Деревянные соединения: Соединения деревянных деталей: 11 видов соединений дерева | 5domov.ru

угловые, шиповые видео-инструкция по монтажу своими руками, способы, узлы, фото и цена

Статьи

В этой статье мы сделаем обзор того, какие возможны варианты соединения изделий из дерева. А таких способов превеликое множество, от простого соединения встык до сложнейшего соединения «ласточкин хвост». Важно помнить, что не все их можно выполнить самостоятельно, но лишней нижеизложенная информация точно не будет.

Надежная сцепка — залог прочности и надежности для любой конструкции

Перечисляем допустимые варианты

Все они отличаются своей прочностью и сложностью, к примеру, корпус шкафа собирают фальцевым или стыковым соединением, реже используют совмещение «в паз» или «в ус». А вот для изготовления дверной рамы или панели пригодится мастерство шипового соединения.

Ниже перечислены способы соединения деревянных деталей.

Соединение деталей «встык»

Стыковым совмещением называют закрепление краев. Для этого обыкновенно используют крепежные средства и клей. Но стыковое соединение не очень-то надежное, поэтому его следует упрочнять, что сделать не так уж и сложно.

Крепление «встык» желательно упрочнять металлическим креплением: уголками и саморезами

Такой способ обыкновенно применяют при сборке лицевой рамы шкафа, где прочность не играет важной роли, поскольку части рамы надежно прикрепляются к самому шкафу. Соединение деревянных конструкций «встык» обычно укрепляют ламелями или нагелями, которые способны совместить отдельные части во время склейки.

Скрепление деталей «в ус»

Это совмещение имеет некоторые отличия от предыдущего. При склейке поверхности детали скашиваются под углом 45° по отношению к оси заготовки из дерева. Соединение деревянных деталей «в ус» также необходимо упрочнять с помощью дополнительного крепежа.

К сведению! Обычно такой способ объединения применяют в том случае, когда необходимо соединить два отрезка молдинга в углу.

Упрочнение соединения деталей из древесины

Как уже говорилось выше, упрочнить соединение деревянных брусьев можно с помощью обыкновенных деревянных нагелей. Нагельные укрепления обыкновенно совершают с помощью двух нагелей, вклеенных в один и в другой конец поперечины, в вертикальные стойки, в соответствующие им гнезда. Существует определенная инструкция выполнения таких соединений:

Размечаем гнезда для нагелей:

1. Для четкой разметки, необходимо подлежащие скреплению детали приложить друг к другу.
2. Провести линию карандашом, отмечая места для нагелей.

Нагель представляет собой деревянный шкант различных размеров (используется как для мебели, так и для возведения домов)

3. Продолжить линию на кромку каждой из заготовок, с помощью угольника.
4. Высверливаем гнезда для нагелей:

• Для того чтобы гнездо расположилось ровно посредине деревянной детали, необходимо использовать кондуктор для сверления.
• Чтобы гнездо получилось необходимой глубины, необходимо использовать муфту для стопора.

Совет! Если у вас нет стопорной муфты, можно заменить ее, надев на сверло маленький кусочек пленки.

5. Собираем детали:

• Необходимо нанести на нагель клей и вставить его в соответствующее гнездо первой детали.
• Соединяем детали вместе.
• Зажимаем.
• Оставляем на время, чтобы дать клею высохнуть.

Упрочнение соединения при помощи ламелей

Если сравнивать виды соединений деревянных конструкций, безусловно, выигрывает ламельное объединение. Пусть цена таких соединений будет чуточку выше, зато с ними очень легко и удобно работать.

Ламели – это спрессованное дерево в виде сплющенных шариков. Гнезда для таких шариков вырезают при помощи специальной ламельной машины. При этом отверстие получается идеальной формы. А из-за того, что ламели немного короче, нежели гнездо, совмещение деталей при склеивании получается более точным. Это очень не удобно.

Ламели могут быть и пластиковыми и металлическими

Ламельные скрепления выполняются по следующей инструкции:

1. Определяем местоположение гнезд:

• Отмечаем места для гнезд так же, как делали это в нагелевых креплениях, с той лишь разницей, что упрощается необходимость переноса разметки на кромки.
• Для того чтобы ламели в кромке не проступали на поверхность, заготовка должна быть достаточно широкой.

