Соединение деревянных деталей: ящичное, стыковое, угловое, типа шип-паз и ласточкин хвост

Оглавление

Вначале о материале для стропил

Сращивание стропил по длине может быть выполнено несколькими способами. И тут очень важную роль играет материал, из которого сделаны сами элементы. В редких случаях стропила выполняют из металла. В такой ситуации наращивание производится при помощи сварки или болтового соединения.

Чаще всего, стропила выполнены из древесины. Но и тут есть некоторые различия, а именно:

Методов как соединить стропила между собой довольно много. Часть из них не требует особого умения, для других нужны дополнительные приспособления. Но в любом случае удлинение – это не самый лучший вариант. Нарастить стропила в длину можно, но цельные элементы будут все-таки прочнее. Поэтому перед их приобретением нужно все тщательно рассчитать.

Соединение в проушину

Если у вас имеются две пересекающие детали, которые необходимо соединить между собой, сделайте соединение в проушину – это простой, но эффективный способ соединения. С его помощью вы можете скреплять детали для оконного переплёта или стола.

ФОТО: YouTube.comСамый распространённый тип соединений в проушину – угловой, но также вы можете использовать тавровый метод, при котором соединение дополнительно склеивается или укрепляется с помощью нагеля

Чтобы сделать соединение в проушину, вам нужно нанести разметку, предварительно отмерив одну треть от общей толщины заготовки. На обеих деталях, которые в дальнейшем будут соединены, пометьте место отхода, а также обозначьте середину на одной из них – в этом месте будет располагаться проушина.

На второй детали удалите по бокам небольшое количество древесины, соорудив шип.

Следующий шаг – пропил заплечиков. Ориентируйтесь по линии разметки со стороны отхода. Для работы используйте обычную ножовку и лобзик. Начинайте выпиливать пазы с двух сторон и при необходимости убирайте лишний материал стамеской. Когда обе детали готовы, произведите примерку и только потом сажайте их на клей.

Принципы правильного соединения бруса

Схема крепления бруса мягким методом при помощи скоб.

Так как угловые соединения постройки из бруса являются достаточно слабым местом, то для устранения этого недостатка применяют всевозможные утеплители. Для этой цели существует несколько видов соединений, причем не только для угла, но и для внутренних стен, стропил и балок.

Каждое место имеет свое предназначение, поэтому, чтобы вся постройка выполняла свои функции, необходимо правильно крепить брус во всех местах.

Для угловых брусьев были разработаны такие соединения, как встык, с остатком или без него. С внутренней стороны используют Т-образное соединение.

Для такого материала данное соединение обеспечивает максимальную прочность и надежность. Чтобы легче было работать, действовать следует по специально разработанному шаблону. Главное – соблюдать ровность линий и контролировать, чтобы брусья плотно прилегали друг к другу. Как уже упоминалось, угловые стыки дополнительно утепляются.

Схемы крепления бруса к стене.

Не последнюю роль играет и выбор правильных инструментов. Например, без топора нет смысла браться и за сруб. Пила, ножовка, молоток и киянка выступают в роли вспомогательной силы.

Самым распространенным соединением для углов служит стык с остатком и замочным пазом. Размер паза ориентируют на половину толщины дерева. Такой тип в основном предназначен для первого венца.

Далее крепление обеспечивается посредством коренных шипов или нагелей. Это позволяет избежать нежелательных сдвигов по горизонтали или вертикали.

«Замок» также может применяться для соединений без остатков. Для этих целей необходимо иметь нагели с сечением в 30 мм и длиной в 25 мм. Брус укладывается на паклю, а затем заготавливают отверстия под нагели

На этом этапе важно сопоставлять высоту бруса и глубину апертуры. Вторая должна быть на 1,5 уровня выше длины бревна. Новички чаще всего строят при помощи стыков впритык

Конечно, этот способ самый простой, но он имеет множество нюансов. Во-первых, при таком варианте строение уязвимо для ветра, соответственно, в доме будут постоянно дуть сквозняки. Значит, и тепло там не задержится надолго. Во-вторых, во время заморозков здание будет сильно остужаться

Новички чаще всего строят при помощи стыков впритык. Конечно, этот способ самый простой, но он имеет множество нюансов. Во-первых, при таком варианте строение уязвимо для ветра, соответственно, в доме будут постоянно дуть сквозняки. Значит, и тепло там не задержится надолго. Во-вторых, во время заморозков здание будет сильно остужаться.

