При строительстве загородных домов, дач, бань люди всегда предпочитали дерево. Этот природный материал не выделяет вредных веществ, дышит, но бережёт тепло, при правильной обработке не уступает в прочности и долговечности кирпичу и пеноблокам. Раньше срубы считались дорогостоящей редкостью, доступной немногим. Но деревообрабатывающее производство быстро развивается, и клееный или профилированный брус, наравне с круглыми бревнами, стал одним из самых доступных материалов для строительства. В соответствии с нормативными документами выпускают его различных сечений и длиной 6м. Но стены домов обычно проектируют длиннее. Поэтому знания, как можно выполнить сращивание бруса по длине, всегда актуальны для любого строителя.
Конечно, на производстве есть возможность выполнить брус любого типоразмера под заказ, но он будет стоить намного дороже стандартного. Поэтому на такой случай придумано несколько надёжных способов соединения деревянных брусьев между собой по длине.
Сращивание бруса по длине: способы.
Методы сращивания брусьев по длине различают по степени надежности и сложности исполнения. Некоторые из них под силу только опытным столярам. Но они долговечнее тех, что сможет выполнить любитель.
Самые простые способы, не требующие виртуозной точности, называются «в пол дерева» и прикладывание. Срастить брусья с их помощью можно легко и быстро, но использовать их для строительства долговечных построек не рекомендуют.
Сложнейший способ соединения в косой замок обеспечивает высокую надежность, но требует большого умения, терпения и ловкости.
Соединение бруса в коренной шип или в шип на шпонках представляют простоту и надежность, поэтому они пользуются заслуженной популярностью у мастеров.
Сращивание бруса “в шип на шпонках”
Сращивание бруса в шип на шпонках – один из самых распространённых методов. Шпонка – это деталь шпоночного соединения в виде небольшого бруска. Она скрепляет элементы и не позволяет им смещаться и проворачиваться друг относительно друга. Надежность сращивания бруса в шип на шпонках увеличивается за счёт того, что шпонку изготавливают из дерева более твёрдой породы, например, осины. Это добавляет соединению прочности.
С торцевой стороны каждого бруса выпиливаются одинаковые пазы толщиной примерно треть от ширины так, чтобы при складывании они совпадали. Потом в пазы плотно забивается шпонка. Различают несколько видов шпонок по геометрической форме:
- прямоугольная;
- призматическая;
- с зазубринами;
- «ласточкин хвост».
Последняя считается самой лучшей. Из-за утолщений с обеих сторон она похожа на песочные часы. Пазы должны иметь соответствующую форму, чтобы между поверхностями не оставалось зазоров.
Сращивание бруса по длине в коренной шип
Аналогично соединению бруса по длине в шип на шпонках может использоваться сращивание бруса в коренной шип. В этом случае вместо отдельного элемента используется выступ, вырезанный на торце одного из соединяемых брусьев. Обычно он располагается по центру и занимает примерно треть от размера сечения.
На торце присоединяемого бруса вырезается паз, совпадающий по расположению и размеру. Затем шип с усилием вбивается в паз сбоку.
Форма, как и в случае со шпонкой, может быть прямоугольной или призматической, типа «ласточкин хвост», широкой стороной наружу.
Шип и паз могут располагаться не перпендикулярно к торцам, а под углом 45 градусов. Такой вариант гораздо сложнее в исполнении, но он отличается большей прочностью и низкой теплопроводностью.
Существует также сращивание в некоренной шип. В отличие от коренного, он делается чуть ближе к краю и может занимать до половины ширины торца. Сращенный брус кладется так, чтобы соединение находилось ближе к внутренней стороне стены. Этот метод часто используется в конструкции углов здания. При этом брусья соединяют не по длине, а под углом 90 градусов друг к другу.
При определённой сноровке возможно выпилить на одном торце два-три шипа. Они получаются очень тонкие и при сильной нагрузке могут переломиться, разрушив соединение.
Сращивание бруса “в косой замок”
Этот вид замкового соединения относится к сложным, доступным лишь профессионалам. Даже опытному мастеру потребуется много времени, чтобы качественно сделать эту тонкую работу, поэтому косой замок нечасто используют при строительстве с жесткими сроками.
При таком методе удлинения детали дополнительно цепляются друг за друга своеобразными крючками. Это дает гарантию, что они не смогут сместиться или раздвинуться в разные стороны.
Для начала на торцах брусьев делаются косые спилы. На них вырубаются пазы так, чтобы на концах образовались шипы, подходящие по размеру под эти пазы. Все углы и изгибы должны точно совпадать между собой.
После того, как поверхности плотно подогнаны друг к другу, замок скрепляют двумя нагелями – специальными гвоздями из дерева или металла. Под них предварительно сверлят отверстия. Таким образом получается практически цельный брус необходимой длины.
Сращивание бруса в полдерева.
Один из простейших методов сращивания бруса по длине называется «в полдерева». На торцах брусьев ровно вырезаются ступени в половину толщины бруса. Потом ступени складывают обработанными сторонами и скрепляют нагелями или металлическими скобами.
При таком способе толщина дерева в месте соединения значительно уменьшается, что плохо влияет на выносливость стены. Поэтому часто вырубку делают под углом. Уклон должен быть направлен наружу. Тогда основание сечение уменьшается постепенно, и вероятность разрушения под давлением меньше.
Метод сращивания бруса -“прикладывание”
Ещё один легкий метод сращивания бруса – прикладывание, или встык. Два бруса прикладывают торцами друг другу как можно плотнее и фиксируют металлическими скобами.
Это слабое крепление. Оно не выдерживает сильных нагрузок, поэтому иногда ряды дополнительно скрепляют между собой несколькими нагелями, вбитыми близко к месту соединения, укрепляя конструкцию целиком.
От чего зависит выбор соединения.
В зависимости от требований к конструкции применяется определенное соединение бруса по длине.
Для строительства несущих стен зданий, особенно выполняемых из профилированного материала, подходят прочные соединения, такие как косой замок и на шпонках. Они выдерживают разнонаправленные нагрузки почти так же хорошо, как цельная древесина. Качество имеет при этом решающее значение.
Прочие способы удлинения не нуждаются в точных замерах и расчетах. Их применяют при возведении межкомнатных стен или временных, вспомогательных строений. Но для них все же необходимы дополнительные крепежные элементы – уголки, нагели, муфты.
Что учесть при стыковке профилированного бруса.
В местах сращивания могут появиться щели, в которых скапливается влага, задувает ветер. Чтобы исключить сквозняки, промерзание и гниение стен, поверхности соединения выравниваются и шлифуются до идеальной гладкости. Места соприкосновения прокладываются теплоизоляционным материалом: паклей или джутом. Все элементы полностью обрабатываются специальными составами.
Влажность древесины должна быть не более 5%. В этом случае детали можно дополнительно проклеивать. Но и пересушивать дерево нельзя. Иначе его может сильно «повести»
При любом методе стыковки следует помнить, что дерево даёт достаточно большую усадку: примерно 10 см в год. Поэтому готовому каркасу дают выстояться, прежде чем вставлять окна и двери, заканчивать монтаж фасадов.
Для расположения мест стыковки важно распределение нагрузки. В разных местах это могут быть сжатие, растяжение или прогиб. Обычно стыки стараются расположить в шахматном порядке.
Несмотря на кажущуюся легкость, строительство дома или бани лучше доверить профессиональным столярам, способных выбрать подходящие материалы и метод работы с ними.
Построить брусовый дом сложнее газобетонного или кирпичного, каждый венец требует особо аккуратного отношения к запилу материала, особенно при укладке и соединении бруса в углах. Требуется хорошее представление того, как именно должен быть выполнен запил. Даже простая, на первый взгляд, процедура сращивания бруса по длине потребует разметки с точностью до миллиметра, иначе в стенах образуются мостики холода, и, что еще хуже, материал будет насыщаться водой и деформироваться.
Как правильно класть брус
Прежде чем учиться выполнять соединение брусовых отрезков в один прогон или на углах, будет правильным освоить азы техники укладки бруса в венцы. Тем более что проблем и ошибок при монтаже стен допускается не меньше, чем при соединении бруса между собой по длине. Обычно мастера считают сращивание крайней мерой и стараются не использовать венцы с продольным соединением.
До начала сборки сруба из бруса своими руками рекомендуется выполнить небольшую подготовку:
- В первую очередь проверяется качество гидроизоляции ленточного фундамента, на углах наносится осевая разметка периметра, по которой и будут выравниваться отдельные брусы при соединении между собой и в стену;
- Нарезка крепежа для соединения венцов и стыковки бруса в углах. Заготовки под нагели и шканты необходимо вырезать, обработать и высушить заранее. Стальные уголки и Т-профиль обрабатывают олифой;
- Выполняют отбраковку и отбор бруса для первых трех венцов коробки. Эти несколько брусов не должны иметь дефектов, сучков, срощенных стыков. Геометрия – максимально близкая к идеальной.
Понятно, что строительный брус заранее должен быть обработан антисептиком и антипиренами, высушен в пачке до состояния 11-14% влажности.
Совет! Для дома или полноценного жилого коттеджа геометрия материала должна быть максимально качественной. Если вдруг оказалось, что купленный брус повело, или линия распила не такая ровная, как хотелось, в этом случае партию отправляют на строгание и фаскование.
Уже после доработки выбирают брус, который пойдет на укладку стен.
Нюансы подбора и соединения венцов первого – второго ряда
Прежде всего, выбранный брус должен быть абсолютно ровным. После того как материал окажется на фундаментной ленте, покрытой двумя слоями рубероида, необходимо вооружиться хорошим строительным уровнем, лучше с гидравлическим контуром, и проверить положение первого венца. Нельзя выполнять соединение, не убедившись в идеально горизонтальном положении первого венца.
Почти всегда мастеров ожидает разочарование. Опорная поверхность фундаментной ленты далека от плоскости и имеет уклон в сторону одного из углов. Поэтому, если просто выполнить соединение на заложенных в бетон анкерах, то первый венец окажется кривым.