2. Подбираем ламели необходимого размера.
3. В соответствии с выбранным размером ламели, устанавливаем глубину пропила на ламелевой машине.

Распространенный размер ламелей:

• 0 ламель (самые маленькие).
• 10 ламель (средние).
• 20 ламель (самые большие).

Выбираем гнезда:

• На устойчивой поверхности для работы укрепляем заготовку.
• Совмещаем со сделанными ранее отметками ламелевую машину.
• Выбираем гнездо под ламель.
• Во время бурения держим машину в необходимом положении достаточно крепко.
• Собираем и склеиваем детали из дерева: смазываем клеем кромки и гнезда заготовок, подлежащих совмещению.

Важно! Не следует наносить клей непосредственно на ламели. Высокая прочность такого объединения вызвана тем, что при контакте с клеем ламели разбухают и плотно закрепляются в гнезде. Если первыми смазать ламели они вряд ли смогут поместиться в гнездо.

• После нанесения клея вставляем ламели в соответствующие гнезда.
• Зажимаем заготовки друг с другом.
• Оставляем до полного высыхания клея.

Соединения «в пазы» и «фальцевые»

Способы соединения деревянных брусьев «в пазы» бывают поперечными и продольными. Отличаются они направлением паза в отношении направления волокна древесины.

Крепление «в паз» позволяет избежать изменение угла или отклонения уровня у деталей г-образного соединения

Фальц – это уступ прямоугольной формы на кромке бруса. Скрепление поперечное используют обыкновенно для крепления разделений или полок в шкафу. А продольные применяются при совмещении стандартных держателей и разделителей для деревянных полок, а вот стенки шкафа чаще всего соединяют фальцевым способом.

Деревянные узлы

На производстве деревянных изделий при сборке конструкций используются деревянные узлы соединения. Узлами называют части конструкции в месте объединения нескольких деталей.

Угловые соединения деревянных изделий бывают:

• Торцевые.

Дополнительная стяжка в виде металлических уголков-пластин никогда не помешает

• Угловые Т-образные.
• Боковые.
• Угловые L-образные.
• Крестовидные.
• Ящичные угловые.

Вот так выглядело большинство ящиков, которые изготавливались из натурального дерева

Всего столярные узлы соединения деревянных конструкций насчитывают более двухсот разнообразных вариантов.

Шиповые соединения

Существуют и такие невероятно прочные и надежные соединения на клею, как «шипованные». Шиповые соединения деревянных окон, дверных переплетов, блоков мебели являются одними из самых популярных.

Главным элементом такого объедения является непосредственно шип. Он сводится с проушиной или гнездом: шип–это своеобразный выступ на детали из дерева, а проушина–это паз на конце детали. Естественно, что при совмещении размеры проушины и шипа должны идеально совпадать.

На фото — стандартное скрепление двух деталей с помощью «ласточкиного хвоста»

Длина шипа обыкновенно равна ширине присоединяемой детали.

В зависимости от того, какая толщина у детали, шипы делятся на:

• Одинарные.
• Двойные.
• Тройные.

Интересно! Не всегда при сборке деревянные детали имеют большие размеры, иногда это просто тонкие полоски или палочки. Соединение деревянных палочек пистонами может стать приятной альтернативой клею и нагелям. Особенно, если вы мастерите что-то своими руками.

Выбирание паза на дереворежущем станке

При выбирании паза на специальном дереворежущем станке необходимо использовать направляющую планку. Такой способ подойдет как нельзя лучше для длинного продольного паза. Таким образом, весьма удобно делать пазы для стандартных держателей мебельных полок.

Таким образом, весьма удобно делать пазы для стандартных держателей мебельных полок.

• Как только вы смогли установить глубину резания и отрегулировали планку направления, можно смело прорезать пазы. Так как в этом случае любой продольный паз будет находиться на одинаковом расстоянии с другим пазом на краю заготовки.
• На таком станке можно выбрать и поперечный паз, но чем длиннее деталь, тем труднее будет с ней работать.
• Порядок выбирания пазов: пробный пропил и окончательный пропил.

