Основные способы соединения бруса по углам: обзор технологий

Содержание:

Построить стены бани или дома из бруса – дело довольно-таки простое. Но для этого нужно хорошо знать, каким образом соединять брус по углам. В статье мы подробно расскажем обо всех существующих способах.

Каким должно быть соединение бруса по углам?

Соединение бруса по углам должно соответствовать некоторым требованиям. Среди них:

• Прочность. Брус закрепляется под давлением от собственного веса, массы кровли и перекрытий. Поэтому соединения должны быть устойчивыми. Со временем дерево деформируется, что обязательно нужно учитывать.
• Герметичность. Очень важно оградить места соединений от внешней среды. Это поможет сделать их более долговечными.

Кроме того, соединения бруса по углам должны быть эстетичными, технологичными и экономичными. Поэтому стоит заранее узнать все важные моменты по состыковке. Это поможет и сэкономить денежные средства, и продлит долговечность конструкции.

Виды соединения бруса в углах

Всего существует 2 вида угловых соединений: с остатком и без остатка. Все они обладают определенными конструктивными особенностями, о которых мы расскажем более подробно.

Угол с остатком

Соединение бруса на угол с остатком называют по-разному: «в чашку», «в облако», «угол с перерубами». Оно представляет собой углы, бревна в которых брус выходит за пределы стены. Состыковка происходит за счет пазов: на первом бревне делают надпил по ширине по габаритам следующего.

Чтобы повысить прочность возводимой конструкции, лучше использовать 4-стороннее соединение бруса. В таком случае надпилы делают с четырех сторон, а брусья располагают поперечно друг над другом. Для обеспечения дополнительной герметичности используют джутовый утеплитель или льняную паклю.

Соединение стыков брусьев методом угла с остатком очень надежно. Оно не требует дополнительной фиксации. Верх давит на низ, за счет чего смещение элементов невозможно даже при колебании земли. Такой метод технологичен и удобен, ведь заготовить пазы на брусьях можно заранее. Далее останется лишь правильно соединить их. К недостаткам соединения брусьев углом с остатком можно отнести:

• На торцах со временем появляются трещины, которые требуют дополнительной обработки.
• Из-за усыхания и усадки брусьев в углах появляются щели, из-за чего дом может продуваться и промерзать.
• Перерасход материала. Необходимая длина брусьев должна быть гораздо больше, чем параметры самого дома.
• Выпирающие торцы дома создают определенные ограничения при будущей отделке дома.

Метод соединения	Описание	Комментарий
В чашу	Самый простой метод соединения. В брусьях делаются углубления, на которые ставятся следующие .	Дешевый способ, однако со временем появляются щели.
В курдюк	Это более продвинутый способ «в чащу». Брус насаживается на углубление с выступающим элементом.	Не смещается, обеспечивается надежное соединение. Однако умельцев, которые смогут выполнить такую работу, мало.
В охряп	Такой способ предполагает наличие чаши и сверху, и снизу.	Очень сложный метод соединения, найди мастера для его выполнения практически невозможно.

Угол без остатка

Чтобы сэкономить строительный материал, целесообразно выбирать метод угла без остатка. Он идеально подходит для небольших домов, когда можно избежать соединения по длине бруса. Дома, построенные методом угла без остатка, надежны, вода не попадает в узел, их очень легко обшивать вагонкой или сайдингом.

Название метода	Описание	Комментарии
Соединение встык	Самый простой способ соединения. Брусья стыкуются и закрепляются скобой.	Метод прост и дешев в исполнении. Из-за дыр, которые появляются в углах, дом становится холодным и его нужно обогревать.
Коренной шип	Часто его называют «теплый угол». На брусьях делаются стыки и штыки, которые стыкуются между собой.	С таким методом брусья практически не смещаются. Однако со временем появляются щели, через которые проходит холод.
Вполдерева вставной шип	Усовершенствованный «теплый угол». В строительстве домов используется нечасто из-за сложности технологического процесса.	Дома, построенные таким методом, не продуваются, они очень надежны. При этом способ в строительстве очень дорогостоящий.
Ласточкин хвост	Традиционный способ соединения. На брусьях делаются зеркальные углубления, которые стыкуются паз в паз.	В таком случае брусья плотно прилегают к друг другу, щели практически не появляются. Однако в производстве метод достаточно дорогостоящий.

