Бревно спиленное с двух сторон

Стропильная система – самый сложный и один из наиболее ответственных элементов дома, от правильности ее строительства во многом зависит комфортность и время эксплуатации строения. Расчет и проектирование стропильной системы должен делаться только опытными строителями или инженерами со специальной подготовкой.

Сращивание стропил по длине

Сложность стропильной системы

Спроектировать деревянную стропильную систему намного сложнее, чем любые металлические конструкции. Почему? В природе не существует двух досок с абсолютно одинаковыми показателями прочности, на этот параметр влияет очень много факторов.

  1. Каждая доска имеет свое количество сучков, среди них есть здоровые и гнилые. Одни сучки оказывают минимальное влияние на прочность, другие значительно их понижают.

    Количество сучков на досках разное

  2. В зависимости от условий и режимов сушки в досках могут появляться трещины. Место их расположения и размеры невозможно предвидеть или рассчитать – остается неизвестным и точное влияние на прочность.
  3. Доски могут поражаться различными грибковыми заболеваниями, не все они заметны невооруженным глазом. Некоторые могут проявиться уже после завершения строительства стропильной системы. Кроме того, даже здоровые на период строительства пиломатериалы со временем могут повреждаться вредителями и гнилью.

Требования к качеству стропильной доски

Как выбрать качественные ровные доски для стропил

Металл имеет одинаковые свойства, которые зависят только от марки стали. Расчеты будут точными, ошибка минимальная. С деревом все намного сложнее. Для того чтобы минимизировать риски разрушения системы, нужно давать большой запас по прочности. Большинство решений принимается непосредственно строителями на месте после оценки состояния пиломатериалов и с учетом особенностей конструкции. Очень важен практический опыт.

Сростка стропил. Накладка с 2 сторон в виде метровой доски 150х50

Цены на различные виды строительных досок

Доски строительные

Почему нужно сращивать стропила

Есть несколько причин, по которым требуется сращивать стропила.

  1. Длина крыши превышает стандартную длину пиломатериалов. Стандартная длина досок не превышает шести метров. Если скат имеет большие размеры, то доски придется удлинять.
  2. Во время строительства остается много хороших досок длиной 3–4 м. Чтобы понизить сметную стоимость здания и уменьшить количество непродуктивных отходов, для изготовления стропил можно использовать эти куски, предварительно срастив их.

Сращивание стропил по длине

Важно. Нужно помнить, что прочность сращенных стропил всегда ниже, чем целых. Нужно стараться, чтобы место сращивания располагалось как можно ближе к вертикальным упорам.

Способы сращивания

Существует несколько способов сращивания, однозначно лучшего или худшего нет. Мастера принимают решения с учетом своих навыков и конкретного места размещения стыка.

Таблица. Способы сращивания стропил.

Метод сращивания Краткое описание технологии

Косой прируб

Применяется на досках толщиной не менее 35 мм. Довольно сложный метод, требует практического опыта выполнения плотницких работ. По прочности соединение самое слабое из всех существующих. Преимущество – экономия пиломатериалов. Практически на стройках применяется очень редко.

Встык

Длина стропильных ног увеличивается с помощью накладки. Накладка может быть деревянной или металлической. Если длина двух отрезков досок недостаточна по параметрам стропильной системы, то такой способ позволяет их увеличить. Соединение встык имеет самые высокие показатели прочности на изгиб, широко применяется во время строительства различных сооружений.

Внахлест

Внахлест. Две доски фиксируются с нахлестом. Самый простой метод, по прочности занимает среднее положение. Недостаток – общая длина двух досок должна быть больше проектной длины стропильной ноги.

Схема спаренных стропил

В этой статье мы рассмотрим два наиболее простых и надежных метода сращивания: встык и внахлест. Косой прируб трогать нет смысла, его почти не используют из-за большого количества недостатков.

Как удлинить стропила

Прежде чем выяснить, как грамотно удлинить стропила, следует немного углубиться в физические характеристики конструкции и определить, какие именно нагрузки действуют на стропильные системы в различных местах.

Удлинение стропил различными способами очень редко дает возможность обеспечить жесткость конструкции на изгиб. Обычно, в месте соединения получается деталь с одной ограниченной степенью свободы, то есть пластичный шарнир.

Для выхода из сложившейся ситуации стыковка стропил осуществляется на участке с минимальным изгибающим моментом.

Сращивание стропил возле конька

Минимальный изгибающий момент проявляется в непосредственной близости от места опоры стропил. Поэтому для сращивания выбирают место, которое удалено от опоры конструкции не более чем на 15% длины пролета.

На основном прогоне стропильной системы гораздо важнее создать одинаковую прочность элементов конструкции, но при этом на коньковом прогоне задача кардинально меняется.

В этом месте во главу угла ставится обеспечение равного прогиба, поскольку именно таким образом можно гарантировать одинаковую высоту конька на всей длине.
Правильный выбор места сращивания стропильных конструкций обеспечивает их надежность

Сращивание стропил

В строительной практике существуют и широко применяются различные способы сращивания стропил.

Выбор определённой методики связан с конструктивными особенностями стропильной конструкции, на него влияет:

  • шаг установки стропил,
  • техническое оснащение строительной площадки,
  • имеющиеся материалы.

Соединение встык является самым быстрым и довольно надежным способом удлинения конструкций.

Для его осуществления необходимо обрезать сопрягаемые элементы точно под углом 900.

Высокая точность требуется для предотвращения прогиба конструкции в месте соединения. Для закрепления стропильных элементов используются деревянные или металлические накладки, которые монтируются при помощи гвоздей, вбиваемых в шахматном порядке.