Выбирание фальца на дереворежущем станке

Эта процедура аналогична выбиранию пазов, различие лишь в том, что придётся дополнить станок вспомогательной направляющей из дерева. Это необходимо для того, чтобы режущий диск имел возможность двигаться вдоль нее.

Самодельное приспособление

Поскольку в этом способе используется рейка для направления, это действие больше подходит для выбирания фальцев в длинных кромках деталей.

Здесь тоже существует определенный порядок:

• Изготовление и последующий монтаж вспомогательной деревянной направляющей.
• Пропил вспомогательный.

Примечание! Лучше всего для направляющей в качестве материала подойдет фанера толщиной 19 мм. Вспомогательная направляющая должна четко соответствовать длине штатной направляющей планки, но при этом быть выше на 10 сантиметров.

Обе направляющие необходимо скрепить шурупами. Затем необходимо установить режущую головку и опустить ее немного ниже поверхности стола, на котором закреплен станок.

• Установка и четкая регулировка режущего металлического диска.
• Выбирание фальцев.

Вывод

Соединение деревянных элементов вышеописанными образами позволит продлить срок службы строения, которое вы запланировали возвести. Изделие, созданное подобным образом, обладает повышенной прочностью, что очень важно для многих конструкций. Надеемся, что вы почерпнули много полезной информации для себя.

В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Соединение деревянных деталей, способы соединения деревянных деталей, инструменты для соединения деревянных деталей

С древних времён, после освоения орудий труда, человек приступил к строительству жилища из дерева. Пройдя эволюцию, человек тысячелетиями продолжает улучшать строительство своего жилища. Конечно современные технологии упростили строительство, дали широкую возможность для фантазии, но основные знания о свойствах деревянных конструкций переходят из поколения в поколонее. Рассмотрим способы соединения деревянных деталей.

Содержание

1. Соединение в торец
2. Соединение в наклад
3. Соединение в полдерева видео
4. Сращивание по длине
5. Соединение в шпунт
6. Соединеие “гнездо-шип”
7. Использование древесины для украшения построек

Рассмотрим способы соединения деревянных деталей, с которыми сталкиваются начинающие мастера. В основном это плотничные соединения, передаваемые из поколения в поколение, эти навыки применяются уже не одно столетие. Прежде чем приступить к соединению древесины, мы подразумеваем, что древесина уже обработана и готова к употреблению.

Первое основное правило, которое следует выполнять при соединении деревянных деталей — тонкую деталь крепят к более толстой.

Наиболее часто встречающиеся способы соединения древесины, которое понадобится при строительстве приусадебных построек бывает нескольких видов.

Соединение в торец

Это один из самых простых способов соединения (сплачивание). При этом способе необходимо как можно  более плотно подогнать поверхности двух соединяемых элементов. Детали плотно прижимают друг к другу и скрепляют при помощи гвоздей или шурупов.

Способ простой, но для получения качества изделия необходимо выполнить несколько условий:

-длина гвоздей должна быть такая, что бы они пройдя через всю толщину первой заготовки, зашли своим острым концом в основу другой детали на глубину равную не менее ⅓ длины гвоздя;

-гвозди не  должны располагаться  на одной линии, а количество их должно быть не менее двух. То есть один из гвоздей смещают от осевой линии вверх, а второй наоборот вниз;

-толщина гвоздей должна быть такова, чтобы при их забивании в древесине не появилась трещина. Избежать появление трещины в древесине поможет предварительное сверление отверстий, причём диаметр сверла должен быть равный 0,7 диаметра гвоздей;

-для получения лучшего качества соединения, соединяемые поверхности предварительно хорошо смазать клеем, причем лучше применять влагостойкий клей, например эпоксидный.

Соединение в наклад

При этом методе, две детали накладываются одна на другую и скрепляются при помощи гвоздей, шурупов или болтов. Деревянные заготовки, при этом способе  соединения, могут размещаться по одной линии или смещаться под определенным углом друг относительно друга. Для того что бы угол соединения заготовок был жестким, необходимо скрепить детали не менее, чем четырьмя гвоздями или шурупами двумя рядами по две штуки в ряду.