Чтобы избежать сквозняков и промерзания, необходимо уделить внимание утеплению. Для теплоизоляции лучше всего использовать льноджутовое полотно, которое практически не восприимчиво к влаге. От использования войлока, пакли, мха лучше отказаться.

Брус, в отличие от бревна, имеет прямоугольное сечение. Во время дождя швы намокают, вода по ним стекает очень долго. Только с помощью льняного полотна удается быстро испарить воду.

Чтобы выполнить качественное соединение бруса по углам, необходимо обеспечить максимальную точность при запиливании стыков. Делать это лучше всего при помощи электроинструмента, например, ручного фрезера. Только так удастся обеспечить высокое качество реза, а также соблюдение всех размеров для дома из бруса. Вручную вырезать паз очень сложно, сделать это сможет только профессиональный плотник.

Материалы по теме

Способы соединения бруса: старинные и современные приемы

Лучшие инструменты для дома по приемлемой цене (ссылка)
Древесина уже много веков, или даже тысячелетий, используется людьми при строительстве. Сначала простые бревна, затем брусья и доски – эти деревянные изделия широко применялись и продолжают применяться при возведении различных построек. Одним из самых распространенных изделий из дерева является брус. Этот материал используется и в основных строительных элементах, и в различных дополнительных конструкциях. А как осуществить соединение бруса, какие существуют варианты?

Проводим наращивание

Способы соединения бруса существуют различные. Так как этот материал используется уже давно, то и подобных видов великое множество. При этом некоторые старинные способы считаются более эффективными и надежными, чем их более современные собратья.

Виды соединения бруса отличаются по принципам исполнения, месту использования, прочности и ряду других параметров. Например, очень часто необходимо увеличить длину используемого материала. Если длина стены или другой конструкции гораздо больше размеров изначального бруса, то его необходимо нарастить.

Для выполнения подобной операции проводятся следующие действия:

• на торце одного бруса делается место для посадки;
• конец второго бруса вырезается выступ, который по форме должен подходить к посадочному месту первого;
• после этого проводится стыковка обоих брусьев. Для надежности место соединения дополнительно закрепляется металлической скобой или гвоздями достаточной длины.

Конструкций таких замков существует очень много. Каждый мастер выбирает свой вариант. Самыми популярными считаются прямые и косые накладные замки. Такие способы проверены веками, и заслужено считаются самыми надежными. Прямой или косой стык может легко выдержать даже сильные нагрузки.

Некоторые специалисты используют соединение типа «в полдерева». На стыковочных торцах брусьев проделывается выпил до половины их толщины. Затем они соединяются и фиксируются скобами, пластинами или гвоздями.

Но такой способ стыковки считается не очень надежным и долговечным. Метод «в полдерева» больше подходит при стыковке углов.

Соединение в углах

Чтобы избежать наращивание по длине брусьев, можно выбрать материал достаточной длины. Но вот построить дом без углов – это невозможно. Поэтому брусья чаще всего соединяются под углом. Тут существует множество вариантов, среди наиболее распространенных можно назвать следующие:

• соединение встык;
• использование шпонок;
• применение коренных шипов;
• в полдерева;
• соединение «ласточкин хвост».

Все эти способы соединения бруса довольно распространены, являются надежными и проверенными. О некоторых, например, ласточкин хвост, многие слышали, о других знают только профессионалы. Расскажем о том, как провести соединение бруса этими методами.

Соединение бруса «встык» применяется для строительства хозяйственных построек

Первый метод, который применяется при строительстве деревянного дома – это соединение встык.  Это самый простой способ сделать стыковку в углах. Достаточно плотно пригнать концы брусьев друг к другу и закрепить их при помощи шипованных стальных пластин.