Сращивание стропил встык

При наращивании стропил методом косого прируба в месте стыка стропильные элементы подрезаются под углом 450. В качестве крепежного элемента при таком способе наращивания применяется болт диаметром 12 – 14 мм, который устанавливается в середину места стыка.
Самым простым способом является соединение двух элементов стропильных конструкций внахлёст. Здесь не требуется особая точность, поскольку нахлест составляет 80 – 100 см.

Стропильные брусья после установки в оптимальное положение фиксируются гвоздями по всей длине нахлеста. Гвозди следует вбивать в шахматном порядке, что предотвратит возможность раскалывания брусьев. Иногда для соединения конструкции используются болты и шпильки. При этом монтаж происходит по заранее просверленным отверстиям. Такой способ, хотя и является более трудоемким, но отличается повышенной надежностью.

Соединение стропил внахлест

При сопряжении деталей не следует забывать о том, что для соединения необходимо выбирать самый ненагруженный участок конструкции.

Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил

Неумелое сращивание стропил по длине может не только резко понизить их устойчивость к изгибающим нагрузкам, но и стать причиной полного разрушения конструкции. Последствия такой ситуации очень печальные. Строительные правила предусматривают определенные закономерности во время выбора размеров крепежа, мест его установки и длины накладок. Данные взяты с учетом многолетнего практического опыта.

Сращенные стропила будут намного прочнее, если для их соединения использовать не гвозди, а металлические шпильки. Инструкция поможет сделать самостоятельный расчет соединения. Достоинство метода – универсальность, с его помощью можно решать проблемы не только с удлинением стропил, но и с наращиванием иных элементов кровли. Специализированные компании выполнили черновые расчеты и собрали данные в таблицу, но в ней указываются только минимально допустимые параметры.

Таблица расчетов узлов и соединений

На практике рекомендуется всегда делать запасом по прочности. Как определяются параметры сращивания стропил?

  1. Диаметр и длина шпилек. В любых случаях диаметр шпилек должен быть ≥ 8 мм. Более тонкие не обладают достаточной прочностью, использовать их не рекомендуется. Почему? В металлических соединениях диаметр шпилек рассчитывается на усилия растяжения. Во время стягивания металлические поверхности настолько сильно прижимаются между собой, что удерживаются за счет силы трения. В деревянных конструкциях шпилька работает на изгиб. Отдельные доски нельзя стянуть с большим усилием, шайбы проваливаются в доску. Кроме того, во время изменения показателей относительной влажности доски изменяют толщину, за счет этого уменьшается усилие стягивания. Шпильки, работающие на изгиб, должны иметь большой размер. Конкретный диаметр шпильки нужно определять по формуле dш = 0,25×S, где S – толщина доски. К примеру, для доски толщиной 40 мм диаметр шпильки должен быть 10 мм. Хотя это все довольно относительно, нужно иметь в виду конкретные нагрузки, а они зависят от многих факторов.

    Определяем требуемый диаметр шпилек

  2. Длина нахлеста досок. Этот параметр всегда должен быть в четыре раза больше ширины досок. Если ширина стропил 30 см, то длина нахлеста не может быть менее 1,2 м. Мы уже упоминали, что конкретное решение принимается мастером с учетом состояния пиломатериалов, угла наклона стропил, расстояния между ними, веса кровельных материалов и климатической зоны расположения здания. Все эти параметры оказывают большое влияние на устойчивость стропильной системы.

    Нахлест досок

  3. Расстояние между отверстиями для шпилек. Крепеж рекомендуется фиксировать на удалении не менее семи диаметров шпилек, от края доски расстояние должно быть не менее трех диаметров. Это минимальные показатели, на практике рекомендуется их увеличивать. Но все зависит от ширины доски. Нельзя за счет увеличения расстояния от края слишком уменьшать расстояние между рядами шпилек.

    Шаг между шпильками

    Минимальное расстояние от края доски

  4. Количество стягивающих шпилек. Есть довольно сложные формулы, но на практике ими не пользуются. Мастера устанавливают два ряда шпилек с учетом расстояния между ними, отверстия располагаются в шахматном порядке.

Количество шпилек в узле

Практический совет. Для увеличения прочности сращиваемой стропилины на изгиб отверстия шпилек не должны располагаться на одной линии, нужно смещать их не менее чем на один диаметр.

Сращивание встык досками

Работы намного удобнее делать на земле, подготовьте ровную площадку. На землю подложите бруски – стропилины придется подрезать, нужен просвет для дисковой пилы. Перед сращиванием точно узнайте длину стропилин. Замерять ее нужно на строении, используйте любые тонкие длинные доски, веревку или строительную рулетку. Если появится ошибка в несколько сантиметров – не проблема. Во время соединения стропильных ног на крыше эта ошибка без проблем устраняется.

Подготовка всего необходимого

Шаг 1. Положите одну доску на бруски, ровно под прямым углом отрежьте торец. Отрезать лучше ручной электрической циркульной пилой.

Важно. Соблюдайте правила техники безопасности, это высокооборотный и очень травмоопасный инструмент. Никогда не демонтируйте заводские средства защиты дисковой пилы, не отключайте электрические реле перегрузки.

