Соединение углов и крепление бруса между собой

Для долговечной эксплуатации дома, а также для того, чтобы он оставался уютным и теплым, необходимо при возведении соблюдать все установленные ГОСТы и нормы.

Особенности креплений

Нагель из дерева – это главный элемент крепления бруса между собой при строительстве домов из бруса.

Выбирая компанию, которая будет вам строить дом, обращайте внимание на тот момент, как она будет проводить фиксирование венцов между собой, – используя нагели или гвозди. Уверенно можно сказать, что компании, которые применяют гвозди – не являются профильными специалистами в области строительства домов.

Нагель из дерева – это достаточно прочный, к тому же, натуральный, элемент крепления, используется специалистами с древних времен. Можно вспомнить множество красивых старинных деревянных домов, которые были собраны без использования гвоздей, и это даст нам понимание того, каким профессионализмом должен обладать современный строитель, собирающий дом с помощью нагелей.

Нагель (шкант) необходимо устанавливать в заранее подготовленное место (просверленное), чтобы в дальнейшем не произошло сдвигов соединенных брусьев.

Производятся они из твердых пород древесины (береза (чаще всего), дуб и бук). Сечение может быть круглым или квадратным.

Для того чтобы в дальнейшем при усадке дома соединяемые брусья не стали зависать, при возведении дома из бруса нагель утапливают. Применение гвоздей не позволяет дому полноценно усаживаться, материал начинает зависать и образуются щели.

Установка нагелей

• Устанавливать нагели необходимо последовательно. Сначала нужно нанести метки на брус. Это делается с целью исключения попадания следующего ряда нагелей на предыдущий, расстояние между которыекоторыми нужно рассчитывать по требованиям СНиПа. Сверлить отверстия необходимо в вертикальном положении! При этом используя сверло диаметром, равным диаметру шканта.
  
• Соединять брус можно “в обло” (с остатком) или “в лапу”, «теплый угол» (без остатка). По всей длине между брусьями нужно прокладывать теплоизолирующий материал. Это может быть пакля, войлок или джут.
  
• Скрепляя брус в угол “с остатком”, вы выбираете прочное соединение, которое мало продувается и не требует дополнительного фиксирования. Прочность обеспечивается также за счет пазов в верхней и нижней частях бруса. Чтобы углы не подвергались продуванию вообще, а также для исключения “мостиков холода”, углы можно проконопатить.
  
• Также возможно скрепление по типу “теплый угол”. Оно полностью защищает от воздействия ветра. При этом на внутренней поверхности бруса нужно вырубить коренной шип. В брусе, укладывающемся перпендикулярно, сделать паз, и вставить друг в друга. В следующих рядах идет аналогичное чередование.
  
• Существует тип крепления – “ласточкин хвост”. Это соединение косым или прямым шипом. Косой шип не дает возможность углам расходиться, также он применяется с целью наращивания материала, ведь бывают проекты домов из строганного бруса, где длина стен может достигать более пятнадцати метров.
  

В этой статье мы попытались вам объяснить особенности строительства деревянных домов, надеемся, вы не доверите возведение дома вашей мечты некомпетентным застройщикам!

20.03.2023

Строительство бани — способы соединения бруса в углах и по длине

Требования к соединениям бруса и бревен между собой

Соединение бруса при строительстве бани

При строительстве бани брус (либо бревна) можно соединять между собой в углах и продольно. Угловое соединение бруса используется при возведении всей конструкции капитальных стен, а также при монтаже перегородок в бане.

Продольное соединение бруса используется в том случае, если длины материала не хватает на возведение одной стены (к примеру, стена бани должна быть длиной 6 метров, а брус 4-метровый).

К продольному и угловому соединению бруса предъявляются следующие требования:

• Короб бани должен быть герметичным с внешней и внутренней стороны
• Конструкция бани должна быть устойчивой
• Теплопотери постройки должны быть минимальными

Это главные требования к соединению бруса и бревен между собой. Так же следует отметить, что в зависимости от ваших навыков работы по дереву необходимо правильно выбрать способ соединения, т.к. существуют прочные, но сложные виды углового крепления материала, которые вам могут быть не под силу.

