Соединения деревянных деталей: 11 видов соединений дерева

Практически сторона квадратной шайбы принимается равной 4,5d (где d- диаметр болта).

Размеры квадратных шайб принимаются по диаметру болтов согласно табл.3 (рис.2).

Таблица 3: Сортамент болтов

Минимальные расстояния между болтами и минимальные удаления от кромок дерева устанавливаются с учётом допустимых напряжений скалывания древесины. О чём более подробно будет рассказано в следующих разделах сайта.

В капитальном строительстве, когда требуется надёжность и устойчивость конструкции, болты могут применяться только в том случае, когда с помощью специальных средств (например, скоб) будет предотвращено возникновение сдвига в швах контакта (узел 33).

Например, могут быть использованы калиброванные отверстия, т.е. такие, когда диаметр отверстия равен диаметру болта, или же проведено последующее заполнение промежутка между стержнем болта и краями отверстия.

Болты применяются в конструкциях, работающих на растяжение при подвеске строительных элементов (рис.3) и как ненесущие соединения в виде зажимных болтов.

1.2. Соединение на стержневых нагелях

Стержневые нагели — это цилиндрические стальные стержни, как правило, без гайки и резьбы которые вгоняются в просверленные отверстия уменьшенного на 0,2…0,5 мм диаметра (рис.3 поз.6).

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Монтаж стропильных ног, коньковые узлы крепления, крепление ригелем-затяжкой

У стягивающих болтов (рис.3 поз.1) под головкой (рис.3 поз.2) и гайкой (рис.3 поз.3) устанавливаются шайбы (рис.3 поз.5).

Рекомендуется устанавливать по обе стороны большие и толстые шайбы.

Применение стержневых нагелей имеет большое значение для несущих соединений, т.к. при нём можно не опасаться деформаций из-за выборки зазоров в отверстиях и ползучести конструкций.

Соединения с помощью стержневых нагелей позволяют добиться высоких показателей: при небольшой площади они могут воспринимать сравнительно большие нагрузки.

Их лучше всего применять для пакетов досок, а также для соединения со стальными элементами, находящимися внутри конструкции (узел — 35).

На рисунке узла -34 приведен вариант крепления конькового узла стропильной фермы. Брусчатые раскосы прикреплены к верхнему поясу четырьмя нагелями. В середине — стяжные болты. Верхние пояса стропил скреплены с коньковой подбалкой болтами.

На эскизе узла 35 приведён вариант крепления двухветвевой стойки с одинарным ригелем. Такое крепление даёт практически жёсткое соединение двухветвевой стойки с одинарным ригелем с помощью расположенных по кольцу нагелей.

Стяжные болты обеспечивают плотность соединения и используются при монтаже стропильной системы и стеновых перегородок.

В выше рассмотренных соединениях следует использовать не более 4-х стержней на соединение.

Минимальный диаметр стержневого нагеля 8 мм.

Глухие стальные цилиндрические нагели следует заглублять в древесину не менее, чем на 5 диаметров.

При использовании нагелей большого диаметра возможно появление трещин на концах соединяемых элементов, вызванное скалыванием древесины вдоль волокон.

Поэтому концевые расстояния принимают несколько больше, чем промежуточные.

Начальные сведения

Категории соединений

Все соединения (в столярном деле они называются вязками) деревянных деталей по области применения можно разделить на три категории (зарубежный вариант классификации):

• ящичные;
• рамные (рамочные);
• для сплачивания/сращивания.

Ящичные соединения используются, например, в изготовлении выдвижных ящиков и устройстве шкафов, рамные применяются в оконных рамах и дверях, а сплачивание/сращивание служит для получения деталей увеличенного по ширине/длине размера.

Многие соединения могут использоваться в разных категориях, например, стыковые соединения применяются во всех трех категориях.

Подготовка материала

Даже строганые пиломатериалы могут нуждаться в некоторой подготовке.

• Обрежьте материал с запасом по ширине и толщине для дальнейшего строгания. Длину пока не обрезайте.
• Выберите лучшую по качеству пласть — лицевую сторону. Строгайте ее по всей длине. Проверяйте по поверочной линейке. После окончательного выравнивания сделайте карандашом метку лицевой стороны.
• Строгайте лицевую — чистую — кромку. Проверяйте поверочной линейкой, а также угольником относительно лицевой стороны. Строганием выровняйте покоробленность. Поставьте метку чистой кромки.
• Рейсмусом сделайте разметку требуемой толщины по всем кромкам контура детали. Строгайте до этой риски. Проверяйте поверочной линейкой.
• Повторите операцию для ширины.
• Теперь делайте разметку длины и собственно соединений. Размечайте от лицевой стороны и чистой кромки.

Разметка пиломатериалов

При разметке пиломатериалов будьте внимательны. Делайте достаточные припуски на ширину пропилов, толщину строгания и выполнение соединений.

Все отсчеты ведите от лицевой стороны и чистой кромки, на которые поставьте соответствующие метки. В конструкциях рам и шкафов эти метки должны смотреть внутрь, чтобы повысить точность изготовления. Для облегчения сортировки и сборки пронумеруйте детали при их изготовлении на лицевой стороне так, чтобы, например, обозначить, что сторона 1 соединяется с торцом 1.

При разметке одинаковых деталей аккуратно выровняйте их и делайте разметку сразу на всех заготовках. Это обеспечит идентичность разметки. При разметке профильных элементов учтите, что могут быть «правые» и «левые» детали.

Стыковые соединения

Это простейшие из столярно-плотничных соединений. Они могут входить во все три категории соединений.