Отрезается торец доски

Доски для стропил довольно тяжелые, во время отрезания придайте им такое положение, чтобы они не зажимали полотно пилы или преждевременно не разламывались во время дорезания. Таким же способом подготовьте и вторую доску. Обращайте внимание, чтобы срез был только под прямым углом. Торцы сращиваемых досок должны плотно прилегать друг к другу по всей поверхности, это нужно для увеличения прочности сращенной стропилины. Дело в том, что даже при ослаблении соединения шпилек торцы во время изгиба будут упираться друг в друга по всей длине среза и держать нагрузку. Шпильки и накладные доски будут удерживать конструкцию лишь от расползания по длине.

Шаг 2. Установите рядом две подготовленные доски для стропилины. Заготовьте доску для накладки. Мы уже упоминали, что ее длина должна быть примерно в четыре раза больше ширины доски. Если скаты крыши имеют небольшой уклон, расстояние между стропилами большое, а крыша будет утепляться минеральной ватой, то нагрузки на изгиб значительно возрастают. Соответственно, длину доски для сращивания надо увеличивать.

Две доски устанавливаются рядом

Шаг 3. Положите накладку на две рядом лежащие доски для сращивания. Довольно часто толщина и ширина досок даже из одной партии отличаются на несколько миллиметров. Если у вас такой случай, то ровняйте доски с той стороны, к которой будет прибиваться обрешетка.

Практический совет. Наука о сопротивлении материалов говорит, что чем тоньше материал, тем больше его сопротивление на изгиб по тонкой плоскости. Это значит что, к примеру, пять рядом поставленных досок на ребро толщиной 1 см каждая выдерживают значительно большую нагрузку, чем одна доска толщиной 5 см. Вывод – для сращивания совсем необязательно резать толстые дорогостоящие материалы, можно использовать несколько тонких отрезков нужной длины. Таких кусков на любой стройке достаточно.

Обрезка доски для сращивания

Накладка уложена на доски

Шаг 4. В шахматном порядке и на нормируемых расстояниях просверлите отверстия под шпильки. Для того чтобы во время высверливания отверстий отдельные элементы не смещались, нужно их временно между собой закрепить. Используйте в этих целях длинные и тонкие саморезы, сколачивать гвоздями не рекомендуется. Они разрезают или разрывают волокна древесины, прочность доски немного уменьшается. Саморезы не режут волокна, а раздвигают их в стороны, после выкручивания доски почти полностью восстанавливают свои первоначальные характеристики прочности.

Доски стягиваются саморезами

Шаг 5. Высверлите отверстия, не располагайте их на одной линии, а то доски могут треснуть во время эксплуатации.

Сверление отверстий

Отверстия готовы

Можно встретить рекомендации после высверливания отверстий разъединять доски и укладывать между ними джут для исключения появления мостиков холода. Это не только напрасный труд, но и вредный. Почему? Во-первых, никакие мостики холода в местах сращивания не возникают, наоборот, они имеют самую большую толщину и, соответственно, самую низкую теплопроводность. Но даже если они появятся, то никаких негативных последствий не будет, это стропильная система крыши, а не комнатное окно или дверь. Во-вторых, джут уменьшает усилие трения между элементами сращивания, а это очень негативно сказывается на их прочности. В-третьих, если на материал попадает конденсат, что весьма вероятно, то удаляться из него влага будет очень долго. К каким последствиям приводит длительный контакт деревянных конструкций с влагой рассказывать нет необходимости.

Джут укладывать не стоит

Шаг 6. Вставьте в подготовленные отверстия шпильки, оденьте с двух сторон шайбы и прочно стяните гайками. Рекомендуется стягивать до тех пор, пока шайбы не вдавятся в дерево. Лишнюю длину шпилек можно отрезать круглошлифовальной машинкой с диском по металлу.

Забиваются шпильки

Закручиваются гайки

Лишняя длина шпилек отрезается

Аналогичным образом сращиваются все остальные стропилины.

Цены на популярные модели электродрелей

Электродрели

Сращивание внахлест

Это соединение делать проще, но при одном условии – позволяет суммарная длина двух досок, она должна быть больше длины стропильной ноги на величину нахлеста.

Сращивание стропил внахлест

Если у вас пиломатериалы низкого качества, то перед началом работ рекомендуется их разложить на ровной поверхности и сделать ревизию. Для длинных участков сращенных стропил выбирать ровные, а для отрезков использовать кривые. Хотя для стропильной системы настоятельно рекомендуется покупать только качественные материалы, это не тот архитектурный элемент здания, на котором можно экономить.

Ревизия пиломатериалов

Шаг 1. Выберите доски и положите их на возвышенность из брусьев. Если есть желание, то можно выровнять торцы при помощи циркулярной пилы, нет желания – не ровняйте. Состояние торцов никак не влияет на прочность сращивания внахлест.

Обрезаются торцы досок

Шаг 2. Положите доски друг на друга, подгоните длину стыка и общий размер стропилины.

Доски укладываются друг на друга

Практический совет. Доски должны лежать друг на друге строго параллельно. В связи с тем, что верхняя приподнимается над нижней на толщину материала, под ней и брусками следует класть подставки из отрезков. Толщина отрезков должна равняться толщине нижней доски.

Шаг 3. Выровняйте доски по одной из граней и саморезами временно скрепите их. Высверлите отверстия, ставьте шпильки, шайбы и затяните гайки.

Забиваются шпильки

Доски соединяются шпильками

Результат проделанной работы

Сращивание встык фанерой

Цены на различные виды струбцин

Струбцины

Один из способов сращивания стропилин, помогает экономить доски и рационально использовать отходы различных пиломатериалов. В данном случае применяются обрезки листовой фанеры толщиной один сантиметр.

Шаг 1. Ровно уложите доски стропилины на площадке, сомкните торцы, обратите внимание на параллельность боковых граней. Доски должны быть предельно одинаковыми по толщине, торцы обрезаны ровно под прямым углом.