Варианты крепления вертикальных стоек каркаса к брусу нижней обвязки.

В данном варианте предусмотрено соединение двух брусьев металлическими пластинами, гвоздями с шипами. Два элемента укладываются на опорную часть, после чего оба конца скрепляют при помощи скоб.

Т-образное соединение требует нагелей. Таким образом, достигается наиболее надежное крепление из всех имеющихся. Дополнительно могут использоваться соединения с замочным и прямым пазом, а также симметричным или прямоугольным трапециевидным шипом. Последние помогают сдерживать соединения, чтобы они не расшатывались и не расползались. Конечно, для того чтобы изготовить такой шип, необходимо запастись терпением и временем. Поэтому среди профессиональных строителей он пользуется не такой уж и большой популярностью. А вот нагель – это другое дело. Соединения в углах укрепляют при помощи скоб, болтов и гвоздей.

Соединение вполдерева

Достаточно часто в столярном деле используют различные варианты стыков вполдерева (простой или прямой замок). Данный тип сборки деревянных конструкций характеризуется простотой изготовления и высокой надежностью. Различают следующие его разновидности:

поперечное соединение;
вполдерева – ласточкин хвост;
угловое соединение;
на ус;
сращивание вполдерева.

Первые два способа применяют для соединения деталей, перекрещивающихся под прямым углом. Особенно популярен ласточкин хвост, в котором форма выреза представляет собой трапецию и боковые стороны идут не под прямым углом. Паз замка слегка расширяется от торца, обеспечивая более надежную фиксацию. Надо отметить, что шиповое соединение тоже может называться ласточкин хвост, если шипы вырезаны в виде трапеций.

Второй и третий способы формируют законченный угол. Сращивание применяют в случае необходимости увеличить длину заготовки.

Инструмент для склеивания древесины

Для получения максимально прочного соединения, при склеивании древесина запрессовывается – подвергается сжатию посредством специальных прессов. В домашних условиях для этих целей используют подручные инструменты и средства – тиски, струбцины, кулачковые приспособления, рамки из металлического уголка с зажимными механизмами. Давление при прессовании древесины выдерживается в диапазоне от 0,2 до 1,2 МПа. На производстве возможны большие величины, в домашних условиях таких показателей, чтобы детали конструкции склеились, достаточно.

При соблюдении технологии склейки клеевой шов получается прочным и надежным, и, в отличие от способа соединения деталей металлическим крепежом, не портит внешний вид.

Для любителей создания предметов обихода своими силами на FORUMHOUSE открыта тема о мебели для дома и дачи. Как организовать удобный уголок для работы с деревом, можно узнать в статье об обустройстве столярной мастерской. В видео о деревянных элементах в загородном доме показаны интересные изделия, сделанные пользователями портала.

Соединения в боковой гребень и паз

Данный метод соединения представляет собой комбинацию двух способов – врубки в фальц и врубки в четверть. Соединение в боковой гребень применяется при изготовлении разных видов мебели, а также при создании откосов в оконном проёме.

ФОТО: YouTube.comПредварительно обработайте дерево и примерьте соединение прежде, чем полностью соединять два куска дерева. Убедитесь, что правильно сделали распил и не оставили зазоры. При необходимости любую деталь можно подкорректировать

Этапы выполнения соединения в паз и боковой гребень:

Начните наносить разметку для будущих торцов. Учитывайте, что они должны располагаться строго перпендикулярно по отношению к продольным осям каждой детали. Наносите разметку не только на лицевой стороне, но и на кромках.
Начинайте выпиливать первую деталь и сверяйтесь со второй, наносите разметку так, чтобы обе детали могли быть плотно соединены друг с другом.
Используйте реймус для того, чтобы замерить глубину паза.
Возьмите специальную ножовку по дереву с обушком и начинайте пропиливать заплечики. Постоянно прикладывайте детали друг к другу и сверяйте их.
Затем нанесите разметку на тыльную сторону второй детали и начинайте запиливать её.
Соедините детали вместе.

