Сравнение LVL, клеёного бруса и CLT Физико-механические характеристики Типовые размеры LVL Полное оглавление Таблица 1. Сравнительные характеристики LVL-бруса, клеёного бруса и CLT-панелей Параметр LVL-брус Клеёный брус (GL24h-GL32h) CLT-панели Прочность на изгиб, МПа 36-48 24-32 9-12 Модуль упругости, МПа 12000-14000 11500-14200 8000-12000 Плотность, кг/м3 400-700 420-520 450-500 Максимальная длина, м до 20,5 (до 36 по заказу) до 12 до 20 Направление волокон Параллельное (однонаправленное) Параллельное Перекрёстное (90 градусов) Структура Слои шпона до 6 мм Ламели 20-45 мм Слои досок 20-45 мм Класс эмиссии E1 E1 E1 Влажность, % 8-12 10-12 10-12 Усадка Отсутствует Минимальная Отсутствует Применение Балки, стропила, колонны, каркасы Стены, балки, декор Стены, перекрытия, кровля Примечание: характеристики приведены для хвойных пород (сосна, ель, лиственница) согласно ГОСТ 33124-2021 и EN 14374. ↑ К навигации Таблица 2. Физико-механические характеристики LVL-бруса по типам Характеристика Тип I (100% параллельно) Тип II (до 20% поперечно) Тип III Прочность на изгиб вдоль волокон, МПа 48 32 26 Прочность на растяжение вдоль волокон, МПа 36 24 23 Прочность на сжатие вдоль волокон, МПа 38 32 28 Модуль упругости при изгибе, МПа 12000-14000 7000-10000 7000 Плотность, кг/м3 480-520 480-520 400-480 Расчётное сопротивление изгибу (режим А), МПа 26,5 19,5 16 Шероховатость поверхности, мкм до 320 до 320 до 320 Область применения Несущие конструкции, балки, колонны Стены, опалубка, декор Мебель, столярные изделия Примечание: пределы прочности приведены по данным испытаний Ultralam. Расчётное сопротивление изгибу определяется по СП 64.13330.2017 с учётом коэффициентов условий работы. Для 2-го и 3-го классов эксплуатации применяются понижающие коэффициенты 0,9 и 0,85 соответственно. ↑ К навигации Таблица 3. Типовые размеры и допуски LVL-бруса Параметр Диапазон значений Допуск Толщина, мм 19, 21, 24, 27, 33, 39, 45, 51, 57, 63, 69, 75, 90, 106 от +(0,8+0,03δ) до -(0,4+0,03δ) Ширина (высота), мм 40-1250 ±2 мм Длина, мм 2500-20500 (градация 500 мм) ±5 мм Отклонение от прямолинейности - не более 1,5 мм на 1 м Косина реза - не более 2 мм на 1 м Толщина слоя шпона, мм не более 6 (типовая 3) ±0,3 Количество слоёв 5 и более - Примечание: δ - толщина бруса в мм. По индивидуальным заказам возможно производство бруса длиной до 36 м. ↑ К навигации Содержание статьи Технология производства LVL-бруса Прочностные характеристики и расчётные параметры Типы LVL-бруса и их применение Сравнительный анализ с клеёным брусом и CLT Конструктивные решения на базе LVL Методика расчёта несущих элементов Требования к монтажу и эксплуатации Часто задаваемые вопросы Технология производства LVL-бруса Клеёный шпоновый брус LVL (Laminated Veneer Lumber) представляет собой композитный конструкционный материал, получаемый методом склеивания множества слоёв лущёного шпона хвойных пород. Технология производства данного материала существенно отличается от изготовления фанеры и клеёного бруса из ламелей, что определяет уникальные физико-механические свойства конечного продукта. Этапы технологического процесса Производственный цикл начинается с отбора круглых лесоматериалов хвойных пород (сосна, ель, лиственница) I-III сортов согласно ГОСТ 9463-88. Сырьё подвергается гидротермической обработке при температуре 60-80°C в течение 24-48 часов для пластификации древесины и обеспечения качественного лущения. На этапе лущения подготовленные чураки обрабатываются на лущильных станках с получением непрерывной ленты шпона толщиной до 6 мм (типовое значение 3 мм). Точность калибровки толщины критически важна для обеспечения однородности готового материала. Полученный шпон проходит конвекционную сушку до влажности 6-8%, после чего направляется на