Соединения деревянных элементов в строительстве

Соединения деревянных элементов в строительстве

Соединения деревянных элементов в строительстве

Соединение вшпунт осуществляется путем вырезки в одной кромке доски прорези шпунта шириной, равной примерно 1/3 толщины, а во второй кромке выступа-гребня несколько меньшей толщины. При соединении гребень входит в шпунт соседней доски. Соединения вчетверть и вшпунт помогают делать настилы без сквозных щелей, доски которых работают на изгиб совместно.

Деревянные соединения элементов из дерева

В конструкциях из дерева применяются различные деревянные соединения, стальные и клеевые, а в настоящее время разрабатываются также и пластмассовые.
По характеру работы они делятся на три основных класса:
1) врубки и шпонки, работающие на скалывание и смятие;
2) нагели, работающие на изгиб и смятие;
3) растянутые связи, работающие на растяжение и смятие.

Исторически первыми появились деревянные соединения — конструктивные врубки, лобовые врубки и упоры, деревянные вкладыши-шпонки и колодки, дубовые пластинки и штыри.Все соединения относятся к классу податливых соединений деревянных конструкций. Это значит, что во время работы в них происходят небольшие (до 2 мм) взаимные смещения соединяемых элементов по направлению действия усилия.Усилия от расчетных нагрузок в соединениях воспринимает главным образом древесина. Но обычно в них есть стяжные болты, плотно сжимающие соединяемые элементы вместе.Соединения выполняются обычно ручным трудом высококвалифицированных рабочих с помощью простейших инструментов, механизмов и приспособлений. Они используются в основном при изготовлении деревянных конструкций на подсобных предприятиях строительных организаций и непосредственно на строительных площадках.Деревянные соединения в виде упоров и врубок имеют многовековую историю. За это время создано большое число разнообразных врубок — от простейших до самых сложных и хитроумных. Однако для современного строительства из дерева сохранили свое значение только наиболее простые в изготовлении и надежные в работе конструктивные врубки, лобовые упоры и лобовые врубки.

Конструктивные врубки — это соединения деревянных элементов, работающих с большим запасом прочности и поэтому не требующие расчетной проверки. Из них наиболее распространены в строительстве врубка вполдерева и косой прируб. К числу подобных врубок можно отнести также соединения досок настилов и обшивок вчетверть и вшпунт.Прямой лобовой упор — это простейший стык двух сжатых стержней. Они упираются торцами друг в друга и соединяются двусторонними дощатыми накладками длиной не менее трех высот сечения и четырьмя стяжными болтами. Такой стык не требует проверки расчетом. Древесина здесь работает на смятие под углом 0° к волокнам и это соединение не менее прочно, чем сам сжатый стержень. Накладки же и болты нагрузки здесь не несут. Прямой лобовой упор проверяется расчетом на смятие тогда, когда сжатый стержень упирается только частью торца, например в диафрагму узлового соединения.Соединение – наклонный лобовой упорНаклонный лобовой упор — это деревянное соединение сжатых стержней под углом, например опирание горизонтального ригеля подкосной системы, торец которого обрезан под углом, на прямой торец наклонного подкоса. В наклонном лобовом упоре проверяется прочность древесины на смятие наклонно обрезанного торца элемента, где она работает под углом а к волокнам.

Соединения деревянных элементов в строительстве

Шип «ласточкин хвост» (рис. 5 д) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» — в виде прямоугольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа.

  • Садовая мебель
    • Садовые скамейки
    • Деревянные столы
    • Беседки
  • Детские площадки
    • Качели
    • Горки
    • Песочницы
  • Мебель для кафе и баров
  • Деревянные заборы
  • Вольеры и будки
  • Ландшафтный дизайн


Плотничество есть ремесло обработки леса для постройки домов и их частей — дверных и оконных рам, простых полов и т. п. К работам плотника относится также устройство срубов для колодцев, сооружение плотов и другие грубые работы, не требующие изящной отделки и сложных инструментов. Столярное дело имеет много общего с плотничным; даже инструменты в этих мастерства почти одни и те же, но в столярном они более усовершенствованы и приспособлены для более тонких и красивых работ.Плотник, для соединения различных частей делаемого им предмета, применяет винты, гвозди или же так называемые врубки — различной формы выступы в одной из соединяемых частей, входящие в соответствующие им углубления в другой части; столяр же скрепляет части делаемых им предметов, главным образом, при помощи клея. Плотничные же соединения — в виде гвоздей, винтов и врубок (замков, связок) — в столярном деле отличаются гораздо меньшими размерами.Виды плотничных соединенийДля получения строительных элементов требуемых размеров лесоматериалы соединяют по длине, ширине, толщине и высоте посредством врубок. Врубки применяют при изготовлении балок, ферм, строительстве рубленых и брусчатых домов. Врубки на строительстве выполняют по разметке вручную или с помощью ручного электрического инструмента.Соединения должны быть надежными и прочными в процессе эксплуатации, технологичны в изготовлении, выполнены аккуратно и тщательно, с пригонкой на месте сопряжений.Соединение отрезков более крупных размеров по длине для получения деталей нужных размеров называются сращиванием. Сращивание производится вполдерева косым прирубом, прямым и косым накладными замками, прямым и косым натяжными замками, впритык. При сращивании вполдерева (рис. 1, а) длина соединения должна быть равна 2. 2,5 толщинам бруса. Соединение скрепляют нагелями (при строительстве брусчатых домов).

Соединение косым прирубом с подрезкой торца (рис. 1, б) делают равным 2,5. 3 толщинам бруса и крепят также нагелями.Соединение прямым или косым накладным замком (рис. 1, в, г) используют в конструкциях, в которых возникают растягивающие усилия. Соединения в прямой накладной замок располагаются на опоре, а в косой накладной замок — у опор.Соединения в прямой или косой натяжные замки (рис. 1, д, е) являются прочными, однако их изготовление сложно, кроме того, при усыхании древесины ослабляются клинья, поэтому для ответственных деревянных конструкций применять натяжные замки не рекомендуется.Сращивание впритык (рис. 1, ж) производится в тех случаях, когда два бруса своими концами ложатся на опору. Концы брусьев соединяют вплотную, а затем крепят скобами.Угловые соединения. Брусья, бревна соединяют под углом при возведении брусковых и рубленых стен, устройстве верхней и нижней обвязок в каркасных домах и других деревянных конструкциях. Основными видами плотничных соединений являются соединения вполдерева, вполулапу, шиповое угловое сковороднем.Врубку вполдерева (рис. 2, а) выполняют путем вырубки или срезки половины толщины на концах соединяемых брусьев. После вырубки концы соединяют под прямым углом. Соединение вполулапу (рис. 2, б) получается при зарезке на концах брусьев наклонных плоскостей. Обработанные концы брусьев плотно соединяют. Врубку угловым сковороднем (рис. 2, г) выполняют так же, как и врубку вполдерева, но дополнительно в одном из брусьев выпиливают часть древесины.

Крестообразные соединения. Этот вид соединения (рис. 3) брусьев применяют при строительстве мостов и изготовлении других деревянных конструкций. Такие соединения выполняют вполдерева, втреть и вчетверть дерева, а также с зарубкой одного бруса.

Соединения по высоте. Соединение элементов по высоте называется наращиванием. Этот вид соединения применяют при устройстве столбов, мачт и др. Наращивать бревна и брусья можно впритык с потайным шипом (рис. 4, а), впритык со сквозным гребнем (рис. 4, б), вполдерева с креплением болтами (рис. 4, в), вполдерева с креплением полосовой сталью (рис. 4, г), вполдерева с креплением хомутами (рис. 4, д), косым прирубом с креплением хомутами (рис. 4, е), применяемым в ответственных сооружениях, впритык с накладками и креплением болтами (рис. 4, ж). Длину стыков делают обычно равной двум или трем толщинам соединяемых брусьев или двум или трем диаметрам соединяемых бревен.