Торцы досок сомкнуты

Шаг 2. Кисточкой обильно намажьте поверхность клеем ПВА.

Наносится клей ПВА

Шаг 3. Уложите подготовленный кусок фанеры на место сращивания, прочно прижмите его струбцинами. Во время фиксации следите, чтобы фанера не сдвинулась со своего первоначального места.

Укладывается кусок фанеры

Для фиксации используются струбцины

Шаг 4. Длинными прочными саморезами в шахматном порядке прикрутите фанеру к доскам. Длина саморезов должна быть на 1–2 короче общей толщины досок и фанеры, их концы не могут выходить с обратной стороны. Под саморезы обязательно подкладывайте шайбы большого диаметра. Перед закручиванием саморезов просверлите в стропилине отверстия. Их диаметр должен быть на 2–3 мм меньше диаметра резьбовой части метиза.

Сверлятся отверстия под саморезы

Закручиваются шурупы

Шаг 5. Переверните доску обратной стороной вверх, подложите под концы подставки, они не должны висеть в воздухе. Аккуратно по очереди снимите все установленные струбцины.

Струбцины снимаются

Шаг 6. Намажьте поверхности клеем и положите на них вторую заготовку из фанеры. Опять зажмите ее струбцинами.

Поверхности намазываются клеем

Заготовка зажимается струбцинами

Шаг 7. С большим усилием закрутите саморезы.

Саморезы закручиваются с большим усилием

Важно. Во время закручивания саморезов обращайте внимание, чтобы они не располагались друг против друга. Смещение должно быть не менее трех сантиметров.

Шаг 8. Снимите струбцины. Для усиления узла сращивания стяните его сквозными шпильками. Размещать их следует таким же образом, как и при обыкновенном сращивании встык.

Забиваются сквозные шпильки

Практический совет. Отверстия под шпильки должны быть на 0,5–1,0 мм меньше диаметра шпильки. Бывают случаи, что точно подобрать диаметр сверла по дереву невозможно. Тогда рекомендуется использовать сверло немного меньшего диаметра, пусть шпилька заходит с достаточно большим усилием.

Во время ее забивания от сильных ударов молотка первые несколько витков резьбы сминаются, что очень усложняет накручивание гайки. Чтобы избежать проблем, перед забиванием шпильки наживите гайки, теперь пусть резьба на торце заминается, она больше не нужна. Перед установкой стропилины на место проверьте, высох ли клей. При хорошей погоде для его полного застывания нужно примерно 24 часа.

Последний штрих — нанесение клея

Важно. Если во время сращивания стропил по длине досками гайки закручивались до тех пор, пока шайба не утапливалась в древесины, то с фанерой так поступать нельзя. Внимательно контролируйте силу прижатия, не допускайте повреждения шпона фанеры.

Как правильно забивать гвозди в стропилину при сращивании

Не всегда есть возможность и необходимость сращивать отдельные элементы стропил с помощью шпилек, иногда это проще сделать обыкновенными гладкими гвоздями. Но нужно уметь их правильно забивать, в противном случае со временем усилие сжатия досок значительно уменьшится. Длина гвоздя должна на 2,5–3 см превышать толщину стропилины в месте соединения.

Наращиваем стропила по длине

Как правильно вколачивать гвозди для соединения нагруженных или ответственных деревянных конструкций?

Шаг 1. Под небольшим углом вбейте гвоздь в доски, но не до конца. Нужно, чтобы острие выступило с обратной стороны примерно на один сантиметр.

Гвоздь забит не до конца

Шаг 2. С обратной стороны стропилины согните молотком гвоздь под прямым углом.

Гвоздь загнут под прямым углом

Шаг 3. Забейте гвоздь еще примерно на один сантиметр. Опять согните конец, угол сгиба уже должен быть намного меньше 90°. Чем больше вы его согнете, тем надежнее будет окончательная фиксация.

Гвоздь забит еще на 1 см (примерно)

Конец загнут еще больше

Шаг 4. Теперь можно вбивать шляпку гвоздя до самого конца. С обратной стороны сгибайте выступающую часть до тех пор, пока острый конец полностью не войдет в доску. Помните, что место выхода тела гвоздя и место забивания его острия не должны лежать на одной линии.

Теперь гвоздь забит до конца

Согнутая часть гвоздя вбивается в доску

Такая технология полностью исключает самостоятельное ослабление силы прижатия.

Цены на различные виды крепежа для стропил

Крепеж для стропил

Практические советы

Уже упоминалось, что прочность стропилины на изгиб в месте сращивания всегда меньше, чем у целого элемента. По возможности старайтесь располагать этот узел как можно ближе к коньку, мауэрлату или различным распоркам. Такие предосторожности минимизируют риски механического разрушения стропильной ноги. Если такая возможность по тем или иным причинам отсутствует, то не рекомендуется размещать место упора под сращиванием на расстоянии больше 15% длины ноги от любого конца.

Узел располагается на мауэрлате

Никогда не используйте для соединения черные саморезы. Этот металл имеет два существенных недостатка. Первый – он быстро окисляется и теряет первоначальную прочность. Второй – технология изготовления таких саморезов предполагает закаливание. Каленые саморезы при превышении допустимой нагрузки не вытягиваются, а лопаются. Во время эксплуатации кровли относительная влажность деревянных конструкций меняется, соответственно, колеблется и толщина досок. А это может существенно увеличивать усилие растягивания самореза, он не выдержит и треснет.