Даже если попытаться скомпенсировать деформацию подгонкой соединения в замках на углах, то это только ухудшит ситуацию, вследствие усадки между брусовыми венцами появятся огромные щели. Поэтому перед фиксацией первого венца брусы выравнивают по горизонту с помощью деревянных подкладок.
Особое внимание нужно уделить укладке бруса и сборке углов. Первый ряд должен быть не только прочным, но и гибким, поэтому в стартовом венце в углах используют соединение в торец на шпонке, а с внутренней стороны устанавливают металлические уголки.
Способы соединения бруса
Одним из недостатков использования брусового материала являются жесткие ограничения на геометрию прогона, после того как два отрезка будут соединены между собой. Важно, чтобы все боковые грани обоих фрагментов после соединения бруса между собой находились попарно в одной плоскости.
Для стыковки используют три типа сращивания материала:
- Продольное или линейное, два отрезка бруса соединяются между собой с получением одного прогона на всю длину стены;
- Угловое соединение, отдельные детали венца стыкуются между собой в замок в углу коробки;
- Вертикальное соединение венцов в конструкции одной стены.
Понятно, что, независимо от варианта стыка и способа построения замка, сращиваемые поверхности должны прокладываться уплотнителем, лучше всего джутовой паклей или термообработанным льняным волокном. Варианты с сушеным мхом лучше оставить для бань или легких коттеджей, у которых высота стены не превышает 3 м, а значит, риск выдавливания уплотнителя из соединения остается минимальным.
Угловое соединение бруса
В настоящее время существует и активно применяется более десятка различных схем построения замков в углах. Все они делятся на две большие группы:
- Соединение с брусовым остатком;
- Стыковка без остатка или, по-другому, вылета торцевых участков за пределы стен.
Простейшие варианты соединения можно изготовить своими руками. При этом прочности углового соединения во всех случаях достаточно, чтобы коробка из бруса оставалась устойчивой. Более сложные варианты врезки используются для повышения жесткости углов или уменьшения тепловых потерь через щели.
Угол с остатком
В этом случае два смежных бруса одного венца запиливаются в замок не на торцах, а на некотором удалении от края. В результате получается угол с выступающими двумя вертикальными рядами из торцов. Принято считать, что данный тип угла обеспечивает минимальные потери тепла из-за большой протяженности линии запила.
Среди наиболее популярных схем можно отметить два варианта угла – «в полдерева» и его более продвинутую версию – «в охряп». Остальные схемы и способы соединения бруса особых преимуществ не имеют, разве что увеличивается жесткость соединения. Они применяются для высоких построек из бруса, толщиной материала менее 100 мм.
Если строить сруб из бруса своими руками, то лучше всего выбрать для углов схему «в полдерева». Изготовить замок можно следующим способом:
- На уложенном брусе с торца отмеряют отступ, равный толщине материала;
- По шаблону вырезают прямоугольный паз на ½ высоты бруса на стыкуемых частях венца;
- Прокладывают нижний элемент замка уплотнителем и собирают соединение.
Разумеется, качество и скорость изготовления деталей замка зависит от наличия навыков и опыта. Новичкам зачастую приходится подрезать поверхности будущего соединения стамеской, но высокой квалификации для сборки угла не требуется.
Стыкование «в охряп» отличается лишь тем, что выполняется два паза толщиной в 1/3 вертикального размера бруса, в остальном этот способ мало чем отличается от предыдущего соединения.
Замок с остатком обладает высокой жесткостью, поэтому его используют для постройки различного рода башенок и надстроек, когда по замыслу дизайнера необходимо подчеркнуть «деревянный» стиль здания.
Угол без остатка
Если дизайн постройки из бруса требует, чтобы коробка выглядела абсолютно «чистой», без выступающих деталей, то в такой ситуации используются методы соединения венцов по торцевой поверхности.
Наиболее известные схемы выполнения «чистых» углов:
- Вариант «в полдерева» без наружной оконцовки;
- Соединение на шпонках;
- Замок с коренным шипом или зубом.
Первый вариант отличается от углов с остатком профилем соединяемых поверхностей. Если в последнем случае выполняется запил прямоугольной формы, то в «чистом» угле поверхности соединения имеют клиновидную форму.
Наиболее простая схема предполагает стыковку торцом в боковую поверхность смежного бруса. Чтобы ограничить перемещение венца в горизонтальном направлении, на соединяемых отрезках вырезают пазы и устанавливают закладные элементы-шпонки. В результате стык получается достаточно простым и, главное, – подвижным. Любой крен или неравномерная просадка не повлияют на прочность угла.
Самый теплый вариант — это соединение с шипом. С внутренней стороны одного из брусов вырезается шип или зуб, в смежном элементе выполняется шип. После укладки уплотнителя и осаживания венца угол превращается в практически непродуваемое ветром соединение. Замки без остатка чаще всего закрываются накладками из полдюймовых досок.
Соединение бруса между собой по длине
Обычно длина одного брусового прогона не превышает 6 м. Можно, конечно, купить и более длинный материал, но стоимость такого рода заготовок в несколько раз превышает цену на стандартные размеры. Иногда сращивание отдельных отрезков и соединение бруса между собой в один прогон выполняют с целью экономии средств и стройматериалов.
Для того, чтобы соединение получилось прочным, замок формируют, как стык из двух половинок соединяемых деталей. Проще говоря, каждый отрезок бруса запиливают в ½ толщины, складывают и стягивают, забивая гвозди под углом 60-70о к поверхности. Длину паза принимают 2-2,5 кратной высоте венца.
Для бруса толщиной 150 мм и более может использоваться более сложная многоступенчатая схема запила.
Важно! В этом случае соединительная поверхность может иметь 3-4 ступени, но главное — стыкуемые плоскости выполняются клиновидной формы с уклоном.
В результате, если происходит усадка бруса по длине, то стык на соединении не расходится, уплотняется, щель между сопрягаемыми поверхностями уменьшается до минимально возможного.
Недостатки продольного соединения
Идея формировать полноценные брусы большой длины с помощью схемы продольного сращивания более мелких отрезков в теории выглядит привлекательной, но на практике не всегда удобна. Соединение из двух частей — это всегда потенциальный дополнительный мостик холода, даже если между половинками уложен полноценный утеплитель.
Мало того, длина стыка в несколько раз длиннее толщины бруса, поэтому в щелях будет собираться влага, а через несколько лет поверхность вокруг замка будет некрасивого серо-зеленого цвета. Потребуется регулярная очистка и отбеливание стен.
Главный недостаток подобного соединения заключается в том, что по мере усыхания и усадки брусовых стен ширина щелей в замке увеличивается в несколько раз, поэтому утеплитель или герметик достаточно быстро осыпается из разъема. Поэтому заделку и конопатку придется выполнять каждый год.
Один из способов устранить возможное затекание влаги предполагает использование специального акрилового герметика для брусовых стен. В этом случае для упаковки стыков между венцами используют льняную ленту уменьшенной ширины. Например, для бруса, шириной в 100 мм, нужно уложить уплотнитель размером 90 мм. По окончании усадочных процессов монтажа стык очищается от остатков льна и покрывается тонким слоем акрилового уплотнения. Разумеется, это временная мера, и полностью защитить от конденсата таким способом невозможно.
Как скрепить брус между собой
Кроме углов и продольной стыковки, венцы приходится соединять между собой и в вертикальном направлении. После укладки двух рядов бруса обязательно устанавливают дополнительное крепление в виде шкантов или нагелей.
Для стяжки венцов лучше всего использовать деревянные стержни квадратного сечения с размером грани 18 мм и длиной 250 мм. Для установки предварительно сверлят отверстия 25 мм. Глубина сверловки равна полторы высоты бруса. То есть один нагель полностью пробивает верхний брус и половину нижнего. Шканты забивают в шахматном порядке так, чтобы вертикальная линия крепежа не совпадала с соединениями на нижних рядах. Нагелями крепят обязательно в углах, на оконных и дверных проемах.
Какие шканты выбрать
Для соединения венцов лучше всего использовать деревянный крепеж. Металлические нагели намного прочнее деревянных шкантов, но их используют в особо нагруженных соединениях. Обычно мастера не особо жалуют металл по двум причинам:
- На стальной поверхности зимой всегда образуется конденсат, древесина разбухает и подгнивает, прочность соединения падает до нуля;
- Через полгода эксплуатации металл ржавеет, и подклинивает соединение венцов. Вместо нормальной усадки ряды просто повисают на металлических стержнях.
Если выбирать шканты, то лучше всего подойдут квадратные стержни из высушенной березовой древесины. Благодаря острым углам крепеж намертво врезается в мягкую древесину бруса, соединение получается прочным и надежным.
Круглые деревянные нагели сложнее в установке, если ошибиться в диаметре отверстия хотя бы на полмиллиметра, то соединение двух брусов получится неработающим, крепеж легко выпадает из угла или стены. Если взять размер с запасом, то можно легко расколоть брус до образования трещины.
Кроме того, для сборки углов или стен из бруса нельзя использовать клеевые материалы, краски и мастики. Единственным исключением является монтажная пена, задуваемая для герметизации опорной поверхности ленты. Любые жесткие соединения не помогут ликвидировать щели и зазоры.
Заключение
Выбирая вариант соединения бруса в углах или в венцах стен, необходимо помнить, что любая коробка, собранная из брусового материала по каркасной или срубовой схеме, всегда будет подвержена усадке и температурным расширениям. Поэтому соединение должно быть достаточно пластичным, чтобы при деформации венцов не произошло разрушение шпонок или шипов в углах, деревянных шкантов в стенах здания.
Отправить комментарий
Строительство дома из дерева (бруса, бревен, щитов) требует совершенно других приемов и технологий соединения деревянных узлов, элементов и конструкций. В частности, сращивание бруса по длине применяется во всех перечисленных сооружениях, так как, помимо бревен, брус используется в любой сложной деревянной сборке. Дом может быть большим или маленьким, но очень часто при длине стен ≥ 6 м нельзя использовать цельный брус требуемой длины, и возникает необходимость срастить брус в единое целое без потери прочности в месте соединения. Сращивание бруса – процесс, который можно осуществить самостоятельно, так как работа с деревом такого сечения не требует использования сложных деревообрабатывающих станков и другого оборудования – достаточно иметь под рукой обычные столярные инструменты.