Виды столярных соединенийБруски столярных изделий соединяют между собой шиповым соединением, состоящим из двух элементов — шипа и гнезда или проушины. Шип — выступ на торце бруска, входящий в соответствующее гнездо или проушину другого бруска. Шипы бывают одинарными (рис. 5, а), двойными (рис. 5, б), многократными (рис. 5, в), т. е. более двух.Цельный шип — это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 5, г).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 5 д) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» — в виде прямоугольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа.Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапеции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 5, з), двукосый зубчатый шип (рис. 5, ж) — равнобедренного треугольника.Одинарные и двойные шипы применяют при изготовлении окон, рамочных дверей, мебели; шип «ласточкин хвост» — при изготовлении ящиков, коробок; зубчатые шипы — при клеевом соединении деталей (сращивании) по длине.Помимо этого применяют шипы круглые вставные при соединении делянок (заготовок) по ширине. Шипы впотемок и полупотемок (рис. 5, н, о) используют при изготовлении рамок, мебели и др.Шип впотемок делают не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были незаметны, так как получить ровные края гнезда не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. снимают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.Для того чтобы образовать шип, проушину, обработанные бруски, т. е. простроганные с четырех сторон на требуемый размер, предварительно размечают.Конструктивные части и элементы столярных изделийБрусок — простейшая деталь; бывает разных размеров, сечений и формы (рис. 6, а). Узкая продольная сторона бруска называется кромкой 5, а продольная широкая — пластью 7, линия пересечения пласти с кромкой — ребром. Концевую поперечную сторону бруска, образованную при торцовке под прямым углом, называют торцом 6.При изготовлении оконных и дверных блоков бруски малых сечений (вертикальные, горизонтальные горбыльки створок) выполняют из цельной древесины, а бруски больших сечений (коробки) делают клееными.

Раскладками называют бруски, предназначенные для крепления стекол в створках, дверях или филенок в дверных полотнах рамочной конструкции.Филенки представляют собой щит прямоугольной формы, изготовленный из столярной, древесностружечной или древесноволокнистой плиты. По форме филенки бывают плоские, со скошенными кромками и с профильной обработкой кромок. Филенку в рамках дверей устанавливают в паз, фальц и крепят раскладками или накладывают на бруски и крепят шурупами.Фальцем называют прямоугольную выемку в бруске. Если выемка имеет равные стороны угла, то она образует четверть.Платик — уступ, образованный для скрытия зазора; применяют в тех случаях, когда пригонка детали заподлицо затруднена. Использование платика упрощает сборку изделий. Применяют его при изготовлении мебели.Свес — выступ за пределы основания. Применяют при изготовлении мебели.Галтелью называют полукруглую выемку на кромке или пласти детали.Рамка состоит из четырех брусков, образующих квадрат или прямоугольник. Отдельные рамки имеют, кроме того, внутренние бруски-средники (рамочные двери, оконные створки с гор-быльками).Рамки собирают на шиповом соединении. Небольшого размера рамки собирают на одинарный открытый сквозной шип или шип с полупотемком или с потемком. При изготовлении столярных изделий применяют преимущественно рамки прямоугольной формы, очень редко (для уникальных зданий) — многоугольные или круглые. Оконная створка, форточка, фрамуга, коробка — все это рамки.Все соединения в оконных блоках выполняют на шипах. Прочность шипового соединения определяется его размерами и площадью склеиваемых поверхностей. Для увеличения прочности шипы делают двойными (в окнах).Щиты изготовляют массивными (дощатыми) или с пустотами. Массивные щиты во избежание коробления следует набирать из узких реек (деталей) шириной не более 1,5 толщины, с подбором волокон, влажностью до (10 ±2) %.При склеивании деталей по ширине одноименные (заболонные) пласти соединяемых реек должны быть обращены в противоположные стороны, а одноименные кромки — друг к другу.Стыковать рейки по длине допускается, если стыки расположены вразбежку и расстояние между ними в смежных рейках не менее 150 мм. В щитах, предназначенных для несущих конструкций, рейки по длине не стыкуют. Из щитов изготовляют панели стеновые, тамбуры и др.Во избежание коробления щиты делают со шпонками (рис. 7, а), с наконечниками (рис. 7, б), с вклеенными и наклеенными рейками (рис. 7, в, г, д). Шпонки в щитах делают заподлицо с плоскостью или выступающими. На каждый щит ставят не менее двух шпонок. Щиты со шпонками предназначены для дверей временных зданий и др.

Кроме дощатых изготовляют щиты многослойные, склеенные из трех или пяти однослойных щитов со взаимно перпендикулярным направлением волокон (рис. 7, е).Массивные щиты склеивают на гладкую фугу (рис. 8, а), на рейку (рис. 8, б), в четверть (рис. 8, в), в паз и гребень (рис. 8, г, д) и в «ласточкин хвост» (рис. 8, е).Столярная плита (ГОСТ 13715-78) представляет собой реечный шит, оклеенный с обеих сторон шпоном. Плиты выпускают трех типов: HP — из не склеенных между собой реек древесины, CP — из склеенных между собой реек, БР — из склеенных в блок досок. Плиты имеют длину 1525, 1830 и 2500, ширину 1220, 1525 и толщину 16, 19, 22, 25 и 30 мм. Щиты плит изготовляют из древесины хвойных, мягких лиственных пород и березы. Для изготовления плит применяют клеи на основе фенолформальдегидных и моче-виноформальдегидных смол. Применяют плиты для изготовления панелей, тамбуров, мебели и др.

Пустотелые щиты представляют собой рамку, облицованную с обеих сторон фанерой или твердой древесноволокнистой плитой и заполненную внутри сотами, которые изготовлены из бумаги, отходов твердой древесноволокнистой плиты или фанеры. Заполнять щиты можно также рейками, уложенными с зазором не более 30. 40 мм.Соединение деталей из древесиныСращивание отрезков по длине может быть торцовым, на «ус», зубчатым, ступенчатым (ГОСТ 17161-79).Торцовое клеевое соединение (рис. 9, а) — это клеевое соединение торцовыми поверхностями склеивания. Под торцовым клеевым соединением на «ус» (рис. 9, б) понимают клеевое соединение плоскими поверхностями склеивания, расположенными под острым углом к продольной оси заготовок. Клеевое соединение на ступенчатый «ус» (рис. 9, в) это соединение, в котором поверхности склеивания имеют выступ, препятствующий смещению заготовок в продольном направлении при растяжении. Соединение, в котором скошенные концы заготовок имеют затупление, препятствующее смещению заготовок в продольном направлении при растяжении и сжатии, называют соединением на ступенчатый «ус» с затуплением (рис. 9, г).Зубчатое клеевое соединение (рис. 9, д) — это соединение профилированными поверхностями в виде зубчатых шипов, вертикальное зубчатое клеевое соединение (рис. 9, е) — соединение с выходом профиля шипов на пласть заготовки. В горизонтальном зубчатом соединении (рис. 9, ж) профиль шипов выходит на кромку заготовки.Зубчатое клеевое соединение на «ус» (рис. 9, з) — соединение на «ус» профилированными поверхностями склеивания в виде зубчатых шипов. Ступенчатое клеевое соединение (рис. 9, и) — торцовое соединение профилированными поверхностями склеивания в виде ступеньки, высота которой равна половине толщины» заготовки.

