگین یا با دهانه طولانی، گلولام صنوبر داگلاس (DF-L) گسترده‌ترین ترکیب مشخص شده در آمریکای شمالی است که بسته به نماد ترکیبی، مقادیر طراحی خمشی را در محدوده 16 تا 24 مگاپاسکال ارائه می‌کند. کاج زرد جنوبی سفتی قابل مقایسه با دوام طبیعی کمی بیشتر را ارائه می دهد، و آن را به گزینه ای ارجح برای کاربردهای تماس با زمین یا نزدیک به آب تبدیل می کند که در آن عمق عملیات نگهدارنده ممکن است محدود باشد.

در ساخت و ساز اروپایی، صنوبر سفید و چوب سرخ بر زنجیره تامین گلولام غالب هستند، با کلاس های مقاومت از GL24h تا GL32h که اکثر کاربردهای ساختاری تجاری را پوشش می دهد. گلولام چوب سخت تولید شده از بلوط یا خاکستر اروپایی در پروژه های برجسته معماری در فضای باز که در آن بافت و رنگ سطح تیر به خودی خود عناصر طراحی در نظر گرفته می شود، مورد توجه قرار گرفته است.

انتخاب گونه‌ها برای کاربردهای بیرونی باید قابلیت درمان را نیز در نظر بگیرد - سهولتی که با آن مواد شیمیایی نگهدارنده می‌توانند تحت فشار به سلول‌های چوب آغشته شوند. برخی از گونه‌های با چگالی بالا مانند چوب صنوبر داگلاس به سختی قابل نفوذ هستند، که ممکن است بر انتخاب بین گزینه‌های بادوام طبیعی و محافظت‌شده شیمیایی برای هر کلاس قرار گرفتن در معرض تأثیر بگذارد.

درمان نگهدارنده و کلاس های خطر

حتی بادوام‌ترین گونه‌ها از درمان نگهدارنده در مواجهه‌های شدید بیرونی سود می‌برند. تیرهای چند لایه چسب خارجی بر اساس سیستم کلاس خطر یا استفاده طبقه بندی می شوند - که به عنوان UC (رده استفاده) در آمریکای شمالی و سیستم کلاس خطر مشابه (HC) در اروپا شناخته می شود - که عوامل بیولوژیکی و شرایط رطوبتی را تعریف می کند که تیمار باید در برابر آن مقاومت کند.

تیرهای مورد استفاده در بالای زمین در سازه‌های سرپوشیده اما دارای تهویه معمولاً در کلاس استفاده 3.1 یا 3.2 قرار می‌گیرند که نیاز به محافظت در برابر کپک‌های سطحی، قارچ‌های رنگ آبی و قارچ‌های پوسیدگی چوب تحت مرطوب شدن متناوب دارند. پرتوهایی که در تماس با زمین هستند یا به طور مداوم در معرض آب شیرین یا شور قرار می گیرند، به سیستم های تصفیه ای نیاز به کلاس 4 یا 5 اختصاص داده می شوند - مانند آزول مس، مس قلیایی کواترنری (ACQ)، یا کرئوزوت برای کاربردهای صنعتی - که می توانند در برابر تهاجمی ترین پوسیدگی و فشار موریانه مقاومت کنند.

یک ملاحظات مهم در تولید، توالی درمان و چسباندن است. در اکثر مشخصات گلولام بیرونی، لایه‌های تکی قبل از چسباندن، تحت درمان قرار می‌گیرند و دوباره خشک می‌شوند تا رطوبت مناسبی داشته باشند، تا اطمینان حاصل شود که چسب به جای باقی‌مانده مواد شیمیایی نگهدارنده مرطوب، به سطح چوب می‌چسبد. این روش پیش تصفیه بسیار برتر از غوطه ور کردن یا پاشش تیر تمام شده است، که نمی تواند نفوذ کافی به داخل تیر را ایجاد کند.