Строительные стандарты ограничивают максимальную длину бруса шестью метрами, поэтому для получения бруса большей длины нужно делать соединение, и это возможно осуществить следующими способами:
Продольный стык на шпонку и шип;
Соединение на косой замок;
Продольный стык бруса в коренной шип;
Простой стык;
Стык в полдерева.
Такой вариант соединения деревянных деталей из бруса одинакового сечения – наиболее прочный, а простое исполнение позволяет использовать решение в любых деревянных конструкциях. Принцип простой – сращиваемые брусы соединяются на одинаковые по размерам пазы, которые укрепляют перпендикулярно вбитыми шпонками. Мало того, что сами шпонки усиливают конструкцию – переплетение волокон продольных и поперечных само по себе обеспечивает прочное соединение.
Шпонка – это деталь из дерева, которая может иметь разную форму – от цилиндрической до прямоугольной, призматической, ромбовидной, «ласточкин хвост» или с зазубринами. Древесина для шпонок должна быть тверже, чем дерево для изготовления бруса, и чаще всего это — дуб. Для бруса деревообрабатывающая промышленность РФ чаще всего использует осину.
Срощенный брусок методом прямого или косого замкового соединения считается очень прочной конструкцией, но сложным в выполнении элементом, требует определенного столярного опыта и более сложных инструментов. Распространенные варианты такого стыка показаны на рисунке в начале статьи, еще более сложные методы – ниже:
Где:
Вариант №1 – соединение в прямую чашу с ветровым замком;
№2 – стык паз-шип, косой паз-шип;
№3 — стыковка в зуб;
№4 – соединение под названием «проходная ласточка»;
№5 – стык сити угол-косая ласточка;
№6 – соединение «не проходная ласточка»;
№7 — соединение в косую чашу с ветровым замком;
№8 — Фигурные вырезы в торцах бруса.
Для реализации такого стыка в брусах выпиливают косые вырезы под определенным углом и таким образом, чтобы шип полностью повторял фигуру паза и входил в него без зазоров. Это и будет косой замок. Такой сращенный брус усиливают нагелями (шипами разной формы), которые забивают в соединение перпендикулярно оси.
Такой вариант стыка называют замочным – это также сложный в исполнении метод, требующий опыта и использования сложных инструментов. Стандартная стыковка соединяемого узла делается под углом в 450, но можно брать и другой угол – это зависит от сложности конструкции, твердости породы и самой необходимости менять угол.
Применяется такой вариант срощенной конструкции на углах строения, и для более прочного соединения часто делают шипы и пазы в форме трапеции, то есть — «ласточкин хвост», и укрепляют нагелями (шипами).
Это – самый простой вариант стыковки двух брусов, который можно сделать своими руками, так как требуется только выпилить в каждом брусе паз до середины сечения. Затем брус укладывается друг на друга, и соединяется саморезами, пластинами, хомутами, скобами или на шипы (нагеля). Соединение менее прочное, чем остальные решения, так как в месте стыка каждый элемент становится ровно в два раза тоньше.
Этот вариант стыковки бруса, кроме низкой прочности, обладает не очень эстетичным видом, поэтому подходит для внутренних соединений, которые будут дополнительно укрепляться другими конструкциями или усиливаться накладыванием слоя материалов, например, декоративного. Соединяется пиломатериал следующим образом: брусы просто прикладываются друг к другу, а место стыка соединяется скобой или хомутом, иногда – длинным саморезами или простыми гвоздями. Усилить такой стык можно теми же шипами.
Основные способы соединений бруса мы рассмотрели, осталось выяснить, как выбрать нужный вариант для той или иной конструкции.
В индивидуальном строительстве чаще всего применяются варианты стыков и соединений деревянных деталей, не требующие точных расчетов и сложного оборудования, и это совсем не гарантирует высокую прочность сложного узла. Поэтому любые соединения, сделанные своими руками, необходимо усиливать дополнительно. Это могут быть накладные крепежные элементы: пластины, металлические уголки, скобы, хомуты, или врезные детали: саморезы, гвозди, шипы, шпунты, нагели, и т.д.
И еще один недостаток самодельных стыков: их категорически не рекомендуется делать на несущих узлах и конструкциях, чтобы не подвергать риску деформации или разрушения весь объект. Если требуется монтировать брус длиннее, чем 6 метров, лучше заказать его в строительной компании, которая сделает соединение прочным и надежным, на высокопрофессиональном уровне и таком же оборудовании.
Если в строительстве используется профилированный или клееный брус, то для соединений таких деталей рекомендуется применять стыковку в шип или на шпонках. Такое соединение практически не уступает по прочности цельному деревянному элементу, и может работать в любых ключевых точках здания благодаря своей жесткости, прочности и надежности.
Важно: В этой технологии соединения бруса важным скрепляющим элементом является шпонка или нагель. Поэтому ее следует изготовить из твердых пород древесины, или приобрести качественный деревянный метиз.
Следующее соединение, претендующее на высокую прочность и жесткость конструкции — на косой замок. Брус, состоящий из нескольких отрезков, соединенных таким способом, можно устанавливать на несущие стены дома. Чем сложнее сращивание, тем прочнее получится стык, поэтому варианта здесь два – или сделать быстро и просто, но не очень надежно, или выполнить сложную стыковочную операцию, и в результате получить мощную конструкцию.
Но для таких работ нужен опыт – в противном случае лучше заказать детали в строительной компании, или пригласить строителей на свой объект. Но все затраты с лихвой окупятся тем, что вы будете жить в безопасном и прочном доме.
Как сращивать брус по длине
В этом материале Вы узнаете, как сращивать брус по длине. Ни для кого не секрет, что для изделий, используемых без нагрузки, с нагрузкой на растяжение, сжатие и изгиб используются различные способы сращивания. Мы познакомим Вас более детально с каждым из них, в результате чего Вы узнаете, как сделать прочное и красивое соединение.
Как сращивать брус по длине: основные моменты
Сращивание бруса по длине без нагрузки
Как уже было сказано, это самый простой вариант. Ярким примером является венец стены из бруса. Единственное требование к фиксации – оно ни в коем случае не должно продуваться. Уточним: точки сращивания обязательно должны смещаться от венца к венцу, иначе механическая прочность будет недостаточной.
- Соединение в полдерева (самое элементарное решение). Каждая из составляющих деталей вырезается на половину толщины, причем длина сращивания ни в коем случае не должна быть меньше от поперечного размера бруса. Плотные соединения обеспечиваются прокладкой утеплителя (обычно, джутовой ленты). Часто соединение делается вертикальным, что исключает вероятность продувания.
- Соединение с коренным шипом (несколько сложнее). На одной из деталей вырезается шип, имеющий размер в 1/3 толщины бруса, на второй делается соответствующий паз.
- Соединение шпонкой. Еще один эффективный способ сращивания венца. Пазы выбираются на двух брусьях; после укладки венца вбивается деревянная шпонка.
Сращивание бруса по длине – нагрузка на сжатие
Такой тип нагрузки характерен для разных колон и строек. Здесь перед строителем возникает сразу две задачи:
- Исключить увеличение сечения детали.
- Избежать взаимного смещения разных элементов конструкции.
Чтобы достигнуть вышеперечисленных целей на торцах бруса делается замок.
Первый вариант замка сильно напоминает соединение в половину дерева. Но скосы на торцах существенно меняют его свойства. В результате, увеличенная нагрузка на сжатие только усиливает конструкцию.
Еще одно решение – косой натяжной замок, заинтересует тех, что исключает вероятность рассоединения деталей во время растягивающей нагрузки. К примеру, это полезно для опоры навеса, имеющего высокую парусность.
Более того, элементы, которые образуют колонну, могут фиксироваться шипованным соединением. В таком случае наращивание бруса всегда начинается с нарезки на нем косых шипов. После чего детали садятся на клей. Высокая прочность склеивания достигается прессованием соединения и большой площадью поверхности шипов.
Нагрузка на растяжение и изгиб
Стоит отметить, что нагрузки на растяжение для деревянных конструкций – это скорей исключение, чем правило. Специфика эксплуатации заставляет разделить технологии сращивания бруса по длине в зависимости от того, что именно за элемент изготавливается.
Открытые балки
Для деревянного строительства они довольно типичны. Специфика здесь точно такая же, что и в случае колонн: фиксация ни в коем случае не должна увеличивать сечение балки.
Исключить рассоединение брусьев во время нагрузки на растяжение позволяет прямой накладкой замок. Косой накладкой замок перекладывает эту функцию на другие крепежные элементы – болты и шпильки. Они стягивают половины замка в одной точке, по центру. Для дополнительной фиксации применяется клей.
Прогоны, стропила
Здесь картина совершенно отличается: во время эксплуатации стропильная система скрыта от глаз обитателей дома. По этой причине здесь допустимы разные способы сращивания, которые увеличивают сечение бруса.
- Обычное соединение внахлест подразумевает, что брус имеет небольшую толщину (что типично для стропил). Длина нахлеста должна быть втрое больше ширины доски или бруса. Для фиксации применяются шпильки или болты.
- Сращивание встык также практикуется, но с усилением соединения боковыми накладками, которые могут быть сделаны из толстой фанеры или доски; могут применяться и перфорированные пластины, состоящие из оцинкованной стали.
Как выполнить соединение своими руками, которое будет красивым и прочным? Сама методика нами была досконально изучена: на торцах деталей формируются шипы фрезерованием, затем они склеиваются встык.
Внимание! Прессование обязательно, и на него должно отводиться не меньше 5-6 секунд. После этого детали надежно фиксируются в неподвижном положении на весь период высыхания клея.
Но результат во многом зависит от многих нюансов:
- Брусок подбирается по текстуре и цвету.