Не стоит думать, что такое соединение брусьев в углах будет ненадежным. Тут все зависит от мастерства плотника. Если имеется достаточный опыт, то стык может простоять неподвижно многие десятилетия, главное, идеально подогнать торцы.

Хотя способ встык считается самым быстрым, при строительстве его выбирают редко. Дело в том, что через такой угол уходит много тепла. Во время зимы вы много потеряете на отоплении. Именно поэтому встык брусья в углах соединяются только в хозяйственных постройках.

Более прочная разновидность соединения брусьев встык является метод с использованием шпонок. Такой способ позволяет значительно упрочнить место стыка. В специальные пазы плотно подогнанных брусьев вставляется шпонка. Она может быть выполнена в разных вариантах – поперечная, продольная или косая. Последняя разновидность шпонки считается самой надежной, но и самой трудной в исполнении.

Соединение бруса в теплый угол, или говоря по «научному» в коренной шип, — считается наиболее распространенным при строительстве дома. Такой тип стыковки не пропускает тепло, надежен и долговечен.

Принцип такого стыка в следующем:

• на торце одного бруса выпиливается паз. Старайтесь, чтобы выпил не попал на место сучков. В этом случае паз будет легче сделать;
• на другом брусе делается шип или лапу. Размеры такого «выступа» должны совпадать с размерами паза на предыдущем брусе. Лапу так же как и паз делают на участке без сучьев;
• при строительстве лапу и паз совмещают и тем самым делают прочное угловое соединение.

Довольно часто, для такого типа соединения, используют не только паз и лапу (шип). Для прочности стыковки и устойчивости всей конструкции между рядами брусьев забивают деревянный нагель (шпонку). Такое дополнительное крепление не дает горизонтальным рядам двигаться между собой.

Соединить между собой брусья в углах можно и при помощи сцепки, которая носит название «в полдерева».

соединение бруса в полдерева

Такой способ придуман давно и довольно широко используется до сих пор. Соединение бруса в полдерева производится следующим образом:

• на одном конце бруса делается пропил до половины его толщины;
• на другом брусе делается такой же пропил, но с другой стороны конца;
• при возведении угла эти пропилы соединяются, и получается прочный стык.

Для увеличения надежности соединения здесь, так же как и в предыдущем варианте, часто применяют деревянные нагели или шпонки. Лучше их делать так, чтобы одного элемента хватило для соединения более двух рядов брусьев.

Выбрать варианты вы можете самостоятельно, но многие специалисты порекомендуют использовать соединение под названием «ласточкин хвост». Такой вариант создания угла из бревен поможет удерживать тепло в доме, ведь он считается наиболее теплым. Ласточкин хвост может использовать при соединении профилированного бруса или обычного.

Стык типа ласточкин хвост схож по своему принципу с соединением коренным шипом. Здесь так же, как и в предыдущем варианте, в одном брусе пропиливается паз, а в другом шип (выступ). Разница только в геометрической форме таких вырезов. И шип, и паз имеют трапециевидную форму. Такая особенность позволяет создавать более надежное соединение, которое практически не пропускает воздушные массы (а значит и тепло из дома).

Создаем Т-образное соединение

При строительстве деревянного дома из бруса часто необходимо сделать Т-образное соединение. Это случается, если вам нужно выстроить капитальную внутреннюю перегородку. Для такого соединения можно использовать следующие типы:

• замочного паза на вставном шипе;
• прямого паза на коренном шипе;
• симметричным трапециевидным шипом – глухим сковороднем;
• симметричного трапециевидного шипа – сковородня;
• прямоугольного трапециевидного шипа – полусковордня.

Все эти типы соединения выполняются в одной последовательности. С торца бруса, из которого будет строиться перегородка, вырезается шип в том виде, который соответствует выбранному вами типу стыка. А в стенке делается паз соответствующей формы и размеров. Далее, брус для перегородки просто вставляется в паз и фиксируется.

