Способы крепления бруса между собой

В процессе строительства зданий из бруса, бревна в деревянном домостроении или сборке конструкций из досок, брусьев, балок различного профиля и сечений в каркасном строительстве, необходимо максимально плотно и качественно сплотить стыки соединяемых деталей друг с другом, устранив любые зазоры между деталями уже на этапе сборки, строительства деревянного дома.

Способы крепления бруса

В строительстве зданий и сооружений из древесины применяются различные крепежные элементы при возведении стеновых конструкций деревянных зданий из бревна естественной сушки или бруса, обрезного, профилированного или клееного. Для соединения бруса между собой по высоте можно использовать такие соединительные элементы, как деревянные нагели, гвозди, шпонки, шурупы, коренной шип, скобы, металлические резьбовые шпильки. Они оставляют конструкцию в «свободном» состоянии, так как усушка уменьшает детали в размерах сечения и заложенные природой в древесине силы проявляются в виде деформаций, коробления деталей, формирующих спиральное сворачивание. Это справедливо как для бруса с квадратным сечением, так и с сечением любой другой формы.

В результате этого образуются зазоры стыков (щели), через которые в дальнейшем влага проникает в пустоты между рядами брусчатых и бревенчатых деталей, где размещена уплотнительная прокладка. В итоге строение теряет герметичность и энергоэффективность стен ограждающих конструкций, увеличивается теплопроводность стен и снижается долговечность таких зданий.

При строительстве домов важно правильно скрепить брус между собой гвоздями или другими креплениями. Важно верно выбрать типы соединений для обеспечения прочности конструкции. Одним из распространенных является угловое соединение, которое выполняется в виде ласточкиного хвоста. Оно требует выпиливания пазов достаточно сложной формы, но при этом относится к самым прочным. Соединения бруса делают с помощью пазов.

Существует множество вариантов соединений как по длине, так и угловых:

• Т-образное — подходит для пиломатериалов любого типа, обеспечивает жесткое сочленение, не допускающее смещения деталей относительно друг друга.
• В косой замок — одно из самых прочных и надежных, но сложное для исполнения крепление. Для этого способа делают на деталях косые ступенчатые срезы, поверхности которых должны идеально совпадать.
• В чашу — выполняется быстро, не требует высокой квалификации. Но наличие торцевых выступов приводит к повышенному расходу бруса. Внешнее утепление стен при таком способе крепления выполнять довольно трудно.
• В лапу — обеспечивает повышенную долговечность и больше внутреннего пространства дома. Требует хорошей квалификации, так как нужно сделать наклонный пропил примерно в половину толщины бруса. Детали накладываются друг на друга. Обычно используется для первого и последнего венца.
• В теплый угол — выступающие части отсутствуют, крепление выполняется с помощью системы пазов и шипов. Обеспечивает жесткость и надежность стен. Стены сравнительно легко можно утеплить с внешней стороны.

Существуют и другие разновидности способов крепления: в полдерева, в курдюк, сковороднем, со шпонкой, в коренной шип и т.д.

Чем можно скреплять брус между собой?

Существует несколько способов скрепления бруса между собой, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим основные изделия для крепежа деревянных изделий.

Нагели

Этот крепежные детали очень часто используются для дополнительного скрепления смежных венцов друг с другом. Нагели удерживают элементы сруба на месте и до некоторой степени предотвращают появление деформаций, связанных с изменением влажности древесины.

В зависимости от материала нагели подразделяются на деревянные, металлические, пластиковые. В зависимости от формы — на цилиндрические, пластинчатые. Форма сечения обычно бывает круглой либо квадратной. Иногда ради декоративного эффекта сечению придают необычную форму.

Деревянные цилиндрические нагели обычно называют шкантами. Их поверхность может быть гладкой либо рифленой. На торцах иногда делаются небольшие фаски, облегчающие установку шканта в отверстие.

Металлические глухари, шурупы, гвозди тоже нередко относят к цилиндрическим нагелям.

При строительстве домов из профилированного бруса предпочтение отдается деревянным нагелям квадратного сечения. Их вставляют в скрепляемые детали в шахматном порядке строго вертикально.

Основные минусы нагелей – это низкая скорость монтажа и высокая стоимость.

Металлические перфорированные крепежные изделия

При строительстве деревянных домов массово применяются крепежные детали, выполненные из металла: уголки, опоры, пластины с перфорацией. Подобный крепеж производится из холоднокатаной листовой стали. Для придания антикоррозионных свойств его подвергают гальваническому цинкованию.

Метизы значительно ускоряют строительство. Их установка не требует ни высокой квалификации, ни специального инструмента.

Крепежные и соединительные пластины имеют отверстия для соединения с помощью болтов и саморезов. Зубчатые пластины снабжаются длинными зубьями, действующими подобно гвоздям.

Для крепления балок предназначены перфорированные упоры, а для соединения деталей под прямым углом используют перфорированные уголки.