- Порода древесины обязательно должна быть одинаковой. Показатель влажности может отличаться в пределах 3%.
- Дефекты на сращиваемых элементах размещаются только с тыльной стороны.
- Между склеиванием и нарезкой шипов должно пройти не больше суток. Иначе неравномерная сушка скажется на качестве клеевого шва и точности подгонки шипов.
- Выдавившиеся во время прессования излишки клея немедленно удаляются. После его высыхания выполнить очистку детали будет гораздо сложнее.
Выводы
Надеемся, что наши рекомендации окажутся полезными Вашему читателю в отделке или строительстве дома. Дополнительную информацию можно посмотреть из видео, представленных в нашей статье. Желаем успехов!
Возможно Вам будет также интерестно:
При строительстве дачного дома, коттеджа или бани чаще всего используют дерево. Оно никогда не теряло своей популярности. А сейчас, когда развитие деревообрабатывающего производства сделало пиломатериалы доступнее и разнообразнее, для многих выбор стал очевиден. Чтобы сруб простоял много лет, стал надежным и уютным убежищем от непогоды и суеты, нужно помнить, что не существует незначительных мелочей. Многое зависит от мастерства строителей. Важно правильно выбрать подходящую породу дерева для каждого элемента. Определить, какое будет соединение бруса и венцов между собой. Тогда здание будет крепким и красивым, и послужит многим поколениям.
1. Крепление венцов сруба
Венцом называется один ряд бруса, уложенного прямоугольником и скрепленного по углам. Из них состоят стены здания, его основа.
Крепить брусья между собой надо очень тщательно как в углах, так и на прямых участках, чтобы они не проворачивались вокруг своей оси, не смещались. Это возможно, даже если брус прямоугольного сечения. Для дерева нельзя использовать железные гвозди – они не выдержат нагрузки и условий использования. Дерево имеет определенную влажность, от которой железо со временем окислиться и разрушится. А следом развалится и сам дом.
При строительстве срубов применяются деревянные гвозди – нагели. Они могут быть круглого или прямоугольного сечения, но предпочтение отдается круглым. При высыхании и усадке деревянной конструкции они создают меньшее напряжение. Ставить нагели надо строго вертикально.
На прямых участках стен через равномерные промежутки 1,5-2м сверлятся отверстия, куда и забиваются нагели. От углов и проемов принято отступать примерно 50см. Потом совмещается и насаживается верхний ряд. Чтоб облегчить задачу, венцы собираются на земле секциями по несколько рядов.
Для углов существует несколько способов крепления бруса.
2. Соединение углов бруса с остатком
2. Соединение углов бруса с остаткомПри таком соединении брусья скрепляются на некотором расстоянии от краев, а оставшиеся концы немного вступают за угол здания, образуя своеобразную бахрому. Минус такого крепления в том, что длину остатков придется учитывать при подсчете количества материала для строительства. Зато такие углы меньше пропускают холод.
Соединение углов «в обло» («в чашу») может выполняться разными способами. Самые простые из низ:
- односторонний;
- двусторонний;
- четырехсторонний.
В первом случае (односторонний) на расстоянии от края вырезается паз глубиной в половину толщины бруса. Он должен соответствовать форме бруса, который будут в него укладывать: для профилированного бруса – прямоугольный, для оцилиндрованного – полукруглая чаша. Паз может быть верхним или нижним.
Для второго (двустронний) пазы выполняются и сверху и снизу. Глубина каждого составляет уже примерно четверть толщины. Ширина паза в обоих случаях должна быть равна ширине бруса.
Третий метод (четырехсторонний) считается самым надежным, но требует определенной сноровки, чтобы правильно рассчитать глубину и ширину пазов и при выполнении не повредить сам брус.
Часто соединение «в обло» усиливают с помощью небольших нагелей.
3. Соединение углов бруса без остатка
Нежелание тратить деньги на «хвосты» в углах дома заставляет задуматься, как соединить брус без остатка. При этом углы теряют больше тепла, выглядят некрасиво. Поэтому многие набивают сверху широкие доски.
Соединение бруса “встык”
Самый простой, но наименее надежный способ создания угла – встык. При таком методе к краю одного бруса приставляется торец другого и скрепляется с помощью металлических скоб или гвоздей.
В процессе усадки такое соединение может разойтись довольно сильно, поэтому применять его рекомендуют для временных построек и сараев, в которых не требуется сохранять тепло.
При помощи шпонки.
Гораздо надежнее соединение бруса при помощи шпонки.
Шпонка – небольшой брусок, обычно сделанный из твердой породы дерева. Пазы под шпонку вырезаются по центру торца одного бруса и в боковой поверхности другого так, чтобы они совпали при прикладывании. Обычно ширина паза составляет треть от размера торца. Соответственно, для углового соединения расстояние от края бруса до бокового паза должно быть такое же. Потом шпонка забивается в пазы с натягом. При этом смещение брусьев друг относительно друга практически невозможно.
Паз можно вырезать перпендикулярно торцу или под углом. В последнем случае даже при сильных нагрузках меньше вероятности, что детали разъедутся в стороны. Бывает, что шпонку устанавливают горизонтально.
Этот метод хорошо подходит для наружных углов и для возведения внутренних стен, так как паз под шпонку можно вырезать на любом расстоянии от края бруса.
В коренной шип
(этот способ как и «ласточкин хвост» называют «теплый угол»).
Соединение в коренной шип похоже на соединение при помощи шпонки, но в этом случае не используется посторонняя деталь.
В одном из брусьев сбоку вырубается паз. На торце второго выполняется шип так, чтобы в конечном итоге он оказался с внутренней стороны стены. В этом случае угол пропускает меньше тепла. Сама конструкция выигрывает за счет того, что шип является неотделимой частью большего элемента. И все-таки дополнительно его скрепляют с помощью нагеля.
«Ласточкин хвост».
Описанные выше два способа угловых соединений подразумевают, что элемент для крепления имеет прямоугольную форму.
В случае с методом «ласточкин хвост» шпонка или шип расширяются к краю. Шпонка, например, становится похожей на песочные часы. Это расширение создает дополнительное сопротивление продольным нагрузкам. Пазы под такое соединение делаются соответствующей формы.
Соединение бруса «в лапу».
Чтобы сделать соединение «в лапу», на торце одного бруса вырубается большой, примерно в половину размера, шип с расширением к концу. На втором паз должен иметь уклон в одну сторону и ровно подходить к первому, если сложить угол. Такое крепление рекомендуют дополнить нагелем или шпонкой.
Крепление бруса в полдерева.
Крепление в полдерева выполняется аналогично соединению «в лапу», но срезы выпиливаются ровно в половину ширины бруса. Это упрощает работу строителей.
Все соединения в срубе обязательно прокладывают теплоизоляционными материалами, джутом или паклей. Поверхности должны быть максимально гладкими, плотно прилегать друг к другу. Чтобы защитить дерево от гниения и паразитов, каждый элемент предварительно обрабатывается специальными антисептическими составами.
При строительстве деревянных сооружений обязательно надо учитывать влажность материалов. Если она будет слишком большая, при усадке может повести брусья, могут появиться трещины.
После того, как сруб возведен под крышу, он должен выстояться. Только после этого можно вставлять окна и двери. Иначе в процессе осадки их может сильно покорежить или даже выдавить.
В деревянном строительстве множество нюансов, без знания которых не обойтись. Опытные мастера проделают быстро и качественно работу, на которую любитель потратит время и средства. Не стоит экономить на собственном комфорте.
Качество соединения отдельных элементов стен влияет на долговечность дома, его надёжность и внешний вид. Деревянные постройки стали возводиться человеком одними из первых, и с тех давних времён ему известно множество способов, как крепить брус между собой. Они применяются до сих пор наряду с современными методами, использующими специальный крепёж. Изучив все известные способы, можно выбрать из них те, которые покажутся вам самыми прочными и доступными в исполнении.
Строительство дома из брусаУгловые соединения
Соединить брусы так, чтобы образовался угол, можно по-разному. Раньше их традиционно крепили «в чашу», делая стык не на торцах, а чуть отступив от них. Получалось крестообразное сочленение с выступающими наружу концами. Но есть немало способов, позволяющих не оставлять такие выступы, которые мешают наружной отделке.
Так как брус обладает правильной геометрией с прямоугольным либо квадратным сечением, соединять его гораздо проще, чем бревно. Даже оцилиндрованное. Такая форма упрощает разметку и изготовление пазов, позволяет обеспечивать плотность стыков.
Рассмотрим основные варианты, как соединить брус под углом друг к другу:
- Встык. Простейший способ, не требующий устройства вырубок или пазов. Один брус стыкуется торцом к боковой части другого, в каждом ряду такие стыки смещаются и чередуются, как на предыдущем фото. Такое соединение очень непрочное, и ему требуется дополнительная фиксация стальными перфорированными пластинами, скобами или другим крепежом. Кроме того, соединённые встык углы даже при качественной изоляции со временем начинают продуваться и пропускать внутрь влагу. Поэтому этот способ применяют преимущественно для строительства хозяйственных построек и других нежилых зданий.Стык дополнительно скреплён скобой и стальным уголком
- В пол дерева. Этот вид сочленения очень распространён, так как доступен даже неопытным плотникам. Он предполагает выборку части бруса с торца на половину его глубины. В итоге на концах получаются ступеньки, которые накладываются друг на друга. Для упрочнения стыков их просверливают насквозь и в отверстия забиваются нагели. Ими же брусы скрепляются и по длине пролёта между углами.Угловое соединение в пол дерева
- В лапу. Этот крепёж очень похож на предыдущий, но вырубку торца выполняют не под прямым углом, а под наклоном.
