Способы крепления деревянных конструкций: соединяем детали с использованием различных методик. Виды соединений деревянных конструкций Металлические крепежи для деревянных конструкций

Большинство сохранившихся памятников деревянной архитектуры возведено без единого гвоздя, с помощью одного только топора, и этот факт до сих пор вызывает восхищение. Но по прошествии веков изготавливаемые из металла крепёжные системы, применяемые для сооружения , сильно изменились, поэтому сегодня нет смысла повторять «подвиги» предков. Строить надо просто, быстро и надёжно. Рассмотрим предлагаемый производителями металлический крепёж на примере узлов и элементов, позволяющих значительно упростить и ускорить соединение лаг пола с балками или , а заодно и некоторые другие операции.

Фото: ESSVE. Балочные башмаки снабжены отверстиями диаметром 5 мм (расположены как на фланце, так и на отворотах) для гвоздей/шурупов и отверстиями диаметром 9 или 11 мм для болтов или шурупов-глухарей. На нижней поверхности фланца имеется отверстие диаметром 7 мм для дополнитель-ного крепления лаги

1. Соединительные элементы с перфорацией

Фото: Eurutec. Специальные элементы для выполнения распространённых в деревянном домостроении операций: регулировочный саморез для оконных коробок или обрешётки (а); стягивающий саморез (б); саморез Hobotec для крепления массивной доски, блокхауза или имитации бруса при обшивке деревянного дома (в)

Если балки и лаги пола невидимы в интерьере, то их можно соединять с помощью так называемых балочных башмаков, выпускаемых, например, компанией Essve. Эти элементы подходят для крепления дерева не только к дереву, но и к бетону или кирпичной кладке (при использовании соответствующих ). Они изготавливаются в основном из горячеоцинкованной стали толщиной 1,5 или 2 мм, но есть на рынке и более дорогие изделия из нержавеющей кислотоустойчивой стали А4. Башмаки выпускаются в двух вариантах: с отворотами, повёрнутыми наружу или внутрь. Цена: от 50 до 500 руб. за 1 шт.

Производитель рекомендует крепить балочные башмаки к соединяемым элементам специальными анкерными шурупами диаметром 5 мм (в зависимости от нагрузки последние могут вставляться во все или в некоторые отверстия), а при очень большой нагрузке или фиксации к «каменному» материалу задействовать также отверстия для болтов. Кроме анкерных башмаков на рынке представлены перфорированные универсальные фиксаторы (а), стропильные крепления (б), уголки (в), пластины (г), показанные на рисунке, и т. д.

Преимущества анкерных шурупов

Почему производители перфорированного крепежа предлагают использовать именно анкерные шурупы? Чем последние лучше обычных саморезов или анкерных (ершёных) гвоздей, применяемых для закрепления балочных башмаков и прочих металлических перфорированных элементов?

Преимущества обусловлены особенностями конструкции анкерных шурупов.

Во-первых, их плоская шляпка плотнее прижимает закрепляемый металлический элемент к древесине.

Во-вторых, гладкая цилиндрическая часть, находящаяся под шляпкой шурупа, имеет тот же диаметр 5 мм, что и отверстия в перфорированных металлоэлементах. Она целиком заполняет отверстие и потому полностью передаёт нагрузку, а также хорошо работает на срез. Кроме того, благодаря конусному подголовку шуруп лучше центрируется.

Обычный саморез далеко не всегда передаёт нагрузку полностью, значительно хуже работает на срез. Ну а анкерный гвоздь невозможно демонтировать, не разрушив ту часть деревянного элемента, в которую он вбит.

А вот анкерный шуруп легко выкручивается и может быть ввёрнут в деревянный элемент на новом месте.

2. Металлические системы «шип-паз»

Узловой соединитель «Атлас» производится немецкой компанией EuroTec. Элемент изготовлен из алюминия и состоит из двух частей, одна из которых снабжена шипом, вторая - соответствующим пазом. Они скрепляются друг с другом по принципу «ласточкин хвост», что позволяет обеспечивать надёжную передачу вертикальных и горизонтальных усилий, воспринимать усилия при растяжении и сжатии и даже изгибающие моменты. Соединение может быть как видимым, так и скрытым, для чего обе металлические части утапливаются в заранее выфрезерованные пазы. Длина узлового соединителя «Атлас» - 70–200 мм. Цена - 1500–5500 руб. за 1 шт.

Основными конкурентами EuroTec на российском рынке являются австрийские компании PITZL и SHERPA Connection Systems, которые выпускают схожий ассортимент соединительных элементов. Более известна система SHERPA, обеспечивающая несущую способностью соединений от 5 до 280 кН -
специальная программа для расчётов позволяет подобрать крепёж для каждого конкретного случая. Любой соединитель состоит из двух алюминиевых деталей, которые также скрепляются по принципу «ласточкин хвост». Стоимость элементов SHERPA - от 800 до 12 тыс. руб. за 1 шт.