Способы Т-образного соединения бруса

Как видно способов, соединить два бруса при строительстве деревянного, дома довольно много. Выбрать есть из чего. Но, какой бы тип соединения вы ни выбрали, важно все делать аккуратно, и с предварительной разметкой. Конечно, если у вас имеется достаточный опыт в плотницких работах, то все пазы и шипы вы сможете сделать «на глаз», но зачастую таких навыков мало у кого есть.

Сегодня дома из дерева только набирают былую популярность, отсюда и настоящих мастеров мало. Поэтому лучше все заранее разметить и только после этого браться за инструмент. В этом случае стыки бруса будут получаться надежными и долговечными, а значит, и ваш дом (или любое другое строение) простоит намного дольше.

В предложенном видео вы наглядно увидите как сделать три основных соединения бруса: наращивание по длине, «ласточкин хвост» и Т-образное соединение.

Столярные изделия из деревянного каркаса | Соединения стоек и балок

Что такое деревянные каркасные столярные изделия?

Столярные изделия — это способ, которым бревна скрепляются вместе для образования деревянного каркаса или столба и конструкции. Столярные изделия могут быть традиционными — из пазов и шипов, скрепленных деревянными колышками, или могут использоваться стальные соединения, скрепляющие древесину вместе. Он может быть простым или сложным. Простые рамы стоек и балок могут использовать соединения внахлест, в то время как деревянные рамы будут использовать различные пазы, шипы, ласточкины хвосты и плечи. В конструкции Heavy Timber используются балки и косоуры, которые соединяются болтами и косынками, или традиционные деревянные столярные изделия с помощью штифтов и ласточкиных хвостов.

Элемент, который в наибольшей степени определяет деревянный каркас, — это качество, целостность и прочность соединений, скрепляющих балки. Правильно сделанный стык будет оставаться герметичным на протяжении поколений. Все деревянные балки будут сжиматься и растрескиваться по мере высыхания, поскольку это часть уникальной природы зданий с деревянным каркасом, но столярные изделия должны учитывать эти естественные движения древесины и оставаться на месте и оставаться прочными с течением времени.

Варианты столярных изделий варьируются от традиционных цельнодеревянных соединений до деревянных соединений со стальными пластинами и болтами. Наши традиционные соединения скрепляются вместе с помощью 1-дюймовых штифтов из твердой древесины, при этом геометрия самого соединения несет структурную нагрузку, а штифты удерживают соединение на месте. Когда пролеты больше 16 футов, часто требуется сталь, чтобы соответствовать строительным нормам, но она может быть скрыта или открыта в зависимости от предпочтений владельца. Когда нагрузки чрезвычайно велики или когда этого требует эстетика, мы используем тяжелые стальные пластины, стержни и болты. Все наши соединения проходят внутреннюю инженерию, чтобы подтвердить их прочность и целостность.

Традиционная столярка

Традиционные столярные изделия — это классический способ соединения бревен в стоечно-балочных и деревянных каркасных конструкциях. Балки обрезаются, чтобы иметь пазы и шипы, которые закрепляются штифтами из твердой древесины.

Стальные соединители

Стальные соединительные пластины используются для увеличения прочности балки, чтобы балки могли выдерживать очень большие структурные нагрузки. Они также придают каркасу характер, поскольку придают дереву вид, напоминающий то, что можно найти в старом фабричном здании.

Столярные изделия из дерева и стали

В традиционные соединения может добавляться сталь для повышения прочности или по эстетическим соображениям.

Почтовые базы

Основания для стоек — это места, где деревянные балки привязываются к фундаменту или полу. Существует множество способов создания основания для стоек. Какой бы ни была конструкция, важно, чтобы дно основания было сухим и хорошо дренированным.

Натяжные стяжки

Примером использования стальной стяжки является нижний пояс фермы. В качестве нижнего пояса стальной анкерный стержень обеспечивает дополнительную структурную поддержку (выдерживает натяжение и предотвращает изгиб стен), придавая ферме ощущение открытости и легкости.

Деревянные балки и прогоны

Деревянные прогоны и балки образуют каркас крыши и пола в зданиях с деревянным каркасом.