- Ласточкин хвост. Один из самых прочных и надёжных способов, как скрепить брус между собой. Заключается в устройстве замкового соединения шип-паз. Причём шипы имеют форму трапеции, что увеличивает площадь сопряжения двух элементов и не позволяет им «разъезжаться».Форма и размер шипа подбирается так, чтобы он плотно вставал в паз, образованный двумя шипами поперечных венцов
- Коренной шип. Иначе такое соединение называется «сковородень» или «тёплый угол», так как он не продуваемый, без сквозных щелей с улицы в помещение. В этом случае замковое Т-образное соединение получается потайным за счёт вырубки прямоугольного или трапецеидального паза в горизонтальной плоскости не на всю толщину бруса, а лишь до половины. Шип второго бруса повторяет его форму. Такой стык называют глухим сковороднем и применяют для скрепления наружных углов дома. При возведении внутренних перегородок чаще используют открытый сковородень, вырезая паз на всю толщину бруса. Дополнительную прочность обеспечивают забивкой в замок нагеля.Тёплый угол с прямоугольным и трапециевидным шипом
- В чашу. Метод похож на соединение в пол дерева, но пазы вырубаются не на концах венцов, а с отступом от них и образованием выступающих за периметр стен остатков. Паз может быть только на одной стороне каждого венца – и это самый простой и несложный в исполнении вариант. Вырубка может производиться и на двух противоположных гранях, и на все четырёх.Для справки! Четырёхсторонние пазы достаточно сложны в изготовлении, их обычно делают в заводских условиях при заказе брусового дома по готовому проекту.Один из вариантов, как соединить брус между собой методом «в чашу» с четырёхсторонними пазами
Эти способы применяют для любых угловых соединений, не исключительно прямоугольных. Просто предварительно торцы балок спиливаются для образования скосов, дающих в примыкании нужный угол.
Стык дополнительно скреплён скобой и стальным уголком
Угловое соединение в пол дерева
Форма и размер шипа подбирается так, чтобы он плотно вставал в паз, образованный двумя шипами поперечных венцов
Тёплый угол с прямоугольным и трапециевидным шипом
Один из вариантов, как соединить брус между собой методом «в чашу» с четырёхсторонними пазамиСоединения в длину
Стандартный максимальный размер бруса – 6 метров в длину при разном сечении. Этого часто не хватает, чтобы возвести стены большого дома, установить стропила или уложить балки перекрытия. Приходится сращивать 2, а то и 3 элемента в продольном направлении. И одно дело, когда это венец, имеющий под собой опору в виде фундамента или нижележащего венца, и другое – если такой опоры нет. Приходится решать, как срастить брус по длине, чтобы выдержать нагрузку не только от собственного веса, но и от опирающихся на него конструкций.
Подобные задачи решаются способами, аналогичными уже описанным. Просто крепление выполняется не под углом, а вдоль балок.
При строительстве навесов, беседок и прочих подобных сооружений сращённый брус может не иметь под собой опорыОбратите внимание! При возведении стен мало решить, как соединить брус между собой по длине. Нужно обязательно смещать стыки относительно друг друга, чтобы они не совпадали по вертикальной линии в соседних венцах.
Изготовление замковых соединений заметно упрощается и ускоряется, если не размечать каждый брус по отдельности, а сделать шаблон из тонкого и плотного листового материала.
Если конструкция из сращиваемых балок не требует образования ровных граней, их можно сшивать внахлёст, стягивая гвоздями с двух сторон или металлическими шпильками в нескольких точках. Так часто поступают, когда нужно удлинить стропила. Либо получить мощные лаги или балки перекрытия, срастив два бруса не только по длине, но и по толщине. В таких случаях перед тем, как срастить брус, стыки обязательно смещают друг относительно друга.
Соединительный крепёж
С появлением современного крепежа из прочной легированной и оцинкованной стали упростились многие строительные процессы, в том числе и устройство надёжных соединительных узлов в конструкциях из бруса. Одни из них применяются уже давно, и традиционно пользуются популярностью. Другие появились сравнительно недавно, поэтому могут быть неизвестны людям, профессия и интересы которых не связаны со строительством.
Традиционные крепёжные элементы
Самыми простыми, надёжными из них являются шканты или нагели, изготовленные из твёрдой древесины. Они идеально сочетаются с основным материалом, не вызывая его деформацию, растрескивание или гниение. В сочетании с клеевыми составами они позволяют осуществлять прочное крепление.
Сборка сруба на стальных нагеляНагели бывают и металлическими. Их главное достоинство – высокая прочность и долговечность, поэтому их часто используют для скрепления брусовых венцов по вертикали.
Гвозди и скобы, которые раньше были едва ли не единственными видами крепежа для дерева, сегодня стараются не использовать при строительстве капитальных зданий, так как чёрный металл, из которого их изготавливают, несовместим с деревом. Он легко поддаётся коррозии, портя древесину и постепенно разрушаясь. По этой же причине не рекомендуется применять самодельные нагели, нарезанные из арматурных прутьев.
Современные крепёжные изделия
Очень разнообразный крепёж изготавливают из стального перфорированного проката толщиной не менее 2 мм с антикоррозионным покрытием.
Из него делают:
Усовершенствованным аналогом перфорированной пластины является гвоздевая или зубчатая пластина. С её помощью надёжно скрепляются элементы конструкции, расположенные в одной плоскости.
С помощью гвоздевых пластин можно собирать фермы и сращивать брус по длинеВесьма востребованы в деревянном строительстве и резьбовые шпильки. Ими стягивают стык, закручивая гайки с обеих сторон от него.
А самым современным крепёжным изделием, позволяющим не только соединять венцы друг с другом, но и компенсировать усадку дома и появление щелей между брусьями, является пружинный узел «Сила».
Заключение
При строительстве деревянного дома обязательно возникает вопрос, как соединить два бруса в длину или скрепить угол. У каждого мастера в этом деле свои предпочтения: один придерживается методов, проверенных веками, другой больше доверяет современным способам с использованием специального крепежа. И этот вопрос нужно обсудить заранее, предварительно самостоятельно изучив все возможные варианты и решив, что для вас в приоритете: скорость и приемлемая стоимость монтажа или качество и надёжность.
Качественное соединение брусьев между собой при строительстве дома имеет немаловажное значение. От способа и точности соединения во многом зависит надежность всей конструкции и сохранение тепла в доме.
От качественного соединения бруса зависит прочность и теплоизоляционных характеристики будущей конструкции.
Строительство деревянных домов при новых технологиях изготовления бруса стало быстрыми темпами набирать популярность. Экологически чистый материал с хорошей теплопроводностью и привлекательным внешним видом замечательно подходит для строительства жилых домов и других зданий в любом регионе нашей страны.
Самым ответственным этапом строительства деревянных домов является сочленение брусьев между собой. Узкоспециализированное оборудование для изготовления шипов и пазов используется только на крупных производствах, ввиду высокой стоимости и больших размеров. Однако соединения профилированного бруса можно выполнить и своими руками.
Необходимый инструмент для изготовления соединений
Рисунок 1. Разновидности соединения бруса.
При самостоятельном изготовлении соединений можно воспользоваться обычным ручным механизированным инструментом, имеющимся у застройщика или специалистов, таким как:
- Цепная пила с бензиновым или электрическим приводом. Можно использовать ручную циркулярную пилу с электрическим приводом, но максимально допустимая глубина пропила устройства должна быть больше чем полдерева.
- Набор стамесок. В торговых предприятиях не всегда можно найти инструмент нужной длины и прочности, поэтому желательно изготовить его самостоятельно или заказать у кузнеца.
- Молоток, киянка, топор.
В старину рубка углов выполнялась с помощью одного топора, но это отнимало много времени. Современный инструмент с различными видами привода значительно облегчит труд и сократит затраты времени на работу.
Основные способы соединения бруса при укладке
По месту соединения нужно выбирать определенный метод, гарантирующий оптимальную прочность и плотность стыка. Угловые соединения можно выполнять:
- с выступающими за основные размеры концами;
- без выступов;
- укладкой встык, когда брусья не накладываются друг на друга;
- Т-образным соединением для стен внутри здания.
Рисунок 2. Устройство прямоугольного коренного шипа.
Технология способа с остатком обеспечивает лучшее качество углового соединения, но требует большего расхода материала. На каждом брусе получается от 0,4 до 0,6 метра нерационально используемой длины. При высоте в 15 венцов общая неиспользуемая длина составит от 20 до 36 м. При длине бруса 4 м это составит от 5 до 9 дополнительных изделий. Посмотреть угловое соединение с выступающими частями можно на рис. 1а.
Первый венец в здании обычно укладывается в сочленение с замочным пазом со специфическим названием стыка — «обло». Такой способ применяется при любом методе укладки материала, с выступами или без. Выборка выполняется на половину толщины изделия. Сочленение углов дома без выступов можно посмотреть на рис. 1б. Последующие венцы для предотвращения смещения в основных плоскостях нужно стыковать по типу «коренные шипы» с установкой нагелей. Устройство прямоугольного коренного шипа показано на рис. 2.
Нагель представляет собой деревянный брусок круглого сечения длиной 25 см и толщиной около 30 мм. В уложенном на прокладочный материал брусе нужно просверлить отверстие глубиной, превышающей длину нагеля на 20-40 мм, и в него забить деталь.
Соединение углов встык является самым простым способом. Качество таких стыков крайне низкое, создать теплый угол таким способом нереально. Крепление бруса при такой стыковке выполняют металлическими кронштейнами с шипами, прибиваемыми гвоздями. Укладка бруса встык показана на рис. 1в. Как крепить брус металлическим кронштейном, можно увидеть на рис. 1е.
Рисунок 3. Ласточкин хвост.
Т-образное соединение капитальных и внутренних перегородок имеет несколько вариантов:
- стык с использованием замочного паза;
- сочленение «паз-шип» в виде симметричной трапеции;
- сочленение «паз-шип» в виде несимметричной трапеции с прямым углом;
- использование сочленения «паз-шип» прямоугольной формы.
Шипы в виде трапеций предназначены для сохранения соединения при расшатывании конструкции и усилиях, направленных на растаскивание в разные стороны. Устройство таких сочленений является сложным, но и более надежным креплением. Из-за внешнего вида соединение получило название «ласточкин хвост». Устройство такого сочленения можно посмотреть на рис. 3. Изготовление «ласточкиного хвоста» требует тщательности и терпения при подгонке поверхностей.
