Способы крепления деревянных конструкций между собой

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.

Для стыковки элементов применяются не только разные методы, но и разные дополнительные приспособления

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.

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

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.

Соединение по ширине: а) плоская фуга, б) четверть, в) рейка, г) и д) гребень, е) ласточкин хвост.

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.

Соединение на гребень

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.

Схема склейки на ус

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

Прямой и косой накладные замки

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.

Варианты угловых соединений

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.

Схемы вертикального наращивания: а)-б) впритык, в)-д) вполдерева, е) косым прирубом, ж) накладкой

• 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.

Источник

Основные виды соединений деревянных деталей

Надежность и эстетика сложных конструкций из дерева во многом зависит от правильного выбора способа соединения ее составных частей. Особенно это актуально для каркасных изделий, несущих конструкций, где параметры безопасности выходят на передний план.

Качественное соединение деревянных деталей – залог долговечности, основа привлекательного вида изделия, показатель мастерства и профессионализма плотника и столяра.

Выбор вида соединения

Вообще, видов соединений деревянных заготовок существует огромное количество, поэтому рассказать можно только о некоторых из них, наиболее распространенных.

Одним из самых простых способов нарастить деревянную деталь (брус, бревно, доску), увеличить ее ширину является торцевое соединение. Существует несколько вариантов его реализации. Часто применяют простой и функциональный метод в половину толщины (вполдерева). В зависимости от предполагаемой нагрузки на деталь срез может быть ровным или косым. В отдельных случаях стык укрепляют с помощью фигурных вырезов – замков. Данный тип соединения препятствует растяжению, скручиванию, изгибу. Так сращивают брус между собой с целью удлинения.

Создание объемных рам или деревянных каркасов требует надежных соединений под различными углами. В этом случае рационально использовать соединение типа шип-паз или шип-проушина. Узлы в месте стыка деталей выдерживают нагрузку смещения, изгиба и сжатия. Если конструкции необходима высокая стойкость на разрыв, вырезы делают трапециевидной формы.

Дополнительные связи каркасных изделий, придающие жесткость конструкции, реализуют с помощью Т-образных или крестообразных соединений. Основная нагрузка на стыках – сжатие, смещение и разрыв. В особых случаях конструкцию дополнительно усиливают металлическими уголками, шурупами или гвоздями.

Для соединения досок между собой в коробчатые конструкции под прямым углом удобно использовать специальный ящичный паз. Как понятно из названия, данный способ часто применяют для создания объемных конструкций, в том числе ящиков для мебели. Качественно изготовленный ящичный стык выглядит монолитно, имеет привлекательный вид и выдерживает внушительные нагрузки. При создании деревянной мебели часто используют соединение на шкантах, нагелях и домино (когда паз имеет продолговатую форму, в отличие от круглого шканта).

Шиповое соединение (шип-паз)

Самым простым и одним из самых надежных является соединение шип-паз. Оно широко применяется в столярном деле. Подобным способом собирают в единое целое деревянные детали оконных рам, изготавливают самые различные детали корпусной мебели, листы фанеры. Суть данного способа состоит в том, что на торце одной соединяемой детали делают шип, который вставляется в паз другой детали и фиксируется в нем.

Для работы удобно использовать специальный ламельный фрезер, за неимением такового можно обойтись простым ручным инструментом. Понадобится:

• ручная обушковая пила с мелким зубом;
• электрическая или ручная дрель;
• несколько стамесок разной ширины;
• наждачная бумага;
• измерительный инструмент, угольник и карандаш.

Сначала размечают заготовки. Параметры шипа и паза зависят от параметров деревянных деталей и конфигурации изделия, тем не менее стоит учитывать несколько общих рекомендаций.

Важно! Толщина шипа должна составлять примерно треть толщины детали, ширина – 70-80% ширины, длина должна равняться толщине соединяемой заготовки.

Параметры паза также должны соответствовать этим критериям. В любом случае важно следить за тем, чтобы размеры шипа и паза совпадали. Детали должны соединяться легко, без нажима, но не выпадать под собственным весом. Не должно быть люфтов, щелей и перекоса.