Контактный телефон

Компания Vermont Timber Works работает уже более 26 лет не просто так. Клиенты доверяют нам, чтобы воплотить их мечту в реальность и сделать это правильно. Позвоните нам по телефону (802) 886-1917 или свяжитесь с нами онлайн сегодня. Вы получите прекрасное обслуживание клиентов, конкурентоспособные цены и постоянное внимание к деталям от начала до конца.

Инженерный центр — Варианты соединения каркасно-деревянных зданий

Типы соединений

В деревянных зданиях используются два основных типа соединений: механические и столярные (иногда называемые столярными). В рамках этих категорий существует множество вариаций и, следовательно, широкий спектр вариантов, позволяющих приспособить практически любой дизайн здания.

Механические соединения

Механические соединения, используемые в деревянных зданиях, можно разделить на три основные категории: дюбель, металлические соединительные пластины со встроенными зубьями и срезные. Существует также ряд фирменных соединений, сочетающих в себе характеристики каждого из этих типов.

Photos: Josh Partee Photography

Радиатор, спроектированный Path Architecture, является одним из первых пятиэтажных офисных зданий с деревянным каркасом, построенных в Портленде, штат Орегон, с начала 1900-х годов. Для соединений балок из клееного бруса использовались сборные стальные ковшовые соединители с болтами.

На этой диаграмме показаны 10 гвоздей, обозначенных как 10d, и каждый с потенциально разными характеристиками. Таким образом, указание гвоздя 10d не ясно.

Крепеж дюбельный. Деревянные элементы, соединенные с помощью дюбелей, вероятно, являются наиболее распространенным типом механического соединения, поскольку они эффективно передают нагрузки, а также относительно просты и эффективны в установке. Они бывают разных форм, и их прочностные характеристики можно рассчитать, используя Национальную спецификацию проектирования® (NDS) для деревянного строительства. Гвозди обычно используются при относительно небольших нагрузках, например, в многоквартирных домах и небольших коммерческих зданиях. Вместо гвоздей можно использовать скобы, но необходимо определить эквивалентную мощность, поскольку NDS не публикует проектные значения для скоб. Винты могут быть более подходящими, чем гвозди, в определенных условиях (например, при воздействии влаги), поскольку они имеют меньшую склонность к ослаблению и, как правило, имеют высокое сопротивление отрыву от ветра при сильном ветре. Деревянные заклепки представляют собой высокопрочный дюбельный крепеж, используемый в сочетании со специально изготовленными металлическими пластинами.

Соединения с дюбелями передают усилие между элементами за счет комбинации опоры на дюбель и изгиба дюбеля.

• Гвозди бывают разных типов (например, коробчатый гвоздь, обычный гвоздь, стержень катка, грузило, кулер), а также несколько пеннивейтов (в таблице NDS указаны от 6 до 60 пенсов). Существуют также фирменные гвозди, уникальные для конкретных производителей. Из-за разнообразия доступных гвоздей следует указывать пеннивейт, тип, диаметр и длину.

Для напольных покрытий APA – Ассоциация производителей инженерной древесины рекомендует использовать систему с клеевыми гвоздями, как описано в Руководстве по конструкции из инженерной древесины. В этой системе клей используется для прикрепления обшивки к несущему элементу, будь то древесина или двутавровая балка, чтобы свести к минимуму скрипы и повысить жесткость за счет действия Т-образной балки. Все гвозди должны быть завершены до того, как клей схватится. Склеивание не рекомендуется для приклеивания обшивки стен или крыши к каркасу, поскольку это приводит к снижению пластичности. Хотя клеи могут использоваться в категориях сейсмостойкости A, B и C с уменьшенным значением R=1,5, их использование запрещено в категориях сейсмостойкости D, E и F.