сортировку. Контроль качества шпона Современные производственные линии оснащены системами ультразвукового контроля прочности шпона. Время прохождения ультразвуковой волны через материал позволяет оценить плотность и выявить дефектные участки для отбраковки. Ключевое отличие технологии LVL от производства фанеры заключается в ориентации волокон. При изготовлении фанеры смежные слои укладываются перпендикулярно, тогда как в LVL-брусе все слои располагаются параллельно направлению волокон. Данное конструктивное решение обеспечивает максимальную прочность на изгиб вдоль оси бруса. Склеивание осуществляется с применением фенолформальдегидных смол класса D4 по DIN EN 204, обеспечивающих водостойкость клеевого соединения. Пакет шпона формируется со смещением стыков в шахматном порядке, что исключает концентраторы напряжений и обеспечивает однородность механических свойств по всей длине изделия. Прессование и финишная обработка Прессование производится методом непрерывного горячего прессования при температуре 130-150°C и давлении 1,2-1,8 МПа. Технология непрерывного прессования позволяет получать изделия практически неограниченной длины — серийно выпускаются балки длиной до 20,5 м, а по индивидуальным заказам возможно изготовление элементов до 36 м. После прессования брус проходит кондиционирование до равновесной влажности 8-12% и форматную обрезку. Геометрические параметры контролируются лазерными измерительными системами с точностью до 0,1 мм. ↑ К оглавлению Прочностные характеристики и расчётные параметры Физико-механические свойства LVL-бруса существенно превосходят аналогичные показатели массивной древесины и клеёного бруса из ламелей. По данным испытаний ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, прочность LVL-бруса на 30-50% выше, чем у цельной древесины аналогичных хвойных пород. Прочность на изгиб Предел прочности на изгиб LVL-бруса I типа достигает 48 МПа, что в 1,5-2 раза превышает соответствующие показатели клеёного бруса классов GL24h-GL32h (24-32 МПа). Расчётное сопротивление изгибу по СП 64.13330.2017 для конструкций 1-го класса эксплуатации составляет 26,5 МПа (режим А), что позволяет проектировать несущие элементы с меньшим поперечным сечением при сохранении требуемой несущей способности. Учёт условий эксплуатации При расчёте конструкций необходимо учитывать класс эксплуатации. Для 2-го класса применяется понижающий коэффициент mB=0,9, для 3-го класса — mB=0,85. Данные коэффициенты учитывают влияние влажности и температурных воздействий на прочностные характеристики материала. Модуль упругости Модуль упругости LVL-бруса I типа составляет 12000-14000 МПа, что на 10-15% превышает показатели массивной древесины ели. Высокое значение модуля упругости обеспечивает минимальные прогибы несущих конструкций под нагрузкой, что критически важно для перекрытий больших пролётов. Для расчёта по предельным состояниям второй группы (по деформациям) применяются нормативные значения модуля упругости без понижающих коэффициентов. При расчёте по первой группе (по несущей способности) модуль упругости принимается с учётом коэффициентов длительности нагружения. Прочность на растяжение и сжатие Предел прочности на растяжение вдоль волокон для LVL-бруса I типа составляет 36 МПа, на сжатие — 38 МПа. Высокие значения данных параметров определяют применимость материала для изготовления ферм, арок и других конструкций, работающих на сложные виды напряжённого состояния. ↑ К оглавлению Типы LVL-бруса и их применение Согласно ГОСТ 33124-2021, многослойный клеёный брус из шпона классифицируется по трём типам в зависимости от ориентации слоёв и сорта используемого шпона. Каждый тип обладает специфическими механическими характеристиками и предназначен для определённых областей применения. LVL I типа