Способы крепления деревянных конструкций: соединяем детали с использованием различных методик

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.

• 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.

Соединения с клеем и без него

По ширине

Стыковка деталей без применения крепежа также возможна. Иногда монтаж осуществляют исключительно за счет упругости древесины, но обычно для повышения надёжности контактирующие поверхности смазывают различными клеевыми составами. Высыхая, они формируют практически монолитную линию контакта, за счет чего соединение становится неразъемным. Цена конструкции при этом возрастает ненамного, а вот запас прочности увеличивается.

В зависимости от расположения соединяемых элементов выделяют соединения по ширине, по длине и по высоте.

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

Способ	Особенности обустройства
На гладкую фугу	При выполнении работ боковые поверхности сращиваемых досок тщательно выравниваются таким образом, чтобы при их стыковке не было даже минимального зазора. Для крепления используется либо клей, либо накладные деревянные рейки, которые фиксируют конструкцию сверху и снизу.
На рейку	В боковых поверхностях деталей выбираются пазы шириной не более 1/3 от толщины самой детали. В пазы вклеивается рейка соответствующих габаритов, после чего элементы соединяются между собой.
В четверть	При соединении по продольной стороне каждого элемента выбирается уступ, размеры которого составляет примерно 1/2 толщины доски или бруса. Для крепления симметричные части соседних досок стыкуются и фиксируются либо с помощью клея, либо с применением механического крепежа.
В гребень	На продольной стороне одной доски формируется выступ в форме шипа или угла, на второй доске – впадина соответствующей конфигурации. При монтаже выступ загоняется во впадину и фиксируется клеем. В ряде случаев клей не используется, что позволяет сделать соединение быстроразъемным.
В ласточкин хвост	По способу монтажа эта методика практически аналогична предыдущей, но выступ и впадина имеют трапециевидную форму. При этом сама стыковка осуществляется задвиганием шипа в паз с одного из торцов. Клей для этого способа применяется сравнительно нечасто.

По длине

Соединение дерева по длине применяют в том случае, если нам необходимо нарастить размер деревянной доски, балки или бруса. 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.

• На зуб. На торце одной детали формируются зубья, на другой – соответствующие впадины. Элементы вклеиваются друг в друга, при этом за счет большой площади контакта прочность фиксации возрастает в разы.
  

  Фото зубчатой склейки

• В четверть. Выполняется так же, как и при монтаже по ширине, но выборка делается не на боковых, а на торцевых плоскостях.
• В замок. На краях соединяемых брусьев делают вырубки, позволяющие скрепить их, зацепив друг за друга. Как правило, если для крепления используются только механические элементы (гвозди или нагели), то плоскости замка делают ровными, а если добавляется клей – то косыми.

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.