Способи кріплення дерев’яних конструкцій: з’єднуємо деталі з використанням різних методик

Зміст

• 1 Класифікацією сполук
• 2 Механічні з’єднання
• 3 З’єднання з клеєм і без нього
  • 3.1 По ширині
  • 3.2 По довжині
  • 3.3 По висоті
• 4 Висновок

В залежності від ситуації і поставленого перед нами завдання кріплення дерев’яних конструкцій між собою може здійснюватися з використанням різних технологій. У нашій статті ми розповімо про те, якими способами можна з’єднати дерев’яні деталі, а також приділимо увагу особливостям реалізації цих способів.

Для стикування елементів застосовуються не тільки різні методи, але і різні додаткові пристосування

Класифікації сполук

Вузли кріплення дерев’яних конструкцій – це місця, де стикуються дві або більше деталей. Саме міцність вузла часто визначає міцність самої конструкції, тому при облаштуванні з’єднання його якості і надійності приділяють найпильнішу увагу.

Кріпити деталі можна різними способами

На сьогоднішній день в будівництві і столярній справі використовуються різні методи, що дозволяють закріпити деталі з дерева один на одного. В залежності від того, який чинник, покладений в основу класифікації, всі ці методи можна розділити на кілька груп.

Так, за способом передачі зусилля з’єднання деталей з дерева та аналогічних матеріалів ділять та такі типи:

• На механічних сполучних елементах (цвяхах, шурупах, саморізах, заклепках і т. д.).

Зверніть увагу!
Сюди звичайно відносять вузли, при оформленні яких застосовуються спеціальні пластини для кріплення дерев’яних конструкцій, кронштейни, накладки і т. д.

Різні види кріпильних пластин

• На упорі елементів дерев’яних конструкцій (врубки, шипи, нагелі і т. д.)
• На клейовому з’єднанні.

Ця класифікація є однією з найбільш простих, проте вона дає уявлення про все різноманіття технологій, застосовуваних при роботі з деревом.

Крім того, іноді фахівці виділяють і інші групи вузлів, а саме:

• Зрощення по ширині.
• Зрощення по довжині.
• Вертикальне з’єднання.

Як правило, при реалізації цих схем інструкція допускає як використання металевого кріплення, так і застосування клею. У той же час у ряді ситуацій стикування здійснюється за рахунок формування спеціальних виступів і западин, які грають роль своєрідних замків.

Механічні з’єднання

Початківці майстра, виконуючи роботи своїми руками, найчастіше використовують механічне кріплення. При цьому для фіксації частин конструкції використовуються спеціальні елементи – цвяхи, шурупи (у т. ч. самонарізні), шпильки, заклепки, болти і т. д.

Метизи для кріплення дерев’яних конструкцій відрізняються різноманітністю форм і розмірів

Цей спосіб кріплення не відрізняється складністю, проте при його реалізації варто дотримуватися таких рекомендацій:

• Коли ми використовуємо цвяхи, навантаження рівномірно розподіляються між двома деталями і компенсуються силою тертя про деревні волокна. Відповідно, для надійного з’єднання необхідний контакт між деревиною і цвяхом по всій його довжині.

Важливо!
Кріплення, розташоване вздовж волокон, фіксує куди гірше, ніж забитий поперек.

• З іншого боку, при забиванні цвяха сама деталь відчуває досить серйозну навантаження, так що якщо діаметр кріплення буде надмірною, то тонка дерев’яна пластина може розколотися. Щоб уникнути цього, досвідчені майстри радять відкушувати кліщами вістря цвяха – тоді отримана плоска частина буде розсовувати і м’яти волокна, а не рвати їх.

Простий цвях забезпечує надійну фіксацію

• При використанні шурупів і саморізів надійність кріплення підвищується, так як за рахунок спіральної поверхні елемента зростає площа стикання з деревиною. Якщо ж шуруп забивати, а не загвинчувати, то міцність з’єднання знижується на 40-50%.
• Щоб уникнути розколювання деревини, а також для полегшення роботи для фіксації з використанням кріплення діаметром більш 6 мм виконувати попереднє свердління. При цьому оптимальний діаметр отвору повинен становити близько 0,6 – 0,8 діаметра шурупа.

Самонарізні шурупи по металу і дереву

• Болтові з’єднання здійснюються лише за попереднім свердління. При цьому болт повинен проходити всередині отворів з деяким зусиллям – тоді місце контакту довгий час не буде розхитуватися.
• Для підвищення надійності і під головку болта, і під гайку укладаються плоскі шайби, які більш рівномірно розподіляють навантаження і запобігають м’яття деревних волокон.

Різні метизи, цвяхи, саморізи і т. д. – необхідні і тоді, коли використовується куточок для кріплення дерев’яних конструкцій. У цьому випадку кріпильний елемент об’єднує деревну основу з металевою деталлю, яка відповідає за перерозподіл навантаження між дерев’яними елементами конструкції.

Фіксація деталей на кронштейни

З’єднання з клеєм і без нього

По ширині

Стикування деталей без застосування кріплення також можлива. Іноді монтаж здійснюють виключно за рахунок пружності деревини, але зазвичай для підвищення надійності контактуючі поверхні змащують різними клейовими складами. Висихаючи, вони формують практично монолітну лінію контакту, за рахунок чого з’єднання стає неразъемным. Ціна конструкції при цьому зростає незначно, а от запас міцності збільшується.

В залежності від розташування з’єднуваних елементів виділяють з’єднання по ширині, довжині і висоті.