• Расчетные значения болтов приведены в таблице NDS для пяти диаметров (½ дюйма, 5/8 дюйма, ¾ дюйма, 7/8 дюйма и 1 дюйм). Диаметры более 1 дюйма не допускаются, так как они могут вызвать локальные напряжения в деревянном элементе, которые могут вызвать расщепление или другие разрушения древесины. Болты вставляются в предварительно просверленные отверстия на 1⁄32–1⁄16 дюйма больше, чем диаметр болта. Распространенной ошибкой является отсутствие достаточного места для установки гаек или затягивания с помощью гаечного ключа или другого динамометрического устройства.
• Винты с затяжкой обычно используются, когда невозможно использовать гайку, как это требуется для болтов, или когда требуется возможность извлечения. Их вставляют в заранее просверленные отверстия. Зазор для стержня (нерезьбовая часть стягивающего шурупа) должен быть того же диаметра, что и стержень, в то время как ведущее отверстие для резьбовой части составляет переменный процент от диаметра стержня в зависимости от удельного веса древесины. Поскольку винты с запаздыванием могут иметь полную резьбу, NDS предполагает довольно консервативные расчетные значения, основанные на меньшем «корневом» диаметре крепежного изделия. Более высокие боковые нагрузки для стягивающих винтов можно рассчитать, если проектировщик сможет обеспечить достаточное удаление резьбы от плоскости сдвига. Для получения дополнительной информации см. публикацию Американского совета по дереву (AWC) «Применение технического отчета 12 для винтовых соединений с запаздыванием», пособие по проектированию № 1.
• Заклепки для дерева представляют собой высокопрочные стальные гвозди, обычно оцинкованные горячим способом, с уплощенным овальным сечением стержня и клиновидной головкой. При вбивании в предварительно просверленную стальную пластину в древесину конические головки плотно вклиниваются в отверстия. Заклепки должны забиваться так, чтобы их длинная ось была параллельна волокнам древесины. Отличный способ распределения нагрузки с помощью нескольких креплений, их можно использовать в качестве альтернативы большому количеству болтов, в результате чего соединение становится более пластичным и упругим.

Современные соединения с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяют выполнять соединения с высокой точностью. Это особенно полезно при изготовлении соединений на больших элементах сложной формы.

Металлические соединительные пластины со встроенными несколькими рядами зубьев частично проникают в деревянные элементы и используются в основном в сборных легких деревянных фермах. Благодаря этим соединениям нагрузки передаются вблизи поверхности деревянного элемента.

Соединители на сдвиг , иногда называемые соединителями подшипников, обычно используются для восприятия более тяжелых нагрузок. Они включают в себя разрезные кольца, срезные пластины и зубчатые срезные пластины. Обычно они изготавливаются из чугуна или легких металлов и способны передавать нагрузку исключительно за счет несущей способности и сопротивления сдвигу древесины в направлении, параллельном или перпендикулярном волокнам. Их можно использовать для соединения дерева с деревянными элементами или дерева со сталью, они могут быть скрытыми или видимыми.

Профилированные с помощью специальных инструментов разрезные кольца обычно вставляются в круглую канавку на стороне соединения деревянных элементов. Разрез в стальных кольцах позволяет зазору в кольце закрываться или открываться, если деревянные элементы сжимаются или набухают, чтобы деревянные элементы и разрезное кольцо оставались в контакте. Через центр устанавливается болт, скрепляющий узел соединения. В соединениях с противорежущими пластинами канавки должны быть прецизионно обработаны специальными инструментами, которые углубляют древесину, чтобы пластины прилегали заподлицо с поверхностью. Как правило, пластины сдвига и соединения с разъемными кольцами имеют режимы хрупкого разрушения древесины, и их следует избегать в конструкциях, расположенных в регионах с высокой сейсмической активностью, если только проектировщик не применяет эластичный сейсмический расчет.

Собственные соединения. Некоторые из самых инновационных систем подключения являются патентованными, то есть производятся исключительно одним производителем или разработаны специально для одного здания. В последние годы в этой области наблюдается значительный рост: соединительные системы и продукты, разработанные для использования в более крупных и сложных зданиях, разработаны с учетом экономических, эстетических и экологических преимуществ древесины.