Способы соединения оцилиндрованных бревен в срубе

Так как традиционным материалом изготовления деревянной бани является оцилиндрованное бревно, то  сначала рассмотрим способы соединения бревен в срубе.

Существует два основных способа соединения бревен в срубе: с остатком и без остатка. Первый вариант предполагает использование более длинных бревен, чем требуется для возведения бани. Остатки бревен (обычно они составляют по 20 см с каждого конца) предназначены для того, что бы защитить углы бани от негативного воздействия ветра и атмосферных остатков. Соединение бревен с остатком делает конструкцию бани более устойчивой, но в то же время себестоимость строительства бани значительно увеличивается (из-за повышенного расхода материалов).

При соединении бревен в срубе без остатка углы бани остаются ровными. В этом случае баня может подвергаться поражению ветром и дождем, но в то же время строительство бани будет менее затратным и проблематичным.

Обращаем ваше внимание на то, что со стороны дизайна бани, выигрышнее смотрится баня, углы которой выполнены способом соединения бревен с остатком.

Угловое соединение бревен с остатком

Существует три вида соединения бревен с остатком:

• Соединение «в обло»
• Соединение «в охлоп»
• Соединение «в хряп»

Рассмотрим каждый вид соединения бревен подробно.

Соединение бревен «в обло»

Наиболее простым и популярным способом соединения бревен с остатком является соединение «в обло», которое так же принято называть соединением «в чашу». Все что нужно, это в верхней части бревна вырезать специальный паз, который будет «седлом» для следующего венца.

В свою очередь соединение бревен «в обло» так же имеет несколько вариантов соединения, а именно:

• Соединение бревен в «полдерева»
• Соединение бревен «заоваленным гребнем»
• Соединение бревен в «курдюк»

Наглядно увидеть варианты соединения бревен «в обло» вы можете на данном шаблоне:

Соединение бревен «в обло»

Соединение бревен «в полдерева» является наиболее простым способом углового соединения бревен «в обло». Помимо поперечно вырезанной чаши в нижнем венце бани, необходимо дополнительно выстругать еще и продольный паз под укладку вышележащего бревна.  Что бы крепление было плотным и герметичным, в чашу и вдоль продольного паза рекомендуется уложить материал для

конопатки сруба (джут, мох либо льноватин).

Соединение бревен типа «заоваленный гребень» имеет сходство с соединение бревен «в полдерева». Отличие в месте выреза продольного паза. Если в первом случае паз делался сверху бревна, то в данном случае этот паз вырезается снизу. Помимо паза необходимо так же вырезать поперечную чашу, в которой обязательно предусматривается выступ под паз (как показано на картинке). Преимущество соединения «заоваленным гребнем» заключается в более надежном соединении бревен и более тщательной герметизации стыков.

Ну и последний вариант соединения бревен «в обло» — крепление углов «в курдюк». Данный вид соединения является модернизированным вариантом соединения «заоваленным гребнем».

Помимо поперечной чаши и продольной канавки, необходимо вырезать специальные выступы внутри чаши, которые обеспечат максимально надежное соединение бревен в углах.

Следует отметить, что любой из вариантов соединения бревен при строительстве бани можно дополнить нагельным соединением.       Нагель представляет собой цилиндрическую шпонку из прочного сорта древесины. Устанавливает нагель вертикально между двумя венцами в заранее вырезанный паз. Нагельное соединение делает конструкцию бани более устойчивой.

Соединение бревен «в охлоп»

Соединение бревен «в охлоп»

Соединение бревен между собой «в охлоп» принято так же называть соединением «сибирская чаша». Технологию соединения бревен «в охлоп» мы описывать не будем, т.к. она полностью идентична технологии соединения «в полдерева». Единственное отличие – место вырезки чаши в венце. Если в первом случае мы рассматривали вырез чаши в верхней части венца, то в данном случае чаша вырезается снизу бревна (как показано на шаблоне).

Соединение бревен «в охряп»

Соединение бревен «в охряп»

Ну и последний способ соединения бревен с остатком – соединение «в охряп». В данном случае технология схожа с технологией соединения бревен «в охлоп», но только дополнительно верхние и нижние пазы бревна оборудуются небольшими выемками (примерно ¼ диаметра бревна). Эта модернизация делает конструкцию бани еще более герметичной и устойчивой.