З’єднання по ширині: а) плоска фуга, б) чверть, в) рейка, г) і д) гребінь, е) ластівчин хвіст.

Коли нам потрібно зістикувати кілька дощок або брусів по ширині, то застосовується одна з методик, описаних в таблиці нижче:

Спосіб Особливості облаштування На гладку фугу

• При виконанні робіт бічні поверхні сращиваемых дощок ретельно вирівнюються таким чином, щоб при їх стикуванні не було навіть мінімального зазору.
• Для кріплення використовується або клей, або накладні дерев’яні рейки, які фіксують конструкцію зверху і знизу.

На рейку

• У бічних поверхнях деталей вибираються пази шириною не більше 1/3 від товщини самої деталі.
• У пази вклеюється рейка відповідних габаритів, після чого елементи з’єднуються між собою.

У чверть

• При з’єднанні по подовжній стороні кожного елемента вибирається уступ, розміри якого становить приблизно 1/2 товщини дошки або бруса.
• Для кріплення симетричні частини сусідніх дощок стикуються і фіксуються або за допомогою клею, або із застосуванням механічного кріплення.

В гребінь

• На подовжній стороні однієї дошки формується виступ у формі шипа або кута, на другій дошці – западина відповідної конфігурації.
• При монтажі виступ заганяється в западину і фіксується клеєм.
• У ряді випадків клей не використовується, що дозволяє зробити швидкороз’ємні з’єднання.

В ластівчин хвіст

• За способом монтажу ця методика практично аналогічна попередньої, але виступ і западина мають трапецієподібну форму.
• При цьому сама стикування здійснюється задвиганием шипа в паз одного з торців.
• Клей для цього способу застосовується порівняно нечасто.

З’єднання на гребінь

По довжині

З’єднання дерева по довжині застосовують у тому випадку, якщо нам необхідно збільшити розмір дерев’яної дошки, балки або бруса. Тут використовуються подібні методики, однак довгі деталі відчувають підвищене навантаження на вигин, тому і кріплення необхідно здійснювати з хорошим запасом міцності.

Найбільш поширеними способами зрощування дерев’яних конструкцій по довжині є:

• На вус. Ділянки з’єднуваних деталей обрізаються під кутом таким чином, щоб площа контакту була максимальною. При цьому чим більш гострим буде кут зрізу, тим надійніше буде фіксація за допомогою клею або кріплення.

Схема склейки на вус

Зверніть увагу!
Кріпленням «на вус» можна зрощувати навіть досить товсті фанерні листи, і якщо все зробити правильно, міцність матеріалу у місці стику знизиться незначно.

• На зуб. На торці однієї деталі формуються зуби, на іншій – відповідні западини. Елементи вклеюються один в одного, при цьому за рахунок великої площі контакту міцність фіксації зростає в рази.

  

  Фото зубчастої склеювання

• У чверть. Виконується так само, як і при монтажі по ширині, але вибірка робиться не на бічних, а на торцевих площинах.
• В замок. На краях з’єднуються брусів роблять вирубки, дозволяють скріпити їх, зачепивши один за одного. Як правило, якщо для кріплення використовуються тільки механічні елементи (цвяхи чи нагелі), то площині замку роблять рівними, а якщо додається клей – то косими.

Прямий і косий накладні замки

Важливо!
Іноді всередину замку вставляють додатковий підсилюючий елемент – рейку.
В цьому випадку під неї роблять спеціальну вибірку відповідного розміру.

Потрібно відзначити, що деякі методики поздовжнього зрощування застосовуються і при оформленні кутів. Так, найбільш популярними є кутові вузли, вирубані «в чверть», «в полдерева» і «в замок», хоча у будівництві активно використовують й інші схеми.

Варіанти кутових з’єднань

По висоті

При зведенні опор, стовпів, щогл та інших вертикальних елементів іноді виникає необхідність збільшити висоту конструкції.

При цьому використовуються такі способи фіксації деталей:

• Кріплення впритул з потайним шипом або наскрізним гребенем. На нижній опорі формується шип або гребінь, на верхній – відповідне заглиблення. Конструкції стикуються, після чого місце контакту посилюється додатковим кріпленням.

Схеми вертикального нарощування: а)-б) впритул, в)-д) вполдерева, е) косим прирубом, ж) накладкою

• Кріплення вполдерева. На опорах робляться симетричні вирубки на 1/2 товщини, а потім деталі з’єднуються. Затиск здійснюється або за допомогою сталевих наскрізних болтів, або з використанням накладних хомутів/смугової сталі.
• Косим прирубом. Принцип виконання вузла той же, що і в попередньому випадку, але закріплення здійснюється тільки з використанням хомутів.
• Нарешті, можна просто встановити одну опору поверх іншої, а для запобігання бічного зсуву використовувати більш тонкі бруси або металеві кріплення для дерев’яних конструкцій.

Потрібно відзначити, що всі вищеописані способи добре працюють тільки для компенсації вертикальних навантажень. Напруга на вигин в місці кріплення здатне дуже швидко зруйнувати вузол, тому вертикальне зрощення застосовують тільки в тих випадках, коли по-іншому просто не виходить.

Висновок

Конструюючи і монтуючи елементи кріплення дерев’яних конструкцій, варто використовувати як можна більш надійні методики фіксації – тоді загальна міцність споруди в місці контакту деталей буде знижена ненабагато. Для більш докладного вивчення згаданих вище технологій варто уважно вивчити відео в цій статті.