Соединения деревянных элементов: Виды и типы соединений деревянных элементов

Содержание

70 Простых способов соединения деревянных деталей

от Aleksey | Поделки Советы Декор Мастерская Мебель Дешево Аксессуары | Пятница, 06 апреля 2018

Подпишитесь на Make-Self.net в Facebook или Telegram и читайте наши статьи первыми.

🇺🇦 Помощь армии, волонтерам и медикам.

Начинающим и продвинутым домашним мастерам будет полезно узнать о различных методах соединения деревянных деталей. Этой теме мы посвящаем краткий ликбез, в котором будут описаны основные виды столярных соединений, которые можно сделать как с помощью ручных инструментов, так и станков.

Если вы хотите узнать больше о соединениях, которые вы можете использовать для достижения своих целей, то эта статья именно для вас. Статья также познакомит вас с альтернативными способами соединений и различными материалами.

Читайте также: 15+ Хитростей при работе с деревом

Для каждого типа у вас будет на выбор 10 различных способов соединений, вы сможете выбрать какое соединение наилучшим образом удовлетворит ваши потребности, учитывая какие инструменты и материалы у вас имеются.

Приведенные ниже соединения можно будет использовать не только в изготовлении мебели.

Каждая иллюстрация включает в себя несколько параметров:

Цветовой код в правом нижнем углу указывает каким способом можно сделать данное соединение — с помощью ручного инструмента или станка, а также — сложность при изготовлении.
Цветовой код в нижнем левом углу указывает с какого материала изготовлено соединение.
Цифры в летом нижнем углу указывают на надежность соединения.

Все параметры подробно описаны в диаграмме ниже. Если у вас возникнут вопросы, задавайте их в комментариях…

Полезные короткие видео от Make-Self.net

Подписывайтесь на наш уютный Telegram канал

СВЕЖИЕ СТАТЬИ

Что следует знать при выборе небольшой цепной пилы?
от Aleksey, Инструменты, Воскресенье, 30 октября 2022
Решено! Лучшая краска для использования на дереве
от Aleksey, Инструменты Советы Декор Мастерская, Понедельник, 24 октября 2022
100 Идей повторного использования строительных поддонов
от Aleksey, Поделки Декор Мастерская Мебель Сад и огород Дешево Аксессуары, Четверг, 20 октября 2022
12 Секретов шлифовки деревянных изделий
от Aleksey, Инструменты Советы Декор Мастерская, Четверг, 13 октября 2022
10 Альтернатив гипсокартона, которые заменят его постный вид
от Aleksey, Советы Декор Мастерская Интерьер, Понедельник, 10 октября 2022
9 Основных способов использования солнечной энергии в доме

от Aleksey, Инструменты Советы Декор Мастерская Сад и огород, Пятница, 30 сентября 2022
35 Крутых идей хранения дров в интерьере для камина и печи
от Aleksey, Советы Декор Мастерская Аксессуары Интерьер, Среда, 21 сентября 2022
14 Крутых идей мебели из бамбука и способы соединения стволов
от Aleksey, Декор Мастерская Мебель, Четверг, 15 сентября 2022
15 Лучших проектов верстаков для небольших мастерских
от Aleksey, Инструменты Декор Мастерская Мебель, Вторник, 06 сентября 2022
Как удалить ржавчину с инструментов и предотвратить ее появление
от Aleksey, Уборка Инструменты, Пятница, 02 сентября 2022

Классификация соединений деревянных элементов — Все о ремонте и строительстве

Соединение деревянных элементов по длине называется сращиванием, по ширине – сплачиванием, под углом – связыванием, прикрепление к опорам – анкерованием.

При изготовлении узлов и стыков деревянных соединений изготавливают всевозможные гнезда, отверстия и врезки, что уменьшает сечения и ослабляет деревянные конструкции. Разрушение деревянных конструкций, как правило, начинается с соединений. От правильности выбора вида соединения его расчета и изготовления, зависит прочность и надежность конструкции в целом.

