Гвозди и саморезы в монтаже каркасного дома

Проект дома составляется с учетом всех возможных физических и механических воздействий на дом и на строительные материалы, в том числе с расчетом нагрузок на тот или иной элемент. Немаловажную роль в расчете стойкости конструкции играет выбор крепежного материала – особенно это важно при строительстве каркасного дома.

1. Проект дома и расчет стойкости конструкций

Строительство дома по проекту – это не просто приблизительная последовательность сборки и следование чертежам. Это учет всех заложенных в него особенностей, включая, конечно, и способы крепления и метизные материалы.

Особенностью каркасного дома является шарнирное соединение его элементов. Это означает, что оно допускает вращение соединяемых конструкций. Если мы рассмотрим каркас дома, то увидим, что боковые нагрузки могут привести к наклону вертикальной стойки в любую сторону.

Этому препятствуют дополнительные элементы, стягивающие каркас – верхняя и нижняя обвязка и установка укосин.

В целом нагрузка на каркас выравнивается и равномерно передается на фундамент. Но все это правомерно при прочном соединении всех частей, всех узлов и элементов каркаса. Отсюда – важнейшая роль креплений и метизных материалов.

Можно смело сказать, что если в монолитных домах основой конструкционной прочности является не столько материал, сколько связующее (бетонный раствор), то в каркасных гвоздях по аналогии – крепежные материалы.

2. Гвозди и саморезы – основные крепежные метизы

Металлические крепежные материалы появились в строительстве сравнительно недавно. Основным и единственным  способом скрепления деревянных конструкций были вырезание в них крепежных узлов – шипов, с помощью которых одна часть присоединялась к другой. Примером таких соединений является вырезание «чаши» в бревнах при сооружении срубов – домов из толстых бревен.

Но не будем углубляться вглубь времен.

Сегодня существует масса крепежных метизов, основные из которых:

1. Гвозди  в виде клина, вбиваемые в толщу материала
2. Саморезы с винтовой резьбой, вкручиваемые в материал
3. Скобы, вбиваемые в материал частично
4. Болты, соединяющие элементы, не внедряясь в материал

В данной статье мы затронем вопрос о выборе между гвоздями и саморезами в строительстве каркасного дома.

Гвозди вбиваются в место соединения двух частей, одновременно крепко связываясь с одной и другой частью. По сути, гвоздь – это клин, вбиваемый в толщу материала.

Он раздвигает (расклинивает) материал и  держится внутри за счет сил упругости: структура материала со всех сторон давит на гвоздь и это давление позволяет ему прочно держаться в толще вещества.

Несколько иной принцип действует при использовании саморезов (или шурупов). Саморез – это, по сути, клин с резьбой. Он не вбивается в материал, а вкручивается. При этом вхождение клина в материал облегчается. Саморез удерживается в материале не только за счет давления его толщи по бокам, но и за счет стенок образованных винтовыми спиралями полостей в дереве, бороздок.

С точки зрения вертикальных нагрузок крепление саморезом значительно прочнее гвоздевого. Чтобы удалить саморез, нужно преодолеть не просто силы упругости материала, но и разрушить удерживающие бороздки, то есть разрушить материал.

Использование гвоздей и саморезов, например, в бетоне дает практически вечное соединение. Правда для этого нужно использовать специальные гвозди – крепчайшие дюбеля, в саморезы ввинчивать (или просто монтировать), пока бетон не застыл.

3. Учет свойства древесины

Это теория, а на практике есть некоторые особенности, особенно в работе с древесиной. Древесина – материал сравнительно мягкий, но и достаточно упругий.

Определяющей особенностью его является то, что на дерево сильно влияет влажность. Структура древесины легко впитывает и отдает влагу. При этом волокна целлюлозы, из которых в основном состоит древесина, меняют свои размеры. Дерево расширяется, увлажняясь, и сужается, высыхая.

Понятно, что во взаимодействии с окружающей средой – от атмосферных осадкой до водяного пара из помещения – дерево постоянно «дышит», т.е меняет свои размеры.

Что происходит в этих случаях с крепежным материалом?

При разбухании – сужении древесины гвоздь остается в ней в сжатом состоянии. Даже сильно рассохшиеся доски скрепленные гвоздями не распадаются.

В то же время эти циклы сжатия-растяжения разрушают целостность «бороздок» саморезов, и соединение распадается – саморез в рассохшейся древесине можно просто вынуть из гнезда.

Что происходит в креплениях узлов при разбухании-сжатии древесины? Относительно друг друга каждый элемент расширяется-сужается, не влияя на положение гвоздя.

Саморез же ослабляет соединение, так как сам «сидит» в дереве непрочно.

4. Влияние шарнирности конструкции на крепежный материалы

Второй особенностью каркасных домов является шарнирность его конструкции. На места соединения элементов оказываются очень сильные не только вертикальные, но и боковые нагрузки.

Гвоздь выносит боковые легко – сталь значительно прочнее дерева.

Саморезы тоже прочнее, но они из изготовлены из спецсталей – твердых, но хрупких. Иной материал не годен для создания резьбы. Нагрузки «на отрыв» они держат прекрасно (в отличие от гвоздей), но таких нагрузок на каркас сравнительно мало. Такие нагрузки значительны на элементы внешней отделки, прикрепленные к каркасу и тому подобные.

А вот нагрузки «на срез» (или «на сдвиг») саморезы могут не выдержать, а это именно те боковые нагрузки,  которые в основном и действуют на шарнирное соединение. Хрупкий металл просто ломается.

5. Использование гвоздей и саморезов в конструкциях

Таким образом, мы видим, что использование гвоздей лучше в местах, где действуют в первую очередь нагрузки «на срез», а именно там, где крепятся:

• Балки обвязки и перекрытия
• Стойки
• Стропильные ноги

При этом гвозди подбирают согласно толщине досок. Для усиления соединения рекомендуется забивать гвозди под некоторым углом. Кроме того, зачастую используются «усиленные» гвозди – винтовые и ершовые, на поверхности которых есть дополнительная резьбы и бороздки, увеличивающие сопротивление «на разрыв».

Саморезы лучше использовать в местах действия нагрузок «на отрыв»:

• Крепление ОСП
• Минваты
• Сайдинга
• Обрешетки

Вкручивать саморезы нужно тоже правильно, с обязательным раззенковыванием углубления под шляпку:

Для саморезов по понятным причинам очень важна коррозионная стойкость. В ответственных узлах, предпочтительнее применение оцинкованных саморезов.

6. Заключение

Таким образом, можно сделать вывод: использование гвоздей или саморезов следует выбирать, согласно проекту дома. В местах соединений, испытывающих нагрузки «на сдвиг» лучше использовать гвозди, а при нагрузках «на разрыв» предпочтительнее применять саморезы.