Если вы крепите при помощи только двух гвоздей, шурупов или болтов, то располагать их следует по диагонали. Если гвозди будут иметь сквозной выход через обе детали, с последующим загибанием выступающих концов — этот способ соединения значительно увеличит прочность. Соединение в наклад не требует высокой квалификации мастера.

Соединение в полдерева

Этот способ более сложный, он требует уже определенных навыков и более скрупулезного подхода к работе. Для такого соединения, в обеих деревянных заготовках делают выборку древесины на глубину равной половине их толщины, и шириной, равной ширине соединяемых деталей.

Соединять детали в полдерева можно под различными углами.

Важно соблюдать следующее правило:

-чтобы угол выборки на обеих деталях был равным, а ширина обеих выборок строго соответствовала ширине детали. При соблюдении этих условий, детали плотно прилегают к друг другу, а их кромки разместятся в одной плоскости. Скрепляют соединение гвоздями, шурупами  или болтами, а для усиления прочности все так же используют клей. В случае необходимости, такое соединение может быть и частичное. То есть, конец одной из заготовок срезают под определенным углом, а в другой детали выполняют соответствующую выборку. Такое соединение применяется при угловом сплачивание. Оба шипа (выборки) в данном случае подрезают под углом 45 градусов, а стык между ними располагается по диагонали.

Сращивание по длине

Такое сращивание брусков и балок по длине имеет свои особенности.

На примет для вертикальных опор сращивание является простым.

Но совсем другое дело, когда балка или брус в месте сращивания подвержены нагрузкам на изгиб или кручение, в таком случае простым креплением гвоздями или шурупами не обойдёшься.

Сращиваемые детали срезают под углом (в косую накладку) и сжимают болтами. Количество болтов зависит от прилагаемых нагрузок, но их должно быть не менее двух.

Иногда устанавливают дополнительные накладки, например, металлические пластины, лучше с обеих сторон, сверху и снизу, для прочности можно дополнительно скрепить проволокой.

Соединение в шпунт

Такое соединение применяют  при настилке пола или для досок обшивки. Для этого в грани одной доски выполняют шип , а в другой — паз.

При таком сращивании исключаются щели между досками, а сама обшивка приобретает красивый вид . Обработанная соответствующим образом пиломатериалы, поступают в торговую сеть, где их можно приобрести в готовом виде.

Примером таких материалов могут служить половая доска или вагонка.

Соединение “гнездо-шип”

Это одно из самых распространенных соединений деревянных деталей.

Такое соединение обеспечит прочное, жесткое и аккуратное сплачивание.

Само собой разумеется, что оно требует от исполнителя определенных навыков и аккуратности в работе.

При выполнении этого соединения, нужно помнить, что не качественное шиповое соединение не добавит надежности и не будет иметь красивый вид.

Шиповое соединение состоит из паза, выдолбленного или высверленного в одной из деревянных деталей, а так же шипа, выполненного на конце другого, прикрепляемого элемента.

Детали должны иметь одинаковую толщину, но если толщина разная, то гнездо изготавливается в той части, которая более толще, а шип изготавливается во второй, более тонкой части. Соединение выполняют на клею с дополнительным скреплением гвоздями, шурупами. При ввинчивании шурупа нужно помнить, что предварительное сверление облегчит этот процесс. Головку шурупа лучше утаивать, а направляющее отверстие должно составлять ⅔ диаметра шурупа и быть на 6 мм меньше  его длины.

Одним из очень важных условий, является одинаковая влажность соединяемых деталей. Если соединяемые элементы имеют различную влажность, то при высыхании шип уменьшится в размере, что приведет к разрушению всего соединения. Именно поэтому соединяемые детали должны иметь одинаковую влажность, близкую к условиям эксплуатации . Для наружных конструкций влажность должна находится в пределах 30-25%.

Использование древесины для украшения построек.

Выбор древесины.

В резьбе для выполнения больших поделок с крупными элементами нередко используют древесину хвойных пород, как основную. Они доступны, а полосатая текстура может быть обыграна в орнаментах.