Фото: ВВ Stanz-und Umformtechnik, PITZL. Соединители SHERPA (а - д), изготовленные из сверхпрочного алюминиевого сплава, и стальные элементы ВВ (е - з) позволяют создавать не только высокопрочные и надёжные строительные конструкции, но и весьма эстетичные лестницы и даже мебель

Ещё один конкурент EuroTec - немецкая компания ВВ Stanz-und Umformtechnik, разработавшая соединительный узел ВВ. Он изготавливается из оцинкованной листовой стали толщиной 4 мм и состоит, как и его алюминиевые собратья, из двух частей, фиксирующихся друг к другу по принципу «ласточкин хвост». Обе половины крепятся к древесине саморезами, количество которых зависит от размера элемента. Соединители BB имеют ширину 70 мм и длину 90, 125, 150 и 190 мм. Цена - одна из самых доступных на сегодняшний день: 180–800 руб. за 1 шт.

Соединители позволяют за несколько минут решить задачи, на которые в классических технологиях строительства требуются часы и даже дни.

3. Трёхмерные рейки

Фото: Rotho Blaas. Трёхмерные перфорированные алюминиевые рейки для создания потайных соединений: Alumaxi (а), Аlumini (б) и Alumidi (в)

Итальянская компания Rotho Blaas предлагает соединять детали, расположенные как перпендикулярно друг другу в одной плоскости, так и под углом по вертикали, с помощью Т-образных реек, которые изготовлены методом экструзии из алюминиевого сплава высокой прочности EN AW-6005A. Они выпускаются в трёх модификациях, рассчитанных на разный уровень нагрузок: Alumini, Alumidi и Alumaxi. В каждой представлены рейки как с отверстиями в основании и перпендикулярной ему полке, так и без отверстий в полке. Рейки могут иметь фиксированную длину (от 80 до 768 мм), а в модификациях без отверстий доступны рейки длиной 2176 мм с надрезами через каждые 64 мм, что позволяет изготавливать крепёж любой длины.

При монтаже основание рейки прикрепляется к балке саморезами, далее на торце закрепляемой к балке лаги делается паз, размеры которого соответствуют полке рейки. Если у последней есть перфорационные отверстия, то, используя полку как кондуктор, в лаге сверлят отверстия, надевают её на полку и вставляют в них металлические штифты. Если перфорации нет, то на полку надевают лагу и фиксируют соединение саморезами со сверлом. Цена реечного крепежа: 1230–18 425 руб. за 1 шт.

Соединительную систему следует выбирать в соответствии с размерами сечений соединяемых балок, а также действующими на них статическими и динамическими нагрузками.

4. Потайные элементы типа «Ёж»

Фото: Rotho Blaas. Монтаж элементов «Еж» прост. В торце лаги делается углубление, в которое вкладывается соединительный элемент и закрепляется закрученными под углом саморезами. Далее лага через заранее просверленное отверстие крепится к балке резьбовым элементом, вкручиваемым в центральное отверстие соединителя

Соединители Disc компании Rotho Blaas представляют собой шайбу из углеродистой стали с гальванической оцинковкой. В основании шайбы имеются просверленные под углом отверстия для саморезов, в центральной части - отверстие с резьбой. В последнее вворачивают шпильку, продевают её свободный конец в заранее просверленное в балке отверстие и фиксируют с противоположной стороны балки гайкой с подложенной под неё широкой шайбой. Полученное соединение успешно работает как на сдвиг, так и на выдёргивание. При большой нагрузке в торце лаги можно одновременно устанавливать до трёх элементов Disx с диаметром основания шайбы 50, 80 и 120 мм (диаметр резьбовых отверстий - М12, М16 и М20 соответственно). Цена: от 4145 до 9044 руб. за 1 шт. (винты входят в комплект).

Альтернативой соединителям Disc служат элементы IdeeFix компании EuroTec. Крепёж выполнен в виде полого цилиндра с внешним диаметром 30, 40 или 50 мм, изготовленного из алюминиевого сплава. В нижней части цилиндра имеется отверстие с резьбой М12, М16 или М20. В верхней - конусное углубление с отверстиями под саморезы, просверленными под углом 45°. Элемент IdeeFix крепится почти так же, как и предыдущий соединитель, но лага к балке фиксируется не шпилькой, а мощным болтом с широкой шляпкой (входит в комплект вместе с саморезами). Цена - 1500–4500 руб. за 1 шт.

5. Саморезы с полной резьбой KonstruX

Эти необычные изделия позволяют сэко­номить не только время, необходимое для сборки узла, но и средства, ведь соединительные металлоэлементы не нужны. Саморезы имеют полную резьбу, создающую высокое сопротивление выдёргиванию, и полностью закручиваются в древесину под углом 30, 45 или 60°, что в корне меняет привычную схему их работы. В данном случае шурупы работают только на выдёргивание, что и позволяет им принять на себя значительную часть действующих на соединение усилий. Таким образом, можно соединять детали под углом (а), сплачивать элементы, уменьшая при этом их прогиб (б), усиливать места вырезов в балках и лагах (в) (см. рисунок ниже).

Фото: Eurotec. Выбрать подходящий шуруп KonstruX, схему скрепления элементов, а также рассчитать необходимое количество шурупов помогает специальная программа ECS, которую можно свободно скачать на сайте производителя саморезов или крупной компании-продавца

Существуют саморезы с цилиндрической (диаметр шурупа - 6,5; 8 и 10 мм) и потайной (диаметр шурупа - 8 или 11,3 мм) головкой. Длина - 65–1000 мм. Цена - 20–800 руб. за 1 шт. Для установки шурупов длиной менее 245 мм предварительное сверление не требуется, а вот для более длинных (чтобы предотвратить увод в сторону) рекомендуется заранее просверлить отверстия под саморез на глубину до ⅓ от его длины.