Собрать и разобрать соединение можно, только перемещая изделия в вертикальной плоскости.
Многие мастера предпочитают крепить стены при помощи прямоугольных коренных шипов. Часто на Т-образных соединениях применяют крепление специальными скобами, длинными болтами с шайбами большого диаметра или гвоздями. Пример соединения шипами с прямым углом показан на рис. 1г.
Продольное соединение материала
Рисунок 4. Соединение впритык и внакладку.
Одним из основных недостатков бруса является его ограничение по длине. Стандартные размеры изготавливаемых изделий составляют от 4 до 6 м. При стенах большой длины или при использовании обрезков необходимо выполнять продольное соединение. Такие соединения нежелательны при строительстве капитальных стен из-за возможной деформации. При необходимости устройства продольных стыков в нескольких венцах их нельзя располагать в соседних венцах по одной вертикальной линии. Для внутренних стен ограничения по сращиванию бруса отсутствуют из-за более стабильного температурного режима.
При сращивании бруса по длине используют центральный шип или разнообразные сочленения замком. Чаще всего используется прямой замок из-за несложного процесса изготовления. В брусе делаются выборки в половину толщины бруса. Полученные поверхности доступны для обработки и могут быть тщательно подогнаны.
Надежное к смещениям соединение бруса можно получить при использовании центрального шипа. Гнездо необходимо делать немного больше длины шипа. Длина шипа должна превышать вдвое ширину бруса. Чтобы соединить более прочно, можно установить два шипа.
Удлинение бруса также можно выполнять внакладку. Соединение внакладку может быть косым или прямым. Виды соединений можно посмотреть на рис. 4. Торцам изделий нужно придать выбранную форму и уложить на место. Последующие венцы своим весом сожмут и зафиксируют соединение. При удлинении бруса в капитальных стенах желательно использовать комбинацию различных креплений. Подогнанные под соединение внакладку изделия нужно дополнительно зафиксировать одним или двумя клиньями. Вид стены со сращенным брусом можно увидеть на рис. 1д. Во всех соединениях обязательно прокладывают уплотняющий материал.
Изготовление угловых соединений бруса под непрямым углом
В конструкциях зданий всегда имеются угловые соединения бруса, размер которых не соответствует 90°. На большинстве зданий такие углы расположены в чердачной части помещения. Их размер зависит от наклона крыши. На капитальных стенах углы различной величины могут возникнуть при устройстве выступающих или утопленных элементов.
Устройство сочленений под тупой или острый угол желательно выполнять по принципу «паз-шип». Выступы и углубления выпиливаются под необходимым углом, их поверхности, соответственно, подгоняются. Для увеличения прочности можно использовать дополнительное крепление болтами, шурупами или гвоздями необходимой длины. Если толщина изделий большая, нужно использовать металлические кронштейны необходимой формы с соответствующим креплением.
При изготовлении большого количества одинаковых сочленений желательно сделать специальные разметочные шаблоны, которые ускорят и облегчат процесс нанесения разметки для соединения бревен в срубе.
Для шаблонов можно использовать жесть, фанеру, плотный картон, тонкий пластик. При изготовлении сочленений следует сначала сделать запил в нужном положении, затем недоступные для пилы участки удалить стамеской.
Готовые проекты зданий, предлагаемые производителями строительных материалов, укомплектованы профилированным брусом с соединениями. Все типы шипов и пазов выбраны из расчета необходимой прочности и изготовлены на промышленном оборудовании с высокой точностью.
Пейзажная древесина бывает различной толщины. Их легко разрезать циркулярной пилой или бензопилой, чтобы обрезать клумбу или дорожку любого размера. Когда они стареют, обработанные давлением древесные породы приобретают естественный цвет дерева и гармонируют с ландшафтом. В то время как вы можете просто установить пиломатериалы на землю, чтобы установить их, они с меньшей вероятностью будут двигаться, если вы похороните их немного ниже уклона. Размещение 12-дюймовых шипов в пиломатериалах также помогает стабилизировать их.
Отметьте, где вы планируете установить передний край канта, с помощью пары кольев и струны. Прикрепите уровень строки к строке и используйте его, чтобы выровнять строку.
Выкопайте траншею примерно на 3 или 4 дюйма глубиной с помощью лопаты. Используйте вашу струну в качестве направляющей глубины, чтобы измерить ее, чтобы глубина траншеи была одинаковой. Сделайте траншею достаточно широкой, чтобы в ней можно было использовать пиломатериалы.
Установите ландшафтные пиломатериалы в траншее. Соедините концы каждой древесины вместе.Пиломатериалы не обязательно должны быть ровными, но их концы должны быть ровными, чтобы создать сплошную окантовку. Добавьте или удалите почву из траншеи, чтобы создать гладкий верхний край к краю.
Измерьте длину любых пиломатериалов, которые вам нужно обрезать. Отметьте линию резки на всех четырех сторонах древесины. Разрежьте пиломатериалы на всех их лицах с помощью циркулярной пилы. Если после резки со всех четырех сторон пила не прорезает весь лес, закончите резку середины ручной пилой.
Просверлите четыре отверстия по длине ландшафтной древесины с помощью сверла, немного меньшего, чем диаметр 12-дюймового шипа.Поместите одно отверстие возле каждого конца и два дополнительных отверстия, равномерно распределенных по длине пиломатериала.
Вставьте шип в каждое отверстие. Разбейте каждый металлический якорь в землю небольшой кувалдой.
Добавьте грязь в любой открытый промежуток, который остается перед и за лесом. Упакуйте грязь с помощью ручного трамбовки.
Плантаторы с приподнятыми клумбами нагревают почву быстрее, чем при посадке в грунт, что дает вам преимущество при посадке сада. Время, которое вы сэкономите на подготовке и уходе за садом, включая обработку почвы и уборку сорняков, компенсирует время, затраченное на создание сеялки. Ландшафтные лесоматериалы хорошо подходят для строительства плантаторов. Используйте ландшафтный лес любого размера, просто регулируя количество уровней в стопке.При выращивании съедобных растений выбирайте пиломатериалы из древесины, устойчивой к гниению, такой как кедр и красное дерево, а не из обработанной под давлением древесины, которая может вымывать химические вещества в почву.
Измерьте и обрежьте четыре пиломатериала до желаемой длины и ширины поднятой сеялки. Не делайте ширину более 4-5 футов, чтобы вы могли легко получить доступ к растениям в центре сеялки. Положите четыре бруса в нужное место для приподнятой кровати так, чтобы их концы были прислонены друг к другу.С концами, соединенными вместе, ширина каждой доски вносит вклад в общую длину и ширину фальшпола. Например, ландшафтные пиломатериалы размером 6 на 6 дюймов имеют фактическую толщину около 5-1 / 2 дюймов. Если вы хотите сделать приподнятую сеялку длиной 8 футов и шириной 4 фута, отрежьте два бруса до 7 футов, 6-1 / 2 дюйма в длину и два с 3 фута, 6-1 / 2 дюйма.
Проследите по краям досок лопатой, мастерком, копающим стержнем или подобным предметом. Копайте достаточно глубоко, чтобы удалить траву, чтобы у вас были видимые очертания при удалении древесных пород.Отложите ландшафтные пиломатериалы в сторону, когда закончите.
Удалите всю растительность из поцарапанных линий. Разрезать слой дерна, используя лопату, и соскрести траву, используя плоскую лопату.
Выкопайте траншею для размещения ландшафтных лесоматериалов с глубиной, равной высоте ландшафтных лесоматериалов. Не копайте центральную часть внутри, где вы положили пиломатериалы. Если вы устанавливаете поднятую сеялку на холме, вы также должны копать в склоне холма, чтобы выровнять всю плантацию.Зарезервируйте почву для заполнения сеялки позже.
Распределите 2-дюймовый слой горохового гравия внутри траншей и плотно уложите его ручным трамбовкой, чтобы создать прочную опору для пиломатериалов. Покройте гравий с 1 дюймом грубого песка. Проверьте уровень гравия и песчаных слоев, используя уровень плотника.
Просверлите пилотные отверстия диаметром 1/2 дюйма через каждый из четырех базовых пиломатериалов, разнесенных каждые 2 фута вдоль каждой доски.
Установите четыре базовых бруса в траншеи и проверьте уровень.Добавьте или удалите песок из-под пиломатериалов, чтобы достичь уровня. Установите пиломатериалы в траншеях так, чтобы просверленные пилотные отверстия были направлены вверх и вниз.
Измерьте и отрежьте арматуру диаметром 1/2 дюйма до длины, равной высоте ландшафтных пиломатериалов плюс 12 дюймов. Разрезать арматуру ножовкой. Вырежьте один кусок арматуры для каждого пилотного отверстия в ландшафтных лесоматериалах. Пропустите детали арматуры через пилотные отверстия на глубину 12 дюймов, используя кувалду. Когда закончено, части арматуры должны быть на одном уровне с верхней частью древесины.
Обрежьте дополнительные пиломатериалы до той же длины, что и пиломатериалы, используемые для основания. Количество необходимых курсов зависит от размеров ландшафтных пиломатериалов и желаемой высоты. Высота от 18 до 24 дюймов хорошо работает для поднятых плантаторов. Если вы хотите сеялку высотой 22 дюйма с использованием ландшафтных пиломатериалов размером 6 на 6 дюймов, установите четыре слоя ландшафтных пиломатериалов
Уложите еще четыре пиломатериала прямо поверх первого курса пиломатериалов, но поочередно меняйте положение, чтобы шататься суставы.Исследуйте точку, где два бруса встречаются на одной стороне конструкции. Если соединение расположено на левой стороне конструкции, расположите второй ряд пиломатериалов так, чтобы соединение находилось на правой стороне конструкции.
Проденьте длинные шурупы для древесины через второй ход пиломатериалов и в первый курс, используя два винта на каждом конце каждого бруса и один винт каждые 2 фута вдоль каждого бруса. Длина шурупов должна быть в 1-1 / 2 раза больше высоты одного ландшафтного пиломатериала.