В качестве фона для накладной и прорезной резьбы , используется пихта.

Ценным материалом является кедр, его мягкая, с красивой текстурой и приятным желто-розовым или светло-розовым цветом ядра древесина. Древесина легко режется, мало растрескивается при усушке и устойчива к гниению.

Древесина груши используется для высокохудожественных деталей резьбы, так как она прочна и мало коробится от атмосферных воздействий.

Тополь, древесина очень мягкая и легкая — используется для изготовления резной декоративной колонны или фоновых щитов для крепления накладной резьбы.

Для изготовления цепочек из круглых колец хорошо использовать древесину яблони. Эту древесину используют в небольших поделках, в накладной резьбе. При этом используются пружинистые свойства яблони.

Так же используется древесина липы. Очень легкая, хорошо строгается, отлично сверлится и шлифуется.

Резьба из дуба трудоемка в изготовлении из-за его твердости.

Но дуб не боится влаги, не коробится. Изделия из натуральной древесины очень красивы, но бъют по карману. Для снижения стоимости изделия применяется шпонирование. Например, двери шпонированные выполняются , по заказу клиента, «под дуб». Получаем красивые двери, внешне схожи с натуральными, но по цене намного ниже.

Наобилее интересные варианты по теме соединение деревянных деталей, способы соединения деревянных деталей, инструменты для соединения деревянных деталей.

CE Center – Варианты соединений для каркасных и тяжелых 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 с цельными 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, обыкновенный гвоздь, цилиндрический стержень, 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 увеличить 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 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 поперечные 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.

Срезные соединители , иногда называемые соединителями подшипников, обычно используются для восприятия более тяжелых нагрузок. Они включают разрезные кольца, срезные пластины и зубчатые срезные пластины. Обычно они изготавливаются из чугуна или легких металлов и способны передавать нагрузку исключительно за счет сопротивления скольжению и 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 стандартные типы готовых металлических соединителей, 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.

Расчетные 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 таким образом, 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 потенциальных проблем

Надрезы

Хотя надрезы являются важным методом в традиционном столярном деле и могут потребоваться в полевых условиях по ряду причин, любые надрезы или отверстия, которые не выполнены должным образом или отличаются от утвержденных чертежей , может значительно снизить пропускную способность даже правильно спроектированного элемента. NDS содержит рекомендации по надрезу, 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 проектировщики должны предусмотреть завинчивание стягивающего винта или самореза на расстоянии 6–8 дюймов от подшипника, идущего вверх за нейтральную ось. В случае образования трещины шуруп будет препятствовать ее продвижению по всей длине балки и будет действовать как поперечное армирование.

Воздействие влаги

Древесина расширяется и сжимается в результате изменений ее равновесного содержания влаги (ЭМС). 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 между балками: Для подвесок балок крепежные элементы, расположенные в 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.)

Другая 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. Обеспечьте приток воздуха и сушку, например, детализировав дренажные отверстия или прорези в соединителях коробчатого типа или оставив зазор не менее ½ дюйма между деревом и бетоном или каменной конструкцией.

Фото: Crescent Communities

Crescent Terminus, Atlanta, Ga.
Архитектор: Лорд Эк Сарджент

Решения по проектированию соединений для деревянных каркасных конструкций

Решения по проектированию соединений для деревянных каркасных конструкций

Этот курс одобрен AIA (1 HSW/LU) и ICC (0.10 CEU).
Надлежащая конструкция и спецификация соединения важны для конструктивных характеристик и удобства эксплуатации любой конструкции с деревянным каркасом. Специалист по инженерной древесине APA Роберт Кусерк, PE, представляет Решения для проектирования соединений для деревянных каркасных конструкций,  часовая презентация, посвященная конструкции соединения деревянных элементов, включая распространенные типы крепежа и их расчетные значения. На вебинаре также объясняется ортотропная природа древесины и ее роль в конструкции соединений, товарные и специальные соединители, использование стальных соединителей в конструкции деревянного каркаса, а также методы проектирования эффективных, прочных и соответствующих нормам соединений. Примечание. Не переходите на YouTube, если вам требуется сертификат. Загружаемый сертификат об окончании доступен только в том случае, если этот веб-семинар просмотрен на этой веб-странице полностью после прохождения короткого теста и вопросника.