При соединении сжатых элементов усилия сжатия передаются непосредственно от одного элемента другому. Это наиболее простой вид соединений, в котором не требуются рабочие связи. В соединении изгибаемых элементов уже необходимы рабочие связи – это более сложный вид соединений. Наиболее сложные узлы и стыки у соединений растянутых элементов. Здесь наиболее часто применяются металлические связи.

Существует, примерно, 40–50 различных типов соединений деревянных элементов (рис. 1), которые по характеру работы разделяются на две группы:

Соединения без расчетных связей. В узлах присутствуют только конструктивные связи обеспечивающие пространственную и геометрическую неподвижность соединения. К этому типу соединений, например, относятся упоры и врубки работающие на сжатие.
Соединения с расчетными связями. Работающими на сжатие (шпонками, колодками). Работающими на изгиб (нагелями, болтами, штырями, гвоздями, винтами, деревянными пластинками). Работающими на растяжение (болтами, гвоздями, винтами, хомутами, тяжами). Работающими на сдвиг (клеевыми швами).

рис. 1. Примеры соединений деревянных элементов (сращивание, сплачивание, связывание)

Так как в различных типах соединений могут присутствовать одинаковые виды связей целесообразно рассматривать соединения по следующей классификации:

Без специальных связей.
С деревянными связями.
С металлическими связями.
С клеевыми связями.

Главные требования предъявляемые ко всем соединениям деревянных элементов: обеспечение в узлах и стыках вязкости, дробности и плотности.

При работе древесины на сжатие, растяжение, растягивание и сдвиг в ней, в отличие от металлических соединений, не происходит пластических перераспределений напряжения, а наоборот, присутствует хрупкое разрушение: скалывание вдоль и поперек волокон. Нейтрализация скалывания обеспечивается, прежде всего, работой соединения на смятие древесины, это называется вязкостью соединения. Для наращивания вязкости, соединение «дробят»: увеличивают насколько возможно количество связей, за счет которых напряжения смятия передаются более равномерно. Для устранения «рыхлых» деформаций, соединение делают плотным. Иными словами, например, врубка одного деревянного элемента в другой, должна иметь достаточную площадь для передачи нагрузки, эта площадь для предотвращения скалывания, должна быть раздроблена на несколько площадей, а все соединение должно быть без зазоров, т.е. плотным.

Как соединить деревянные элементы: 6 советов по созданию безопасных и прочных конструкций

Cortesía de Simpson Strong Tie

Автор: Materials | Переведено José Tomás Franco
20 ноября 2019 г.

Древесина — очень простой в обработке материал, позволяющий строителям-профессионалам и любителям без особых проблем изготавливать простые объекты и конструкции. Однако, когда речь идет о крупномасштабном жилье или зданиях, важно принять определенные меры предосторожности, которые обеспечат хорошее качество и хорошее поведение при строительстве. С этой целью важно оценивать каждый проект и анализировать, какая система соединения лучше всего соответствует его конструктивным и эстетическим потребностям.

Мы поговорили с экспертами Simpson Strong Tie, ведущей компании в области структурных соединителей, анкеров и крепежных систем, чтобы узнать больше об этих темах. Вот шесть важных уроков и советов по строительству более безопасных и прочных деревянных домов и построек.

Conectores mayormente utilizados en el mercado. Image Cortesía de Simpson Strong Tie

Архитекторы должны быть откровенны сами с собой: они не являются экспертами во всем и не обязаны ими быть. По этой причине важно сотрудничать и доверять профессионалам и техникам в других областях, особенно когда речь идет о сложных строительных решениях. Ценность Simpson Strong Tie заключается в разработке наилучшего возможного проекта в соответствии с требованиями пользователя, в уверенности, что эти различные решения будут соответствовать инженерным требованиям и эффективно адаптируются к каждому проекту.