Черные саморезы использовать не стоит

Не переусердствуйте с количеством метизов. Если их слишком много, то отверстия значительно уменьшат прочность соединяемых деталей, в результате вы получите обратный эффект, наращивание не усилится, а ослабнет.

На практике для сращивания могут использоваться несколько видов соединений: впритык, на ус, вполдерева, косым прирубом, в прямой и косой накладной замок, в прямой и косой натяжной замок, а также целый ряд шиповых соединений.

При проведении столярных, а также плотницких работ сращивание используется столько же тысяч лет, сколько существует деревообработка. Чаще такие соединения применялись и применяются в столярно-строительных изделиях и реже – в мебельных. Однако их выполнение вручную требует высокой квалификации плотников и столяров и отличается высокой трудоемкостью. Кроме того, при обработке пиломатериалов на всех деревообрабатывающих предприятиях в процессе выпиливания пороков и поперечного раскроя на заготовки с прирезкой в размер образуется большое количество короткомерных отходов, которые в лучшем случае используются затем в качестве топлива.

Решение проблемы более рационального использования древесины, в особенности низких сортов, всегда остается актуальным. Едва ли не единственным эффективным способом снижения количества отходов после поперечного раскроя пиломатериалов на заготовки и детали уже многие годы остается сращивание образующихся короткомерных отрезков на зубчатый шип.

Работы по изучению способа соединения древесных заготовок торец в торец на зубчатый шип впервые проводились в России еще в конце 50-х годов прошлого века в институте ЦНИИМЭ. Само это соединение основано на хорошо известном принципе клина, когда шип определенной формы с определенным усилием вставляется в такое же гнездо и заклинивается там за счет действия силы трения. Его прямым аналогом, например, является принцип закрепления режущего инструмента в шпинделях метало- и дереворежущих станков с использованием конуса Морзе. Прочность соединения, полученного с помощью зубчато-клиновых шипов, при правильном исполнении составляет не менее 80% от прочности цельной древесины, т.е. является практически равнопрочным с ней.

Требования к заготовкам

Перед сращиванием большинство заготовленных брусков должно отвечать требованиям ГОСТ 19414. Длина шипов, фрезеруемых на торцах заготовок, как правило, составляет 4,10, 20, 32 или 50 мм. Причем размер шипа напрямую зависит от назначения будущей склеенной заготовки. Для деталей мебели, например, используются шипы 4-10 мм, в производстве столярно-строительных изделий, таких как стеновые панели, бруски для оконных и дверных блоков, – длиной 10 мм.

Для несущих конструкций (балки, арки, фермы, рамы) длина шипов зубчатых соединений обычно составляет 20-32 мм. Более длинные шипы (50 мм) используются при изготовлении неответственных конструкций, т. е. продукции, где прочность не имеет решающего значения (например, настилы и другие изделия).

Помимо длины шипов зубчато-клиновое соединение характеризуется их направлением и формой соединения. По направлению они могут быть параллельны пластям соединяемых заготовок, перпендикулярны им или располагаться под углом к ним. Соответственно после выполнения соединения его зубцы могут быть видны только на кромках бруска, на его пластях или на пластях и кромках одновременно.

Выбор типа соединения определяется требованиями к изделию. Так, зубцы, видимые на пластях клееного щита, не допускаются — шипы должны располагаться параллельно пластям брусков, и наоборот, в среднем слое клееного бруска для рам оконных блоков зубцы не должны выходить на его кромку. Но в некоторых дизайнерских решениях изделий дверей фасадов мебели зубчатка часто служит элементом декора. Соединения с наклонными шипами из-за сложности фрезерования и возможности образования дополнительных сколов распространения не нашли.

Сращивание на зубчатый шип используется также при соединении в делянки короткомерных обрезков строганого шпона, используемых, например, для облицовывания внутренних поверхностей изделий корпусной мебели, а также для получения из тонких планок непрерывных рулонных обкладок, используемых для облицовывания кромок щитовых деталей. Чтобы доски, бруски, планки или шпон после сращивания в наибольшей степени походили на цельные, все отрезки предварительно сортируются по породе древесины, цвету и по расположению в них годичных колец – по текстуре на пласти.

По своей форме различаются три профиля зубчатых соединений: без заплечиков, когда скосы клиньев шипов выходят непосредственно на пласть или кромку готовой детали, соединение с заплечиками, расположенными в одной плоскости, и когда эти заплечики смещены друг относительно друга. Соединение без заплечиков менее заметно, т.к. видимая линия соединения у вершины стыка оказывается непрямолинейной и как бы размытой. Кроме того, у этого соединения проще исключить образование отверстий у вершин шипов — за счет увеличения усилия прессования. Однако чрезмерное усилие может приводить к продольному растрескиванию сращиваемых заготовок.

У соединений с заплечиками такого растрескивания не наблюдается, однако линия стыка между заплечиками и вершинами зубчатых шипов хорошо заметна. Неточности при фрезеровании приводят к образованию полостей у вершин зубцов. Требования к профилю соединения и направление зубчатых шипов в заготовках во многом определяют конструкцию оборудования, используемого для фрезерования шипов.

С точки зрения материала

Для сращивания могут быть использованы короткомерные отходы древесины любой породы. Их допустимое качество (наличие неудаленных пороков и дефектов) определяется требованиями к тем изделиям, для которых предназначаются уже склеенные заготовки. Однако есть и общие принципы, нарушение которых недопустимо. Так, все склеиваемые доски и бруски должны иметь одинаковое сечение. Для достижения высокого качества получаемых деталей при сращивании не допускается склеивание между собой заготовки из древесины разных пород. У древесины каждой породы свои величины усушки и разбухания, что напрямую влияет на прочность соединения – если это правило нарушается, то она неминуемо снижается.