Действительно ли древесина наиболее слаба в радиальном направлении? Вы можете уточнить?

При проектировании соединений учитываются только два направления: параллельно волокнам и перпендикулярно волокнам вместо параллельного, тангенциального и радиального. Как правило, соединения наиболее прочны, когда они ориентированы параллельно волокнам. Когда соединения ориентированы иначе, чем параллельно волокнам, нецелесообразно определять, нагружает ли соединение деревянный элемент в тангенциальном или радиальном направлении; поэтому NDS объединяет эти два направления как «перпендикулярные зерну».

Если можно, сообщите, пожалуйста, о конструкции соединения бруса с брусом с помощью деревянных дюбелей.

Проектирование с помощью деревянных колышков выходит за рамки этой презентации.

Если вы заинтересованы в проектировании таких соединений, обратитесь в Гильдию производителей деревянных каркасов для получения более подробной информации от Совета инженеров по деревянным каркасам.

Было упомянуто, что нельзя использовать клей при сборке стен или крыши. Это касается и плоских крыш?

APA не рекомендует использовать клей для крепления стеновых или кровельных обшивок к каркасу, так как это может привести к тому, что обшивка конструкционных панелей из сухого дерева окажется слишком жесткой и не сможет расшириться под воздействием влаги. Чрезмерное ограничение панелей может увеличить вероятность их коробления из плоскости. При попытке сделать это сверьтесь с рекомендациями производителя клея.

Также обратите внимание , что не рекомендуется склеивать стены, работающие на сдвиг, в сейсмических районах, поскольку соединения с механическим креплением обеспечивают определенный уровень пластичности, в то время как соединения с более жесткими панелями этого не делают.

Похоже, что прибивание панелей будет препятствовать удлинению или усадке панели. Правильный?

Верно, крепление панели играет определенную роль в сдерживании движения деревянной конструкционной панели. Панели с пометкой «Размеры для интервалов» изготавливаются с длиной и шириной немного меньше, чем традиционные номинальные длина и ширина. Это облегчает правильное расстояние между панелями во время строительства, чтобы компенсировать естественное расширение панели, которое происходит, когда панель акклиматизируется к строительным или эксплуатационным условиям влажности. Более плотные схемы забивания гвоздей могут сдерживать расширение панели, увеличивая вероятность коробления панели. Обратитесь к Совету строителя: предотвращение коробления с помощью надлежащего расстояния, форма M300, для получения дополнительной информации о потере устойчивости панели.

Должен ли соединитель иметь место для расширения, и если да, то сколько?

Как правило, для клееных балок гнездо соединителя на 1/8 дюйма шире ширины балки, чтобы обеспечить рост балки. Для конструкционных композитных пиломатериалов посадочные места подвески обычно варьируются от 1/8 до 1/4 дюйма шире, чем ширина балки.

Как насчет деревянных балок, опирающихся непосредственно на бетонные колонны, не подвергающихся воздействию погодных условий? Потребуется ли модернизация?

Для пояснения: Раздел 2304.12 Международного строительного кодекса 2015 г. требует, чтобы древесина, обработанная консервантом, или натурально прочная древесина для элементов, поддерживаемых наружные фундаментные стены. Это требование существует потому, что пористая природа бетона позволяет влаге мигрировать через фундамент к деревянной балке.

Балки, опирающиеся на «сухие» бетонные колонны, не подверженные атмосферным воздействиям, не подвержены одинаковому движению влаги. Ключевое слово здесь — «сухой». Специалист по проектированию должен оценить конкретную среду, чтобы определить, требуется ли модернизация.

Каков типичный коэффициент снижения грузоподъемности для подвесов, устанавливаемых на лицевой стороне, над обшивкой или гипсокартоном?

Для торцевых подвесов, устанавливаемых на деревянную обшивку, нет понижающего коэффициента, так как у вас есть прямое соединение подвеса с деревом. Тем не менее, при установке торцевой или верхней вешалки на гипсокартон инженер должен учитывать, что гипсокартон не имеет таких же характеристик, как древесина. У производителей вешалок есть вешалки, специально предназначенные для этого применения.