Сборка

Стыковое соединение можно укрепить гвоздями, забитыми под углом. Вбивайте гвозди вразбежку.

Ровно обрежьте концы двух деталей и соедините их. Закрепите гвоздями или шурупами. Перед этимможно на детали нанести клей для усиления фиксации. Соединения встык в рамных конструкциях можно усилить стальной накладкой или волнистой шпонкой с наружной стороны либо деревянным бруском, закрепленным изнутри.

Наггельные / шкантовые соединения

Деревянные нагели — сегодня их все чаще называют шкантами — можно использовать для усиления соединения. Эти вставные круглые шипы увеличивают прочность на сдвиг (срез), а за счет клея надежнее фиксируют сборку. Соединения с нагелями (шкантами) могут использоваться в качестве рамных соединений (мебель), ящичных (шкафы) или для сплачивания/сращивания (панели).

Сборка нагельного соединения

1. Аккуратно вырежьте все компоненты, точно соблюдая размеры. Разметьте положение перекладины на лицевой стороне и чистой кромке стойки.

2. Разметьте центровые линии для нагелей на конце перекладины. Расстояние от каждого конца должно быть не менее половины толщины материала. Для широкой перекладины может потребоваться более двух нагелей.

Разметьте центровые линии для нагелей на торце перекладины и по угольнику перенесите их на стойку.

3. Положите стойку и перекладину лицевой стороной вверх. По угольнику перенесите центровые линии на стойку. Пронумеруйте и пометьте все соединения, если стоек и перекладин больше одной пары.

4. Перенесите эту разметку на чистую кромку стойки и торцы перекладины.

5. От лицевой стороны рейсмусом прочертите риску по центру материала, пересекающую линии разметки. Так будут размечены центры отверстий под нагели.

Рейсмусом прочертите центровую пинию, пересекая пинии разметки, что покажет центры отверстий под нагели.

6. Электродрелью со спиральным сверлом или ручной дрелью с перовым сверлом просверлите Отверстия во всех деталях. Сверло должно иметь центровое острие и подрезатели. Отверстие поперек волокон должно иметь глубину примерно в 2,5 диаметра нагеля, а отверстие в торце — глубину, равную примерно З диаметрам. Для каждого отверстия сделайте припуск 2 мм, на это расстояние нагель не должен доходить до дна.

7. Зенковкой уберите с верха отверстий лишние волокна. Это также облегчит установку нагеля и создаст пространство для клея, закрепляющего соединение.

Нагели

У нагеля должен быть продольный паз (сейчас стандарнтные нагели делают с продольными ребрами), по которому будет удаляться излишек клея при сборке соединения. Если у нагеля нет паза, то плоско сострогайте его с одной стороны, что даст тот же результат. На торцах должна быть фаска для облегчения сборки и предупреждения повреждения нагелем отверстия. И здесь, если у нагелей нет фаски, сделайте ее напильником или зашлифуйте ребра их торцов.

Использование центриков для разметки нагелей

Разметьте и просверлите перекладины. Вставьте в отверстия для нагелей специальные нагельные центрики. Выровняйте перекладину по разметке стойки и сожмите детали вместе. Острия центриков сделают отметки на стойке. Просверлите по ним отверстия. В качестве альтернативы можно сделать из деревянного бруска шаблон, просверлить в нем отверстия, зафиксировать шаблон на детали и через отверстия в нем сверлить отверстия под нагели.

Использование кондуктора для нагельного соединения

Металлический кондуктор для нагельных соединений существенно облегчает разметку и сверление отверстий под нагели. В ящичных соединениях кондуктор можно использовать на торцах, но он не будет действовать на пласти широких панелей.

кондуктор для наггельных соединений

1. Разметьте центровые линии на лицевой стороне материала, в котором должны быть отверстия под нагели. Выберите подходящую направляющую втулку для сверла и вставьте ее в кондуктор.

2. Выровняйте центровочные метки сбоку кондуктора и зафиксируйте подвижную опору направляющей втулки.

3. Установите кондуктор на деталь. Выровняйте центровочную зарубку по центровой линии отверстия под нагель. Затяните.

4. Установите на сверле ограничитель глубины сверления в требуемом месте.

Сплачивание

Для получения более широкой деревянной детали можно с помощью нагелей соединить по кромке две детали одинаковой толщины. Сложите две доски широкими сторонами вместе, точно выровняйте их концы и зажмите эту пару в тиски. На чистой кромке проведите перпендикулярные линии, обозначающие центровые линии каждого нагеля. По середине кромки каждой доски рейсмусом сделайте риски поперек каждой ранее отмеченной центровой линии. Точки пересечения будут центрами отверстий под нагели.

Нагеnьное соединение аккуратное и прочное.

Как прикрепить брусок к стене

Нередко заготовки из массива применяются в комбинации с другими материалами. Например, нужно выполнить крепление бруса к бетону вертикально или горизонтально, к кирпичной стене или конструкциям из блочных элементов. Рассмотрим детальнее варианты решения подобных задач.

Крепление бруса к бетону

Решение здесь зависит от размеров деревянной заготовки, нагрузки, которая на нее будет оказываться. Так, если предполагается навешивание легких предметов или просто фиксация бруса к бетону, то можно воспользоваться универсальным шурупом. Одна из проверенных методик включает следующие действия:

• высверливается отверстие необходимого диаметра;
• лунка заполняется раствором из алебастра или гипса;

Алебастр в сухом виде Источник stroyportal.ru

• саморез с предварительно намотанной проволокой (лучше медной) погружается в посадочное место;
• шуруп аккуратно выкручивается из отверстия примерно через 10 минут (раствор должен схватиться так, чтобы не разрушилась создаваемая «резьба»);
• состав внутри лунки затвердевает (на упаковке время производитель указывает);
• брус с помощью того же шурупа с намоткой крепится без сильного давления.