При склеивании заготовок для ответственных изделий нельзя склеивать по длине бруски из древесины радиальной и тангенциальной распиловки. Должна обязательно предусматриваться предварительная сортировка короткомерных отходов, а, например, для клееного щита, не подвергаемого в дальнейшем облицовыванию, еще и сортировка по цвету древесины. Нельзя склеивать между собой и заготовки, влажность которых отличается более чем на 1-2%. Это правило должно соблюдаться неукоснительно. В зоне зубчатого соединения не допускаются сучки, расположенные к нему ближе, чем на расстоянии 20 мм.

К сожалению, многие производители не хотят руководствоваться этими правилами или нарушают их из-за незнания, что приводит к снижению прочности соединений или серьезному ухудшению внешнего вида изделий, произведенных из заготовок с применением сращивания.

Клеи для сращивания

Соединения на зубчатый шип обладают свойством самозаклиниваться. Это означает, что полученные с их использованием заготовки могут немедленно подвергаться обработке, а клей будет иметь неограниченно большое время для окончательного отверждения. Поэтому выбор клея, используемого для выполнения зубчатых шиповых соединений, не имеет решающего значения для прочности полученных заготовок. Он определяется экономическими соображениями и назначением конкретной заготовки. Клей выбирается исходя из требуемой водостойкости и жесткости готового клеевого соединения. В производстве мебели допускается использование карбамидо- формальдегидных клеев, а также отечественных клеев на основе поливинилацетатных дисперсий (ПВАД). Они не столь водостойки, как клеи других групп, но для мебельной промышленности эта характеристика не играет решающей роли. Клеи этих же типов успешно применяются для производства строительных деталей, используемых внутри помещений, например в межкомнатных дверных блоках.

Конструкции, предназначенные для наружного использования, склеиваются исключительно с использованием водостойких клеев. К примеру, такие ограждающие строительные конструкции, как панели деревянных домов, оконные и блоки деревянных входных дверей изготавливаются с применением интерактивных клеев на основе ПВАД – таких как поставляемые многими известными у нас компаниями «Клейберит», «Раколл», «Каско» и другими. Для несущих конструкции подходят клеи повышенной прочности и упругости фенолоформальдегидные, фенолорезорцинофор-, мальдегидные или резорциноформальдегидные, например такие, как СВЖ-3016, ФРФ-50, ФР-12. Расход клея обычно составляет около 600 граммов на 1 м2 поверхности торца заготовки.

Быстроотверждающиеся клеи с отвердителями при образовании зубчатых соединении практически не используются. Из-за самозаклинивания соединения последующую механическую обработку заготовок после сращивания можно производить практически немедленно. Кроме того, при использовании быстроотверждающихся клеев возможно быстрое нарастание их вязкости в клеенаносящем устройстве с образованием «козла», что требует постоянного наблюдения за состоянием оборудования.

Прочность зубчато-клинового соединения

Прочность зубчато-клинового соединения в первую очередь и в наибольшей степени зависит от правильной геометрии фрезерованных шипов и образованных ими проушин. Она определяет натяг в шиповом соединении, и ее нарушение приводит к резкому снижению его прочности.

Кроме того, если в соединениях, используемых в дальнейшем в столярно-строительных изделиях, допускаются небольшие зазоры у вершин зубчатых шипов, то в соединениях, используемых в изделиях мебели, такие зазоры должны исключаться полностью. Точность расположения зубчатых шипов относительно базовой поверхности каждой сращиваемой заготовки влияет на отклонения от прямолинейности и плоскости склеенных по длине брусков и досок. Неровности и искривление соединенной плети заготовок после прессования, в т.ч. образующиеся из-за неправильного базирования отрезков при фрезеровании шипов, затрудняют последующую обработку при фрезеровании по сечению и приводят к излишнему дополнительному расходу древесины.

В связи с этим особое внимание следует уделять правильности заточки и установки на станке фрез для формирования зубчато-клиновых соединений. Для обеспечения хорошего склеивания и получения высокой прочности соединения шероховатость поверхности шипов не должна превышать Rm шах 200 мкм. К сожалению, ни одно из наших предприятий не имеет сегодня приборов для ее измерения и соответствующего контроля не проводит.

Необходимое давление при склеивании напрямую зависит от длины шипа, находится в пределах 4-13 МПа и должно быть тем больше, чем меньше длина шипа. Недостаток давления ведет к образованию неплотностей в соединениях, избыток – к растрескиванию (расщеплению) древесины по слоям в вершинах клиновидных проушин. Опыт показывает, что если заданное значение величины усилия сжатия соединения не будет соблюдено, то склеенная заготовка будет безнадежно испорчена. Время выдержки соединении под давлением не должно быть меньше 2 секунд.

Сразу после сжатия соединений достигается их так называемая транспортная прочность, обеспечиваемая за счет натяга в зубчатом клеевом соединении. Она позволяет переместить заготовку из пресса в стопу для выдержки с целью окончательного отверждения клея и отвода излишней влаги внутрь древесины. Время выдержки до последующей механической обработки обычно составляет от 4 до 24 часов в зависимости от влажности древесины, температуры цеха и скорости отверждения клея конкретной марки.