Можно ли делать надрезы на клееных балках? Меня беспокоит расслоение.

Да, клееные балки можно надрезать. См. Детали соединения клееного бруса, рисунок 1C, в котором подробно описаны требования к нижней выемке клееных балок на опоре. Внутренние надрезы не допускаются, так как клееные балки имеют ламинирование по краям балок разного качества, поэтому критерий надрезов NDS не подходит. Дополнительную информацию также можно найти в Техническом примечании: Надрезы и сверление в полевых условиях балок из клееного бруса, Форма S560.

Можно ли использовать винты в режиме растяжения при гравитационной нагрузке?

Да, в разделе 12 NDS по крепежным изделиям на дюбелях рассматривается конструкция крепежных изделий, включая винты, на выходе, которые могут быть использованы для проектирования соединения с помощью болтов на растяжение.

Не могли бы вы привести пример использования перевернутых подвесок для консольных балок или подвесок перевернутой фермы?

Принцип установки перевернутой подвески не сильно отличается от установки обычной подвески.

При проектировании соединения проектировщик должен учитывать все нагрузки и загружения, включая нагрузки на чередующиеся пролеты, которые могут привести к восходящей или нисходящей реакции на конце элемента. В любом случае соединение должно быть рассчитано на нагрузку в каждом направлении.

Производители вешалок, как правило, указывают грузоподъемность своих вешалок вниз и вверх. Обратите внимание на соответствующие факторы продолжительности нагрузки, которые, возможно, необходимо учитывать при выборе подвески.

Шурупы различаются по мощности и правильности установки. Считаете ли вы, что следует использовать болты с запаздыванием, когда можно установить сквозные болты (для балок из ламината)?

Шурупы с затяжкой требуют дополнительных мер при установке, таких как вводные отверстия во избежание расщепления, и подробно описаны в разделе 12. 1.4 NDS.

При условии, что стягивающий винт установлен правильно, проблем быть не должно, и они допустимы. Тем не менее, использование винтов с запаздыванием или сквозных болтов является индивидуальным выбором проектировщика.

Какова цель строительных норм и правил, в которых говорится, что стойки или колонны должны быть естественными прочными, если только: а) не поддерживаются бетонным пирсом или металлическим пьедесталом, выступающим не менее чем на 1 дюйм над плитой или настилом? Указывает ли это на высоту 1 дюйм либо из стали, либо из бетона, либо между ними и деревом находится «непроницаемый для влаги барьер»?

Этот вопрос относится к Международному строительному кодексу, раздел 2304.12.2.2. быть установлен на пароизоляции, на стальном или бетонном постаменте, который находится не менее чем на 1 дюйм выше соседней бетонной плиты или на 8 дюймов выше открытой земли. Если столб соответствует этим критериям, он не нуждается в обработке давлением или естественной прочности материал Проектирование деревянного каркаса для долговечности — WCD 6 от AWC — хороший справочный документ, содержащий дополнительные сведения об этом требовании.

Будет ли вебинар для NDS 2018 с ASCE 7-16 и новым RSRS для кровли/обшивки?

В настоящее время мы рассматриваем изменения в NDS 2018 для включения в эту презентацию. Тем временем доступно много хороших статей, в которых обсуждаются изменения в NDS, в том числе гвозди с кольцевым стержнем обшивки крыши (RSRS). Статья, опубликованная в журнале Structure, Изменения в Национальной спецификации проектирования (NDS) 2018 года для деревянных конструкций могут служить хорошим временным справочным материалом.

Могут ли винты привести к тому, что обшивка пола оторвется от каркаса пола?

Важно выбрать правильный винт. Во-первых, обратите внимание, что шурупы для гипсокартона не следует использовать для структурного соединения. APA рекомендует выбирать шурупы по дереву с размером, равным или превышающим рекомендуемый гвоздь, с стержнем без резьбы под головкой шурупа.

Кроме того, существует множество фирменных винтов, предназначенных специально для этой цели.