Из народных способов немного надежнее минерального раствора деревянная пробка. Только перед вкручиванием самореза для фиксации массивной заготовки нужно вставку промазать полимерным клеем (например, на основе эпоксидной смолы).ю вставить в отверстие и дождаться его полного высыхания. Самым качественным вариантом является применение металлических анкеров для крепления бруса к бетону.

Анкерные болты для бетона Источник gayka-bolt.ru

Соединения врубкой / врезкой

Соединением врубкой, врезкой или в паз называют угловые или срединные соединения, когда торец одной детали крепится к пласт и другой детали. Оно основано на стыковом соединении с вырезом под торец, сделанном в пласти. Используется в рамных (каркасы домов) или ящичных (шкафы) соединениях.

Типы соединений врубкой / врезкой

Основными типами соединений врубкой являются тавровая врубка в потемок/полупотемок (часто этот термин заменяется термином «впотай/вполупотай»), которая выглядит как стыковое соединение, но прочнее, угловая врубка (угловое соединение) в четверть и угловая врубка в потемок/ полупотемок. Угловая врубка в фальц и угловая врубка в фальц с потемком/полупотемком делаются так же, но фальц делается глубже — выбирается две трети материала.

Выполнение врубки

1. Разметьте паз на лицевой пласти материала. Расстояние между двумя линиями равняется толщине второй детали. Продолжите линии на обе кромки.

2. Рейсмусом разметьте глубину паза между линиями разметки на кромках. Глубину обычно делают от одной четверти до одной трети толщины детали. Пометьте отходную часть материала.

3. С-образной струбциной надежно закрепите деталь. Пропилите заплечики с отходной стороны линий разметки на нужную глубину. Если паз широкий, сделайте дополнительные пропилы в отходе, чтобы упростить выборку материала стамеской.

Пилите вппотную к линии разметки со стороны отхода, делая промежуточные пропилы при широком пазе.

4. Работая стамеской с обеих сторон, удалите лишний материал и проверьте ровность дна. Для выравнивания дна можно использовать грунтубель.

Стамеской удалите отход, работая с обеих сторон, и выровняйте дно паза.

5. Проверьте пригонку, если деталь вставляется слишком туго, возможно, придется ее подстрогать. Проверьте перпендикулярность.

6. Соединение врубкой можно укрепить одним из следующих способов или их сочетанием:

• склеивание и зажим до схватывания клея;
• привинчивание шурупами через пласть наружной детали;
• прибивание гвоздями под углом через пласть наружной детали;
• прибивание гвоздями наискось через угол.

Соединение врубкой достаточно прочное

Выбираем крепежи для соединения с кирпичом либо бетоном

Помимо всевозможных уголков из металла, для крепления бруса к остальным материалам могут потребоваться и другие элементы, изображенные на фото.

Для крепежа бруса к кирпичному материалу либо бетону (это может потребоваться в случае монтажа деревянных окон и т.п.) потребуется воспользоваться специальными анкерами. Такой элемент крепления, как анкер, представляет собой своеобразный дюбель, имеющий потайную конусообразную головку. Благодаря такой конструкции анкер может незаметно использоваться на лицевой стороне бруса.

Произведенный, как и крепежный уголок, из металла, анкер может выдержать даже значительные нагрузки. Также такие элементы могут использоваться и в случае сквозного крепления. Анкеры могут выпускаться самых различных размеров; выбор размера будет напрямую зависеть от толщины поверхности из бетона и брусового сечения.

Преимущества использования крепежных элементов

Разнообразные крепления для бруса позволяют значительно упростить и ускорить весь процесс возведения деревянных домов. Однако это далеко не все преимущества, которыми обладают эти простые, на первый взгляд, элементы. К числу самых весомых аргументов в пользу изделий для крепления можно отнести:

• Современные виды крепежей (уголки, анкеры, опоры и т.п.) могут выпускаться самых различных типоразмеров. Такая особенность позволяет использовать изделие в самых разнообразных случаях – начиная от стандартных одноэтажных конструкций и заканчивая домами со сложной архитектурной формой.

• Простой монтаж изделий позволит справиться с ними даже при наличии минимального набора инструментов.
• Высокое качество и долговечность. Для производства крепежных элементов используются только самые лучшие материалы, эксплуатационные характеристики которых позволят им справляться со своими основными обязанностями длительное время.

Более подробно ознакомиться со всеми разновидностями крепежных элементов, а также особенностями их использования позволит видео.

Соединения в паз и боковой гребень

Это комбинация врубки в четверть и врубки в фальц. Оно используется в изготовлении мебели и устройстве откосов оконных проемов.

Выполнение соединения

1. Торцы сделайте перпендикулярными продольным осям обеих деталей. На одной детали разметьте заплечик, отмерив от торца толщину материала. Продолжите разметку на обеих кромках и лицевой стороне.

2. Разметьте второй заплечик со стороны торца, он должен быть на расстоянии одной трети толщины материала. Продолжите на обе кромки.

3. Рейсмусом разметьте глубину паза (треть толщины материала) на кромках между линиями заплечиков.

4. Ножовкой с обушком пропилите заплечики до риски рейсмуса. Удалите отход стамеской и проверьте выравненность.