Сделать подобные соединения вы можете в домашних условиях с помощью обычного фрезера. Для этого используйте специальное направляющее приспособление, которое позволит вам вырезать либо паз, либо фальц. После обрезки детали используйте наждачную бумагу и несколько раз обработайте поверхность заготовки.

Соединение «гнездо-шип»

Наиболее часто используемый способ соединения деревянных деталей. Такое сочленение прочное, жесткое и выглядит максимально аккуратно. Чтобы выполнить такое соединение, нужно иметь некие навыки и опыт, а также быть внимательным. Неправильно выполненное соединение «гнездо-шип» непрочное и выглядит некрасиво.

Суть его следующая. В конце одной заготовки высверливается или выдалбливается паз, а в конце другой — шип. Лучше, когда элементы имеют одинаковую ширину. Если толщина разная, то шип проделывают в тонкой детали, а паз, соответственно, в толстой.

Последовательность шипового соединения:

Используя рейсмус, прочертить две параллельные друг другу риски сбоку одной заготовки. Расстояние должно быть по ширине будущего шипа. Для его ровности следует сделать разметку с двух сторон.
Наиболее оптимальный инструмент для выполнения шипов — ножовка, имеющая узкое полотно и мелкие зубья, или лучковая пила. В процессе работы зубья инструмента должны проходить по внутренней кромке разметочной линии. Для удобства деталь лучше зажать в тисках. Лучше всего шип изготовить чуть больше требуемого размера. Тогда в случае необходимости можно убрать лишнее. А вот если шип окажется короче, то весь процесс потребуется повторить заново.
Используя долото или стамеску, во второй детали делают гнездо (паз). Естественно, размеры паза должны соответствовать размерам шипа. Лучше всего перед тем, как приступить к долблению, по всему периметру паза просверлить отверстия. Края аккуратно обрабатываются стамеской.

Если соединение деревянных деталей выполнено правильно, то поверхности кромок шипов прилегают плотно к стенкам гнезда. Это дает хорошее сцепление при склеивании. Чтобы посадка шипов была более тугой, их размеры должны быть на 0,2-0,3 мм больше размеров гнезда. При превышении этой величины может произойти раскол тетивы, при допуске меньше крепление потеряет свою прочность в процессе эксплуатации.

Кроме того, такое соединение предполагает еще склеивание и крепление шурупами, гвоздями или деревянными нагелями. Для упрощения работы перед ввинчиванием шурупов следует просверлить отверстия. Головки шурупов скрывают в потай (выполненный с помощью зенковки). Направляющее отверстие должно быть равно 2/3 диаметра винта и быть меньше на 6 мм (приблизительно) его длины.

Нагельные соединение

Наиболее совершенными по работе и получившими широчайшее распространение на практике являются без сомнения нагельные сопряжения. Чаще всего применяются нагели из круглой стали, болты, гвозди, трубчатые нагели, дубовые цилиндрические и дубовые пластинчатое нагели.

За исключением гвоздей и нагелей со специальной заточкой, вгоняемых в древесину ударами молотка, все остальные типы нагелей ставятся в отверстия, изготовляемые просверливанием или же выдалбливанием специальным станком (пластинчатые нагели).

Нагельные сопряжения применяются чаще всего при стыковании растянутых элементов и сплачивании сжатых деревянных конструкций, реже в узловых соединениях решетчатых конструкций.

При работе нагельных сопряжений нагели подвергаются изгибу, древесина соединяемых элементов — смятию, а иногда и скалыванию. При деревянных нагелях цилиндрических и пластинчатых смятию подвергается также древесина самого нагеля. Чем относительно тоньше металлический нагель, тем более ясно выражается в нем деформация изгиба, тем более неравномерно распределяются деформации смятия древесины по длине нагеля (рис. 7).

В сопряжениях с тонкими нагелямй распределение усилий между ними совершается более равномерно, чем при относительно толстых нагелях. Надежность тонких нагелей выше, чем толстых; последним свойственно вызывать разрушение элементов конструкций от выкалывания древесины.