Наиболее прочным является клеевое соединение на зубчатый шип. Этот вид соединения применяют для сращивания брусков створок, фрамуг, оконных и дверных коробок и других строительных элементов (балок, прогонов).Сплачивание заключается в соединении брусков, досок, делянок по ширине кромки в щиты или пластями в блоки. Каждую заготовку, соединяемую в щит, называют делянкой.В соответствии с ГОСТ 9330-76 соединение по кромке рекомендуется в зависимости от назначения изделий производить на рейку, в четверть, в прямоугольный и трапецеидальный паз и гребень и на гладкую фугу.При выполнении соединений на рейку К-1 (рис. 10, а) следует при I, равном 20. 30 мм, делать I1 на 2. 3 мм больше; S1 принимают равным 0,4S0 для реек из древесины, а для реек из фанеры S1 делают 0,25S0; размер S1 принимают равным ближайшим размерам пазовой дисковой фрезы, т. е. 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 и 20 мм. На кромках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Для соединений по кромке в четверть К-2 (рис. 10, б) h0 = 0,5 S0 — 0,5 мм, a B находится в следующей зависимости от S0:S0 мм . 12. 15 15. 20 20. 30 30
b мм . 6 8 10 16Для соединений типа К-3 в паз и гребень (рис. 10, в) (табл. 1) радиус закруглений r делают 1. 2 мм, а размер I, — на 1. 2 мм больше размера I. На кромках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Размеры соединений К-4 (рис. 10, е) приведены в табл. 2:

Размеры пазов и гребней соединения К-5 (рис. 10, г) определяют по табл. 3:

Шов, образуемый при соединении делянок, называют фугой. Делянки, из которых склеивают щит на гладкую фугу типа К-6 (рис. 10, д), должны иметь гладкие и ровные кромки, образующие с плоскостью (пластью) прямой угол по всей длине. Если при соединении делянок нет просветов, то прифуговка (пригонка) их выполнена качественно. Склеивают щиты в стяжных хомутах, ваймах, прессах.Помимо склеивания щиты можно собирать из делянок на круглые вставные шипы, при этом диаметр шипа должен составлять 0,5 толщины делянки, а длина должна быть 8. 10 диаметров. Шипы устанавливают с шагом 100. 150 мм.Соединение в паз и гребень, а также в четверть производят путем отборки по всей длине кромки (делянки) с одной стороны паза или четверти, а с другой — гребня или четверти. Это соединение применяют при изготовлении щитов, настилке дощатых полов, устройстве столярных перегородок, подшивке потолков. Соединение на гладкую фугу более экономично, чем соединение в четверть или в паз и гребень.При соединении на рейку вдоль кромок делянок выбирают пазы, в которые вставляют деревянные или фанерные рейки.Шиповые соединения столярных изделийПри производстве столярных изделий основным видом соединений является шиповое, состоящее из двух элементов: шипа и гнезда, или проушины. В зависимости от толщины изделий, требуемой прочности бруски соединяют на один, два и более шипов. Увеличение числа шипов повышает площадь склеивания.

В соответствии с ГОСТ 9330-76 шиповые соединения брусков бывают угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

Угловые концевые соединения брусков выполняют на шипы: открытый сквозной одинарный УК-1 (рис. 11, а), открытый сквозной двойной УК-2 (рис. 11, б), открытый сквозной тройной УК-3 (рис. 11, в), несквозной с полупотемком УК-4 (рис. 11, г), сквозной с полупотемком УК-5 (рис. 11, д), несквозной с потемком УК-6 (рис. 11, е), сквозной с потемком УК-7 (рис. 11, ж), несквозные и сквозные на круглые вставные шипы УК-8 (рис. 11, з), на «ус» со вставным и несквозным круглым шипом УК-9 (рис. 11, и), на «ус» со вставным несквозным плоским шипом УК-10 (рис. 11, к), на «ус» со вставным сквозным плоским шипом УК-11 (рис. 11, л). Размеры шипов и других элементов угловых концевых шиповых соединений приведены в табл. 1, а виды угловых серединных и угловых ящичных соединений — на рис. 12 и 13.Размеры шипов и других элементов угловых серединных соединений должны быть: в соединении УС-3 S1=0,4S0; S2 = 0,5 (S0 — — S1); b — не менее 2 мм; I1 = (0,3. 0,8)B, I2=(0,2. 0,3)B1. В соединениях УС-1, УС-2 допускается двойной шип, при этом S1 = 0,2S0; R соответствует радиусу фрезы. Для соединения УС-4 S1 =S3=0,2S0; S2=0,5[S0 — (2S1+S3)]. Для соединения УС-5 S1 = = (0,4. 0,5)S0; I= (0,3. 0,8)S; S2 = 0,5(S0 -S1); b — не менее 2 мм.

Для соединения УС-6 I-(0,3. 0,5)S0; b — не менее 1 мм. Для соединения УС-7 d = 0,4; I = (2,5. 6)d; I1 > на 2. 3 мм I. Для соединения УС-8 I = (0,3. 0,5)В1; S1 = 0,85S0. Полученный размер следует округлить до ближайшего размера фрезы (13, 14, 15, 16 и 17 мм), но не менее S0.Расчетные толщины шипов и диаметры шкантов соединений типа УС округляют до ближайшего размера фрезы (4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20 и 25 мм), а угол аα устанавливают в зависимости от конструкции изделия. Размеры углового ящичного соединения УЯ-1 (рис. 13, а) должны быть: S1 = S3 = 6, 8, 10, 12, 14, 16 мм; I = S0; S2 должно быть не менее 0,3S0.В соединении УЯ-2 S1 = 0,85S0, причем полученный таким образом размер округляют до ближайшего размера фрезы (13, 14, 15, 16 и 17 мм); S2 — не менее 0,75S0; S3 = (0,85. 3)S0; I = S0, aα=10°. В этом соединении допускается шип «ласточкин хвост» в полупотай.В соединении УЯ-3 d = 0,4S0; полученный размер шкантов округляют до ближайщего размера фрезы (4, 6, 8, 10, 12, 16, 20 и 25 мм): I= (2,5. 6)d; I1 более I на 1 . 2 мм; B = от 0 до dmin.

Для столярных издений угловые шиповые соединения делают: концевыми — на сквозных прямых шипах; серединными вертикальными — на сквозных прямых шипах или шкантах; серединными горизонтальными — на несквозных прямых шипах или шкантах. Типы шиповых соединений в зависимости от толщины соединяемых деталей даны в табл. 5:

Шиповое соединение должно быть выполнено с величинами натягов и зазоров в пределах -0,1. +0,3 мм, т. е. практически плотным. Основными недостатками в шиповом соединении являются: не выдержаны размеры шипа по длине, толщине, непараллельность поверхности шипа или проушины, сколы, вырывы, неплотности в шиповом соединении и др.Выработка шипов и проушинПри выработке шипов и проушин выполняют следующие операции: размечают шипы и проушины, запиливают, выпиливают заплечики и выдалбливают проушины. В соответствии с рабочим чертежом или по ГОСТ 9330-76 определяют размеры соединений, после чего приступают к разметке.

Разметка углового концевого соединения на открытый сквозной одинарный шип УК-1 для брусков толщиной 42 и шириной 65 мм приведена на рис. 14. Для соединения УК-1 S1, = 0,4S0; S2 = 0,5(S0 — где S0 — толщина бруска, равная 42 мм. Отсюда толщина шипа S1 = 0,4S0 = 0,4 X 42 = 16,8 (округленно принимаем равным 16 мм), S2 = 0,5(42-16) = 13 мм. В соответствии с этими данными размечают шипы; шипы и проушины можно размечать используя шаблоны, с помощью которых на торцы бруска наносят риски.Запиливают шипы и проушины лучковой пилой очень тщательно, так как перекос шипа приведет к перекосу створки. Если шип толще проектного размера, то при посадке в проушину он может расколоть брусок, а если тоньше, то соединение получится непрочным, так как оно будет без плотной посадки.При пилении следят за тем, чтобы пила проходила около риски, только в этом случае получится точный размер шипа или проушины. При выработке шипов пилят только с наружной стороны рисок, а при выработке проушин — с внутренней.При начале пиления для быстрого углубления пилу ставят на ребро под углом 15. 20° и, сделав несколько движений на себя, без нажима углубляют пилу, после чего пилят равномерно без нажима и рывков. После запила срезают заплечики. Проушину после запилов выдалбливают долотом с киянкой и зачищают стамеской.Соединения элементов на нагелях, гвоздях, шурупахНагели представляют собой деревянные или металлические стержни цилиндрической или крестообразной формы. Их применяют как дополнительное крепление в угловых и серединных шиповых соединениях для предохранения шипа от выворачивания. Соединяют детали нагелями по расчету, размечая места установки в соответствии с чертежом, и по шаблонам.Отверстия под нагели выбирают сверлами. Места отверстий до начала сверления размечают по шаблону. Сверлить отверстия нужно так, чтобы сверло шло без отклонений по заданному направлению.Нагель ставят таким образом, чтобы он был перпендикулярен боковым граням шипа и проходил сквозь оба соединяемых бруска, т. е. через шип и проушину. Заменять деревянные нагели обычными гвоздями в шиповом соединении не допускается, так как гвозди портят соединение и не дают той прочности, что нагель. Деревянные нагели в шиповом соединении ставят на клею.Гвоздевые соединения определяют расчетным путем, а в некоторых случаях количество гвоздей назначают конструктивно, например при настилке полов, установке встроенного оборудования, устройстве перегородок, подшивке потолков и др.В гвоздевых соединениях конструкций, изготовляемых из древесины лиственницы и твердых лиственных пород (береза), гвозди диаметром более 6 мм следует забивать в заранее просверленные гнезда, причем диаметр гнезда должен составлять 0,9 диаметра забиваемого гвоздя, а глубина — 0,6 длины гвоздя.В соединении элементов из досок хвойных и мягких лиственных пород гвозди независимо от диаметра забивают без предварительного рассверливания гнезд.Расстояние между осями гвоздей (вдоль волокон) для сколачивания деревянных элементов (досок) должны быть следующими (рис. 15): S1 = 15d при толщине пробиваемого элемента c≥l0d и S1 — 25d при толщине пробиваемого элемента c=4d, где d — диаметр гвоздя. Расстояние S1 для элементов, не пробиваемых насквозь гвоздями, должно быть равно или больше пятнадцати диаметров гвоздя (S1≥15d).Расстояние между осями гвоздей (поперек волокон) при условии прямой расстановки гвоздей S2 = 4d, а при забивании гвоздей в шахматном порядке или под углом а 45° расстояние между продольными рядами гвоздей уменьшают до 3d.Расстояние от продольной кромки элемента до крайнего гвоздя S3 должно быть не менее 4d. Диаметр гвоздей не должен быть больше 0,25 толщины наиболее тонкой пробиваемой доски.