6. Специальные саморезы

С помощью самореза Hobotec крепят массивные доски, блокхауз или имитацию бруса. Шляпка изделия снабжена фрезерными рёбрами и легко утапливается в древесине, а наконечник выполнен в виде сверла. Фреза в середине длины шурупа увеличивает диаметр отверстия, позволяя плотнее притянуть закрепляемый элемент. Саморезы диаметром 3,2 мм и длиной от 20 до 60 мм изготавливаются из обычной стали с покрытием (цена - 1100–2200 руб. за упаковку из 500 шт.) или нержавеющей стали (цена - 3500–7500 руб. за упаковку из 500 шт.).

Стягивающий саморез тоже оснащён фрезой, но его наконечник иной - он имеет специальный паз, превращающий шуруп в сверло по дереву. Плоская шляпка имеет большой диаметр и снабжена самозенкующей головкой и шестигранным шлицом. На саморез нанесено специальное восковое покрытие, уменьшающее трение при вкручивании. Диаметр изделия - 3–12 мм, длина - 30–600 мм. Цена - от 300 до 5 тыс. руб. за упаковку из 500 шт.

Фото: Eurotec. Саморез - флюгель для крепления деревянной обшивки к стальному основанию. Снабжён наконечником-сверлом и специальными «крылышками» (располагаются над наконечником), которые расширяют отверстие в древесине и ломаются при сверлении металла. В результате, нарезав в металле резьбу, саморез закрепляется в нём, а шляпка притягивает к металлу деревянный элемент. Длина: 32–125 мм. Цена: от 500 до 2500 руб. за упаковку из 500 шт.

Регулировочный саморез пригодится, например, для крепления оконных и дверных коробок либо деревянной обрешётки к дереву, бетону, кирпичу или металлу (элемент может снабжаться сверлящим наконечником двух типов). Саморез в один приём вкручивается в коробку и находящуюся за ней стену или силовой элемент. При этом расположенные под головкой шурупа кольцевые конусные «шипы» прочно закрепляются в коробке (почти как рыболовный крючок), благодаря чему её положение относительно стены легко регулируется путём дальнейшего вкручивания или выкручивания крепёжного элемента. Длина - от 60 до 125 мм. Цена - от 2000 до 3500 руб. за упаковку из 500 шт.

Специальные саморезы позволяют значительно ускорить и облегчить выполнение тех операций, которые необходимы при создании деревянных конструкций.

Обычно лесоматериалы, например, брусья, бруски или доски выпускаются определенного размера, но часто в строительстве нужны материалы, которые длиннее, шире или толще. Поэтому для получения необходимых размеров существуют различные виды соединений с использованием врубок, которые делаются вручную по разметке или специальным оборудованием.

Соединения по ширине

При стыковке нешироких досок получаются щиты необходимых размеров.

Для соединения существует несколько способов.

1) Соединение на гладкую фугу;
При таком методе соединения каждая рейка или доска называется делянкой, а шов, который образуется в результате соединения, фугой. О качестве прифуговке говорит отсутствие просветов между стыками кромок смежных делянок.
2) Соединение на рейку;
По кромкам делянок выбирают пазы и вставляют в их рейки, скрепляющие между собой делянки. Толщина рейки и ширина паза не должны превышать 1/3 толщины доски.
3) Соединение в четверть;
В скрепляемых делянках выбирают по всей длине четверти. В таком случае размеры четверти, как правило, не превышают половину толщины делянки.
3) Соединение в паз и гребень (прямоугольный и треугольный);
Такой вид соединения обеспечивает делянку пазом с одной стороны и гребнем с другой. Гребень может быть как прямоугольным, так и треугольным, но последний редко используется, поскольку его прочность немного хуже. Соединение в паз и гребень довольно популярно и часто используется изготовителями паркета. Минусом такого соединения считается меньшая экономичность, поскольку используется больше досок.
4) Соединение «ласточкин хвост»;

Такой вид крепления немного похож на предыдущий, вот только гребень имеет трапециевидную форму. Ну отсюда и название.

Также при сборке щитов используют шпонки, наконечники в паз и гребень с вклейкой рейки в торец. Среди вклеенных реек встречаются треугольные, прямоугольные и наклеенные, а при использовании шпонки в основном выбирают паз «ласточкин хвост». Все это нужно для надежного скрепления щита.

Соединение по длине

Среди популярных видов соединения по длине можно выделить: впритык, на «ус», в паз и гребень, на зубчатое клеевое соединение, в четверть и на рейку. Наибольшей популярностью пользуется зубчатое соединение, потому что оно имеет лучшую прочность.

Также существует сращивание, когда более длинные отрезки стыкуются между собой. Это может происходить несколькими способами. Например, вполдерева, косым прирубом, косым и прямым накладным замком, косым и прямым натяжным замком и впритык. При выборе сращивания вполдерева необходимая длина соединения должны составлять 2 или 2,5 от толщины бруса. Для большей надежности используют нагеля, например, такое можно встретить при строительстве брусчатых домов.

При использовании косого прируба с подрезкой торца размеры составляют 2,5 — 3 от толщины бруса и так же крепится нагелями.