Соединения несущего каркаса, изготовленные по индивидуальному заказу, например, обеспечивают неразъемное соединение между двумя элементами каркаса. Как правило, они состоят из гнутой или сварной стали, несущей нагрузку от опорного элемента (через непосредственную опору) к опорному элементу (за счет подвесного фланцевого подшипника, сдвига крепежа или их комбинации).

Готовые металлические соединители обычно используются во всех типах деревянных конструкций. Традиционные крепежные элементы, такие как гвозди, болты и заклепки, а также типовые предварительно спроектированные металлические соединители, такие как металлические подвесы, надежны и широко используются, но имеют некоторые ограничения в больших многоэтажных зданиях, которые призваны преодолеть новые запатентованные системы. . Новые системы, например, часто скрыты, что делает их огнестойкими, если они находятся достаточно ниже поверхности дерева. Они могут быть разработаны для использования в нескольких экземплярах без снижения прочности древесины, и они могут быть более жесткими или более гибкими, в зависимости от применения.

Одним из примеров запатентованного продукта, который становится широко используемым, особенно в конструкциях из поперечно-клееного бруса (CLT) и клееного бруса (см. врезку на стр. 8), является самонарезающий или самосверлящий шуруп. Ряд производителей в Северной Америке, Европе и Японии производят их с различными характеристиками, формами и размерами. Они имеют повышенную твердость для более высокой боковой нагрузки и выпускаются с различной грузоподъемностью для различных применений. Основное преимущество заключается в том, что их можно забивать в дерево без направляющих отверстий, используя обычную ручную дрель. Это снижает риск ошибок в полевых условиях и повышает эффективность и надежность.

Готовые соединители производятся производителями компонентов, которые имеют исчерпывающие каталоги продукции, подходящей для различных областей применения. Категории, в дополнение к ранее упомянутым, включают каркасные анкеры, прижимные устройства, ремни и стяжки. Многие компоненты изготавливаются из формованного листового металла, толщина которого увеличивается по мере увеличения нагрузки. Конкретные требования к гвоздям и креплениям предоставляются производителями и должны неукоснительно соблюдаться для разработки
полная пропускная способность подключения.

Справочные проектные значения для механических соединений приведены в различных источниках. NDS содержит эталонные расчетные значения для соединений типа дюбелей, таких как гвозди, болты, шурупы, шурупы для дерева, разрезные кольца, срезные пластины, пробойные болты, пробойные штифты и деревянные заклепки. Расчетные значения для запатентованных соединителей приведены в отчетах об оценке кода.

Столярные изделия

Традиционные столярные соединения (также известные как столярные соединения) обычно создаются путем вырезания пазов, отверстий и выступов в соединенных элементах, чтобы они сцеплялись, например, с помощью врезных/шиповых и косых соединений. В этих типах соединений силы в принципе передаются на сжатие/подшипник. Блокированные соединения под напряжением требуют деревянных или металлических штифтов или ключей для предотвращения разъединения. Натяжные соединения часто сводятся к минимуму, а в некоторых случаях для обеспечения лучшего соединения предусмотрены металлические хомуты и болты, в основном для длиннопролетных ферм крыши в исторических постройках. В правильно спроектированном соединении столярных изделий имеется достаточная блокировка, затяжка соединений и трение из-за собственного веса и дополнительной поддержки стен, контрфорсов и соседних зданий для расчета как гравитационных, так и боковых сил, связанных с ветром или сейсмическими явлениями.

Столярные соединения довольно распространены в одноэтажных домах, коммерческих и рекреационных сооружениях, но редко используются в современных многоэтажных тяжелых деревянных зданиях. Одна из причин заключается в том, что эти соединительные системы требуют высокоразвитых навыков, которыми обычно обладают только опытные плотники. Такие соединения также трудоемки, что делает их нерентабельными для промышленного производства.

Хотя столярные детали могут быть изготовлены с большой скоростью и точностью с использованием технологии числового программного управления (ЧПУ), этот подход не так широко используется в Северной Америке, как в Японии и Западной Европе. Здесь механические соединения преобладают прежде всего потому, что их можно сделать без дорогостоящего оборудования и относительно легко собрать на месте.