Забивать гвозди в деревянные конструкции следует по шаблону, кондуктору, в которых места забивания гвоздей должны точно соответствовать чертежам. Шаблоны изготовляют из фанеры или кровельной стали.В конструкциях, в которых гвозди работают на выдергивание, длина защемленной части гвоздя должна быть не менее двух толщин пробиваемого деревянного элемента и не менее 10 диаметров гвоздя.При встречном забивании гвозди не должны пробивать насквозь все доски (пакет). При сквозном забивании концы гвоздей следует загнуть поперек волокон. Допускаемое отклонение в расстоянии между центрами гвоздей с той стороны, с которой их забивают, составляет ±2 мм.Если при забивании гвоздь изогнулся, его необходимо выдернуть и заменить прямым. Забивать гвозди в мерзлую и сырую древесину не рекомендуется, так как гвозди корродируют (ржавеют), что снижает прочность соединения. Гвозди надо забивать в здоровую часть древесины. Не следует забивать их в сучки и трещины.При креплении наличников, плинтусов, досок пола головки гвоздей утапливают и перед окраской шпатлюют для укрытия возможных вмятин.Шуруп представляет собой металлический стержень цилиндрической формы с нарезкой в нижней части. Шурупы бывают с полукруглой (ГОСТ 1144-80), потайной (ГОСТ 1145-80) или полупотайной (ГОСТ 1146-80) головками.В столярных изделиях шурупы используют для крепления нащельников, приборов — петель, ручек, заверток, замков и др. При этом преимущественно используют шурупы с потайной головкой. Соединения на шурупах применяют при сборке встроенной мебели, когда соединяемые элементы трудно склеить, а также в том случае, когда отдельные элементы нужно сделать разборными (ремонт приборов, нащельников, отливов и др.).В древесину шуруп завертывают коловоротом с отверткой или электрошуруповертом, а не забивают. При забивании шурупа в древесину молотком винтовое соединение получается непрочным, так как сминается нарезка и нарушается древесина в месте прохождения шурупа. При этом соединение теряет до 40 % силы, удер-вающей шуруп в древесине.При завертывании шурупа в древесине образуется естественная гайка, благодаря чему соединяемые элементы прочно стягиваются.Прочность соединения шурупами зависит от плотности древесины, размеров и количества шурупов, глубины их завертывания (завертывать шуруп надо до отказа), направления волокон.В древесину твердых пород шурупы следует завертывать в заранее просверленные отверстия. Диаметр отверстия должен составлять 0,9 диаметра ненарезанной части шурупа, а длина отверстия — от ½ до ¾ длины шурупа. При завертывании шурупов в древесину дуба во избежание коррозии их предварительно смазывают тавотом. Во влажную древесину шурупы завертывать не рекомендуется, так как они будут быстро корродировать (ржаветь). При соединении строительных элементов шурупами расстояние между осями должно составлять S1 = 10d; S2 = S3 = — 56 (d — диаметр шурупа).Соединение на клеяхДля изготовления элементов оконных и дверных блоков, брусков коробок, перегородок, строительных конструкций — балок, арок, прогонов, элементов ферм — требуются толстомерные пиломатериалы. Для обеспечения производства толстомерными пиломатериалами тонкомерные пиломатериалы склеивают по длине, толщине и ширине. Для изготовления клееных элементов используют преимущественно пиломатериалы хвойных пород (ель, сосну) и клеи на основе синтетических смол. Марки клеев подбирают в соответствии с их свойствами. Синтетические клеи водо- и грибо-стойки, дают более прочное соединение. Процесс приготовления клеевого раствора и режимы склеивания проще, что удобнее при массовом производстве. Выдержка под прессом не требует длительного времени, а при подогреве может быть сокращена. Клеевой слой при склеивании почти не увлажняется, выдержка после запрессовки небольшая.Для производства клееных конструкций применяют резорциновый клей ФР-12, фенольный КБ-3, карбамидно-меламиновый KC-B-CK, карбамидный КФ-Ж, алкилрезорциновый ФР-100 и др, В клее ФР-12 отсутствует фенол, рабочая жизнеспособность не менее 2 ч. Клей КБ-3 водостоек, выделяет свободный фенол, содержит горючие растворители, рабочая жизнеспособность 1,5. 2 ч. Клей KC-B-CK имеет водостойкость выше карбамидных, содержит меньше фенола и горючих растворителей. Рабочая жизнеспособность более 2 ч. Клей КФ-Ж имеет ограниченную водостойкость, не содержит фенола и горючих растворителей. Клей ФР-100 не имеет свободного фенола, содержит горючие растворители, рабочая жизнеспособность более 1 ч.Клей КФ-Ж может быть горячего и холодного отверждения. В качестве отвердителя для получения клея горячего отверждения применяют хлористый аммоний (0,5. 1 мас. ч. на 100 ч. смолы), для получения клея холодного отверждения-10 %-ный водный раствор щавелевой кислоты (10. 15 мас. ч. на 100 ч. смолы). Отверждение клея при горячем способе происходит при температуре до 100 °С в течение 60. 100 с.Для склеивания конструкций, работающих в условиях повышенной влажности, используют клей КБ-3, приготовляемый на основе смолы СФЖ-3016 (ГОСТ 20907-75) и керосинового контакта Петрова. Соотношение компонентов клея зависит от температуры воздуха, в котором склеивают элементы: при температуре 15. 17 °С на 100 мас. ч. смолы берется 25 ч. керосинового контакта, при 18. 20 °С — 20 мае. ч., а при 21 . 25 °С — 15 мае. ч. соответственно. Этот клей водоупорен, масло-, бензо-, кислото- и биостоек. Для улучшения зазорозаполняющих свойств в него вводят наполнитель — древесную муку (до 8 % от массы смолы).Технологический процесс изготовления клееных элементов состоит из следующих основных операций: сушки, сортировки и раскроя пиломатериалов, обработки с четырех сторон, приготовления клеев, нанесения клея на склеиваемые элементы, склеивания заготовок по длине и ширине, сборки склеиваемых заготовок, запрессовки и выдержки под давлением для отверждения клея, механической обработки склеенных элементов, защитной обработки, контроля качества склеенной продукции.Склеиваемая древесина должна иметь одинаковую влажность и породу, так как при склеивании заготовок (деталей) из двух частей разной влажности после высыхания на более влажной стороне (заготовке) образуется вогнутость, а в клеевом шве — внутренние напряжения, поэтому разница во влажности древесины в склеиваемых элементах должна быть не более 2. 4%. Сушат пиломатериалы в сушильных камерах. Влажность пиломатериалов для склеивания не должна превышать (10 ± 2) %. После сушки пиломатериалы в течение 3. 5 сут выдерживают в помещении при температуре 18. 25 °С и относительной влажности воздуха 60. 70 %.Сортируют пиломатериалы до сушки или после нее путем внешнего осмотра, оценивая качество по наличию пороков (сучки, гниль, червоточина, наклон волокон). При небольшом объеме производства пиломатериалы сортируют при поперечном раскрое. По длине и ширине пиломатериалы раскраивают на круглопильных станках или на специализированных линиях. Для поперечного раскроя применяют станки ЦПА-40, для продольного — ЦДК4-3, ЦДК5-2.После раскроя заготовки обрабатывают на продольно-фрезерных станках. Поверхности заготовок должны быть отфугованы и профрезерованы. При соединении по длине заготовки окончательно обрабатывают после сращивания. Отфрезерованные пиломатериалы, заготовки хранят не более одних суток при температуре помещения 18. 20°С и влажности воздуха 50. 60 %, предохраняя их от загрязнения, увлажнения или пересушивания.Склеиваемые заготовки должны быть одинаковой толщины. Если заготовки, доски имеют разную толщину или дефекты формы (коробление и др.), их перед раскроем калибруют (по толщине). При сращивании по длине необходимо правильно формировать шипы. Шипы вырабатывают на шипорезных, фрезерных станках или на специализированных линиях.Зубчатые соединения необходимо выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 19414-79. При соединении на «ус» уклон клеевого соединения должен быть 1/10 или длина скоса должна соответствовать десяти толщинам склеиваемых заготовок.В целях экономии древесины вместо обычных зубчатых шипов длиной 32. 50 мм применяют более короткие длиной 5. 10 мм с шагом 1,75. 3,5 мм и затуплением 0,2. 0,5 мм.Небольшое количество клея приготовляют вручную, а большое — в клеемешалке типа КМ-40-10. Приготовление клея состоит из следующих операций: подготовка компонентов клея, перемешивание жидких компонентов (для устранения осадка), просеивание подсушенных порошкообразных отвердителей, взвешивание их в соответствии с составом. Составляющие компоненты клея (смола, отвердитель, наполнитель) тщательно перемешивают в течение 3. 5 мин при частоте вращения лопастей 40. 60 об/мин и температуре клея не более 18. 20°СКлей наносят на обе склеиваемые поверхности (наносить клей на одну сторону допускается лишь при большой жизнеспособности клея).При малых объемах производства клей наносят вручную кистями, щетками или валиками, а при большом объеме — на клеена-носящих станках, табл. 6:

Сращивают пиломатериалы по длине на линии КДК-13. На этой линии можно сращивать пиломатериалы длиной 800. 6500 мм, шириной 80. 200 и толщиной 16. 50 мм со скоростью подачи 10. 15 м/мин.Для склеивания пакетов применяют секционный пресс КДК-10. На этом прессе можно склеивать пакеты длиной 16 500 мм, шириной 80. 200 и толщиной до 865 мм. Выдержка в прессе для прямолинейных конструкций 8. 10 ч. Величина торцового давления при запрессовке зубчатых соединений колеблется в пределах 1. 1,5 МПа.Прочность склеивания древесины периодически проверяют. Для этого склеиваемые образцы деталей раскалывают по клеевому шву. Если раскол произошел по древесине, то склеивание считается прочным, а если по слою клея — то прочность склеивания низкая. Если элементы детали склеены правильно, то соединение получается прочнее самой древесины.Большое значение при склеивании древесины имеет качество ее подготовки. Плохо склеиваются отшлифованные поверхности, покрытые пылью, жиром и др. До склеивания поверхности должны быть чисто выстроганы, плотно прифугованы и очищены от пыли, грязи, опилок.Клей наносят на склеиваемые поверхности равномерным слоем. Остатки клея, появляющиеся на поверхности детали, при прессовании снимают влажной тряпкой, пока клей не застыл, после чего насухо протирают сухой тряпкой.Склеивают бруски по длине на зубчатый шип на линии ОК502 (рис. 16), состоящей из ряда последовательно расположенных агрегатов. На шипорезном станке 1 зарезаются зубчатые шипы, на прессе 2 на них наносится клей, отрезки соединяются и сжимаются, после чего на торцовочном станке 3 длинные бруски торцуются на требуемую длину. Полученные отрезки через приемный стол 4 поступают на конвейер 5, где они укладываются в стопу и выдерживаются до полного схватывания клея. На линии можно склеивать бруски длиной 250. 1200 мм, шириной 50. 150 и толщиной 40. 85 мм. Производительность линии до 5 м/мин.Доски, бруски при малых объемах производства склеивают пластями или кромками в струбцинах, хомутах, ваймах. Процесс склеивания состоит из подготовки заготовок (раскрой, обработка поверхности под склеивание), склеивания их пластями, кромками, выдержки для схватывания клея, обработки после склеивания.

Технологический процесс изготовления клееных щитов включает сушку пиломатериалов, раскрой пиломатериалов по длине и ширине на круглопильных станках, фугование (продольное фрезерование) пласти и кромки на фуговальном станке, намазывание кромок клеем, склеивание реек в щиты в ваймах, технологическую выдержку, необходимую для схватывания клея, фрезерование плоскостей щита на рейсмусовом станке, обрезку щита в размер на круглопильном станке. Узкие щиты можно склеивать в струбцинах.Рейки (детали), подлежащие склеиванию, выравнивают по длине, подбирают по толщине и собирают в пакет. Собранные в пакет детали со стороны кромки намазывают клеем, после этого детали раскладывают на ваймах так, чтобы намазанная кромка стыковалась с сухой.При запрессовке следят за тем, чтобы щит не выпучивался и не имел перекосов. Проверяют это линейкой по диагонали и поперек щита; правильность угла проверяют угольником. После проверки рейки (детали) зажимают окончательно клиньями и выдерживают до полного схватывания клея в ваймах (рис. 17).

На крупных предприятиях щиты дверей склеивают и облицовывают в прессах с винтовыми, пневматическими или гидравлическими зажимами, а также на линиях.Бруски коробок (дверей) по ширине склеивают на линии ДВ504, состоящей из торцовочного и клеенамазывающих станков, пресса с обогревом токами высокой частоты (ТВЧ), транспортного устройства, траверсной тележки, торцовочного станка, дробилки, напольного конвейера. Линия предназначена для подачи раскроенных реек, вырезки дефектов у реек, нанесения дозированного количества клея, формирования непрерывной ленты бруска из реек, склеивания в прессе с обогревом в зоне ТВЧ, раскроя непрерывного бруска на отрезки нужного размера, укладки их в пакеты и передачи для дальнейшей обработки (фрезерования, зарезки шипов).Для деревянных конструкций основным видом клеевого соединения является склеивание досок, уложенных на пласти (рис. 18, а, б). По длине доски стыкуют впритык (рис. 18, в), с точной притор-цовкой на «ус» (рис. 18, г), на зубчатое клеевое соединение (рис. 18, д). Все стыки должны быть промазаны клеем.Склеиваемые поверхности должны быть хорошо очищены, плотно прилегать друг к другу, не иметь пятен краски или масла. Выдержка после нанесения клея на поверхность древесины должна быть не более 1 ч.

Места соприкосновения деревянных элементов (коробок) с бетоном, а также торцы конструкций обрабатывают антисептическими составами.Прочность клеевого шва должна быть не ниже прочности древесины на скалывание вдоль волокон и на растяжение поперек волокон.Толщина брусков и досок, применяемых для склеивания, допускается до 50 мм, а в конструкциях, подверженных увлажнению, — не более 32. 40 мм.При склеивании доски подбирают таким образом, чтобы направление их волокон совпадало.Элементы конструкций, эксплуатируемых в химической, а также во влажной среде, должны быть склеены на водостойких клеях. Клееные конструкции должны иметь влагостойкое покрытие (окраску).Изготовляют клееные элементы в специализированных цехах, оборудованных общеобменной вентиляцией, при температуре 18. 20°С и относительной влажности воздуха 50. 60 %. В местах приготовления клеев помимо общеобменной вентиляции устраивают местные отсосы. Рабочие места не должны загромождаться заготовками, деталями, материалами. Смолу и компоненты для приготовления клея хранят в специальном помещении.На рабочих местах должна быть вывешена инструкция по безопасной работе с клеями и оборудованием. Рабочие должны быть обеспечены спецодеждой и головными уборами из плотной ткани, резиновыми перчатками, защитными очками, респираторами.