5. Рейсмусом с той же установкой разметьте линию на тыльной стороне и на кромках второй детали.

Советы:

• Соединения типа соединения в паз и боковой гребень можно легко делать с помощью фрезера и соответствующего направляющего приспособления — либо только для паза, либо и для паза, и для фальца. Рекомендации по правильной работе с фрезером смотри на с. 35.
• Если гребень входит в паз слишком туго, подстрогайте лицевую (гладкую) сторону гребня или зашлифуйте шкуркой.

6. От лицевой стороны рейсмусом сделайте разметку на кромках в сторону торца и на самом торце. Пропилите по линиям рейсмуса ножовкой с обушком. Не пилите слишком глубоко, так как это ослабит соединение.

7. Работая стамеской с торца, удалите отход. Проверьте пригонку и при необходимости откорректируйте.

Соединения вполдерева

Соединения вполдерева относятся к рамным соединениям, которые используются для соединения деталей пластями или по кромке. Соединение выполняется выборкой одинакового количества материала с каждой детали, так что они соединяются заподлицо друг с другом.

Типы соединений вполдерева

Можно выделить шесть основных типов соединений вполдерева: поперечное, угловое, впотемок, угловое на ус, ласточкин хвост и сращивание.

• Поперечное соединение вполдерева. Позволяет соединять две перекрещивающиеся детали, не разрезая одну пополам. Выполняется так же, как и соединение врубкой с удалением половины материала с каждой детали. Ширина соответствует ширине пересекаемой детали. Материал снимается с низу одной детали и с верху второй.
• Угловое соединение вполдерева. Делается для концевого соединения двух деталей под углом 90°. Тавровое соединение вполдерева похоже на угловое, но на одной детали выбирается паз, а на второй фальц (накладка). Его можно сделать в потемок.
• Угловое соединение на ус вполдерева. Используется, когда на верхней лицевой стороне делается декоративная накладка. Скос лицевой стороны соединения соответствует повороту накладки.
• Соединение вполдерева ласточкиным хвостом. У этого соединения вырезается шип в форме «ласточкина хвоста» (с обеих или двух сторон). Соединение разъединяется, только если верхнюю деталь вынимать вверх из паза нижней. Уклон обычно составляет 1:6.
• Сращивание вполдерева. Это соединение используется для соединения деталей торцами по одной прямой с помощью накладки. Длина выбранной части материала (накладки) равна ширине детали. Для достаточной прочности соединению требуется
  Соединения впопдерева похожи на врубку/врезку

  усиление.

Выполнение углового соединения вполдерева

1. Выровняйте торцы обеих деталей. На верхней стороне одной из деталей проведите линию перпендикулярно кромкам, отступив от торца на ширину второй детали. Повторите на нижней стороне второй детали.

2. Установите рейсмус на половину толщины деталей и прочертите линию на торцах и кромках обеих деталей. Пометьте отход на верхней стороне одной и нижней стороне другой детали.

3. Зажмите деталь в тиски под углом 45° (пласти вертикально). Аккуратно пилите вдоль волокон вплотную к рейсмусной линии со стороны отхода, пока пила не выйдет на диагональ. Переверните деталь и продолжите аккуратно пилить, постепенно приподнимая ручку пилы, пока пила не выйдет на линии заплечика на обеих кромках.

4. Выньте деталь из тисков и положите на пласть. Плотно прижмите ее к цулаге и зажмите струбциной.

5. Пропилите заплечик до сделанного ранее пропила и удалите отход. Все неровности выборки выровняйте стамеской. Проверьте аккуратность выреза.

6. Повторите процесс на второй детали.

7. Проверьте пригонку деталей и при необходимости поровняйте стамеской. Соединение должно быть прямоугольным, заподлицо, без зазоров и люфтов.

8. Соединение можно укрепить гвоздями, шурупами, клеем.

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.

Метизы для крепления деревянных конструкций отличаются разнообразием форм и размеров

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.

Простой гвоздь обеспечивает надежную фиксацию

• 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.

Самонарезающие шурупы по металлу и дереву

• Болтовые соединения осуществляются только по предварительному сверлению. При этом болт должен проходить внутри отверстий с некоторым усилием – тогда место контакта долгое время не будет расшатываться.
• Для повышения надёжности и под шляпку болта, и под гайку укладываются плоские шайбы, которые более равномерно распределяют нагрузку и предотвращают сминание древесных волокон.

Различные метизы – гвозди, саморезы и т.д. – необходимы и тогда, когда используется уголок для крепления деревянных конструкций. В этом случае крепежный элемент объединяет древесную основу с металлической деталью, которая отвечает за перераспределение нагрузки между деревянными элементами конструкции.

Фиксация деталей на кронштейны

Угловые соединения на ус

Угловые соединения на ус делаются с помощью скоса торцов и скрывают торцевое волокно, а также эстетически больше соответствуют угловому повороту декоративной накладки.

Типы угловых соединений на ус

Для выполнения скоса торцов в угловом соединении на ус угол, под которым встречаются детали, делится пополам. В традиционном соединении этот угол составляет 90°, поэтому каждый торец обрезается под 45°, но угол может быть и тупым, и острым. В неравномерных угловых соединениях на ус соединяются детали с разной шириной.

Выполнение углового соединения на ус

1. Разметьте длину деталей, имея в виду, что ее следует отмерять по длинной стороне, так как скос уменьшит длину внутри угла.

2. Определившись с длиной, разметьте линию под 45° — на кромке или на пласти в зависимости от того, где будет резаться скос.