Брус I типа изготавливается с 100% параллельным расположением волокон всех слоёв шпона. Данный тип характеризуется максимальной прочностью на изгиб (до 48 МПа) и применяется исключительно для несущих конструкций: балок перекрытий, стропильных систем, колонн, ригелей каркасных зданий. Благодаря высокой несущей способности брус I типа позволяет перекрывать пролёты до 36 м без промежуточных опор. При одинаковой несущей способности сечение балки из LVL I типа может быть в 1,5 раза меньше, чем из клеёного бруса, что обеспечивает экономию материала и снижение нагрузки на фундамент. LVL II типа В брусе II типа до 20% слоёв шпона располагаются перпендикулярно основному направлению волокон. Перекрёстное армирование повышает жёсткость в поперечном направлении и устойчивость к расслоению. Прочность на изгиб составляет 32 МПа при модуле упругости 7000-10000 МПа. Область применения II типа включает изготовление стеновых панелей, опалубочных систем многократного применения, несущих элементов с умеренными нагрузками. Материал также используется для производства двутавровых балок в качестве полок. LVL III типа Брус III типа предназначен для ненесущих конструкций и столярных изделий. Допускается использование шпона более низких сортов с соответствующим снижением прочностных характеристик. Материал применяется в мебельном производстве, для изготовления дверных и оконных коробок, декоративных элементов. ↑ К оглавлению Сравнительный анализ с клеёным брусом и CLT Выбор конструкционного древесного материала для конкретного проекта требует комплексного анализа механических, технологических и эксплуатационных характеристик. Рассмотрим ключевые отличия LVL-бруса от основных конкурирующих материалов. Сравнение с клеёным брусом Клеёный брус из ламелей (GL-брус) состоит из продольно склеенных досок толщиной 20-45 мм. Прочность на изгиб для наиболее распространённого класса GL24h составляет 24 МПа, что на 50% ниже, чем у LVL I типа. Модуль упругости сопоставим — 11500 МПа против 12000-14000 МПа у LVL. Принципиальное преимущество LVL-бруса — однородность структуры. В клеёном брусе сохраняются естественные пороки древесины (сучки, косослой), которые могут служить концентраторами напряжений. В LVL дефектные участки шпона отбраковываются на этапе сортировки, а расположение стыков в шахматном порядке исключает слабые сечения. Максимальная длина клеёного бруса ограничена 12 м вследствие необходимости сращивания ламелей. LVL-брус благодаря непрерывному прессованию может иметь длину до 20,5 м серийно и до 36 м по спецзаказу, что критически важно для большепролётных конструкций. Сравнение с CLT-панелями CLT (Cross-Laminated Timber) — многослойные клеёные панели с перекрёстным расположением слоёв под углом 90 градусов. Прочность на изгиб CLT составляет 9-12 МПа — в 4-5 раз ниже, чем у LVL. Однако перекрёстная структура обеспечивает стабильность размеров в обоих направлениях и высокую несущую способность при работе на сжатие (13-15 МПа вдоль волокон). Функциональное назначение материалов различно: CLT применяется преимущественно для плоских несущих и ограждающих конструкций (стены, перекрытия), тогда как LVL — для линейных элементов (балки, стропила, колонны). В современной практике материалы часто используются совместно: CLT-панели для стен и перекрытий, LVL — для длинномерных несущих элементов. Экономическая эффективность При перекрытии 10-метрового пролёта расход LVL-бруса составляет примерно на 30-40% меньше в объёмном выражении по сравнению с клеёным брусом при обеспечении одинаковой несущей способности. Это компенсирует более высокую удельную стоимость материала. ↑ К оглавлению Конструктивные решения на базе LVL Высокие прочностные характеристики и технологичность LVL-бруса определяют широкий спектр конструктивных