Соединения деревянных элементов в строительстве

К достоинствам самореза относят:

Соединение деревянных элементов при помощи метизов

По целому ряду причин современное строительство всё больше тяготеет к использованию «сухих» операций. Всё чаще так называемую СБОРКУ предпочитают, например, литью или сварке. Очевидно, что для создания разъёмных соединений нужны специальные крепежи. Причём для разных материалов они должны быть свои.
Если мы хотим использовать при возведении дома пиломатериалы и максимально раскрыть их технологический/потребительский потенциал – то нужно очень ответственно подойти к подбору крепёжных элементов. Здесь для сращивания, сплачивания и связывания не всегда подходят устаревшие варианты (врубки, врезки, упоры, шпонки). Причём особенно уязвимыми являются изгибаемые и растягиваемые элементы дома, из-за чего именно узлы соединений пиломатериалов подвергаются разрушениям и деформациям прежде всего.
Давайте посмотрим, как правильно покупать/использовать крепежи по дереву. Об этом наша статья.

Влияние свойств древесины на методику использования крепежей

Дерево по своим физическим характеристикам сильно отличается от металла, камня и даже большинства пластиков. Более того, разные породы ведут себя по-разному, даже из одной и той же древесины пиломатериал может иметь особые характеристики в зависимости от места произрастания, времени заготовки, влажности массива, возраста дерева и прочих условий.Сосна и ель как самые распространённые в нашей стране «общестроительные» породы обладают относительно невысокой твёрдостью, то есть способностью деревянного массива сопротивляться входу в него тел с большей твёрдостью. С одной стороны, это минус, а с другой – огромный плюс, ведь благодаря этому мы можем без предварительного засверливания и нарезания резьбы можем вкручивать металлические винты (саморезы), а также забивать гвозди, скобы или ершёные пластины…Когда мы забиваем в дерево крепёж, то он уплотняет вокруг себя волокна, и на его стержень воздействует сила трения, которая не даёт крепежу выходить наружу. При ввинчивании самореза – тот, кроме уплотнения, ещё и нарезает внутреннюю резьбу в заготовке, цепляясь за волокна гребнями.

Так называемая «гвоздимость» пиломатериалов (а также способность удерживать винты) может меняться от многих факторов. Например, от плотности и твёрдости используемого дерева (чем они выше, тем лучше держится метиз) или от влажности доски либо бруса. Допустим, гвозди, забитые в мокрую доску, держатся в ней после высыхания последней намного хуже, чем если бы они забивались в изначально сухую заготовку. Это же, хоть и в меньшей степени, касается и саморезов.Отдельный вопрос: склонность древесины раскалываю вдоль и поперёк волокон, особенно в несущих конструкциях. Дело в том, что в узле соединения двух пиломатериалов при нагрузках не происходит перераспределения сил за счёт пластичности материала, как это бывает с металлопрокатом. Этот момент всегда нужно учитывать при выборе крепёжных элементов и их использования. Чем тоньше используемый материал, чем он суше, чем толще крепёж, чем ближе к торцу производится монтаж – тем более выражена эта «проблема». Поэтому во многих случаях без предварительного засверливания не обойтись. Ради этого также выполняют зенкование под потай, чтобы головка свободно заходила в массив. Однако не обязательно держать под рукой дополнительный инструмент со свёрлами, сейчас появились очень практичные винты со сверлящими рёбрами на жале и под головкой.Ещё одним методом повысить устойчивость соединения (и отдельных досок/брусьев) к раскалыванию является увеличение его «вязкости». Достигается это за счёт дробности – вместо одного крупного метиза используют несколько меньших, детали соединяются максимально плотно и без зазоров. Так создаётся крепёжное поле с увеличенной площадью контакта между заготовками, способствующее распределению нагрузок и переход к сминанию вместо скалывания.

Резьбовые крепежи

Для самых ответственных несущих конструкций и операций, типа сборки стропил или крепления балок, мастера могут использовать болты, гайки или шпильки с метрической резьбой, которые работают по принципу нагеля. Иногда их и называют нагелями, только стальными. Они не защемляются в деревянном массиве, а проходят через предварительно подготовленные отверстия и стягивают детали с обеих сторон, создавая трение.

Чтобы гайки и головки болтов не проскакивали сквозь отверстия в пиломатериалах, необходимо применять шайбы, стальные накладки или хомуты.Явным достоинством такого подхода является получение подвижное соединения, благодаря которому можно чётко регулировать взаимное расположение заготовок перед окончательной затяжкой. Мы имеем возможность выбирать любой диаметр крепежа в зависимости от прогнозируемых нагрузок, а также длину его (шпильки бывают до метра и более) – в зависимости от суммарной толщины соединяемых деталей.

Гвозди

Это, пожалуй, самый простой крепёж для пиломатериалов, но он остаётся от этого не менее востребованным, чем раньше. Преимущества гвоздевых соединений следующие:
  • Большая скорость монтажа.
  • Не нужен специнструмент, не нужно подводить электричество.
  • Крепёж при перегрузках гнётся, а не ломается.
Есть и несколько недостатков:
  • Разобрать узел совсем без повреждений практически невозможно.
  • Удерживающие способности, по сравнению с саморезами, ниже. Существует эффект «ползучести», когда несущих свойств на сдвиг недостаточно, и нагруженное крепление со временем прослабляется. Но, при этом, если использовать слишком большое количество гвоздей на локальном участке, можно наблюдать эффект «размочаливания».

Выбирая длину гвоздя, необходимо учитывать тот факт, что он должен заходить в основу не менее чем на 4-е его диаметра, причём заострённая часть стержня в расчётах во внимание не берётся. При соединении двух растянутых деталей, гвоздь должен полностью проходить оба пиломатериала, но не выходить острием наружу (если выход имеется – то возможно преждевременное проржавление крепежа).Выбирая материал гвоздя, следует обращать внимание на тип конструкции, например, для уличных обшивок (битумная черепица, OSB или фанера) лучше использовать оцинкованные или алюминиевые гвоздики. Для конструкционных соединений – нормальным вариантом будет гвоздь из чёрного металла. В сауне или бане стоит применить медные гвоздики или латунные. Кстати, крепежи из цветных металлов прекрасно подходят для использования в качестве финишных, так как в интерьере на фоне лакированного дерева они малозаметны и к тому же не ржавеют.

Если говорить о конструкции гвоздя для тех или иных условий, то тут есть десятки вариантов. Как устроен обычный общестроительный гвоздь, знают все, но стоит обратить внимание на особые модели. У каждого из них есть своя изюминка, к таковым отнесём:

  • Большая шляпка (подходит для рубероида, битумной черепицы, ОСП…).
  • Тонкий стержень, малая шляпка с конусом снизу (финишный вариант для деревянных погонажей и обшивок, головка легко утапливается).
  • Шляпка отсутствует (для крепления планок и обшивок через тело с лицевой стороны).
  • На стержне есть ершение – повторяющиеся поперечные насечки (плохо выдёргивается – особенно хороший вариант для крепления тонких материалов к плитам ОСБ или фанере).
  • На стержне есть винтовые продольные канавки (отлично держится в брусе с минимальным послаблением фиксации – прекрасный выбор для сборки деревянного пола).

Саморезы

Саморезы по дереву отличаются от винтов по металлу более редким шагом резьбы. Учитывая высокие несущие способности при различного типа нагрузках (особенно на сдвиг, что ценно в сборных каркасах), такие крепежи допускаются к применению в растянутых соединениях. Также саморезы очень хороши при монтаже накладного перфорированного крепежа.