3. Комбинированным угольником перенесите разметку на все стороны детали.

4. При ручной резке используйте стусло и ножовку с обушком или ручную торцовочную пилу. Плотно прижмите деталь к задней стороне стусла — если она сдвинется, то скос получится неровным, а соединение плохо пригнанным. Если пилите просто от руки, следите за процессом, чтобы не отклоняться от линий разметки на всех сторонах детали. Торцовочная электропила, если она у вас есть, сделает очень аккуратный скос.

5. Приложите две детали друг к другу и проверьте пригонку. Подправить ее можно, подстрогав рубанком поверхность скоса. Прочно зафиксируйте деталь и работайте острым рубанком, выставив малый вылет ножа.

6. Соединение следует сбить гвоздями через обе детали. Для этого сначала положите детали на пласть и вбейте в наружную сторону скоса гвозди так, чтобы их кончики чуть показались из скосов.

Наживите гвозди в обеих деталях, так чтобы кончики чуть выwпи из поверхности скоса.

7. Нанесите клей и плотно сожмите соединение так, чтобы одна деталь чуть выступала — перекрывала другую. Сначала забейте гвозди в выступающей детали. Под ударами молотка при забивании гвоздей деталь чуть сдвинется. Поверхности должны выровняться. Прибейте вторую сторону соединения и утопите шляпки гвоздей. Проверьте прямоугольность.

Сначала забейте гвозди в выступающую деталь, и воздействие молотка сдвинет соединение в нужное положение.

8. Если из-за неровностей исполнения получился маленький зазор, прогладьте соединение с обеих сторон круглым стержнем отвертки. Это подвинет волокна, которые и закроют зазор. Если щель слишком велика, то либо придется переделать соединение, либо заделать зазор шпаклевкой.

9. Для усиления углового соединения на ус можно вклеить внутрь угла деревянный брусок, если его не будет видно. Если важен внешний вид, то соединение можно сделать на вставной шип или закрепить его шпонками из шпона. Внутри плоских соединений можно использовать нагели или ламели (стандартные плоские вставные шипы).

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.

Крепить детали можно разными способами

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.

Разные виды крепёжных пластин

• 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.

Сращивание на ус и соединение с прирезкой

Сращивание на ус соединяет концы деталей, расположенных на одной прямой, а соединение с прирезкой используется, когда надо соединить две профильные детали под углом друг к другу.

Сращивание на ус

При сращивании на ус детали соединяются одинаковыми скосами на торцах таким образом, что одинаковая толщина деталей остается неизменной.

Соединение с прирезкой

Соединение с прирезкой (с подрезкой, с пригонкой) используется, когда надо соединить в углу две детали с профилем, например, два плинтуса или карниза. Если деталь сдвинется в процессе ее крепления, то зазор будет менее заметен, чем при угловом соединении на ус.

1. Закрепите на месте первый плинтус. Придвиньте к нему вплотную второй плинтус, расположенный вдоль стены.

Закрепите первый плинтус на месте и прижмите к нему второй плинтус, выровняв его вдоль стены.

2. Проведите по профильной поверхности закрепленного плинтуса маленьким деревянным бруском с прижатым к нему карандашом. Карандаш оставит на размечаемом плинтусе линию разметки.

Бруском с прижатым к нему карандашом, приставленным острием ко второму плинтусу, проведите по рельефу первого плинтуса, и карандаш разметит пинию отреза.

3. Обрежьте по линии разметки. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте.

Сложные профили

Уложите первый плинтус на место и, поместив второй плинтус в стусло, сделайте на нем скос. Линия, образованная профильной стороной и скосом покажет требуемую форму. Обрежьте по этой линии лобзиком.

Выбираем нагели

При помощи такого крепежного изделия, как нагель, имеется возможность соединять брусья между собой. Подобные элементы могут иметь различное сечение – квадратное либо круглое. Нагель представляет собой палкообразное вытянутое изделие, которое является неотъемлемым элементом профессионального построения домов из бруса.

В большинстве случаев для построения деревянных конструкций используется брус, имеющий естественную влажность, что обуславливается его более доступной ценой. Однако такой материал в процессе высыхания может деформироваться и выкручиваться по всей своей длине. Именно в такой ситуации и придут на выручку нагели, которые исключат вероятность возникновения столь неприятных последствий.

Найти такое крепежное изделие можно практически в любом строительном магазине. Однако профессиональные строители смогут с легкостью изготовить подобный элемент и самостоятельно.

Соединения в проушину

Соединения в проушину используются, когда требуется соединить пересекающиеся детали, расположенные «На ребре», либо в угловом, либо в срединном варианте (например, угол оконного переплета или там, где ножка стола соединяется с перекладиной).

Типы соединений в проушину

Самыми распространенными типами соединений в проушину являются угловое и тавровое (Т-образное). Для прочности соединение надо склеивать, но можно укрепить его нагелем.

Выполнение соединения в проушину

1. Сделайте разметку так же, как для соединения шипом в гнездо, но разделите толщину материала на три, чтобы определить одну треть. Пометьте отход на обеих деталях. На одной детали надо будет выбрать середину. Этот паз называется проушиной. На второй детали удаляются обе боковые части материала, а оставшаяся средняя называется шипом.

2. Пропилите вдоль волокон до линии заплечиков вдоль линий разметки со стороны отхода. Ножовкой с обушком выпилите заплечики, и получится шип.

3. Работая с двух сторон, выберите материал из проушины стамеской/ долотом для пазов или лобзиком.

4. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте стамеской. Нанесите клей на поверхности соединения. Проверьте прямоугольность. С-образной струбциной зажмите соединение на время затвердевания клея.

Соединение шипом в гнездо

Соединения шипом в гнездо, или просто шиповые соединения, используются, когда две детали соединяются углом или при пересечении. Это, вероятно, самое прочное из всех рамных соединений в столярно-плотничном деле, и оно используется при изготовлении дверей, оконных переплетов и мебели.

Типы соединений шипом в гнездо

К двум основным видам шиповых соединений относятся обычное соединение шипом в гнездо и соединение ступенчатым шипом в гнездо (вполупотемок). Шип и гнездо составляют примерно две трети ширины материала. Расширение гнезда делается с одной стороны паза (полупотемок), и в него вставляется ступенька шипа с его соответствующей стороны. Полупотемок помогает предупредить выворачивание шипа из гнезда.

Обычное соединение шипом в гнездо

1. Определите положение соединения на обеих деталях и сделайте разметку на всех сторонах материала. Разметка показывает ширину пересекающей детали. Шип будет на торце перекладины, а гнездо пройдет через стойку. Шип должен иметь небольшой припуск по длине для дальнейшей зачистки соединения.

2. Подберите стамеску максимально близкую по размеру к трети толщины материала. Установите рейсмус по размеру стамески и разметьте гнездо в средней части стойки между ранее нанесенными линиями разметки. Работайте от лицевой стороны. При желании можно установить раствор рейсмуса на треть толщины материала и работать им с обеих сторон.

З. Таким же образом разметьте шип на торце и обеих сторонах до разметки заплечиков на перекладине.

4. Зажмите в тисках вспомогательную опору в виде деревянного обрезка достаточно высоко, чтобы можно было прикрепить к нему стойку, повернутую «на ребро». Закрепите на опоре стойку, расположив струбцину рядом с разметкой гнезда.

5. Вырежьте стамеской гнездо, сделав припуск внутрь примерно на 3 мм от каждого ее конца, чтобы не повредить края при выборке отхода. Держите стамеску ровно, сохраняя параллельность ее кромки плоскости стойки. Первый рез сделайте строго вертикально, расположив скос заточки в сторону середины гнезда. Повторите с другого конца.

6. Сделайте несколько промежуточных резов, держа стамеску под небольшим углом и скосом заточки вниз. Выберите отход, действуя стамеской как рычагом. Углубившись на 5 мм, сделайте еще резы и выберите отход. Продолжайте примерно до половины толщины. Переверните деталь и работайте таким же образом с другой стороны.

7. После удаления основной части отхода зачистите гнездо и срежьте оставленный ранее припуск до линий разметки с каждой стороны.

8. Прорежьте вдоль волокон шип, ведя ножовку с обушком по линии разметки со стороны отхода, и вырежьте заплечики.

9. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте. Заплечики шипа должны аккуратно примыкать к стойке, соединение должно быть перпендикулярным и не иметь люфта.

10. Для закрепления можно вставить клинья с обеих сторон шипа. Зазор для этого делается в гнезде. Работая стамеской с наружной стороны гнезда, расширьте примерно две трети глубины с уклоном 1 :8. Клинья делаются с таким же уклоном.

11. Нанесите клей и плотно сожмите. Проверьте прямоугольность. Нанесите клей на клинья и вгоните их на место. Отпилите припуск шипа и удалите излишек клея.

Другие шиповые соединения

Шиповые соединения для оконных переплетов и дверей несколько отличаются от шиповых соединений вполупотемок, хотя техника выполнения такая же. Внутри проходит фальц и/или накладка для стекла или филенки (панели). При выполнении соединения шипом в гнездо на детали с фальцем плоскость шипа делайте на одной линии с кромкой фальца. Один из заплечиков перекладины делается длиннее (на глубину фальца), а второй короче, чтобы не перегораживать фальц.

Шиповые соединения для деталей с накладками имеют заплечик, выполненный с прирезкой, чтобы соответствовать профилю накладки. В качестве альтернативы можно снять накладку с кромки гнезда и сделать скос или прирезку в соответствии с ответной деталью. Другие разновидности соединений шипом в гнездо:

• Боковым шипом — при изготовлении дверей.
• Потайным скошенным шипом вполупотемок (со скошенной ступенькой) — чтобы скрыть шип.
• Шипом впотемок (ступеньки шипа с двух его сторон) — для относительношироких деталей, таких как нижняя обвязка (брусок) двери.

Все эти соединения могут быть сквозными, а могут быть и глухими, когда торец шипа не будет виден с обратной стороны стойки. Их можно укреплять клиньями или нагелями.

Соединение деревянных конструкций на гвоздях

Тот факт, что гвозди имеют широкое применение, объясняется простотой их использования, достигаемой, в первую очередь, благодаря изобретению пневматического пистолета, с помощью которого может осуществляться автоматический забой гвоздей различной длины, вплоть до 120 мм.

Гвозди большего диаметра могут забиваться пневматическим способом после предварительной посадки.

Соединение на гвоздях имеет специфические особенности. В месте забивки гвоздя древесина сминается, образуя проволочные трещины, отщепы под гвоздём.

Частично эти недостатки устраняются применением гвоздей крестообразного профиля, для которых можно не сверлить отверстия даже при диаметре более 6 мм.

Их, как и обычные гвозди, забивают в древесину без предварительного рассверливания гнёзд.

Для гвоздей диаметром более 6 мм (а для древесины из ольхи — более 5 мм) требуется высверливать отверстия, равные 0,9 диаметра гвоздя.