Сращивание встык фанерой

Цены на различные виды струбцин

~~Струбцины~~

Один из способов сращивания стропилин, помогает экономить доски и рационально использовать отходы различных пиломатериалов. В данном случае применяются обрезки листовой фанеры толщиной один сантиметр.

Шаг 1

Ровно уложите доски стропилины на площадке, сомкните торцы, обратите внимание на параллельность боковых граней. Доски должны быть предельно одинаковыми по толщине, торцы обрезаны ровно под прямым углом

Торцы досок сомкнуты

Шаг 2. Кисточкой обильно намажьте поверхность клеем ПВА.

Наносится клей ПВА

Шаг 3. Уложите подготовленный кусок фанеры на место сращивания, прочно прижмите его струбцинами. Во время фиксации следите, чтобы фанера не сдвинулась со своего первоначального места.

Укладывается кусок фанеры

Для фиксации используются струбцины

Шаг 4. Длинными прочными саморезами в шахматном порядке прикрутите фанеру к доскам. Длина саморезов должна быть на 1–2 короче общей толщины досок и фанеры, их концы не могут выходить с обратной стороны. Под саморезы обязательно подкладывайте шайбы большого диаметра. Перед закручиванием саморезов просверлите в стропилине отверстия. Их диаметр должен быть на 2–3 мм меньше диаметра резьбовой части метиза.

Сверлятся отверстия под саморезы

Закручиваются шурупы

Шаг 5. Переверните доску обратной стороной вверх, подложите под концы подставки, они не должны висеть в воздухе. Аккуратно по очереди снимите все установленные струбцины.

Струбцины снимаются

Шаг 6. Намажьте поверхности клеем и положите на них вторую заготовку из фанеры. Опять зажмите ее струбцинами.

Поверхности намазываются клеем

Заготовка зажимается струбцинами

Шаг 7. С большим усилием закрутите саморезы.

Саморезы закручиваются с большим усилием

Шаг 8. Снимите струбцины. Для усиления узла сращивания стяните его сквозными шпильками. Размещать их следует таким же образом, как и при обыкновенном сращивании встык.

Забиваются сквозные шпильки

Во время ее забивания от сильных ударов молотка первые несколько витков резьбы сминаются, что очень усложняет накручивание гайки. Чтобы избежать проблем, перед забиванием шпильки наживите гайки, теперь пусть резьба на торце заминается, она больше не нужна. Перед установкой стропилины на место проверьте, высох ли клей. При хорошей погоде для его полного застывания нужно примерно 24 часа.

Последний штрих — нанесение клея

Торцевое соединение

Этот вид стыковки древесного материала имеет еще одну профессиональную формулировку – наращивание. Характерным отличием этого соединения является увеличение длины компонента строения за счет сбивания между собой древесных элементов во фронтонной части. Учитывая способ крепления деталей, изделия такого вида производства переносят значительные нагрузки при деформации древесины: сжатие, искривление или растяжение. Доска, полученная в результате наращивания, может быть прочнее цельного древесного массива.

Наращивание деревянных элементов, сопротивляющихся сжатию, может иметь несколько вариаций строения. Отличительной чертой данного наращивания являются брусья, обладающие и пазом и накладкой, зачастую имеющие одинаковые размеры по толщине и длине. Экспериментируя, появляется возможность выполнения стыкования материала с прямой накладной частью в половину дерева, или же выполнить стыкование с косой накладной частью. Для максимальной прочности элемента можно усложнить его шипами или несколькими видами стыка. Для оформления такого вида стыка понадобится вспомогательная клеевая фиксация либо же крепление шурупами или гвоздями.

По существу, торцевое наращивание сопротивляющееся растяжению, имеет накладную часть в замок. Для выполнения данного вида стыкования следует расчертить накладку и, следовательно, на одной из деталей необходимо вырезать паз, а на другой зубец. Подобный замок даст возможность избежать расстыковки деталей и сохранит надежность строения. Этот вид стыкования может иметь как прямую, так и косую накладную часть. В виде страховочного крепления можно применить клей, шурупы и гвозди.