Этапы технологии

Несмотря на кажущуюся простоту, технология сращивания древесины – достаточно сложный процесс, и от правильного выполнения всех требований технологии зависит не только качество продукции выпускаемой предприятием, но и успешная конкуренция товаров на рынке лесопродукции. В общем случае она включает операции накопления короткомерных отходов, полученных после выторцовывания дефектов пиломатериалов и их поперечного раскроя и сортировки. Эта сортировка проводится по сечениям, иногда – по длинам, а главное – по расположению (наклону) годичных слоев в их древесине. Затем деловые отходы достаточной длины торцуются дополнительно – из них вырезаются еще остающиеся пороки и дефекты. Одновременно отделяются все непригодные к сращиванию обрезки.

Торцы всех сращиваемых отрезков непосредственно перед фрезерованием зубчатых шипов дополнительно опиливаются – для их выравнивания и удаления бахромы, обычно образующейся при черновом поперечном раскрое пиломатериалов. Фрезерование шипов производится с двух сторон заготовки, от одной и той же базы — так, чтобы шипы, сформированные на обоих ее торцах, были смещены друг относительно друга на половину их шага. Реализация всех этих операции производится на оборудовании, состав и конструкция которого в первую очередь зависят от требуемой производительности.

При незначительном объеме производства сращенных заготовок могут применяться универсальные вертикальные фрезерные станки с нижним расположением шпинделя, оснащенные шипорезной кареткой, простейшие настольные прессы и торцовочные устройства. При высокой производительности требуется использование специальных полуавтоматических и автоматических линий различной конструкции, которые поставляются в нашу страну компаниями Германии, Италии, КНР и Тайваня.

Дмитрий Герасимов — DEREWO.RU (3/2014)

Технологический процесс сращивания древесины

Высушенный пиломатериал до влажности 8-16% поступает в переработку для получения сращенной древесины. Пиломатериал может поступать как в пакетах с прокладками, так и без прокладок — это логистика производства, над которой должен трудиться отдел главного технолога. В некоторых случаях удобнее пиломатериал привозить на станок с прокладками и оператор при подаче досок на переработку просто убирает прокладки, а иногда это не является реальным, тогда вводится дополнительная операция снятия пиломатериала с прокладок.

С лева пакет без прокладок, правый пакет уложен на прокладки

Затем полученный пиломатериал проходит черновую обработку на четырехстороннем станке. Делается это для того чтобы устранить возникшие в процессе сушки коробления, чтобы пиломатериал стал более ровным, чтобы сделать поверхность более гладкой. Но в данной операции допускается если на пиломатериале остается небольшой непрострог или еще какие то деффекты, так как это черновая обработка.

Один из популярных четырехсторонних станков, специалистам эта марка известна… 😉

После острожки пиломатериала, нам необходимо удалить из него все дефекты которые нас не устраиваю и получить готовую ламель, при этом удаление тех или иных дефектов зависит от:

  • Возможностей оборудования (на какое количество карманов имеется возможность рассортировывать ламель).
  • От возможностей рынка сбыта, что нужно рынку, что можно реализовать.

Основной продукцией в данных цехах является высококачественная дорогая продукция получаемая из чистовых ламелей, это может быть клееный щит, клееный брус или иной товар. Большинство дефектов из ниже перечисленных может быть использовано в технологии производства клееной древесины под покраску или эта продукция будет являться как бы сопутствующей продукцией. Итак все будет зависеть как было сказано выше от возможностей оборудования и главное от рынка сбыта и поэтому данные дефекты могут быть как в ламелях, так и в браке:

  • Сучки здоровые.
  • Синева.
  • Смолянистость.
  • Прорость.
  • Обзолы.
  • И другие.

Данная торцовка для ламелей может работать как в полуавтоматическом, так и в автоматическом режиме. При этом можно значительно увеличить число карманов для ламелей. В полуавтоматическом режиме оператор специальными карандашами указывает какую ламель в какой карман отправить. В автоматическом режиме, станок раскраивает по заранее заданной программе.

Чем больше материала из одной доски будет использовано, тем больший полезный выход в технологии склеивания древесины мы получим и соответственно ниже будет себестоимость клееной древесины. Ламель может иметь с одной стороны дефекты, с другой стороны отсутствие дефектов. Так вот все дефекты на ламелях при сращивании делают на одну сторону, чтобы готовый сращенный полуфабрикат имел чистовую и черновую пласть… Также и по обзолам, обзольные ламели сращивают таким образом чтобы обзол был на одной стороне.

После получения ламели, она укладывается на поддон. Для каждого сорта ламели должно быть свое место в цеху (для этого места под поддоны расчерчиваются на полу, как парковочные места для автомобилей :-)), каждый поддон должен подписываться. Расстановкой в цеху сырья и продукции занимается технолог. Именно эти мероприятия упрощают работу с поддонами ламели. Желательно только после накопления объемов ламели на работу одной смены, производить ее сращивание, это уменьшает количество перестановок оборудования, позволяет вести более стабильный технологический процесс.

Самые распространенные фирмы производители линий сращивания:

Ниже приведен список самых востребованных линий сращивания:

  • Dimter.
  • Paul.
  • Grecon.
  • Reinhardt.
  • Ledinek.
  • Irion.

На фото линия сращивания фирмы «Grecon

«

Возможные причины выпячивания бревен

Для раннего выявления выпирания бревна рекомендуется ежегодно после сборки деревянного дома осматривать сруб на присутствие отклонений. При наличии данной проблемы стенам из бруса требуется дополнительное укрепление стойками. Конструкция организовывается таким образом, чтобы проблемное бревно находилось в центре стойки, края которой заканчивались на 2-3 бревна от него.