Проложить оставшиеся ходы ландшафтных пиломатериалов Покачайте соединения в каждом направлении и закрепите винтами для дерева.
Просверлите несколько дренажных отверстий диаметром 1/2 дюйма в боковой части поднятой сеялки, чтобы лишняя вода могла стекать из почвы по бокам, в дополнение к дренажу через дно. Сверлить снаружи вовнутрь под углом вверх; если смотреть изнутри, отверстие направлено вниз, чтобы обеспечить дренаж. Просверлите отверстия во втором и четвертом курсе, если это применимо, с отверстиями, расположенными на расстоянии 3 фута вокруг сеялки.
Нанесите от 3 до 4 дюймов горохового гравия в нижней части сеялки.
Заполните сеялку горшечной смесью или смесью компоста, торфа и крупного песка. Смешайте зарезервированную почву от рытья траншей с растущей средой для экономии затрат. Оставьте примерно несколько дюймов до края сеялки без почвы, чтобы у вас было место для растений и мульчи, если это необходимо.
Граничит с подъездной дорогой с ландшафтными лесоматериалами для неформального, но законченного вида. Большинство ландшафтных пиломатериалов доступны по цене и поставляются в разных лесах. Прямая дорога особенно подходит для бордюрового бордюра из кусков древесины длиной 8 футов. Потратьте время, чтобы подготовить основание, чтобы гарантировать, что пиломатериалы остаются ровными и не сместятся, если земля поднимается в течение зимы.
Измерьте длину проезжей части, чтобы определить, сколько пиломатериалов вам понадобится. Со стандартными бревнами длиной 8 футов вам, вероятно, потребуется отрезать хотя бы одну древесину, чтобы она точно соответствовала площади. Возьмите измеренную длину и разделите ее на восемь. Остальная часть будет иметь длину, необходимую для резки древесины. Например, если ваше измерение составляет 54 фута (на каждой стороне проезжей части), вам понадобится 8 ландшафтных пиломатериалов для каждой стороны проезжей части, а также пиломатериалы для 6 футов для каждой стороны проезжей части.
- Граничит с подъездной дорогой с древесными породами для неформального, но законченного вида.
- При использовании стандартных пиломатериалов длиной 8 футов вам, вероятно, потребуется отрезать хотя бы одну древесину, чтобы точно соответствовать области.
Обрезать пиломатериалы по мере необходимости с помощью пилы в соответствии с предыдущими измерениями.
Выкопайте траншею для своих ландшафтных лесоматериалов. Сделайте ширину траншеи равной ширине вашего ландшафтного пиломатериала и настолько глубокой, насколько ваши ландшафтные пиломатериалы высоки.Создайте ровный желоб по краям проезжей части, используя уровень для проверки желоба по всей проезжей части.
Уложить гравий, чтобы заполнить половину траншеи. Гравий поможет создать прочную основу для пиломатериалов и не дать им двигаться в траншее.
Просверлите отверстия в древесных породах для пиков ландшафта. Используйте немного подходящей ширины для шипов и достаточно длинной, чтобы пройти через всю древесину. Просверлите два отверстия в каждом брусе, каждое из которых должно находиться на расстоянии от 8 до 12 дюймов от концов бруса.
- Обрезать пиломатериалы по мере необходимости с помощью пилы в соответствии с предыдущими измерениями.
- Создайте ровный желоб по краям проезжей части, используя уровень для проверки желоба по всей проезжей части.
Поместите древесные породы над гравием в траншее. Подберите пиломатериалы друг к другу, чтобы между каждой древесиной не было зазора.
Разотрите пиломатериалы резиновым молотком, чтобы загнать их в траншею.
Положите уровень вдоль пиломатериалов, чтобы убедиться, что они находятся на одном уровне.Отрегулируйте тембры, чтобы сделать их выше или ниже, если они не находятся на одном уровне. Продолжайте использовать уровень для проверки пиломатериалов и внесения незначительных корректировок с помощью молотка, пока все пиломатериалы не выровняются по краям проезжей части.
Пропустите ландшафтные шипы через отверстия в ландшафтных лесоматериалах, чтобы закрепить их в земле.
- Поместите ландшафтные лесоматериалы над гравием в траншее.
- Разотрите пиломатериалы резиновым молотком, чтобы загнать их в траншею.
Помимо более распространенных односемейных и малоэтажных домов, в наши дни даже во многих странах можно встретить впечатляющие и дерзкие формы современных деревянных зданий, поскольку на нескольких рисунках 8 представить. Чувство экологически чистых и возобновляемых материалов, а также простота производства и транспортировки из прошлого добавляет новые мотивы для строительства деревянных зданий.
Как обсуждалось во вводном разделе этой главы, современные конструкции должны быть пластичными и рассеивающими, особенно когда они построены в сейсмических зонах.Хотя деревянные конструкции однозначно признаны способными отвечать таким требованиям, при условии, что они являются регулярными, гиперстатическими и связаны с пластичными крепежными элементами (что также подтверждается в таблице 2), большинство вопросов, связанных с оценкой и моделированием этой способности, все еще находятся в стадии обсуждения.
3.1. Важнейшая роль соединений
Соединения в современных деревянных зданиях — это металлические устройства, обеспечивающие передачу усилий между элементами конструкции. Их конструкция является наиболее стратегической частью структурного проекта деревянного сооружения, поскольку от характеристик соединений (тип, механические свойства, геометрия, расстояние, методы сборки) могут сильно зависеть жесткость, прочность, пластичность и энергия. рассеяние всей структуры.
Несмотря на то, что некоторые конструктивные типологии (такие, как устойчивые к моменту системы деревянных каркасов, системы панелей для резки древесины и системы с перекрестными ламинированными панелями) указаны как особенно способные обеспечить пластичное поведение при экстремальных динамических боковых нагрузках [43], это конструкция соединения, которая в конечном итоге определяет ресурсы пластичности деревянной конструкции. Фактически, один и тот же структурный тип может быть приписан различным классам пластичности в зависимости от способности его соединений к вращательной пластичности, что может быть выведено, например, из классификации, проведенной EC8, как указано в таблице 2.
Наиболее распространенными соединениями в современных деревянных конструкциях являются механические крепежные детали дюбельного типа (гвозди, шурупы, дюбели, болты, заклепки), которые глубоко проникают в древесину для переноса нагрузки с помощью деревянного подшипника и изгиба соединителя. Штекерные соединители могут использоваться отдельно или в сочетании с металлическими предварительно просверленными пластинами. Ожидается, что соединения со штифтами типа дюбеля будут пластичными из-за крайне нелинейного поведения древесины при напряжениях врезания и пластического поведения стальных крепежных элементов при изгибе [44].Тем не менее, на них иногда могут влиять внезапные и хрупкие разрушения, такие как сдвиг в блоке или расщепление [45]. Десять различных типов отказов (шесть в одном сдвиге и четыре в двойном сдвиге) рассматриваются европейскими стандартами для деревянных соединений типа дюбеля [46].
На самом деле, деревянные элементы и металлические соединения играют разные роли в сейсмическом поведении деревянных конструкций. Поскольку механизмы разрушения деревянных элементов в основном хрупкие, деревянные элементы должны оставаться в диапазоне упругости даже при очень сильных событиях.Задача удовлетворения спроса на пластичность возложена на металлические соединения, которые, как ожидается, будут выдерживать большие неупругие деформации при предотвращении разрушения. На пластичное поведение соединений влияют как металлические крепежные элементы (которые могут вести себя пластично или хрупко, в зависимости от того, достигнута пластификация или нет), так и прочностные свойства древесины, окружающей зону соединения (направление зерна относительно направление нагрузки).
Предотвращение хрупкого разрушения может гарантировать адекватную пластичность всей конструкции.Соблюдение некоторых правил иерархии прочности может обеспечить пластичное поведение деревянных конструкций. В частности, важно, чтобы крепежные элементы были более слабыми, чем деревянные элементы, которые они соединяют, чтобы они могли производить и рассеивать большое количество энергии. С другой стороны, чем слабее крепеж, тем ниже их несущая способность. Способ обеспечения как адекватной пластичности, так и достаточной площади опоры заключается в использовании большого количества слабых крепежных элементов. Некоторые альтернативы для улучшения характеристик соединений типа дюбелей обсуждаются в работе.[47].
Хотя пластические свойства одних стальных крепежных деталей хорошо известны и их поведение при циклических нагрузках легко предсказуемо, нелинейный отклик сборки металлических соединителей и окружающей древесины довольно сложно предсказать, поскольку он не является перекрестным свойство участка (как для железобетона). Фактически, поведение деревянных соединений зависит от нескольких факторов, некоторые из которых хорошо известны как прочностные свойства и геометрическая конфигурация используемых материалов, другие подвержены неопределенности как влиянию соседних металлических крепежных элементов или взаимодействию между крепежными элементами и окружающей древесиной.Это затрудняет разработку аналитической модели, способной воспроизвести поведение соединения с древесиной.
Большинство признаков, показанных на рисунке 7 и обсужденных в разделе 2.2.1, характеризуют поведение соединений из металлической древесины, что можно сделать из рисунков 9a и 9b, которые предоставляют качественные примеры типичного гистерезисного поведения клепаных и заколоченных соединений, соответственно. В частности, было обнаружено, что два явления являются типичными для гистерезисного отклика стальных соединений типа дюбелей, как это было упомянуто в [6].[43]. Первым из них является эффект сжатия , подразумевающий различные гистерезисные кривые от первого до последующих циклов нагрузки (см. Рисунок 9). Второй, называемый памятью материала , обусловлен зависимостью кривой проскальзывания нагрузки от истории нагрузки. Оба эти явления могут влиять на пластичное поведение структуры древесины.
Рисунок 9.
Типичные гистерезисные кривые циклических испытаний металлических (а) клепаных соединений и (б) прибитых соединений.