Сопротивляющееся искривлению торцевое наращивание в основе фиксации практикует накладную часть с косым или ступенчатым стыком. Характерной чертой первого способа является срез торцевых сторон элемента под острым углом. Стоит отметить, что при выпиливании торцов не следует нарушать угол среза. Отличием второго типа от первого является наличие на фронтонных сторонах маленьких пазов и зубцов. Оба вида стыковок элементов обязаны быть с ровной поверхностью для накладок.

Для постройки больших домов из деревянных брусьев при их фиксации применяется железное либо древесное крепление. Древесными креплениями служат вставные или выдолбленные шипы, а железными служат хомуты и крепления железной проволокой. Чаще всего встречаются крепления бруса железными болтами.

Методы наращивания

Длина стропильной ноги складывается из длины ската и длины свеса крыши, поэтому она может превышать стандартный размер пиломатериалов, составляющий 6 метров. Чтобы удлинить доски, из которых изготавливаются стропила, нужно соединить две или три доски между собой. Чтобы наборная стропильная нога не теряла прочностные качества, необходимо правильно рассчитать место сращивания и надежно зафиксировать его одним из следующих методов:

Соединение встык. Чтобы нарастить стропила эти методом, концы бруса отпиливают под углом 90 градусов, соединяют между собой, а затем с обеих сторон накладывают деревянные накладки, фиксируя их в нескольких местах длинными болтами в шахматном порядке. Этот способ подходит для сращивания стропил, изготовленных из досок сечением 50х150 мм.

Особенности крепления стропильных ног

Это следующий узел крепления стропильных систем, на котором нужно остановиться подробнее. Существует две технологии фиксации балок к мауэрлату. Жесткие крепления исключают какие-либо сдвиги, колебания, повороты, кручение и прочие манипуляции. Чтобы добиться подобного эффекта, на ноге делают запил. Далее соединение дополнительно фиксируют гвоздями, проволокой, саморезами и прочими вспомогательными элементами. Обычно несколько гвоздей забивают под углом так, чтобы внутри мауэрлата они скрестились. А потом еще один гвоздь вбивают вертикально.

Запил на ногах для крепления к мауэрлату

Скользящие крепления получаются благодаря специальному крепежу. Бывает одна, две либо три степени свободы этого сопряжения. Такое соединение отлично подходит для деревянных домов, так как жесткая фиксация во время усадки может сильно пострадать. Обеспечить подобное подвижное соединение можно несколькими способами. Нога упирается в мауэрлат подшитым бруском либо выпиленным зубом и жестко фиксируется с помощью металлического уголка. Таким образом достигается жесткость крепления в горизонтальной плоскости. В верхней части ноги соединяются врубками, при этом на горизонтальной площадке делается скос, чтобы обеспечить скользящее соединение.

Скользящие крепления элементов

Конструктивные особенности сращивания стропил

Увеличение длины стропильных ног производится за счет соединения коротких элементов из доски или бруса. Узел стыковки (практически при любом методе наращивания) представляет собой пластичный шарнир. Но стропилина должна иметь необходимую жесткость по всей длине, поэтому стык должен располагаться в том месте, где практически отсутствует изгибающий момент. С этой целью стык (пластичный шарнир) должен располагаться на определенном расстоянии от опоры, которое составляет 15% от длины пролета, перекрываемого стропилом

Следует учитывать, что расстояние от мауэрлата до промежуточной стропильной опоры отличается от расстояния между этой же опорой и коньком. Это требует использования равнопрочной схемы – необходимо обеспечить одинаковую прочность по всей длине, создание равного прогиба не требуется.

Особые требования к прочности предъявляются к накосным (диагональным) стропилам вальмовых и полувальмовых крыш

. Они превышают по длине стропила боковых скатов и служат опорой для нарожников – укороченных стропильных ног.

Сращивание стропил, при необходимости увеличить их длину, выполняется по следующим технологиям

соединение досок встык;
метод «косой прируб»;
соединение внахлест.