جزئیات برای دوام

عملکرد بلندمدت تیرهای چند لایه چسب خارجی به همان اندازه که با کیفیت جزئیات ساختاری تعیین می شود، با مشخصات مواد تعیین می شود. حتی پرتوهایی که به سختی ساخته شده اند، زودتر از موعد خراب می شوند اگر به آب اجازه داده شود روی سطوح افقی ریزش کند، وارد دانه های انتهایی شود یا در پشت اتصالات به دام بیفتد.

آب بندی دانه های انتهایی یکی از مهم ترین جزئیات در ساخت گلولام بیرونی است. از آنجایی که چوب رطوبت را هفت تا چهارده برابر سریع‌تر از دانه‌های جانبی جذب می‌کند، تمام انتهای بریده شده باید فوراً با یک اپوکسی نافذ یا درزگیر اختصاصی دانه انتهایی مهر و موم شوند تا چرخه رطوبتی که منجر به بررسی و شکافتن مفاصل انگشتان می‌شود کاهش یابد.

اتصالات به همان اندازه مستحق توجه دقیق هستند. اتصالات فلزی، پیچ و مهره ها و آویزها باید از فولاد گالوانیزه گرم یا فولاد ضد زنگ ساخته شوند تا با طول عمر طراحی تیر مطابقت داشته باشند. در جایی که الوارهای تحت تیمار با نگهدارنده مشخص شده اند، محتوای مس بیشتر در سیستم های تصفیه مدرن می تواند باعث خوردگی تسریع کننده اتصالات روکش شده با روی شود - مشخص کردن فولاد ضد زنگ نوع 316 برای سخت افزار اتصال در کاربردهای UC4 و بالاتر به شدت توصیه می شود.

تا جایی که ممکن است، تیرها باید جهت دار و دقیق باشند تا آزادانه تخلیه شوند. یک گام جزئی در سطح بالای یک تیر افقی، یا ایجاد شیارهای قطره‌ای بریده شده در قسمت پایینی، می‌تواند به طور چشمگیری عمر مفید را با جلوگیری از نرم شدن سطح آب ایستاده و شروع کلونیزاسیون قارچی افزایش دهد.

تعمیر و نگهداری و بازرسی

تیرهای چند لایه چسب خارجی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری نیستند، اگرچه نیازهای تعمیر و نگهداری آنها در مقایسه با سازه های فولادی در مقیاس مشابه بسیار کم است. یک برنامه بازرسی معمول - که به طور ایده‌آل سالانه در سه سال اول پس از تکمیل و هر دو تا سه سال پس از آن انجام می‌شود - باید وضعیت پوشش سطح یا پرداخت، یکپارچگی سخت‌افزار اتصال، هرگونه ترک خوردگی یا بررسی در وجوه تیر و شواهدی از حمله بیولوژیکی مانند تغییر رنگ، لکه‌های نرم، یا بدنه‌های میوه‌دار چوبی را ارزیابی کند.

بررسی‌های سطحی - ترک‌های شعاعی باریکی که با واکنش چوب به چرخه رطوبت فصلی ایجاد می‌شوند - در بیشتر موارد یک نگرانی آرایشی و نه ساختاری است. بررسی‌های ساختاری که در تمام عمق لمینیت انجام می‌شوند، یا دانه‌های انتهایی را در معرض خیس شدن قرار می‌دهند، تحقیقات دقیق‌تر و احتمال آب‌بندی مجدد را تضمین می‌کنند. هر گونه سخت افزار اتصال که زنگ زدگی یا از بین رفتن بخش را نشان می دهد باید قبل از پیشرفت خوردگی تا حد کاهش ظرفیت بست تعویض شود.

لکه‌های نافذ و روغن‌های نگهدارنده، که مجدداً در برنامه توصیه‌شده سازنده اعمال می‌شوند، محتوای زیست‌کشی را که به مرور زمان در اثر هوا و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش کاهش می‌یابد، دوباره پر می‌کنند و سطح رطوبت‌گیر را حفظ می‌کنند که از چوب زیر آن محافظت می‌کند. این تعهد تعمیر و نگهداری نسبتاً ساده که به طور مداوم انجام می شود، تنها مؤثرترین راه برای افزایش طول عمر یک نصب گلولام بیرونی بسیار فراتر از عمر طراحی اسمی آن 50 تا 100 سال است.