Первым вырезают паз, такая последовательность вызвана тем, что шип гораздо проще подгонять под паз, чем наоборот. С помощью пилы делают пропилы, лишнюю древесину удаляют с помощью дрели, дно паза и стенки выравнивают стамесками.

Далее делают шип. Брусок зажимают в тиски и ручной ножовкой удаляют лишнюю древесину. До требуемых размеров шип доводят с помощью стамесок и шлифовальной шкурки.

В большинстве случаев для фиксации деталей достаточно одного лишь столярного клея, обеспечить максимум прочности помогут шурупы или гвозди.

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.

Как сделать поперечное соединение

Одним из самых простых является поперечное соединение. Оно отличается простотой изготовления, овладеть его премудростями может даже начинающий плотник. Работа выполняется в следующем порядке:

• делается разметка. Соединяемые детали накладывают друг на друга. С помощью линейки прочерчивают линию среза. Рейсмусом наносят разметку по толщине;
• первая деталь зажимается в тиски. Ручной пилой, аккуратно, по линиям делается распил до пометки, оставленной рейсмусом. Заготовка поворачивается. Делается второй пропил;
• заготовку вынимают из тисков. С помощью острой стамески и деревянного молотка-киянки удаляют часть древесины между пропилами;
• обрабатывают вторую деталь;
• плоскости выравнивают с помощью наждачной бумаги или абразивного бруска.

Теперь можно стыковать деревянные заготовки. Соединение должно быть плотным, без люфтов и зазоров. Если изделие будет неразъемным, стыки промазывают столярным клеем, конструкция дополнительно усиливается шурупами.

Формирование углов на ус

Одним из лучших способов создания углов различных объемных изделий является стык на ус. Он позволяет создать монолитную конструкцию, скрыть волокна торца, тем самым обеспечить привлекательный вид. Этот способ подходит для самых разнообразных изделий, но чаще всего применяется для изготовления рамок и деталей корпусной мебели.

Для создания соединения в каждой из деревянных деталей делают пропилы под углом, равным половине угла, под которым встречаются заготовки. Чаще всего этот угол прямой, следовательно, запилы выполняют под 45 градусов, тем не менее угол может варьироваться в широких пределах. Работы выполняют по следующему алгоритму.

Вначале размечают детали. Важно не забывать, что разметка выполняется по длинной стороне, в противном случае можно не угадать с размерами.

На кромках, которые будут соединены, проводят линию под требуемым углом. Комбинированным угольником разметку переносят на каждую сторону заготовки. Затем выполняют распил, для которого лучше использовать электрическую торцовую пилу, но можно работать и ручным инструментом. Работая ножовкой, важно контролировать угол среза, нелишним будет воспользоваться бруском в качестве направляющей.

Готовые детали прикладывают друг к другу, проверяя точность подгонки. Неровности придется сгладить ручным рубанком, довести угол с помощью шлифовальной шкурки. На обе поверхности наносится столярный клей, и с помощью струбцин изделие фиксируется. Дополнительной прочности можно добиться с помощью гвоздиков. Работая молотком, важно контролировать силу удара, чтобы заготовки не сдвинулись.

Особо ответственные соединения усиливают с помощью брусков, которые вклеивают во внутренний угол. Стык, который не будет виден, можно дополнительно укрепить металлическим угольником.

В результате качественно выполненной работы получится идеальный шов. Если же образовалась небольшая щель, то ее можно скрыть, расправив прилегающие волокна древесины с помощью гладкой цилиндрической поверхности. Для этого подойдет стержень обычной отвертки.

Шип в проушину

Угловые и тавровые (пример: Т-образное соединение оконной рамы) пересечения удобно выполнять методом шип-гребень в проушину. В данном случае проушину делают в торце вертикальной детали, пропилы под шип – в горизонтальной ее составляющей.

Работа начинается с разметки проушины. Толщина заготовки делится на три. Тонкой ножовкой делают пропилы на глубину, равную ширине другой заготовки. С помощью стамесок удаляют лишнюю древесину, стенки проушины выравнивают наждачной бумагой.

Размечают вторую заготовку. Ширина шипа должна быть равна ширине первой заготовки, толщина равняться толщине шипа. Пропилы выполняют ручной ножовкой, тщательно контролируют глубину и угол наклона. Лишнее снимают стамеской.