3.1.1. Влияние эффекта сжатия на пластичное поведение соединений
Эффект сжатия является очень типичной характеристикой гистерезисного поведения соединений дюбельного типа, влияющих как на исторические, так и на современные деревянные конструкции. Механические причины этого обсуждались в разделе 2.2.1. Этот эффект был задокументирован многими авторами, например [48–52]. В частности, было обнаружено, что для данного уровня смещения самое высокое сопротивление и самая широкая петля гистерезиса были достигнуты при первом цикле нагрузки, в то время как последующие циклы были сужены и достигли более низкого сопротивления, стабилизируясь после примерно трех циклов (см. Фиг.9а и 9б).Стабилизация сжатой кривой после трех циклов также упоминается в UNI EN 12512: 2006 [30]. Из-за уменьшения площади петли гистерезиса эффект сжатия может фактически отвечать за уменьшение количества рассеиваемой энергии, хотя соединения по-прежнему способны демонстрировать высокие значения пластичности.
При моделировании механического поведения стального соединения типа дюбеля для целей численного анализа следует учитывать эффект сжатия. Обсуждение того, как это можно сделать, можно найти в работе.[34], даже если стандартные модели, охватывающие эффект сжатия и разрушения прочности и жесткости, еще не доступны, что также не предусмотрено в кодексах практики.
3.1.2. Влияние истории нагрузки на пластичное поведение соединений
Из результатов, доступных в литературе, ясно, что гистерезисное поведение деревянных соединений может сильно зависеть от типа проведенного экспериментального испытания (динамическое, статическое, циклическое, монотонное). ) а также на принятом протоколе испытаний.С другой стороны, хотя существуют различные протоколы для проведения испытаний на циклическую нагрузку на деревянные конструкции, например, EN 12512 [30], стандарт CUREE-Caltech [33], протокол UBC [11], консенсус по наилучшему протоколу для предполагается, что стандарт еще не достигнут [48]. Однако многие экспериментальные данные подтвердили влияние истории нагрузки на конечные результаты.
Это было показано в работе. [48], что соединение обычно достигает своей максимальной нагрузки при меньшей деформации при циклических нагрузках, чем при монотонной нагрузке.В работе [50], было обнаружено, что коэффициент пластичности стенок сдвига древесины может быть намного выше при измерении в статических монотонных испытаниях, чем при измерении в динамических испытаниях. Эти экспериментальные данные показывают, что результаты монотонных испытаний имеют тенденцию к переоценке нагрузочно-деформационного поведения соединений в отношении испытаний на циклическую нагрузку, и поэтому их следует избегать при определении сейсмических характеристик деревянных зданий [48]. Динамические испытания, безусловно, являются наилучшим выбором для определения поведения деревянных конструкций при сейсмических или ветровых нагрузках, также с учетом того факта, что режимы разрушения могут сильно различаться в статических и динамических условиях [50].Однако было обнаружено, что петли гистерезиса, полученные в ходе динамических испытаний, очень чувствительны к принятому протоколу [11, 53].
Зависимость пластичности соединения от экспериментального испытания также может быть выведена из Таблицы 3, где собраны экспериментально полученные коэффициенты пластичности для различных соединений древесины [44, 48, 51–52, 54]. Таблица 3 может быть весьма удобной, чтобы иметь представление о пластичной способности деревянных соединений, хотя приведенные здесь данные следует сравнивать с осторожностью, учитывая различные образцы, схемы испытаний и протоколы нагружения, используемые в тестах (читатель упоминается документы приведены в таблице для каких-либо подробностей).
| Тип соединения | Деревянные элементы | Нагрузка | µ |
|---|---|---|---|
| Стальные пластины с болтами [48] | Элементы Glulam | Однотонные | 3–4,8 |
| Циклический | 2.53–2.91 | ||
| Стальные пластины с заклепками из глулама [48] | Члены Glulam | Монотонный | 16.4–20.4 |
| Циклический | 10.74–15,96 | ||
| Стальные кронштейны с гвоздями или винтами [51, 52] | Панели XLam | Циклические (параллельно зерну) | 3,01–6,36 |
| Циклические (перпендикулярно зерну) | 3,82–4,83 | ||
| Дюбельные [44] | XLam-элементы | Циклические | 1.3–2.1 |
| Дюбельные, усиленные саморезами [44] | Циклические | 3.4–7.3 | |
| Стальные пластины с прорезями и гвоздями [54] | клеящие элементы | Однотонные (параллельно зерну) | 11.9–31,9 |
Таблица 3.
Пластичность соединений, полученная в результате экспериментальных испытаний.
Примечание: XLam, с перекрестным ламинированием.
Аналогично, коэффициенты пластичности современных деревянных стен приведены в Таблице 4, как это получено из ссылок. [50, 55, 56]. Данные, собранные в Таблице 4, указывают на хорошую пластичность, которая может быть продемонстрирована современными деревянными конструкциями, хотя для сравнения данных, собранных в Таблице 4, снова необходимо соблюдать осторожность. Наконец, можно также отметить, что кривые гистерезиса, полученные при испытании современных деревянных стен с прибитыми гвоздями соединениями, имеют признаки, аналогичные показанным на рис. 7, что можно сделать, например, из диаграмм, приведенных в [6].[50–51, 55, 57].
| Испытательные образцы | Соединения | Загрузка | µ |
|---|---|---|---|
| Стены с оболочкой из фанеры [50] | Плиты для гвоздей | Монотонные | 14 |
| циклический | 9,3 | ||
| Стенки среза, обшитые OSB [50] | Плиты для гвоздей | Однотонные | 13.2 |
| Циклический | 7,7 | ||
| Стены с перекрестным ламинированием [55] | Прижимы и кронштейны с гвоздями, винтами и заклепками | Циклический | 3.65–7.54 |
| Срезные стенки, обшитые OSB [56] | Стальные пригвожденные кронштейны и прижимы | Однотонные | 3,5–4,9 |
| циклические | 3–4,2 | ||
| Стенки с ножнами, обшитые GF [56] | Стальные гвоздевые кронштейны и удерживающие вниз | Циклический | 3.4 |
| Стенки среза, обшитые OSB и GF [56] | Стальные скобки и прижимные планки | Монотонная | 5.67 |
Таблица 4.
Пластичность современных деревянных стен, полученных в результате экспериментальных испытаний ,
Примечание: OSB, ориентированная стружечная плита; GF, гипсовое волокно.
3.2. Нелинейный динамический анализ для прогнозирования сейсмического отклика деревянных конструкций
Нелинейный анализ временной истории (NLTHA) является наиболее полной процедурой, допускаемой сейсмическими кодами для проектирования сейсмостойких конструкций.Он включает в себя полное исследование истории времени при различных совместимых со спектром движениях грунта. Несмотря на свой потенциал, NLTHA все еще недостаточно используется, вероятно, из-за трудностей, с которыми оно, несомненно, связано, и даже из-за некоторых недостатков действующих кодексов практики [58]. Такой анализ, однако, является лучшим способом прогнозирования фактических сейсмических характеристик конструкций, состоящих из упругих и неупругих частей. Действующие кодексы практики позволяют проводить нелинейный анализ для расчета внутренних сил в элементах деревянных конструкций при условии, что они способны перераспределять внутренние силы через соединения адекватной пластичности [46].
При реализации NLTHA эффективный подход к моделированию структуры заключается в том, чтобы отделить критические зоны, в которых пластичное поведение NLTHA может проявляться от других частей конструкции, которые, как ожидается, будут упруго деформироваться даже в конечном состоянии. Это типичная процедура, которой придерживаются, например, в железобетонных рамах, где пластиковые петли обычно сосредоточены на обоих концах колонн и балок, в то время как превентивная пластификация балок гарантируется некоторыми правилами иерархии прочности на основе кода.Аналогичная процедура может быть использована для деревянных конструкций, принимая деревянные элементы в качестве чисто упругих элементов и соединений в качестве нелинейных связей. Чтобы соответствовать современной философии проектирования емкости, деревянные элементы должны быть перепроектированы так, чтобы их хрупкое разрушение следовало за пластификацией соединений (правило иерархии прочности).
3.2.1. Моделирование деревянных соединений
Использование экспериментальных данных часто является наилучшим способом получения механического поведения деревянного соединения при динамических нагрузках.В литературе было предложено несколько эмпирических моделей, которые обычно включают параметры, откалиброванные по экспериментальным данным, см., Например, [34, 43, 59, 60]. Однако следует отметить, что извлечение общей модели из экспериментальных кривых нагрузки-смещения требует осторожности из-за возможной зависимости как от истории нагрузки, так и от схемы испытаний [34, 61, 62], как уже обсуждалось в разделе 3.1.2. Более подробные микромодели были также предложены другими авторами, например [62–64], которые исследовали нелинейный отклик металлических крепежных элементов и окружающей древесины с помощью трехмерного анализа методом конечных элементов.Все еще требуя некоторой эмпирической корректировки параметров, такие сложные модели обычно подразумевают значительное ухудшение вычислительных усилий, которое может стать неустойчивым для целей, отличных от целей передовых исследований.
Как уже отмечалось в разделе 3.1, поведение деревянных соединений зависит от нескольких факторов, некоторые из которых трудно предсказать. Это затрудняет разработку аналитической модели, способной воспроизвести поведение соединения с древесиной.Как бы трудно это ни было, найти подходящую модель для гистерезисного поведения соединений важно для изучения динамического отклика деревянной конструкции, по крайней мере, когда необходимо выполнить нелинейный анализ.
Коммерческие пакеты для структурного анализа обычно позволяют выбирать между различными механическими моделями для реализации поведения нелинейных связей. Например, сводная гистерезисная модель, предоставляемая широко используемым SAP2000 для нелинейных связей (NLLINK), изображена на рисунке 10.Чтобы принять модель, подобную этой, необходимо правильно назначить набор параметров, чтобы воспроизвести все типичные явления, экспериментально обнаруженные в соединениях древесины, такие как жесткость и снижение прочности, а также эффекты защемления.
Рисунок 10.
Мультилинейная модель пластикового шарнира для нелинейных связей (NLLINK) в SAP2000.