ملاحظات هزینه و تدارکات

تیرهای چند لایه چسب خارجی نسبت به چوب اره‌شده استاندارد دارای قیمت بالاتری هستند که منعکس‌کننده مراحل ساخت اضافی، هزینه سیستم‌های چسبنده با کارایی بالا و بار کنترل کیفیت گواهینامه شخص ثالث است. در بازارهای آمریکای شمالی، بسته به اندازه بخش، طول و اینکه آیا تیمار نگهدارنده در محدوده عرضه گنجانده شده است، انتظار می رود که بین 20 تا 50 درصد بیشتر برای گلولام خارجی گواهی شده در مقایسه با حجم معادل نراد داگلاس شماره دو بپردازید.

این حق بیمه تقریباً همیشه در سطح پروژه جبران می شود، با این حال، با کاهش اندازه فونداسیون (سبک تر از فولاد معادل)، زمان نصب سریع تر (قطعات مهندسی شده بزرگ تعداد قطعات را کاهش می دهد)، و فواصل نگهداری طولانی مدت که هزینه های کل عمر را کاهش می دهد. برای پروژه‌هایی که گواهینامه LEED یا سایر استانداردهای ساختمان سبز را هدف قرار می‌دهند، ترسیب کربن و مزایای انرژی تجسم یافته گلولام بیرونی نسبت به فولاد سازه‌ای نیز می‌تواند به طور معناداری به امتیازدهی کمک کند.

زمان‌های تحویل برای مقاطع غیر استاندارد - قوس‌های منحنی، تیرهای مخروطی، یا مقاطع سفارشی بزرگ - معمولاً از سه تا هشت هفته از تاریخ سفارش ادامه می‌یابد، و به تعیین‌کننده‌ها توصیه می‌شود ظرفیت سازنده را در اوایل برنامه طراحی تأیید کنند. مقاطع مستطیلی مستطیل استاندارد در اندازه های معمولی توسط اکثر توزیع کنندگان چوب ساختاری در انبار حمل می شوند و اغلب می توانند ظرف یک تا دو هفته تحویل داده شوند.

آینده ساخت و ساز لمینیت چسب خارجی

پیشرفت در شیمی چسب، ساخت دیجیتال، و مهندسی الوار همچنان به گسترش آنچه که با تیرهای چند لایه چسب خارجی امکان پذیر است، ادامه می دهد. سیستم‌های نظارت بر سلامت سازه - سنسورهای فشار فیبر نوری تعبیه‌شده که داده‌های بار، رطوبت و دما را از طریق مقطع تیر انتقال می‌دهند - در پروژه‌های پل و پاویون با دهانه طولانی ظاهر می‌شوند و امکان تعمیر و نگهداری پیش‌بینی را فراهم می‌کنند که خطر مداخلات سازه‌ای برنامه‌ریزی نشده را کاهش می‌دهد.

در همین حال، فشار به سمت ساخت و ساز انبوه الوار در محیط های شهری، علاقه فزاینده ای به سیستم های هیبریدی ایجاد می کند که قاب های گلولام بیرونی را با پانل های چوبی متقاطع (CLT) برای عرشه، دیوارها و کف های کنسولی جفت می کنند. این مجموعه‌های ترکیبی، کارایی دهانه گلولام را با سفتی دیافراگم CLT برای تولید پوشش‌های ساختاری با جاه‌طلبی واقعی معماری همراه می‌کنند.

از آنجایی که زنجیره‌های تامین الوار جهانی به طور فزاینده‌ای منابع پایدار تایید شده را در اولویت قرار می‌دهند - با گواهی FSC و PEFC که اکنون انتظارات استاندارد برای خرید بخش عمومی در بیشتر بازارهای اروپایی وجود دارد - تیرهای لایه‌بندی چسب خارجی به خوبی در موقعیت مناسبی قرار می‌گیرند تا به عنوان ماده ساختاری اولیه انتخابی برای پروژه‌های حساس، با دهانه طولانی و زیست‌محیطی برای پروژه‌های ده دلاری استفاده شوند.