Окончательную доводку по толщине выполняют с помощью наждачной бумаги. Детали должны соединяться с легким усилием и не распадаться под собственным весом.

Шип в гнездо

Более сложным соединением является способ шип в гнездо. Оно требует большего мастерства, но отличается гораздо более высокой надежностью и долговечностью. Сфера использования та же, что и в предыдущем случае, а именно – Т-образные стыки. Отличие данного метода заключается в том, что шип делается в торце вертикальной детали, в теле горизонтальной выпиливается гнездо.

Это одно из самых распространенных мебельных соединений. Различают соединение со сквозным шипом и с глухим. Отличие состоит в том, что в первом случае вырезается сквозное гнездо, во втором прорезь делается на определенную глубину.

Особенности японского столярного соединения

Небывалых высот столярного искусства достигли японские мастера. Используя традиционные техники, комбинируя различные типы соединений, они создают точные и надежные стыки без применения гвоздей и прочего крепежа. Стыковка различных деревянных деталей выполняется исключительно благодаря силе трения.

В основе надежности данных соединений лежит точный срез. Идеально подогнанные линии замков на обеих сопрягаемых деталях позволяют создать соединение с безукоризненной точностью. Сложные конфигурации замков требуют большого опыта, знаний и умения владеть инструментом, но при желании всему этому можно научиться.

Сплачивание досок

Качественная древесина стоит дорого, купить хорошую доску с необходимыми параметрами не всегда возможно, да не всегда и нужно. Чтобы сделать, к примеру, столешницу, вовсе необязательно искать доску шириной в стол, обладая навыками столярного дела, можно создать идеальное деревянное полотно с необходимыми параметрами.

Вариантов сплачивания много. Широко распространена доска с шипом и пазом, так называемая вагонка. Она позволяет создавать ровные деревянные поверхности большой площади. Часто используется упрощенный ее вариант – доска со стыком в четверть.

Сплачивание на гладкую фугу (встык)

Самый простой способ, не требующий дополнительных элементов. Боковые грани досок фугуют, лучше делать это попарно, зажимая обе соседние доски в тиски и одновременно обрабатывая их. Такая обработка создаст точную поверхность, на которой неровности одной доски будут компенсироваться неровностями другой. Обе доски промазывают клеем и фиксируют до полного его застывания.

С использованием дополнительных связей

Данный способ дает более надежную конструкцию, при этом не отличается особой сложностью. Доски для него также выравнивают, но в соединяемых торцах проделывают симметричные отверстия для установки шкантов или шпилек. Возможно усиление полученного полотна с помощью вбиваемых металлических скоб. Конечно, скобы вбивают с внутренней стороны изделия.

Сплачивание несущих элементов

Удлинить (нарастить) доску, являющуюся частью несущей конструкции можно несколькими способами. Самый простой и самый надежный – соединение вполдерева с последующей накладкой на место соединения усиливающих планок. Некритичные участки можно усилить с помощью фанеры.

Этот же способ используют и для сочленения досок под различными углами. Точно выполненные разрезы сочленяемых деталей позволяют обойтись и без усиливающих накладок, достаточно закрепить доски в месте стыка шурупами.

Виды углового соединения для бруса

Отдельно стоит упомянуть о соединении бруса или бревна при изготовлении сруба для дома или иной постройки. Данная технология строительства используется веками, качественно уложенные бревна гарантируют зданию долгую службу.

Выделяют два основных вида углового соединения при постройке сруба:

• без остатка (в лапу);
• с остатком (в чашу).

Рубка без остатка означает, что уложенные бревна сформируют ровный угол, их концы не будут выступать за пределы строения, отдельная его разновидность – теплый угол. Рубка с остатком, в свою очередь, означает, что по углам здания сформируется переплетение из выступающих торцов. Второй способ более затратный в плане количества материала, но здание лучше сохраняет тепло и более устойчиво.

Существуют различные способы соединения деталей из дерева, умение определить оптимальный для того или иного вида работ позволит значительно разнообразить ассортимент изделий, которые может изготовить мастер. Правильно выбранный способ обеспечит привлекательный внешний вид изделию и гарантирует надежность объемной конструкции.

Источник