Соединение прямым или косым накладным замком используют в конструкциях, в которых присутствуют растягивающие усилия. Прямой накладной замок находится на опоре, а косой можно разместить у опор.

Если Вы решили использовать косой прируб с подрезкой торца, то соединение должно иметь 2,5 или 3 толщины бруса. В этом случае то же используются нагеля.

При стыковке прямым или косым натяжным замком можно не волноваться о прочности, но такое соединение имеет сложности в изготовлении, а также при усыхании древесины клинья ослабляются, поэтому такой метод соединения не подойдет для серьезной конструкций.

Сращивание впритык — это когда два конца бруса помещают на опору и надежно соединяются скобами.

Соединение брусьев или бревен можно встретить при возведении стен или в верхней или нижней обвязке в каркасных домах. К основным видам соединений можно отнести вполдерева, вполулапу, шиповое и угловой сковороднем.
Врубкой вполдерева считается вырубка или срезка половины толщины на концах брусьев, после чего они соединяются под углом в 90 градусов.

Соединение вполулапа образуется при зарезке на концах брусьев наклонных плоскостей, благодаря которым брусья плотно соединяются. Размер наклона определяется по формуле.
Врубка угловым сковороднем очень похожа на врубку вполдерева, но отличительной чертой является то, что при таком соединении один из брусьев теряет небольшую часть в ширине.

Соединение по высоте

Крестообразное соединение брусьев можно встретить при строительстве моста. При таком способе можно использовать соединение вполдерева, треть и четверть дерева или зарубка одного бруса.

Наращивание

Наращиванием брусьев и бревен называется соединение элементов по высоте, что часто используется при строительстве столбов или матч.

Существует несколько видов наращивания:

1) впритык с потайным шипом;
2) впритык со сквозным гребнем;
3) вполдерева с креплением болтами;
4) вполдерева с креплением хомутами;
5) вполдерева с креплением полосовой сталью;
6) косым прирубом с креплением хомутами;
7) впритык с накладками;
8) крепление болтами;

Длина стыков обычно составляет 2-3 от толщины соединяемых брусьев или 2-3 диаметра бревен.

Шиповое соединение

При шиповой вязке брусков на одном делают зарезку шипа, а на другом проушину или гнездо. Шиповую вязку брусков часто используют при создании столярных изделий, дверей, окон или фрамуг. Все соединения делаются на клею. Можно использовать не только один, но и два или более шипа. Чем больше шипов, тем больше площадь склеивания.Такой вид соединения можно разделить на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

При угловом концевом соединении используется открытый сквозной шип (один, два или три), шип с потемком сквозной и несквозной, вставные шканты. Угловые серединные соединения можно встретить на дверях. Угловые серединные и концевые могут дополнительно использовать гвозди, шурупы, нагеля или болты.

Ну, вот пожалуй, и все о типах соединений. Сюда не входят соединения гвоздями, шурупами или болтами. Чисто дерево ну и чуть-чуть клея. :)

Для использования столярных и плотницких соединений в строительстве требуется не только специальный инструмент но и немалый опыт.

Поэтому у непрофессионалов такие соединения чаще всего получаются неаккуратными. Оптимальный вариант - применять новые виды металлического крепежа

Большинство сохранившихся памятников деревянной архитектуры возведено без единого гвоздя, с помощью одного только топора, и этот факт до сих пор вызывает восхищение. Но по прошествии веков изготавливаемые из металла крепёжные системы, применяемые для сооружения деревянных домов, сильно изменились, поэтому сегодня нет смысла повторять «подвиги» предков.

Строить надо просто, быстро и надежно. Рассмотрим предлагаемый производителями металлический крепёж на примере узлов и элементов, позволяющих значительно упростить и ускорить соединение лаг пола с балками или деревянными стенами, а заодно и некоторые другие операции.

1. СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ С ПЕРФОРАЦИЕЙ

Если балки и лаги попа невидимы в интерьере, то их можно соединять с помощью так называемых балочных башмаков, выпускаемых, например, компанией ESSVE. Эти элементы подходят для крепления дерева не только к дереву, но и к бетону или кирпичной кладке (при использовании соответствующих дюбелей).

Они изготавливаются в основном из горячеоцинкованной стали толщиной 1,5 или 2 мм. но есть на рынке и более дорогие изделия из нержавеющей кислотоустойчивой стали А6. Башмаки выпускаются в двух вариантах: с отворотами, повёрнутыми наружу или внутрь. Цена: от 50 до 500 руб. за 1 шт.

Производитель рекомендует крепить балочные башмаки к соединяемым элементам специальными анкерными шурупами диаметром 5 мм (в зависимости от нагрузки последние могут вставляться во все или в некоторые отверстия), а при очень большой нагрузке или фиксации к «каменному» материалу задействовать также отверстия для болтов. Кроме анкерных башмаков на рынке представлены перфорированные универсальные фиксаторы (а), стропильные крепления (б), уголки (в), пластины (г), показанные на рисунке, и т. д.

ГЛАВНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО КРЕПЕЖА С ПЕРФОРАЦИЕЙ СОСТОИТ В УСКОРЕНИИ МОНТАЖА ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ УВЕЛИЧЕНИИ ПРОЧНОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОЕДИНЕНИЙ ПРЕИМУЩЕСТВА АНКЕРНЫХ ШУРУПОВ

Почему производители перфорированного крепежа предлагают использовать именно анкерные шурупы? Чем последние лучше обычных саморезов или анкерных (ершёных) гвоздей, применяемых для закрепления балочных башмаков и прочих металлических перфорированных элементов? Преимущества обусловлены особенностями конструкции анкерных шурупов. Во-первых, их плоская шляпка плотнее прижимает закрепляемый металлический элемент к древесине.

Во-вторых, гладкая цилиндрическая часть, находящаяся под шляпкой шурупа, имеет тот же диаметр 5 мм, что и отверстия в перфорированных металлоэлементах. Она целиком заполняет отверстие и потому полностью передаёт нагрузку, а также хорошо работает на срез. Кроме того, благодаря конусному подголовку шуруп лучше центрируется. Обычный саморез далеко не всегда передаёт нагрузку полностью, значительно хуже работает на срез. Ну а анкерный гвоздь невозможно демонтировать, не разрушив ту часть деревянного элемента, в которую он вбит. А вот анкерный шуруп легко выкручивается и может быть ввёрнут в деревянный элемент на новом месте.

2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ «ШИП-ПАЗ»

Элемент изготовлен из алюминия и состоит из двух частей, одна из которых снабжена шипом, вторая - соответствующим пазом. Они скрепляются друг с другом по принципу «ласточкин хвост», что позволяет обеспечивать надёжную передачу вертикальных и горизонтальных усилий, воспринимать усилия при растяжении и сжатии и даже изгибающие моменты. Соединение может быть как видимым, так и скрытым, для чего обе металлические части утапливаются в заранее выфрезерованные пазы. Длина узлового соединителя «Атлас» - 70-200 мм. Цена - 1500-5500 руб. за 1 шт.

Основными конкурентами EuroTec на российском рынке являются австрийские компании PITZL и SHERPA Connection Systems, которые выпускают схожий ассортимент соединительных элементов. Более известна система SHERPA, обеспечивающая несущую способностью соединений от 5 до 280 кН - специальная программа для расчётов позволяет подобрать крепёж для каждого конкретного случая. Любой соединитель состоит из двух алюминиевых деталей, которые также скрепляются по принципу «ласточкин хвост». Стоимость элементов SHERPA - от 800 до 12 тыс. руб. за 1 шт.

Ещё один конкурент EuroTec - немецкая компания ВВ Stanz-und Umformtechnik. разработавшая соединительный узел ВВ. Он изготавливается из оцинкованной листовой стали толщиной U мм и состоит, как и его алюминиевые собратья, из двух частей, фиксирующихся друг к другу по принципу «ласточкин хвост». Обе половины крепятся к древесине саморезами, количество которых зависит от размера элемента. Соединители ВВ имеют ширину 70 мм и длину 90. 125, 150 и 190 мм. Цена - одна из самых доступных на сегодняшний день: 180-800 руб. за 1 шт.

К деревянным деталям обе части соединителя «Атлас» крепятся саморезами, закручиваемыми под углом 90 и 45°. Соединение фиксируется стопорным шурупом.

СОЕДИНИТЕЛИ ПОЗВОЛЯЮТ ЗА НЕСКОЛЬКО МИНУТ РЕШИТЬ ЗАДАЧИ, НА КОТОРЫЕ В КЛАССИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЯХ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРЕБУЮТСЯ ЧАСЫ И ДАЖЕ ДНИ

3. ТРЕХМЕРНЫЕ РЕЙКИ

Трёхмерные рейки подходят для соединений (с помощью гвоздей или шурупов) не только «дерево-дерево» (минимальная толщина присоединяемых к балке лаг - 45 мм), но и «дерево-бетон», для чего предлагаются изделия с увеличенными отверстиями под анкерные болты

4. ПОТАЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТИПА «ЁЖ»

Эти необычные изделия позволяют сэкономить не только время, необходимое для сборки узла, но и средства, ведь соединительные металлоэлементы не нужны. Саморезы имеют полную резьбу, создающую высокое сопротивление выдёргиванию, и полностью закручиваются в древесину под углом 30,45 или 60°. что в корне меняет привычную схему их работы. В данном случае шурупы работают только на выдёргивание, что и позволяет им принять на себя значительную часть действующих на соединение усилий. Таким образом, можно соединять детали под углом (а), сплачивать элементы. уменьшая при этом их прогиб (б), усиливать места вырезов в балках и лагах (в) (см. рисунок ниже).

Существуют саморезы с цилиндрической (диаметр шурупа - 6.5; 8 и 10 мм) и потайной (диаметр шурупа - 8 или 11,3 мм) головкой. Длина - 65-1000 мм. Цена - 20-800 руб. за 1 шт. Для установки шурупов длиной менее 245 мм предварительное сверление не требуется, а вот для более длинных (чтобы предотвратить увод в сторону) рекомендуется заранее просверлить отверстия под саморез на глубину до Уз от его длины.

Выбрать подходящий шуруп KonstruX, схему скрепления элементов, а также рассчитать необходимое количество шурупов помогает специальная программа ECS, которую можно свободно скачать на сайте производителя саморезов или крупной компании-продавца.