Перфорированные крепежные изделия для деревянных изделий имеют недостатки:

1. Сложность точного расчёта нагрузки;
2. Большой риск покупки некачественных изделий;
3. Разные коэффициенты теплового расширения у дерева и металла;
4. Неэстетический внешний вид.

Сборка стен из бруса на шпильку

Сборка брусчатых и бревенчатых деталей на стальную шпильку – это самый известный и довольно распространенный метод сборки стен, применяемый в строительстве с начала 2000–х годов. В ту пору, собственно, и зарождалось современное деревянное домостроение, предложившее рынку строительство зданий из оцилиндрованного бревна, строганного бруса, а позже и здания из клееного и профилированного бруса. Помимо конструкций, предложенных рынку, была разработана и методика сборки конструкций в рамках ГОСТ 30974−2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий», п. 4.12 «Элементы стен и простенков могут быть соединены по высоте при помощи винтовых тяг (компенсаторов)» – коими по определению являются винтовые шпильки и шурупы. Сборка деталей стен на шпильку или шурупы (винтовые тяги) – это не что иное, как определение того, что стягивать ряды по вертикали между собою просто необходимо шпилькой или шурупами. Но вот как именно это нужно делать, ГОСТ не разъяснил, и тут каждый собирает стены так, как себе это представляет. На самом деле методика сборки деталей между собою по вертикали на шпильку имеет только 1 рабочий технологический процесс, в результате применения которого возможно стягивать (компенсировать) все процессы усушки, коробление деревянных деталей в течение времени.

Метод сборки на шпильку рабочий, но не практичный по нескольким причинам:

1. Подрядчики, как правило, не знают, как нужно правильно собирать на шпильку, что подтверждается отсутствием плана сборки с применением этого метода в вашем комплекте чертежей и малым диаметром шпильки в смете (10-12 мм);
2. После сборки на шпильку необходимо в течение как минимум 2-х отопительных сезонов постоянно протягивать ряды, с целью предотвращения ослабления линий стягивания. В течение эксплуатации в 99% случаев никто протягивать шпильки не приедет, тем более с интенсивностью 1-2 раза в месяц;
3. Стоимость комплекта шпилек диаметром 14-16 мм, с комплектом гаек, шайб значительно превысит комплект пружинных крепежей SILAREX, как минимум на 15-20%.
4. Вероятность того, что сборка на шпильку будет осуществлена качественно и методично, обвязывая каждый угол с 4-х сторон, все оконные и дверные проемы, сложные перерубы и большие пролеты очень мала.

Сборка стен из бруса на пружинный крепеж

Не так давно в строительстве деревянных зданий стал активным образом применяться пружинный крепеж (пружинное устройство, приспособление, стяжка и так далее), все это специализированное стальное крепление, состоящее из шурупа по дереву и пружины сжатия цилиндрической, конической и фасонной форм, соединенных с шурупом различными способами в единую подвижную конструкцию. Работа этой конструкции нацелена на устранение вышеописанных последствий проявления естественных свойств древесины, таких как усушка, набухание древесины и, как следствие, коробление деревянных деталей. Шуруп стягивает детали между собой при сборке, а пружина сжатия, в свою очередь, устраняет зазоры стыков деталей в течение времени, путем притягивания нижней детали к верхней стержнем шурупа. Упираясь своей нижней опорной частью в установленную деталь, а своей верхней опорной частью — в основание головки шурупа, на стержне которого пружина размещена в свободно перемещающемся по оси шурупа состоянии.

Эффективность работы пружинных креплений проверена временем и практикой применения, которая показала высокую эффективность применения метода. Стало понятно, что для полноценной борьбы с проявлением естественных сил деревянных деталей необходимо многократно увеличивать силу стягивания деталей шурупами, а также силу фиксации резьбовой части стержня шурупа в древесине. Но особенно важно увеличивать жесткость упругого элемента, так как именно ему необходимо бороться с силами коробления деталей в течение десятилетий, оказывая на сплачивание стыка деталей огромное усилие, которого в существующих конструкциях пружин и их габаритных размеров, недостаточно для сопротивляемости общепринятым типоразмерам бревен и брусьев. А что уж говорить о крупных сечениях деталей, в особенности естественной влажности не прошедших камерную сушку, где таящиеся силы настолько велики, что без особого труда способны рвать стержни шурупов, стальные шпильки, поднимать выше установленные детали, если только дать деталям свободу и изначально не препятствовать «раскрытию» стыка путем надежного скрепления их между собой.

Пружинные крепежи SILAREX

Третье поколение конструкции пружинных креплений под маркой «SILAREX», модели 2020 года, в котором установлена конусная пружина сжатия c двумя зауженными опорными витками без применения шайб фиксации пружины на стержне шурупа. Ее жесткость достигла 320-340 кг, а фирменный маркированный шуруп, способный сжать детали с Силой до 1700 кг стали эталонной конструкцией такого специализированного крепления в России не только по характеристикам, но и по качеству исполнения деталей. Во время работы с брусом происходят усадки, поэтому необходимо предусмотреть соответствующие отверстия и швы на торцах элементов.