решений для гражданского, промышленного и специального строительства. Балки перекрытий и покрытий Цельные балки из LVL применяются для перекрытия пролётов до 12-15 м. Типовые сечения: 45×280 мм, 51×300 мм, 69×400 мм. При расчёте балок определяющим является ограничение прогиба (обычно L/250 для междуэтажных перекрытий), а не несущая способность. Для пролётов свыше 12 м применяются составные сечения: двутавровые балки с полками из LVL и стенкой из OSB или фанеры, коробчатые сечения, склеенные из нескольких брусьев. Двутавровые балки типа ICJ с полками 45-69 мм и высотой до 600 мм позволяют перекрывать пролёты до 18 м. Стропильные системы LVL-брус широко применяется для коньковых балок и стропильных ног сложных кровель. Отсутствие усадки и деформаций обеспечивает сохранение геометрии кровельной конструкции в течение всего срока эксплуатации. Стандартные сечения стропил: 45×200 мм, 45×240 мм при шаге 400-600 мм. Колонны и стойки При работе на центральное сжатие LVL-брус позволяет проектировать колонны с меньшим поперечным сечением благодаря высокому пределу прочности (38 МПа) и модулю упругости. Для повышения устойчивости применяются крестообразные или двутавровые составные сечения. Большепролётные конструкции Арки, рамы и фермы из LVL-бруса позволяют перекрывать пролёты до 60-80 м в спортивных сооружениях, выставочных павильонах, ангарах. Криволинейные элементы изготавливаются методом гнутья заготовок меньшего сечения с последующим склеиванием. Радиус изгиба определяется толщиной исходного бруса (обычно 21-27 мм) и не должен быть менее 200-кратной толщины. ↑ К оглавлению Методика расчёта несущих элементов Расчёт конструкций из LVL-бруса выполняется в соответствии с СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» и СТО 36554501-002-2006. Методика включает проверку по предельным состояниям первой группы (несущая способность) и второй группы (деформации). Расчёт по несущей способности Условие прочности при изгибе: M/W ≤ Rи, где M — изгибающий момент, W — момент сопротивления сечения, Rи — расчётное сопротивление изгибу с учётом коэффициентов условий работы. Для балки сечением 69×260 мм момент сопротивления составляет W = bh²/6 = 69×260²/6 = 777 см³. При расчётном сопротивлении Rи = 26,5 МПа максимальный изгибающий момент Mmax = 26,5 × 777 × 10⁻⁶ = 20,6 кН·м. Расчёт по деформациям Прогиб балки при равномерно распределённой нагрузке: f = 5qL⁴/(384EI), где q — погонная нагрузка, L — расчётный пролёт, E — модуль упругости, I — момент инерции сечения. Для межэтажных перекрытий предельный прогиб составляет L/250, для покрытий — L/200. При расчёте учитывается длительность действия нагрузок: для постоянных и длительных нагрузок модуль упругости принимается с коэффициентом 0,67. Пример расчёта Балка перекрытия из LVL сечением 69×260 мм, пролёт 6 м, шаг балок 0,4 м. Нагрузка на перекрытие 450 кг/м². Погонная нагрузка: q = 450 × 0,4 = 180 кг/м = 1,8 кН/м. Максимальный момент: M = qL²/8 = 1,8 × 6²/8 = 8,1 кН·м. Напряжение: σ = M/W = 8100/777 = 10,4 МПа < 26,5 МПа — условие прочности выполнено. ↑ К оглавлению Требования к монтажу и эксплуатации Соблюдение технологии монтажа и условий эксплуатации определяет долговечность конструкций из LVL-бруса. Материал сохраняет расчётные характеристики в течение неограниченного срока при выполнении требований нормативных документов. Транспортировка и хранение При транспортировке длинномерных балок необходимо обеспечить поддержку по всей длине с шагом не более 3 м. Хранение осуществляется на ровных площадках с укладкой на прокладки толщиной не менее 100 мм. Материал защищается от атмосферных осадков укрывными материалами с обеспечением вентиляции. Механическая обработка LVL-брус обрабатывается стандартным деревообрабатывающим инструментом. При сверлении