Следует обратить внимание на то, что соединение бревен «в охряп» является плавным переходом от соединения бревен с остатком к соединению бревен без остатка.

Соединение бревен без остатка

Как мы уже говорили, соединение бревен без остатка позволяет значительно снизить затраты на возведение бани, но в то же время делает конструкцию менее герметичной.

Соединение бревен без остатка так же принято называть соединением бревен «в лапу». Технология соединения «в лапу» является аналогичной соединению бревен «в охряп», только в этом случае бревна не выступают за угол.

Существует два варианта соединения бревен без остатка: лапа с присеком и ласточкин хвост.

Угловое соединение бревен лапой с присеком представляет собой сложную систему пазов, которые способствуют надежной фиксации венцов между собой. Наглядно увидеть вырезы пазов и шипов вы можете на данном шаблоне:

Соединение бревен без остатка

Рядом с  соединением бревен лапой с присеком представлено соединение бревен по технологии «ласточкин хвост». Данный вид соединения является более простым, но в то же время весьма эффективным, т.к. шипы с наклонными гранями обеспечивают расклинивание соединения, вследствие чего повышается устойчивость конструкции.

Т-образное соединение бревен

Т-образное соединение бревен

Помимо углового соединения бревен при строительстве бани используется и Т-образное соединение. Данный вид соединения применяют при создании перегородок в бане. Технология Т-образного соединения бревен так же осуществляется по принципу соединения «ласточкин хвост». Наглядно увидеть процесс крепления бревен вы можете на данном шаблоне:

Способы соединения бруса

Как и в случае с оцилиндрованными бревнами, брус может соединяться с остатком и без остатка. Рассмотрим нюансы соединения бруса при строительстве бани.

Соединение бруса с остатком

Соединение бруса с остатком

При соединении бруса с остатком используется только технология соединения «в обло».

Следует отметить, что соединение бруса «в обло» имеет три основных вариации:

• Одностороннее соединение бруса
• Двухстороннее соединение бруса
• Четырехстороннее соединение бруса

Одностороннее соединение бруса

Двухстороннее соединение бруса

Четырехстороннее соединение бруса

Простейшим соединением бруса с остатком является одностороннее соединение. В этом случае в верхней части бруса выпиливается поперечный паз, шириной, которая равна ширине бруса.

Более надежное соединение бруса представлено двухсторонним соединением.  В этом случае пазы вырезаются не только в верхней части бруса, но и в нижней. Глубина паза должна составлять ¼ высоты бруса.

Ну и наиболее сложным и эффективным соединением бруса с остатком является четырехстороннее соединение. В этом случае пазы, как вы понимаете, выпиливаются со всех четырех сторон бруса. Хотя данный вид соединения наиболее трудоемкий, плотность прилегания материала друг к другу будет наивысшей.

Соединение бруса без остатка

Соединение профилированного бруса без остатка применяют реже, т.к. надежность данного соединения значительно ниже, чем соединения бруса «в обло».

Несмотря на это технологий соединения бруса без остатка множество, наиболее популярными считаются:

• Соединение встык
• Соединение на шпонках
• Соединение на коренных шипах

 

Наиболее простым и ненадежным является соединение бруса встык. В этом случае пиломатериал просто укладывается торцами друг к другу и надежно крепится гвоздями либо скобами. Как вы понимаете, надежность соединения будет зависеть от того, насколько ровные торцы и насколько плотно они укладываются. Конструкция бани, собранная при помощи соединения бруса встык будет подвергаться поражению атмосферными осадками, а так же деформациям вследствие нагрузок всего веса бани. При строительстве легкой садовой постройки (к примеру,

хозблока), данный вид соединения можно использовать, но для бани этот вариант совсем неприемлем.

Соединение встык

Соединение бруса на шпонках более предпочтительный вариант для строительства бани своими руками. В данном случае в торцах брусков вырезается паз под деревянную шпонку.  После этого бруски укладываются встык и дополнительно крепятся шпонками (как показано на шаблоне).

Соединение бруса на шпонках и коренном шипе

Следует обратить внимание на то, что шпонку можно устанавливать не только строго вертикально, но и горизонтально, а так же накось. Чаще всего используют первый вариант расположения шпонки, т.к. он наиболее простой.