После этого в стойке проделываются отверстия для последующего монтажа в них саморезов – глухарей. Их количество определяется специалистами, исходя из конкретного случая. В завершении работы эти саморезы максимально прокручиваются до того момента, пока вертикаль стены не примет прежний вид.

Однако такой способ используется при незначительном выпячивании. В более серьезных случаях может потребоваться организация стоек не только с внешней, но и внутренней стороны дома.

Выдавить бревно в срубе может по нескольку причин:

  • Низкое качество строительного материала (крученые бревна хвойных пород);
  • Допущенные ошибки в технологии монтажа дома или другого строения;
  • Отсутствие мер безопасности, которые предпринимаются для удержания сруба от отклонений.

Рубка «в курдюк»

Такой способ ручной рубки – это та же чаша, но усовершенствованная. Угловые конструкции имеют более сложную конфигурацию – наличие дополнительного шипа под названием курдюк. Он позволяет образовать более прочное и герметичное соединение. При этому выемку (чашу) можно ориентировать как вверх (традиционно), так и вниз.

Вид рубки бревна «в курдюк» дает возможность избежать продувания стен дома ветром. Жилище, построенное таким способом, получается более теплым, уютным, имеет меньшие теплопотери.

Рубка «в охлоп»

Это еще одна из разновидностей традиционного варианта «в обло». Поэтому такой способ иногда называют «сибирской чашей». В отличие от самого простого вида рубки, который не требует переворачивания, выемка изготавливается не в верхней части бревна, а в нижней. Поэтому чаша получается как будто перевернутой сверху вниз.

Среди недостатков этого варианта – значительные трудозатраты. В процессе ручной рубки верхнее бревно нужно многократно двигать и переворачивать, чтобы добиться идеального совпадения пазов. В результате вся работа занимает больше времени, требует высокого уровня мастерства и приложения больших усилий.

Профилактические меры

Процедура стяжки деревянного сруба рекомендуется с целью профилактики расползания стен, которая в большинстве случаев происходит наружу. При длине бревен более 6-7 м, риск их искривления и выпирания увеличивается в разы. В таком случае рекомендуется производить монтаж дома высокопрофессиональными строителями, а также предпринимать ряд профилактических мер:

  1. Установка нагелей на этапе сборки сруба. Происходить это должно по всему периметру через каждые 1,5 м. Сами нагели представляют собой деревянные шипы длиной около 45 см при диаметре 2,5 см.
  2. При монтаже дома или другого деревянного строения из сруба длиной от 7 м, необходимо в обязательном порядке производить внутренние перерубы.
  3. Свести к минимуму расхождение и выпирание бревен позволяют балки и матицы, которые устанавливают в области пола и потолка каждые 60 см.

Устранить возникшую проблему можно путем стяжки деревянного сруба и только тогда, когда их деформация незначительна. В противном случае требуется полная разборка конструкции с последующей правильной сборкой.

Чтобы не допустить такие хлопоты, затрачивающие как собственное время, так и финансы, необходимо изначально сборку дома из сруба поручить специалистам.

Норвежская рубка

Этот способ достаточно близок к канадскому, и имеет те же основные преимущества и недостатки. Главная же особенность норвежской ручной рубки состоит в использовании лафетов вместо круглых бревен. Лафеты – бревенчатые заготовки овальной формы, которые получаются благодаря параллельному спиливанию боковых частей.

Срубы, построенные из лафетов, имеют необычный внешний вид. Также отличает их увеличенный объем внутренних помещений, который появляется благодаря отсутствию округленных элементов бревенчатой кладки.

По своей же технологии норвежская рубка очень близка к канадскому способу. Она также базируется на совмещении деревянных шипов со специально вырубленными под них пазами по углам дома.

Рубка в крюк

Этот способ считается достаточно сложным в исполнении. Кроме того, под общим названием «рубка в крюк» объединены два разные метода изготовления выемок в деревянных заготовках:

  • бревно стесывается в двух направлениях (на половину диаметра и на четверть);
  • выполняется стесывание на ¼ диаметра с дополнительным формированием шипа-присека.

Каждая из этих разновидностей очень трудоемкая, требует идеального совпадения всех сечений. Зато конечный результат стоит приложенных усилий: построенные таким способом деревянные дома получаются очень прочными и теплыми.

Рубки без остатка (соединение «в лапу»)

В отличие от всех технологий рубки, формирующих выступы, ручная рубка «в лапу» дает возможность максимально использовать бревно по всей длине. Поэтому при использовании стандартных заготовок длиной 6 метров можно получить более просторное помещение.

Среди других преимуществ данной технологии:

  • небольшой расход материала и минимизация количества отходов;
  • удешевление строительства;
  • интересный внешний вид готовых строений (прямые углы в местах соединения).

Выделяют два способа рубки без остатка:

  • прямая лапа;
  • косая лапа («ласточкин хвост»).

Для первого метода характерна обработка концов бревен в виде прямоугольника. Окончание тщательно обтесывается, чтобы получился прямой угол. Особое внимание уделяется плотному прилеганию двух «лап» друг к другу. Если его не обеспечить, то готовая конструкция получится хлипкой и ненадежной. В качестве дополнительного укрепления используют специальные шипы, чтобы «прямая лапа» не рассыпалась.

В отличие от «прямой лапы», «ласточкин хвост» имеет более сложную трапециевидную форму. Вытесывание таких элементов занимает больше времени, зато готовое строение получается очень прочным, защищенным от продувания и попадания влаги. Изготовить идеально совпадающие наклонные стыки могут только высококвалифицированные специалисты, поэтому такой способ рубки считается одним из наиболее дорогостоящих.