Одним из преимуществ столярных соединений является то, что они часто полностью изготавливаются из дерева. Если соединение подвергается воздействию влаги и высыхания, изменение размеров деревянных деталей будет аналогичным. В соединении древесина/сталь, подвергающемся одинаковой влажности/сушке, между древесиной и сталью могут быть разные изменения.

Фото: Gensler, награда WoodWorks Wood Design Award 2015, Мэтью Миллман. Фотография

В аэропорту Джексон-Хоул в Джексоне, штат Вайоминг, встроенные стальные ножевые пластины со структурными винтами обеспечивают передачу нагрузки в местах соединения раскоса с балкой.

Предотвращение возможных проблем

Надрезы

Хотя надрезы являются важным методом в традиционном столярном деле и могут потребоваться в полевых условиях по ряду причин, любые надрезы или отверстия, выполненные ненадлежащим образом или отклоняющиеся от утвержденных чертежей , может значительно снизить пропускную способность даже правильно спроектированного элемента. NDS содержит рекомендации по нарезанию надрезов, а деревообрабатывающая промышленность выпустила обширные технические примечания с рекомендациями, касающимися размеров надрезов, подходящих для различных материалов. Например, для клееного бруса зазубрины на концах ограничены 1/10 глубины элемента или 3 дюймами, в зависимости от того, что меньше. При использовании насечки конструкторы должны предусмотреть завинчивание стягивающего винта или самореза на расстоянии 6–8 дюймов от подшипника, проходящего мимо нейтральной оси. В случае образования трещины шуруп будет препятствовать ее продвижению по всей длине балки и будет действовать как поперечное армирование.

Влияние влажности

Древесина расширяется и сжимается в результате изменений ее равновесного содержания влаги (ЕМС). Расширение в направлении, параллельном волокнам деревянного элемента, минимально; однако изменение направления, перпендикулярного волокнам, может быть значительным и должно учитываться при проектировании и детализации соединения. Общее практическое правило заключается в том, что древесина испытывает 1%-ное изменение в радиальном или тангенциальном направлении на каждые 4%-е изменение содержания влаги. Номинальный размер 2×12, например, может уменьшить глубину за счет усадки чуть менее чем на ¼ дюйма при изменении ЭМС с 18% до 10%. При проектировании соединений важно спроектировать и детализировать соединение таким образом, чтобы усадка элемента не ограничивалась. В противном случае усадка деревянного элемента может вызвать чрезмерное растяжение, перпендикулярное волокнам, и может произойти расщепление. Конкретные проблемы, связанные с усадкой, включают:

Соединение балки с колонной: Непрерывные боковые пластины на всю глубину могут вызвать проблемы, поскольку они препятствуют усадке древесины и могут вызвать расщепление. Решение: Меньшие прерывистые боковые пластины передают силы и позволяют древесине двигаться.

Соединения балок: Для подвесок балок крепежные элементы, расположенные ближе к верхней части поддерживаемой балки, могут ограничить усадку древесины и вызвать расщепление. Решение: Крепежи, расположенные в нижней части поддерживаемой балки, могут свести к минимуму последствия усадки, а верхние выступы обеспечивают боковое ограничение.

Соединения балки со стеной: Если болты расположены высоко на балке или высоко и низко, натяжение, перпендикулярное напряжению волокон, может привести к расщеплению. Решение: болты в нижней части балки, предпочтительно с прорезями, учитывают усадку древесины. (Доступны различные готовые соединения с предварительно просверленными отверстиями.)

Еще одна проблема, связанная с влагой, — открытые торцевые зерна. Это может привести к растрескиванию и возможному гниению даже в климате с малым количеством осадков. Решения: Перенаправить поток воды вокруг соединения. Используйте обработанные консервантом или натуральные устойчивые к гниению изделия из дерева. (Если используется древесина, обработанная консервантом, ее необходимо применять после всех распилов в полевых условиях.) Используйте торцевые заглушки и оклады.