6. СПЕЦИАЛЬНЫЕ САМОРЕЗЫ

С помощью самореза Hobotec крепят массивные доски, блокхауз или имитацию бруса. Шляпка изделия снабжена фрезерными рёбрами и легко утапливается в древесине, а наконечник выполнен в виде сверла. Фреза в середине длины шурупа увеличивает диаметр отверстия, позволяя плотнее притянуть закрепляемый элемент. Са-морезы диаметром 3.2 мм и длиной от 20 до 60 мм изготавливаются из обычной стали с покрытием (цена - 1100-2200 руб. за упаковку из 500 шт.) или нержавеющей стали (цена - 3500-7500 руб. за упаковку из 500 шт.).

Стягивающий саморез тоже оснащён фрезой, но его наконечник иной - он имеет специальный паз. превращающий шуруп в сверло по дереву. Плоская шляпка имеет большой диаметр и снабжена самозенкующей головкой и шестигранным шлицом. На саморез нанесено специальное восковое покрытие, уменьшающее трение при вкручивании. Диаметр изделия - 3-12 мм. длина - 30-600 мм. Цена - от 300 до 5 тыс. руб. за упаковку из 500 шт.

Регулировочный саморез пригодится, например, для крепления оконных и дверных коробок либо деревянной обрешётки к дереву, бетону, кирпичу или металлу (элемент может снабжаться сверлящим наконечником двух типов). Саморез в один приём вкручивается в коробку и находящуюся за ней стену или силовой элемент.

При этом расположенные под головкой шурупа кольцевые конусные «шипы» прочно закрепляются в коробке (почти как рыболовный крючок), благодаря чему её положение относительно стены легко регулируется путём дальнейшего вкручивания или выкручивания крепёжного элемента. Длина - от 60 до 125 мм. Цена - от 2000 до 3500 руб. за упаковку из 500 шт.

Специальные элементы для выполнения распространённых в деревянном домостроении операций: регулировочный саморез для оконных коробок или обрешётки (а); стягивающий саморез (6); саморез Hobotec для крепления массивной доски, блокхауза или имитации бруса при обшивке деревянного дома (в)

Саморез - флюгель для крепления деревянной обшивки к стальному основанию. Снабжён наконечником-сверлом и специальными «крылышками» (располагаются над наконечником), которые расширяют отверстие в древесине и ломаются при сверлении металла. В результате, нарезав в металле резьбу, саморез закрепляется в нём, а шляпка притягивает к металлу деревянный элемент. Длина: 32-125 мм. Цена: от 500 до 2500 руб. за упаковку из 500 шт.

Все фото из статьи

В зависимости от ситуации и поставленной перед нами задачи крепление деревянных конструкций между собой может осуществляться с использованием самых разных технологий. В нашей статье мы расскажем о том, какими способами можно соединить деревянные детали, а также уделим внимание особенностям реализации этих способов.

Классификации соединений

Узлы крепления деревянных конструкций – это места, где стыкуются две или более деталей. Именно прочность узла зачастую определяет прочность самой конструкции, потому при обустройстве соединения его качеству и надежности уделяют самое пристальное внимание.

На сегодняшний день в строительстве и столярном деле используются самые разные методы, позволяющие закрепить детали из дерева друг на друге. В зависимости от того, какой фактор положен в основу классификации, все эти методы можно разделить на несколько групп.

Так, по способу передачи усилия соединения деталей из дерева и аналогичных материалов делят та такие типы:

• На механических связующих элементах (гвоздях, шурупах, саморезах, заклепках и т.д.).

Обратите внимание!
Сюда же обычно относят узлы, при оформлении которых применяются специальные пластины для крепления деревянных конструкций, кронштейны, накладки и т.д.

• На упоре элементов деревянных конструкций (врубки, шипы, нагели и т.д.)
• На клеевом соединении .

Эта классификация является одной из наиболее простых, однако она дает представление обо всем разнообразии технологий, применяемых при работе с деревом.

Кроме того, иногда специалисты выделяют и другие группы узлов, а именно:

• Сращивание по ширине.
• Сращивание по длине.
• Вертикальное соединение.

Как правило, при реализации этих схем инструкция допускает как использование металлического крепежа, так и применения клея. В то же время в ряде ситуаций стыковка осуществляется за счет формирования специальных выступов и впадин, которые играют роль своеобразных замков.

Механические соединения

Начинающие мастера, выполняя работы своими руками, чаще всего используют механический крепеж. При этом для фиксации частей конструкции используются специальные элементы – гвозди, шурупы (в т.ч. самонарезающие), шпильки, заклепки, болты и т.д.

Этот способ крепления не отличается сложностью, однако при его реализации стоит придерживаться таких рекомендаций:

• Когда мы используем гвозди, нагрузки равномерно распределяются между двумя деталями и компенсируются силой трения о древесные волокна. Соответственно, для надёжного соединения необходим контакт между древесиной и гвоздем по всей его длине.

Важно!
Крепеж, расположенный вдоль волокон, фиксирует куда хуже, чем забитый поперек.

• С другой стороны, при забивании гвоздя сама деталь испытывает достаточно серьёзную нагрузку, так что если диаметр крепежа будет избыточным, то тонкая деревянная пластина может расколоться. Чтобы избежать этого, опытные мастера советуют откусывать клещами острие гвоздя – тогда полученная плоская часть будет раздвигать и сминать волокна, а не рвать их.