Ну и последний вариант соединения бруса без остатка – соединение на коренных шипах. Этот способ так же пользуется популярностью среди строителей из-за относительно высокой устойчивости конструкции, по сравнению с другими способами.  Для того что бы закрепить бруски с помощью коренных шипов, необходимо в одном бруске вырезать специальный шип, а во втором паз (как показано на шаблоне).  Обращаем внимание на то, что данный вариант соединения бруса без остатка рекомендуется дополнить нагельным соединением, а так же уплотнением стыка джутом.

Предоставляем вашему вниманию технологию расчета креплений при соединении бруса без остатка:

Расчет пазов при соединении бруса без остатка

Так же следует отметить, что при расчете размеров пазов необходимо делать вертикальный паз немного глубже и шире шипа, что бы во время вертикальной усадки бани крепежные узлы не повредились.

Т-образное соединение бруса

Т-образное соединение бруса

При строительстве бани из профилированного бруса существует необходимость в создании перегородок.  Создание Т-образного соединения в брусках более простое, чем вырез пазов в бревне.

Существует 4 варианта Т-образного соединения бруса, а именно:

• Создание замочного паза на вставном шипе
• Создание симметричного трапециевидного шипа в брусе (соединение сковороднем)
• Создание прямоугольного трапециевидного шипа в брусе (соединение полусковороднем)
• Создание прямого паза на коренном шипе

Описывать мы данные способы не будем, т.к. они похожи с теми, которые были представлены выше. Предоставляем вашему вниманию схемы Т-образного соединения бруса при строительстве бани:

Продольное соединение бруса

Продольное соединение бруса

Как мы уже говорили, при строительстве бани используют не только угловое соединение пиломатериалов, но и продольное. Чаще всего продольное соединение пиломатериалов используют при строительстве бани из бруса.

Существует 4 варианта продольного соединения бруса:

• Соединение «в полдерева»
• Соединением продольным шипом на шпонках
• Соединение продольным коренным шипом
• Соединение косым замком

Соединение « в полдерева» наиболее ненадежное, т.к. данный способ соединения подразумевает вырезку пазов в половину высоты бруска и дальнейшее крепление брусков гвоздями. Понятное дело, что в данном случае герметичность бани будет небольшая, а углы под весом бани со временем начнут деформироваться.

Продольное соединение бруса в полдерева

Продольное соединение шипом на шпонках является более надежным способом соединения бруса по длине. Технология создания паза аналогична угловому соединению бруса на шпонках.

Технология продольного соединения бруса коренным шипом так же аналогична угловому соединению бруса коренным шипом, так что нет смысла заново рассказывать сущность способа.

Ну и наиболее трудоемкое и качественное соединение бруса по длине является создание косого замка. На шаблоне вы можете увидеть, что собой представляет косой замок. Обращаем ваше внимание на то, что создание косого замка требует хороших навыков работы по дереву, т.к. при плохом прилегании пазов друг к другу устойчивость и герметичность конструкции будут недостаточно хорошими, что особо важно при строительстве бани своими руками.

Видео-урок соединение бруса при строительстве бани

Способы  углового соединения бруса

Как выпилить паз в бревне

Соединение бруса по длине

Рекомендуем так же ознакомиться со статьей: самостоятельный выбор вагонки для бани!

Столярные изделия из деревянного каркаса | Соединения стоек и балок

Что такое деревянные каркасные столярные изделия?

Столярные изделия — это способ, которым бревна скрепляются вместе, образуя деревянный каркас или столб и являясь конструкцией. 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.

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 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 их вес, 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 пиломатериал или двутавровая балка, чтобы минимизировать 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 требуется для болтов, или когда требуется возможность извлечения. Их вставляют в заранее просверленные отверстия. Зазор для стержня (нерезьбовая часть стягивающего шурупа) должен иметь такой же диаметр, 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 многорядными зубьями 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, срезные пластины 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 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, выполненные ненадлежащим образом или отклоняющиеся 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.

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 предварительно спроектированные соединения с предварительно просверленными прорезями.)

Еще одна проблема, связанная с влажностью, — открытые торцевые волокна. 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.