К достоинствам самореза относят:

  • Надёжность удержания на месте под нагрузками.
  • Возможность получить разборное соединение.
  • Возможность чётко установить (выставить) детали в проектное положение.
Недостатками саморезов по дереву можно считать:
  • Необходимость использовать электроинструмент.
  • Необходимость выполнять засверливание (диаметром около 0,8 d голого стержня без резьбы).
Основные виды самонарезных винтов для строительства разделяются на 4 категории:
  • Чёрные оксидированные саморезы под биту РН2. Используются для сборки и обшивки ненагружаемых узлов, так как при перегрузках они склонны к отрыву головки или слому стержня.
  • Жёлтые или белые саморезы с пассивационным защитным слоем и покрытием из цинкового сплава для борьбы с коррозией. Они наделены головками со шлицами под биты формата PZ1, PZ2, PZ3. Считаются универсальными, так как не ломаются, а гнутся при перегрузках, не ржавеют, часто имеют дополнительные режущие рёбра. Именно их лучше применить при сборке полов, кровельных систем, различных несущих каркасов.
  • «Кровельные» крепежи с буром на конце, шайбой под шестигранник и прессшайбой. Эти метизы могут просверливать тонколистовой металл, перед тем как войти в брус деревянного каркаса. Благодаря прорезиненной шайбе – они обеспечивают герметичность точки прохода. Саморезы данного типа активно используют при креплении кровельных покрытий (профлист, металлочерепица) к обрешёткам, а также при строительстве заборов из профнастила.
  • Саморез «глухарь» является самым мощным видом винтов. По сути, это – силовая модификация оцинкованных саморезов из 2-го пункта, только здесь использован крупный стержень толщиной от 8 мм и шестигранная «болтовая» шляпка под ключ. Главное назначение глухаря – собирать сложные конструкции из пиломатериалов внакладку (вместо болтов и шпилек), а также выполнять анкерное крепление деталей к несущим каменным основаниям — их доукомплектовывают полимерными пробками-дюбелями.

Соединения деревянных элементов в строительстве

  • По длине. Это позволяет совместить детали, которые примыкают друг к другу торцами. К этой категории относятся сращивание и наращивание. Одним из самых часто применяемых вариантов является соединение типа шип. Существует несколько разновидностей подобных совмещений. Какие столярные шиповые соединения вы знаете? У каждого столяра есть свой опыт в применении подобных стыков.
  • По кромке. Этот тип совмещения называется сплачиванием. Он применяется для двух или больше заготовок с целью получения широкой детали.
  • Угловые концевые. Принцип похож на столярные шиповые соединения. Но в этом случае детали сходятся под определенным углом. Эта методика применяется в ходе создания мебели.
  • Угловые срединные. При создании такого соединения одна деталь примыкает к другой либо своим торцом, либо пересекает его полностью под определенным углом. В первом случае соединение называется примыканием, а во втором – пересечением. Такая техника используется преимущественно для создания щитов.
  • Ящичная вязка. Применяется для соединений широких элементов. Чаще всего такие стыки делают при сборке коробок, ящиков. Этот тип соединений также может быть концевым или срединным.
При соединении деревянных деталей нужно помнить важный момент — всегда тонкая деталь крепится к толстой, но не наоборот.Согласно взаимному расположению элементов различают такие способы соединения деталей из дерева:
  • наращивание — увеличение детали по высоте;
  • сращивание — удлинение заготовки;
  • сплачивание — увеличение элемента по ширине;
  • вязка — соединение под углом.

Способы соединения деревянных деталей при изготовлении мебели чаще всего используют следующие:

  • склеивание;
  • «ласточкин хвост»;
  • встык;
  • пазовое;
  • внахлест;
  • глухое на шипах;
  • сквозное шиповое.
Рассмотрим технологии некоторых соединений более детально.

Ящичные соединения

Ящичные столярные соединения относятся к категории угловых. Они широко применяются при производстве мебели и изготовлении столярных изделий. Такие соединения могут быть выполнены при помощи шипов прямых или косых. Их количество зависит от ширины и толщины деталей (щитов). На обоих концах соединяемых деталей делают шип. Та деталь, которая имеет на краю проушину, имеет на один больше выступ.Соединения ящичного типа могут быть глухими, сквозными, на чистый ус или вполупотай. Выбор зависит от области применения изделий. Сквозные стыки используют для деталей, которые расположены внутри заготовки, а также на лицевых сторонах, если планируется последующее покрытие поверхностей фанерой.Если деталь открыта только с одной стороны, заготовки соединяют вполупотай. Если же они открыты со всех сторон, применяется методика впотай. Могут применяться вставные шипы. Но такой тип стыковок наименее прочный.Ящичные примыкания создаются при помощи прямых сквозных шипов, пазов с гребнем. Они могут быть прямоугольной, треугольной, трапециевидной формы. Пазы применяют в том случае, если с внешнего края выступающие торцы иметь нежелательно.

Соединения деревянных элементов в строительстве

Диаметр отверстия должен быть равен диаметру нагеля, но с учетом допустимых отклонений:
В русском деревянном зодчестве закрепилось большое количество иностранных слов. Они так крепко вошли в обиход, что начали менять свое начальное значение. Одним из таких слов является «нагель». Разберемся: «Что такое – нагель ? »Немецкое слово «Nagel» переводится как «гвоздь», что есть это любой гвоздь, не зависимо от материала или формы и размера. Если же гвоздь сделан из дерева, то это будет « Holznagel». Как и лафет, нагель настолько плотно вошел в обиход, что даже в нормативные документы вошло отдельное понятие «нагельные соединения»Нагельное соединение (ГОСТ Р 56711 – 2015) – это соединение элементов конструкции, выполненное с применением цилиндрических или пластинчатых нагелей из разных материалов, которые плотно устанавливаются в предварительно подготовленные отверстия и работают на сдвиг, который сопровождается изгибом нагеля.

Сращивание бревна в чаше с помощью нагеля

Сращивание бревна в чаше с помощью железной скобыПо описанию нагельное соединение очень напоминает соединение дюбелем: также предварительно сверлится отверстие. Но, если дюбель работает в совокупности с другим крепежным элементом: винтом, саморезом, гвоздем, то нагель и есть этот крепежный элемент. Кроме этого нагель работает на сдвиг, поперечное смещение, а дюбель на вырывание.Нагель может изготавливаться из материалов, обладающих достаточной упругостью: дерево, металл, пластмасса.Нагель ( в строительстве ) – механическая связь цилиндрической или пластинчатой формы для восприятия сдвигающих усилий. В деревянном домостроении под нагелем понимают деревянное крепежное изделие разной длины, диаметра и формы. Фактически нагель и шкант – это одно и то же, но, если последний чаще применяется для торцевых соединений (это видно даже из названия «кант»«торец»), то нагель – для плоскостей.

Сборка сруба на нагеля

Быть или не быть нагелю в срубе? Вопрос интересный и жаркий! С одной стороны, встречаются столетние и более строения из бревна с применением березового или соснового нагеля, в то же время в других домах аналогичного возраста их нет. С другой стороны, в современной действительности кто-то утверждает, что ставить нагеля обязательно, а кто-то наотрез отрицает ее необходимость.Интересно, но факт. Статей об установке нагеля в срубе из бревна практически нет. Вся информация «крутится» вокруг бруса. Почему? Для этого необходимо вспомнить особенности соединений, которые применяются с этими материалами, а также специфику самих материалов.

Рубленное бревно

С поверхности снята только кора, да и та, как правило, не полностью (часть луба остается при обработке скобелем). В результате верхние слои самой древесины не повреждены. Если бревно подобрано и уложено в сруб правильно, то риски его кручения вокруг оси минимальны . и возрастают к верху сруба, где его вес меньше.Межвенцовый паз и чаша, особенно в канадской рубке, препятствуют изгибанию и кручению бревна. Слабыми местами оказываются только места стыковки бревен и выпилы под дверные и оконные проемы, где есть только межвенцовый паз, а обсада еще не установлена. Именно по этой причине проемы раньше или не выпиливали заранее, или сразу ставили обсадную коробку с учетом усушки и усадки сруба. Смещение, при условии, что стена установлена вертикально, практически исключено.