• При использовании шурупов и саморезов надёжность крепления повышается, так как за счет спиральной поверхности элемента возрастает площадь соприкосновения с древесиной. Если же шуруп забивать, а не завинчивать, то прочность соединения снижается на 40-50%.
• Во избежание раскалывания древесины, а также для облегчения работы для фиксации с использованием крепежа диметром более 6 мм выполнять предварительное сверление. При этом оптимальный диаметр отверстия должен составлять около 0,6 – 0,8 диаметра шурупа.

Когда нам нужно состыковать несколько досок или брусьев по ширине, то применятся одна из методик, описанных в таблице ниже:

По длине

Соединение дерева по длине применяют в том случае, если нам необходимо нарастить размер . Здесь используются сходные методики, однако длинные детали испытывают повышенные нагрузки на изгиб, потому и крепление необходимо осуществлять с хорошим запасом прочности.

Наиболее распространенными способами сращивания деревянных конструкций по длине являются:

• На ус. Участки соединяемых деталей обрезаются под углом таким образом, чтобы площадь контакта была максимальной. При этом чем более острым будет угол среза, тем надежнее будет фиксация с помощью клея или крепежа.

Обратите внимание!
Креплением «на ус» можно сращивать даже достаточно толстые фанерные листы, и если все сделать правильно, прочность материала в месте стыка снизится незначительно.

Важно!
Иногда внутрь замка вставляют дополнительный усиливающий элемент – рейку.
В этом случае под нее делают специальную выборку соответствующего размера.

Нужно отметить, что некоторые методики продольного сращивания применяются и при оформлении углов. Так, наиболее популярными являются угловые узлы, вырубленные «в четверть», «в полдерева» и «в замок», хотя в строительстве активно используют и другие схемы.

По высоте

При возведении опор, столбов, мачт и других вертикальных элементов иногда возникает необходимость увеличить высоту конструкции.

При этом используются такие способы фиксации деталей:

• Крепление впритык с потайным шипом или сквозным гребнем. На нижней опоре формируется шип или гребень, на верхней – соответствующее углубление. Конструкции стыкуются, после чего место контакта усиливается дополнительным крепежом.

• Крепление вполдерева. На опорах делаются симметричные вырубки на 1/2 толщины, а затем детали соединяются. Зажим осуществляется либо с помощью стальных сквозных болтов, либо с использованием накладных хомутов/полосовой стали.
• Косым прирубом. Принцип выполнения узла тот же, что и в предыдущем случае, но закрепление осуществляется только с использованием хомутов.
• Наконец, можно просто установить одну опору поверх другой, а для предотвращения бокового смещения использовать более тонкие брусья либо металлические крепления для деревянных конструкций.

Нужно отметить, что все вышеописанные способы хорошо работают только для компенсации вертикальных нагрузок. Напряжение на изгиб в месте крепления способно очень быстро разрушить узел, потому вертикальное сращивание применяют только в тех случаях, когда по-другому просто не получается.

Заключение

Конструируя и монтируя элементы крепления деревянных конструкций, стоит использовать как можно более надежные методики фиксации – тогда общая прочность сооружения в месте контакта деталей будет снижена ненамного. Для более подробного изучения упомянутых выше технологий стоит внимательно изучить видео в этой статье.

Начинающим домашним мастерам будет полезно узнать о методах соединения деревянных деталей. Этой теме мы посвящаем краткий ликбез, в котором будут описаны основные виды столярных соединений и сплачиваний с использованием клея, гвоздей, саморезов или шкантов, либо вовсе без них.

Правила выбора соединения в зависимости от типа нагрузки

Наиболее просты торцевые соединения, их применяют при необходимости нарастить деталь. Лучше всего такие соединения переносят нагрузку сжатия, однако при вырубке замков специальной формы можно достичь хорошего сопротивления скручиванию, растяжению и изгибу. Стандартный вариант торцевого соединения — с подрезкой на половину толщины обеих деталей. Срез может быть прямым или косым, при необходимости препятствовать изгибу, растяжению или скручиванию на конце каждого среза нарезают шип или тупой угол, либо делают срез ступенчатым, образуя своего рода «замок».

1 — прямая накладка вполдерева; 2 — косая накладка; 3 — прямая накладка со ступенчатым стыком; 4 — накладка вполдерева с косым стыком; 5 — косой накладной замок; 6 — соединение вполдерева с косым шипом

Угловые и боковые соединения применяются для соединения прямых деталей в ферму или каркас. Обычно эта часть конструкции опорная, поэтому основные нагрузки приходятся на смещение и сжатие. Если конструкция испытывает статичную предусмотренную нагрузку, на одной из деталей нарезают прямоугольный шип, а на другой — паз или проушину соответствующих размеров. Если возможно действие на разрыв конструкции, шип и паз нарезают в форме трапеции.

Угловые соединения: 1 — с открытым сквозным шипом; 2 — с глухим закрытым шипом; 3 — со сквозным косым шипом

Накладные крестовые и Т-образные соединения используют, как правило, для дополнительных связей между ответственными деталями конструкции. Основная нагрузка в них — на сжатие, смещение и разрыв. Первые два типа нагрузки устраняются подрубкой в полдерева или меньше с последующим совмещением деталей. Плечи зарубок принимают основную нагрузку на себя, остается лишь закрепить соединение шурупами или накладными скобами. В ряде случаев для укрепления связи используют шкант или вырубают шип с клином.