Для достижения этой цели мы рекомендуем всегда помнить о следующем:

1. Конструкции, построенные с помощью соединителей, прочнее, чем конструкции, построенные только с помощью гвоздей или болтов, что обеспечивает большую безопасность и долговечность

Доступны различные формы и размеры, структурные соединители изготовлены из стали и предназначены для соединения различных элементов конструкции, помогая предотвратить повреждения, вызванные землетрясениями, сильными ветрами и другими угрозами.

Соединительные системы, по сравнению с соединением только гвоздями, не только обеспечивают большую сопротивляемость конструкции, но и улучшают ее пластичность. Например, при сильном ветре гвозди, вероятно, будут работать гораздо менее эффективно, чем соединители, разделяя соединение и не в состоянии правильно передать усилия от одного элемента к другому. Металлический соединитель – самый безопасный и эффективный способ передачи всех усилий конструкции на фундамент.

Cortesía de Simpson Strong Tie ITS Вешалка для изделий из инженерного дерева. Image Cortesía de Simpson Strong Tie Conectores: Identificación de Sujeción. Image Cortesía de Centro UC de Innovación en Madera

2. Компоненты соединительной системы должны работать вместе для улучшения структурных характеристик

Соединительная система должна быть интегрированным решением; после проектирования деревянных элементов и мест их соединения необходимо учитывать структурные соединения. С учетом непрерывности пути нагружения сооружения в целом (балки, стойки, фермы и т. д.) все нагрузки, возникающие в сооружении, должны как можно быстрее восприниматься на фундамент. При потере одного из соединений может произойти частичное или даже полное обрушение конструкции.

В дополнение к собственному весу конструкции (стационарная нагрузка) необходимо учитывать различные типы динамических нагрузок, которым необходимо противостоять. Последствия землетрясения сначала проявляются в фундаменте, передаются на остальную часть конструкции и затем снова возвращаются в фундамент. Напротив, ветровые или снеговые нагрузки возникают в самой высокой части конструкции и должны быстро снижаться.

Distribución de camino de carga a través de la estructura. Изображение Cortesía de Simpson Strong Tie

3. Неправильно подобранные компоненты соединительной системы могут привести к коррозионным повреждениям, что полностью повлияет на конструкцию конструкции

Первыми элементами, подверженными коррозии, являются разъемы. Затем они начинают загрязнять древесину и вступают в цикл, чрезвычайно вредный для конструкции. Слишком высокая степень коррозии может даже разрезать стальную часть, ее фиксацию или значительно ослабить прочность древесины, потеряв конструктивную связь и, таким образом, непрерывность пути нагрузки.

Очень важно обеспечить совместимость соединителя и его креплений, а также тип защиты от коррозии в случае использования. Важным соображением является правильный выбор системы соединения в зависимости от степени, в которой она будет подвергаться воздействию.

Cortesía de Simpson Strong Tie

4. Модификация исходного проекта не может быть импровизирована в полевых условиях: элементы конструкции нельзя изменять без учета таких изменений в конструкции

Обычно на стройплощадке допускаются основные ошибки, которые могут повлиять на эффективность всей конструкции. Например, при монтаже заводских трубопроводов некоторые куски дерева просверливают, чтобы они могли пройти. Это может серьезно повлиять на непрерывность пути нагрузки.

Несмотря на то, что конструкция не может разрушиться под действием постоянной нагрузки, прерывание, тем не менее, вызывает перераспределение зарядов, заставляя их приниматься другим элементом, который изначально не был предназначен для выполнения этой функции. Это может иметь серьезные последствия, когда возникает боковая нагрузка, например, во время землетрясения или сильного ветра.