Соединение встык

Метод соединения встык дает возможность нарастить стропильную ногу, используя специальную накладку. Чтобы правильно выполнить соединение, требуется стыкуемые концы досок или бруса отрезать строго под углом 90°. Это позволит предотвратить образования прогиба под нагрузкой в месте стыка торцов стыкуемых стропил.

Срезанные торцы соединяются и закрепляются посредством металлического крепежа либо используются накладки из обрезков доски, устанавливаемые с обеих сторон соединения. Каждая накладка должна быть прибита гвоздями, расположенными в шахматном порядке.

Метод «косого прируба»

Если соединение встык более всего подходит для сращивания стропильных досок, метод косого прируба идеально подходит для увеличения стропильной ноги из бруса большого сечения. Данная технология получила свое название из-за принципа подрезки элементов. Соприкасающиеся концы досок необходимо подрезать под определенным углом.

Обязательно почитайте: Стропильная система односкатной крыши: устройство и крепление

Элементы, выполненные из бруса, плотно стыкуются полученными плоскостями. В месте соединения требуется выполнить сквозное вертикальное отверстие под шпильку или болт

Важно, чтобы диаметр отверстия точно соответствовал диаметру крепежного элемента (12 или 14 мм) или был меньше на 1 мм. В этом случае крепление плотно сидит в древесине и отсутствует люфт, который может создать нагрузку на изгиб

Соединение внахлест

Срастить стропильные доски можно внахлест – это дает возможность создать жесткое соединение. Данный способ удлинения достаточно прост: две доски укладываются друг на друга с нахлестом, длина которого должна составлять не менее одного метра. Соединение досок выполняется при помощи гвоздей – крепежные элементы устанавливаются в шахматном порядке.

Крепление элементов внахлест – наиболее простой способ стыковки наращивания стропильных ног. В этом случае не требуется соблюдать точность подрезки элементов. Вместо гвоздей в качестве крепежа могут применяться шпильки с шайбами и гайками.

Сплачивание досок

Ящики и составные части макетных корпусов производят из раздельных элементов древесины. В данном случае применяются такие виды соединений как сращивание, сплачивание или вязка. Сплачиванием можно назвать стыковку досок по их параметрам: толщина или ширина, у которых волокна древесного материала расположены параллельно. Метод сплачивания в основном применяется для создания громоздких строений.

Для производства цельных лесозаготовок из индивидуальных компонентов используют гвозди, шурупы, клей, нагели, а при сплачивании разъемных заготовок применяют шины и клинья. Часто встречающимся приемом сплачивания считается слияние элементов схлестыванием встык кромками либо пластями. Чем тоньше доска в процессе сплачивания, тем меньше вероятность деформации материала.

В процессе сплачивания важно принимать во внимание размещение годичных слоев на древесине. В сравнении с лесозаготовками, которые соединены кромками, заготовки сплаченные встык пластями значительно устойчивее и буквально не поддаются деформации. Для разъемных корпусов древесный материал сплачивают так, чтобы годичные кольца располагались выпуклой частью к плоскости разъема, а для строения разъемных ящичков маленького размера – в обратном порядке

Сплачивание, выполненное стыковкой доски в фалец и в шпунт, не обеспечит крепкой сбитой линии шва. Данный вид стыкования применяют для выпуска товара без адгезии, применяемый в условиях высокой влажности

Для разъемных корпусов древесный материал сплачивают так, чтобы годичные кольца располагались выпуклой частью к плоскости разъема, а для строения разъемных ящичков маленького размера – в обратном порядке. Сплачивание, выполненное стыковкой доски в фалец и в шпунт, не обеспечит крепкой сбитой линии шва. Данный вид стыкования применяют для выпуска товара без адгезии, применяемый в условиях высокой влажности.

Виды сплачивания:

Сплачивание на гладкую фугу. Доски предварительно фугуют, стыкуют, смазывают клеем, закрепляют фиксаторами до высыхания;
Сплачивание с внедрением добавочных связей. Доски предварительно выравнивают, во фронтонах высверливаются проколы для шпилек. Вбивают скобы для увеличения долговечности;
Сплачивание несущих составляющих. Стыковка досок в половину дерева с накладной частью на площадь стыковки усиливающих планок.

Основные виды соединений деревянных деталей