1 — крестовое соединение накладкой вполдерева; 2 — крестовое соединение с посадкой в одно гнездо; 3 — Т-образное соединение с потайным косым шипом; 4 — Т-образное соединение с прямой ступенчатой накладкой

Отдельный тип соединений — ящичные. Предназначены они для соединения досок под прямым углом. Обычно для ящичного соединения на каждой доске нарезают зубья, ширина которых равна расстоянию между ними. На разных досках зубья нарезаны со смещением, поэтому при соединении угол из досок выглядит как одно целое. Зубья также могут иметь клиновидную форму, препятствующую разрыву угла в одном направлении, либо скрепляются дополнительно клеем или гвоздями.

Ящичные угловые соединения: 1 — с прямыми сквозными шипами; 2 — с косыми сквозными шипами

Как сделать шиповое соединение

Для изготовления шипового соединения нужно обвести обе детали линией разметки по всем граням на расстоянии от торца, равном ширине соединения. На двух противоположных сторонах и торце линиями отмечается тело шипа, разметка на обеих деталях полностью идентична.

Шип подрезают с боков ножовкой для поперечного реза и скалывают древесину с помощью стамески. Ширину шипа делают на 2-3 мм больше для последующей точной обработки ножом или долотом. Паз вырезают ножовкой для продольного реза и скалывают стамеской, также оставляя небольшой припуск на обработку. Далее следует подгонка, в процессе которой детали совмещают и добиваются максимально плотного прилегания.

При Т-образном шиповом соединении на одной из деталей нарезают центральный шип или паз, а на другой выдалбливают проушину или делают две боковые подрезки в зависимости от типа первой детали. Для изготовления проушины используют стамеску, обращая наклонную часть лезвия внутрь отверстия. Если проушина не сплошная, шип делаю на 8-10 мм больше глубины и обрезают его конец в форме развернутого клина. Так при забивании шип сам себя разопрет, и деталь будет прочно посажена.

Для соединения широких деталей можно использовать ящичное соединение, нарезая несколько шипов и пазов. Самый простой способ скрепить шиповое соединение — просверлить его насквозь поперек шипов и забить в отверстие деревянный шкант (оконное угловое соединение).

Как срастить доски на клею

Очень популярный метод соединения досок и брусков — продольное и поперечное склеивание. При соединении досок широкой стороной торец может быть ровным, хотя в большинстве случаев используют пазогребневый профиль. Очень важна плотная подгонка деталей, чтобы слой клея был как можно более тонким, только так можно достичь максимальной прочности. Иногда на торец, смазанный клеем, наносят небольшое количество хлопкового волокна, это повышает качество сцепки.

Доски можно соединять и в профиль, но для этого потребуется выполнить клиновидную зубчатую нарезку обоих торцов со смещением в пол зуба для разных деталей. В домашних условиях такую операцию можно выполнить с применением ручного фрезера .

Для склеивания деталей используют казеиновый клей или ПВА высокой концентрации, для придания прочности в клеящее вещество добавляют просеянную древесную муку. Поверхности покрывают клеем и выдерживают на воздухе 3-5 минут, после чего помещают под гнет или сдавливают струбцинами. Такое соединение получается прочнее самого дерева и никогда не ломается по стыку.

Как сплачивать элементы несущих конструкций

Для несущих конструкций используют два вида соединений — наращивание и сочленение. Самый простой способ срастить две детали — выполнить надрез ножовкой на половину толщины на одинаковом расстоянии от торцов, а затем сколоть топором лишнюю древесину. После сопоставления двух деталей соединение обычно скрепляют двумя накладными планками, прибитыми сбоку от разреза. Склеивание тоже возможно, но только при плотной подгонке деталей.

Надрезанные в полдерева торцы можно свести практически под любым углом, это основной метод соединения кровельных ферм. Для скрепления деталей необходима дополнительная стягивающая связь: брус прикладывают к соединенным деталям сбоку на расстоянии в 30-50 см от угла и подрубают в половину толщины по местам соприкасания, а затем скрепляют конструкцию гвоздями.

Часто вертикальные и наклонные конструкции нуждаются в опоре, например при соединении стропильной системы с балками перекрытия. В этом случае выполняется зарубка посадочных гнезд на горизонтальной балке, в которые будут вставлены стойки. Очень важно соблюдать угол наклона и делать подрубку не более чем на треть толщины бруса.

Соединения со специальными связями

Практически все столярные соединения выполняются с дополнительными укрепляющими связями. В самом простом примере роль таких выполняют гвозди или саморезы.

При наращивании деталей узел может укрепляться сквозным болтовым соединением, хомутами, скобами и глухарями, либо его просто обматывают холоднокатаной проволокой. Сращенные вертикальные опоры достаточно скрепить двумя накладными планками — деревянными или металлическими.

Угловые соединения чаще всего скрепляют скобами, накладными пластинами или уголками. В случаях, когда надо сохранить небольшую подвижность соединения, используют один сквозной болт, который либо прошивает поперек место накладки деталей, либо стягивает их в продольном направлении с минимальным отступом от накладки.

Место крепления специальной связи должно быть удалено от края не менее чем на 10 диаметров крепежного элемента и не иметь пороков. Важно помнить, что часто связи не обеспечивают общую прочность соединения, а только компенсируют неучтенную нагрузку.