Conectores anti uracanes y sismos. Image Cortesía de Simpson Strong Tie Cortesía de Simpson Strong Tie

5. Система соединения определяется в зависимости от качества древесины и ее размеров

Сначала следует выбрать древесину, только после этого можно будет рассмотреть наиболее подходящий для нее соединитель и характеристики конструкции. Есть соединители, которые правильно работают для разных пород дерева, и другие, которые рекомендуются для конкретных пород дерева.

В случае открытых деревянных конструкций, например, состоящих из кусков клееного ламината (Glulam), обычно используются скрытые соединители, оставляющие чистую деревянную конструкцию для наблюдения случайным наблюдателем, или, в противном случае, соединители с привлекательный дизайн и гармонирует с остальной частью проекта. Сечения древесины, которые зависят от нагрузок, которые получит каждая точка конструкции, также будут определять выбор соединителей.

Пример скрытого разъема

Cortesía de Simpson Strong Tie

Пример открытого разъема

Cortesía de Centro UC de Innovación en Madera

6. Существует программное обеспечение, которое может помочь в этом процессе

С целью совместной работы профессионалов В этой области существует программное обеспечение, которое облегчает процесс и позволяет получить более четкое представление о структурном решении, наиболее подходящем для приложения. CG Visions , например, экономит затраты и повышает эффективность конструкции в целом, помогая архитекторам оценивать, выбирать и внедрять технологические решения на ранних стадиях проекта.

Пример применения: экспериментальная башня Peñuelas, 6 этажей из дерева

Ближе к концу 2018 года компания Minvu и « Wood Innovation Center» Католического университета (Корма) открыли экспериментальную башню Peñuelas в Чили в Национальном заповеднике того же имя. В течение 18 месяцев проводились исследования поведения конструкции, выясняя, как создавать эффективные конструкции из уникальных в Латинской Америке материалов. Проектом и строительством башни руководил архитектор Эдуардо Виганд, ее высота составляет 20 метров, а площадь почти 120 м2.

По словам бывшего директора CIM UC и нынешнего президента Corma Хуана Хосе Угарте, древесина повышает экологическую устойчивость, энергоэффективность и сейсмостойкость. Помимо использования соединителей и креплений Simpson Strong Tie, в конструкции применена система Strong Rod (ATS, той же марки) для повышения сейсмо- и ветроустойчивости конструкции.

Torre Experimental Peñuelas. Image Cortesía de Centro UC de Innovación en Madera Torre Experimental Peñuelas. Image Cortesía de Centro UC de Innovación en Madera Torre Experimental Peñuelas. Image Cortesía de Centro UC de Innovación en Madera

Ознакомьтесь со всеми доступными разъемами и рекомендациями по их использованию здесь.

Ссылка: Материалы. «Как соединить деревянные элементы: 6 советов по созданию безопасных и прочных конструкций» [¿Cómo unir elementos de madera? 6 consejos para construir estructuras y resistentes] 20 ноября 2019 г. ArchDaily. (Перевод Франко, Хосе Томас) Доступ .

CE Center – Варианты соединений для каркасных и деревянных зданий

Типы соединений

В деревянных зданиях используются два основных типа соединений: механические и столярные (иногда называемые столярными). В этих категориях существует множество вариаций и, следовательно, широкий спектр вариантов для соответствия практически любому дизайну 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 необходимо указать 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 указаны в 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.
обычно используются, когда невозможно использовать гайку, как требуется для болтов, или когда требуется возможность извлечения. Их вставляют в заранее просверленные отверстия. Зазор для хвостовика (нерезьбовая часть стягивающего винта) должен иметь такой же диаметр, что и хвостовик, в то время как проходное отверстие для резьбовой части составляет переменный процент от диаметра хвостовика 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.

Соединители на сдвиг , 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 устанавливаются 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.

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 шипов 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, премия 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

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

Еще одна проблема, связанная с влагой, — открытые торцевые 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.) Используйте торцевые заглушки и оклады.

Соединения деревянных элементов: Виды и типы соединений деревянных элементов | Полезная статья