Калиброванное или оцилиндрованное бревно

Бревно производится на станках по двум принципиально разным технологиям. На станках проходного типа бревно движется через роторную головку, в результате чего получается оцилиндрованное бревно с повторением кривизны исходника. На станках позиционного типа вращается само бревно исходник, а на выходе получается ровный цилиндр, у которого заболонь снята неравномерно.В результате в первом случае уже имеется кривизна, которая при усушке будет только увеличиваться, а во втором будет высокая склонность к деформации из-за разных сил напряжения. В ряде случаев кручение одного единственного бревна способно приподнимать угол и образовывать щель до 1 – 2 см.Чаша и межвенцовый паз также противодействуют кручению и смещению, но противодействие деформации бревна им существенно больше.

Строганый и нестроганый брус

Самым дешевым вариантом дома из массива дерева является дом нестроганного бруса – это брус сразу после пилорамы. Так как у него спилены округлости бревна, которые, по сути, работают как ребра жесткости, то склонность к деформации на изгибание и кручение у него, как и у любого бруса вообще, значительно выше. Строганый брус отличается только дополнительной обработкой лицевых сторон.Если дом или баня из такого бруса собираются в чашу, то она частично противодействует кручению, но при большой длине бруса все решает только общий вес, а он меньше, чем в случае с бревном.
Но в подавляющем большинстве случаев дома из такого материала собираются не в чашу, а встык, «в шпонку» или в «коренной шип» (теплый угол). При этих способах кручению бревна противодействуют только верхние ряды, а изгибанию по горизонтали и смещению не препятствует ничто.

Профилированный брус

Описанная выше ситуация характерна и для профилированного бруса, за исключением ситуации с изгибанием. Этот вид деформации находится «под контролем» у профилированных пазов. Но если кручение выведет брус из пазов, то и изгибание будет возможно.

Деформация бруса при кручении

Деформация профилированного бруса при кручении

Клееный брус

Сама технология изготовления клееного бруса направлена на то, чтобы исключить процессы деформации бревна, которые характерны для других видов бруса. Ламели предварительно просушиваются в камерах, строгаются, затем склеиваются. Но именно это может оказаться «проблемой» клееного бруса в срубе, так как при влажности меньше 12% он будет стремиться набрать влагу из воздуха. В результате клееный брус может деформироваться еще до укладывания в сруб.Применение нагеля позволяет компенсировать недостатки строительных материалов, оказывая сопротивление их деформации.

Соединения на нагелях по ГОСТ

ГОСТ 300974-2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Классификация, конструкция, размеры» обязывает установку деревянных шкантов (нагелей) в угловых и Т-образных соединениях брусьев с коренным шипом и на шпонках. Это соединения, где нет чаши. Нагель при этом ставится в центр углового соединения.
Диаметр нагеля зависит от ширины бруса:
  • если ширина меньше 140 мм, то применяется нагель с диаметрами от 20 до 25 мм,
  • если ширина равна или больше 140 мм, то используется нагель с диаметром 30 мм.
Диаметр отверстия должен быть равен диаметру нагеля, но с учетом допустимых отклонений:
  • для диаметра шканта -0,5 мм
  • для диаметра отверстия -+0,5 мм
отверстие может быть на 1 мм больше диаметра нагеля. Длина нагеля не оговаривается.Влажность нагелей не должна сильно отличаться от влажности древесины стен. Влажность нагеля может быть ниже не более чем на 2-3%, так как при большей влажности отбудет забирать ее из стенового материала, увеличиваться в размерах и заклинивать брус, препятствуя его свободной усадке.
Перечисленные в ГОСТ 300974-2002 требования касаются только угловых соединений, но это не решает проблемы линейных искривлений. Они лишь оговаривают требования, влияющие на целостность конструкции.
В тоже время существует ГОСТ Р 56711-2015 «Соединения нагельного типа для деревянных конструкций. Технические условия» сказано, что для гладких цилиндрических нагелей сверлят отверстия такого же диаметра, как и у нагелей, а в отдельных случаях, для увеличения плотности их посадки, диаметр отверстия выбирают на 0,2-0,5 мм меньше диаметра нагеля. Влажность соединяемых элементов и используемых деревянных нагелей должна соответствовать ожидаемой эксплуатационной с целью исключения высыхания древесины и ослабления соединений.

Ситуация обязательной установки нагеля согласно ГОСТ 300974-2002

Исправление кривизны бруса за счет установки нагелейО сухой древесине нагеля говорится и в СП 64.13330.2017 (замена СНиП II-25-80 Деревянные конструкции). Так в этих правилах сказано, что древесина нагелей должна быть прямослойной, без сучков и пороков, а влажность не должна превышать 12% . Дополнительно нагеля из малостойких к загниванию пород (бук, береза) должны обрабатываться антисептиком.На первый взгляд возникает противоречие во влажности и диаметре отверстий. На самом деле ГОСТ Р 56711-2015 и СП 64.13330.2017 говорит о жестко соединенных деревянных конструкциях, а ГОСТ 300974-2002 о конструкциях подвижных, в которых происходит усадка.

Установка нагелей

Для срубовых конструкций нет жестких требований по необходимости установки нагелей, однако такая потребность может возникать при применении, в первую очередь, материалов естественной влажности.Сначала разберем, как правильно установить деревянный нагель-шкант, а затем, где его лучше ставить.

Правила установки нагеля

  1. Применяется нагель с влажностью ниже на 2-3% стенового материала.
  2. Диаметр нагеля для стенового материала до 140 мм 20 – 25 мм, 140 и более – 30 мм.
  3. Отверстие делается сверху по центру строго вертикально, чтобы не препятствовать усадке
  4. Диаметр отверстия равен или на 1 мм больше диаметра нагеля (должен входить без видимых затруднений, только цилиндрической формы).
  5. Длина нагеля примерно равна 1,5 диаметра бревна или толщины бруса (при установке на один срез, то есть в двух венцах).
  6. Глубина сверления на 5 см. больше длины нагеля.
  7. При забивании нагель утапливается на 2-3 до 5 см от поверхности бревна.

Установка нагелей в срубеДля установки может применяться нагель длиной две толщины венца для установки на 2 среза (в трех венцах), но просверлить строго вертикально такое отверстие очень сложно. Такой вариант установки допустим только для опытных плотников и применяется чаще в брусе с высотой 140-150 мм.

Места и шаг установки нагеля

Место и шаг установки нагеля зависит от материала сруба и способа соединения угла.
  1. Брус с соединением встык, в шпонку, в коренной шип соединяется нагелем непосредственно в центре углового и Т-образного соединения. Этот случай крепления обязателен!
  2. Брус или бревно сращиваемые в чаше фиксируются нагелем в 30 см от стыка. Этот случай в ГОСТ прямо не оговорен, но по принципу он схож с коренным шипом, поэтому крайне желательно нагель установить.
  3. Свободные концы оконных и дверных проемов из бруса и бревна, не зафиксированные обсадной коробкой также обязательно скрепить нагелями на расстоянии 15 – 20 см от края проема.
  4. Обязательно устанавливать нагеля в межоконных простенках и фронтонах без перерубов.
  5. В остальных частях по длине венца нагеля могут устанавливать по желанию. Делается это в шахматном порядке с шагом 1,5 метра с брусе и оцилиндрованном бревне и 2 метра в бревне ручной рубки.

Установка нагелей на стыке бревен — ситуация схожая с коренным шипом

Установка нагелей на стыке бревен: с перекрытием следующим венцом и до перекрытия

Установка нагелей на свободном конце бревна

Установка нагелей на простенке между проемамиПроцесс установки нагелей в срубе не сложный, но требующий большой ответственности и аккуратности. С целью экономии эту процедуру можно избежать и нагеля не ставить. Но если Вы берете на себя такую ответственность, то будьте готовы и к возможным последствиям.Строительные компании, несущие ответственность за свою работу и гарантирующие высокий результат, как правило, установку нагелей включают обязательно в стоимость сруба. По этой причине, при прочих равных, сруб может получаться дороже. Но такие затраты обоснованы.Вопрос установки нагелей – это ситуация из пословицы « Скупой платит дважды ».

Обсуждение закрыто.