рекомендуется применение свёрл с центрирующим остриём. Резка выполняется дисковыми или ленточными пилами с твердосплавными зубьями. Зачистка срезов предотвращает расслоение кромок. Соединения элементов Соединения конструкций из LVL выполняются на металлических пластинах, уголках, перфорированных крепёжных элементах. Применяются шурупы, болты, глухари и специализированный крепёж для деревянных конструкций. Расстояние от края до оси крепёжного элемента должно составлять не менее 3d (d — диаметр крепежа) вдоль волокон и 2,5d поперёк. Защитная обработка Несмотря на повышенную биостойкость, обусловленную фенолформальдегидным связующим, конструкции в условиях переменной влажности требуют защитной обработки антисептиками группы II по ГОСТ 30495. Для наружных конструкций дополнительно применяются влагозащитные составы. Огнезащита При использовании в зданиях с нормируемым пределом огнестойкости конструкции из LVL-бруса обрабатываются огнезащитными составами I группы. Скорость обугливания материала составляет 0,7 мм/мин, что обеспечивает сохранение несущей способности в течение 45 минут при расчётных толщинах сечений. ↑ К оглавлению Часто задаваемые вопросы Чем LVL-брус отличается от клеёного бруса? LVL-брус состоит из слоёв лущёного шпона толщиной до 6 мм (типовая 3 мм), склеенных с параллельным расположением волокон. Клеёный брус изготавливается из ламелей (досок) толщиной 20-45 мм. Прочность LVL на изгиб достигает 48 МПа против 24-32 МПа у клеёного бруса. Максимальная длина LVL — до 20,5 м серийно (до 36 м по заказу), клеёного бруса — до 12 м. LVL отличается полной однородностью структуры и отсутствием естественных пороков древесины. Какой максимальный пролёт можно перекрыть балкой из LVL? Цельные балки из LVL позволяют перекрывать пролёты до 12-15 м. Для больших пролётов применяются составные сечения: двутавровые балки с полками из LVL перекрывают до 18 м, арочные и рамные конструкции — до 60-80 м. Технологически возможно изготовление элементов длиной до 36 м, что ограничивается только возможностями транспортировки. Требуется ли защитная обработка LVL-бруса? Фенолформальдегидное связующее обеспечивает повышенную биостойкость LVL-бруса по сравнению с массивной древесиной. Однако для конструкций в условиях переменной влажности или наружного применения рекомендуется обработка антисептиками и влагозащитными составами. При требованиях к огнестойкости обязательно применение огнезащитных составов I группы. Какой нормативный документ регламентирует требования к LVL? Основным нормативным документом является ГОСТ 33124-2021 «Брус многослойный клееный из шпона. Технические условия». Расчёт конструкций выполняется по СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» с учётом рекомендаций СТО 36554501-002-2006 и СТО 36554501-020-2009. Характеристики конкретных марок регламентируются техническими условиями производителей. Можно ли использовать LVL-брус в условиях повышенной влажности? LVL-брус допускается применять в условиях 2-го и 3-го классов эксплуатации с применением соответствующих понижающих коэффициентов к расчётным сопротивлениям (0,9 и 0,85). Водостойкое фенолформальдегидное связующее класса D4 обеспечивает сохранение прочности клеевого соединения при воздействии влаги. Однако для ответственных конструкций в агрессивных средах рекомендуется дополнительная защита. Чем определяется выбор типа LVL-бруса? Тип I с параллельным расположением всех слоёв применяется для несущих конструкций с высокими требованиями к прочности на изгиб: балок, стропил, колонн. Тип II с частичным перекрёстным армированием (до 20%) используется для элементов с умеренными нагрузками: стеновых панелей, опалубки, полок двутавровых балок. Тип III предназначен для ненесущих конструкций и столярных изделий. ↑ К оглавлению