Если же крепление конструкций гвоздями должно учитывать нагрузки на выдёргивание (повышенные ветровые нагрузки), то высверливание отверстий НЕДОПУСТИМО.

Ниже приведены некоторые виды гвоздей наиболее используемые в монтаже стропильной системы крыши.

2.1. Соединение на проволочных круглых гвоздях

Гвоздь круглый проволочный — наиболее часто встречающийся тип крепежа для деревянных соединений. У гвоздя ровная или потайная шляпка и гладкая ножка. В поперечном разрезе ножка представляет собой заострённый стержень в сечении круглый или квадратный с закруглёнными углами.

Толщина проволочных гвоздей колеблется в пределах d=0,8…8 мм. Длина проволочных гвоздей колеблется в пределах 8…250 мм.

Пример обозначения: гвоздь 5х120 мм.

Где 5 мм — диаметр (d) гвоздя, а 120 мм — длина (L) стержня гвоздя.

Сортамент гвоздей приведён в табл.4.

Таблица 4: Гвозди строительные проволочные круглые

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Как установить стропильную систему своими руками
При выполнении каркасных работ наиболее часто применяют гвозди длиной — 60, 75 и 100 мм. При облицовочных работах используются более короткие гвозди.

Гвоздь может быть оцинкованным и не оцинкованным. При гальванической оцинковке толщина образующегося защитного слоя цинка толще, поэтому такой гвоздь более устойчив к ржавчине. Поверхность у обычного гвоздя остаётся шершавой, благодаря чему трение между гвоздём и древесиной больше, чем у гвоздя с гальванической, оцинковкой.

В облицовочных (отделочных) работах используют оцинкованные или другим образом обработанные гвозди для того, чтобы руки работников всегда оставались чистыми и не пачкали облицовку.

2.2. Соединение на рифлёных зубчатых гвоздях

Гвоздь рифлёный (зубчатый). У такого гвоздя потайная (утапливаемая) шляпка и рифлёная ножка. В поперечном разрезе ножка представляет собой круглый стержень с закруглённым острым углом.

Толщина зубчатых гвоздей колеблется в пределах d=3…10 мм. Длина рифлёных гвоздей колеблется в пределах 25…100 мм.

Прочность на вытяжение из дерева у зубчатых гвоздей примерно в пять раз больше, чем у обычных гвоздей соответствующих размеров.

Поэтому их применение предпочтительно в тех соединениях, где требуется повышенная прочность на выдёргивание (повышенную ветровую нагрузку).

2.3. Соединение на резьбовых гвоздях

Гвоздь резьбовой (винтовой). У гвоздя потайная (утапливаемая) шляпка и ножка с пологой резьбой. Толщина резьбовых гвоздей колеблется в пределах d=1…10 мм. Длина проволочных гвоздей колеблется в пределах 8…150 мм.

Гвоздь может быть оцинкованным и не оцинкованным.

Они применяются в тех местах, где соединение может оказаться под воздействием переменных нагрузок.

Деревянный пол и наружную обшивку обивают резьбовыми гвоздями.

2.4. Соединение на шурупах

Как правило, соединения с помощью шурупов бывают односрезными и работают по восприятию усилий, действующих под прямым углом в направлении стержня.

.

Для винтов (шурупов) диаметр высверленных отверстий должен быть на 2…3 мм меньше диаметра самого винта (шурупа).

Если же крепление конструкций винтами (шурупами) должно учитывать нагрузки на выдёргивание (на повышенные ветровые нагрузки), то высверливание отверстий НЕДОПУСТИМО.

Рекомендуемый сортамент шурупов с потайной и полукруглой головкой приведён в табл.5.

Таблица 5: Сортамент шурупов

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Выбор формы крыш частных домов
Рекомендуемый сортамент глухарей (винтов для дерева) приведён в табл.6.

Таблица 6: Сортамент глухарей (винтов для дерева)

Несущая способность шурупов и глухарей (винтов) определяется по правилам расчёта для стальных цилиндрических нагелей с диаметром d, равным диаметру ненарезной части винта, кроме случая, когда заглубление гладкой части винта в древесину менее 2d.

В этом случае расчёт следует вести по внутреннему диаметру ослабленного резьбой сечения. О чем более подробно будет рассказано в следующих разделах сайта.

Сплачивание

Найти широкую высококачественную древесину становится все труднее, и она очень дорога. К тому же такие широкие доски подвержены очень большим усадочным деформациям, что затрудняет работу с ними. Для соединения узких досок по кромке в широкие панели для столешниц или крышек верстака используют сплачивание.

Подготовка

Перед началом непосредственно сплачивания необходимо выполнить следующее:

• По возможности подберите доски радиальной распиловки. Они менее подвержены усадочным деформациям, чем пиломатериалы тангенциальной распиловки. Если используются доски тангенциальной распиловки, то их ядровую сторону кладите поочередно в одну и другую сторону.
• Старайтесь не сплачивать материалы с разными способами распиловки в одну панель.
• Ни в коем случае не сплачивайте доски из разных пород древесины, если они не просушены должным образом. Они будут давать разную усадку и трескаться.
• По возможности располагайте доски волокнами в одном направлении.
• Перед сплачиванием обязательно обрежьте материал по размеру.
• Используйте только клей хорошего качества.
• Если древесина будет полироваться, подбирайте текстуру или цвет.

Сплачивание на гладкую фугу

1. Выложите все доски лицевой стороной вверх. Для облегчения последующей сборки пометьте кромки непрерывной карандашной линией, проведенной по стыкам под углом.

2. Прострогайте ровные кромки и проверьте пригонку к соответствующим соседним доскам. Каждый раз выравнивайте торцы или карандашные линии.

3. Убедитесь в отсутствии зазоров и плоскостности всей поверхности. Если сжать зазор струбциной или зашпаклевать его, соединение впоследствии растрескается.

4. При строгании коротких деталей зажмите две в тиски лицевыми сторонами вместе и строгайте обе кромки одновременно. Выдерживать прямоугольность кромок не придется, так как при стыковке они взаимно будут компенсировать свой возможный наклон.

5. Сделайте подготовку, как для стыкового соединения, и нанесите клей. Сжиманием с притиркой соедините две поверхности, выдавив излишек клея и помогая поверхностям как бы «присасываться» друг к другу.

Другие способы сплачивания

Другие соединения сплачиванием с различным усилением готовятся таким же образом. К ним относятся:

• с нагелями (шкантами);
• в паз и гребень;
• в четверть.

Склеивание и фиксация зажимами

Склеивание и фиксация склеенных деталей является важной частью деревообработки, без которой многие изделия потеряют прочность.

Клеи

Клей усиливает соединение, скрепляя детали так, что их нельзя легко разъединить. При работе с клеями обязательно надевайте защитные перчатки и выполняйте рекомендации по мерам безопасности на упаковке. Очищайте изделие от излишка клея до его схватывания, поскольку он может тупить нож рубанка и засорять абразив шкурки.

ПВА (поливинилацетат)

Клей ПВА — это универсальный клей для древесины. В еще влажном состоянии его можно стереть смоченной водой тряпкой. Он прекрасно склеивает неплотно прилегающие поверхности, не требует длительной фиксации для схватывания и схватывается примерно за час. ПВА дает достаточно прочное соединение и приклеивается почти к любой пористой поверхности. Дает постоянное соединение, но не является термостойким и влагостойким. Наносите кистью, а при больших поверхностях разведите водой и наносите малярным валиком. Поскольку клей ПВА имеет водную основу, то при схватывании дает усадку.

Контактный клей

Контактный клей склеивает непосредственно после нанесения и соединения деталей. Нанесите его на обе поверхности и, когда клей станет сухим на ощупь, соедините их. Он используется для слоистого пластика (ламината) или шпона к ДСП. Фиксации не требуется. Счищается растворителем. Контактный клей огнеопасен. Работайте с ним в хорошо вентилируемом помещении, чтобы снизить концентрацию испарений. Не рекомендуется для наружных работ, так как не является влагостойким и термостойким.

Эпоксидный клей

Эпоксидный клей — самый прочный из клеев, применяемых в деревообработке, и самый дорогой. Это двухкомпонентный клей на основе смолы, он не дает усадки при схватывании и размягчается при нагревании и не ползет под нагрузкой. Водостоек и склеивает почти все материалы, как пористые, так и гладкие, за исключением термопластиков, например, поливинилхлорида (ПВХ) или плексигласа (органического стекла). Пригоден для наружных работ. В незастывшем виде может удаляться растворителем.

Термоклей

Термоплавкий безрастворный клей склеивает почти все, включая многие пластики. Обычно продается в виде клеевых палочек, которые вставляются в специальный электрический пистолет для склеивания. Нанесите клей, соедините поверхности и сожмите на ЗО секунд. Фиксации не требуется. Счищается растворителями.

Зажимы для фиксации

Зажимы бывают разнообразных конструкций и размеров, большинство из которых называется струбцинами, однако обычно требуется всего пара разновидностей. Обязательно помещайте между зажимом и изделием прокладку из древесных отходов, чтобы избежать вмятин от прикладываемого давления.

Техника склеивания и фиксации

Перед склеиванием обязательно соберите изделие «насухую» — без клея. Зафиксируйте при необходимости, чтобы проверить соединения и габаритные размеры. Если все нормально, разберите изделие, располагая детали в удобном порядке. Разметьте склеиваемые площади и приготовьте зажимы с разведенными губками/упорами на нужное расстояние.

Сборка рамы

Равномерно кистью распределите клей на все склеиваемые поверхности и быстро соберите изделие. Удалите излишек клея и зафиксируйте сборку зажимами. Равномерным давлением сожмите соединения. Зажимы должны располагаться перпендикулярно и параллельно поверхностям изделия.

Зажимы располагайте как можно ближе к соединению. Проверьте параллельность перекладин и при необходимости выровняйте. Замерьте диагонали — если они одинаковы, то прямоугольность изделия выдержана. Если нет, то несильный, но резкий удар по одному концу стойки может выровнять форму. При необходимости поправьте зажимы.

Если рама не ложится плоско на ровную поверхность, то подстучите выступающие участки киянкой через деревянный брусок в качестве прокладки. Если это не поможет, возможно, придется ослабить зажимы или зажимами зафиксировать деревянный брусок поперек рамы.

Сборка панели (сплачивание)

Кистью равномерно нанесите клей на обе кромки. Поместите зажимы у каждого конца и при необходимости между ними с интервалом не более ЗОО мм. Проверьте выравненность торцов и совпадение карандашных меток. Зажимами создайте небольшое давление. Зажим сверху выровняет давление и поможет предупредить коробление. Равномерно затяните зажимы. Удалите излишек клея и дайте соединениям застыть. Убедитесь, что поверхность ровная, выступающих частей и искривлений нет.

Соединения деревянных деталей: 11 видов соединений дерева

дерево клей соединения