Сопряжение деревянных элементов в брусовом доме

Под сопряжением подразумевается вертикальное и горизонтальное соединение брусьев между собой. Наружные и внутренние стены брусового дома представляют собой уложенные друг на друга венцы, которые выполняются из брусьев.
Такая сборная конструкция должна работать как единая система. По вертикали такое соединение называется сплачиванием и осуществляется нагелями, диаметр которых составляет 30 мм. для элементов шириной более 140 мм. Нагельное соединение наиболее простой, при этом надёжный и экономичный вид стыковки деревянных конструкций. Оно исключает распор и достаточно равномерно распределяет усилия в соединяемых элементах. Если сравнивать металлические и деревянные нагели, то для домов из древесины предпочтительнее выбор деревянных. Это объясняется природными свойствами дерева, которые значительно отличаются от свойств металла.

Вследствие усушки и деформации структуры древесины, а также возникновения в ней напряжения металл будет сминать её. Это значительно ослабит соединение брусьев между собой, кроме того, они могут зависать, образовывая щели в стенах. Металл во влажной среде подвержен коррозии, что не только ухудшает эстетику дерева при появлении коричневых пятен, но также уменьшит надёжность нагельного соединения. Деревянные нагели имеют сходную структуру с брусьями, поэтому в процессе осадки дома не создадут напряжения в соединяемых элементах. Их изготавливают из плотной сухой древесины, причём влажность соединительных элементов должна быть на 2 – 3 % меньше влажности стенового материала. Устанавливают нагели в вертикальное отверстие, диаметр которого должен быть равным диаметру нагеля. Они могут пронизывать два или три бруса сразу. Установка нагелей производится от угла, отступив 20-25 см. Далее их располагают с шагом 150 – 200 см. в шахматном порядке по вертикали. Нагель вставляется так, чтобы сверху и снизу вертикального отверстия оставался зазор (0,8 – 1,5 см) для осадки стен. Все межвенцовые швы должны быть пронизаны нагельным соединением, иначе не произойдёт передачи усилий в сплачиваемых элементах друг другу и станет возможно горизонтальное смещение брусьев. Пространственная работа всей конструкции дома будет нарушена.

Разновидности угловых врубок в домах из бруса. Какую лучше выбрать?
Угловое соединение брусьев является конструктивно важным узлом в доме. В процессе усадки дома здесь возникают усилия сжатия, растяжения и сдвига, которые элементам врубок необходимо выдерживать. Кроме того соединение должно быть достаточно плотным, чтобы избежать попадания и застаивания в нём наружной влаги. В зависимости от проектного решения наружных стен из бруса угловые соединения делают двух типов: Вариант «с остатком» предполагает выпуски брусьев наружу, которые отделываются как пилястры. Вариант «без остатка» подразумевает углы без выноса стен за пределы периметра дома. Название угловых врубок для стен из бруса не отличается от врубок из бревна. Наиболее древнее соединение с остатком имеет название «в чашу» или «в обло», так как «облый» в прошлом означал «круглый». В нижнем бревне вырубалась как бы чаша, в которую вкладывалось верхнее бревно перпендикулярной стены угла. Существует вариант врубки, когда выемка делается в верхнем бревне. Тогда такое соединение называется «в охлоп». Верхнее бревно как бы прихлопывает нижний. В стенах из бруса округлая чаша не вырубается, а делаются прямоугольные замочные пазы. Они могут выпиливаться или стёсываться: с одной стороны на глубину равную половине сечения бруса; с двух сторон на глубину равную ¼ сечения бруса; со всех четырёх сторон бруса.
Существует разновидность угловой врубки, четырёхсторонний замочный паз, её изготавливают с округлой чашей. В данном случае опиленная часть верхнего бруса имеет форму цилиндра. Когда делается паз с одной стороны и в нём оставляется небольшой шип посередине, а в верхнем брусе под него устраивается паз, такое соединение называют «в курдюк». Чтобы уменьшить возможность продувания угла, в пазу делается шип, который называется присеком. Такое сопряжение брусьев называется «в присек». Оно более трудоёмко в исполнении и более подвержено гниению. Углы без остатка выполняются угловой врубкой под названием «в лапу». Выступающие скошенные части наружных стен увеличивают устойчивость и прочность объёмной конструкции здания. Такое соединение не продуваемо и достаточно хорошо сохраняет тепло. В отличие от него углы без остатка, выполненные с выемкой с одной стороны («в полдерева») и параллельными гранями, похвастаться такими достоинствами не могут. Прочность их значительно меньше, они продуваемы и могут пропускать холодный воздух вовнутрь. Чтобы защитить такой угол от влаги и ветра, его лучше обшить досками. Чтобы увеличить устойчивость и прочность угла без остатка, применяется соединение с трапециевидным шипом и соответствующим пазом. Его ещё называют «ласточкин хвост». Вариантов таких шипов существует несколько. Косые выемки делаются с одной, двух, трёх или четырёх сторон. Здесь важно, что брусья, как бы заклиниваются друг в друге, создавая надёжное прочное соединение. Такой угол называют «тёплым», так как его конструкция исключает возможность продувания и попадания влаги.
Для домов из бруса применяются также шпоночные соединения. Шпонки имеют прямоугольную форму, либо трапециевидную («ласточкин хвост»). Вставляются они в пазы соединяемых брусьев. Размер прямоугольного паза в ширину составляет ¼ от ширины бруса, а глубина – 1,2 ширины паза. При этом длина шпонки равняется двум длинам паза минус 10 мм, её толщина равна ширине паза минус 5 мм. Существует угловое соединение с коренным шипом. Со стороны внутреннего угла в одном из брусьев делается шип, а в другом по его размерам – паз. Такой угол в обязательном порядке скрепляется вертикальным нагелем.
Размеры шипа и паза одинаковы и составляют: 
 в длину – 0,2 ширины бруса;
 в ширину – 0,8 длины паза.
Стык брусьев на шпонках и с коренным пазом менее прочное и более холодное сопряжение, если его сравнивать с тёплым углом («ласточкин хвост»).

Продольное соединение брусьев в венцах.
Принцип стыковки брусьев по длине остаётся тем же, что при угловой врубке: Соединение с коренным шипом отличается от угловой врубки только центральным расположением шипа и соответственно паза в торце бруса. На шпонках. Шпонки здесь также вставляются в центрально расположенные пазы «В полдерева». В данном случае брусья не накладываются друг на друга, а стыковка производится в перпендикулярном направлении. То есть зигзаг соединения виден сверху. Врубка «на косой замок» практически не отличается от врубки «в полдерева». Внутренняя продольная сторона паза в данном случае  имеет зигзаг в виде двух разнонаправленных половинок прямоугольника. Такой вид соединения более прочен. Врубка «ласточкин хвост» довольно часто применяется и в продольной стыковке брусьев, поскольку она имеет более высокие показатели по прочности и теплоизоляции по сравнению с вышеперечисленными видами продольного соединения брусьев в венце.

Угловые врубки внутренних стен в наружные.
Внутренние стены соединяются с наружными теми же врубками, как и в углах дома. Это может быть вариант и с остатком, и без остатка. Самое главное, чтобы соединение не ослабило конструкцию стены. Поэтому в месте врубки под бревном должен располагаться фундамент (ленточный, столбчатый). Важно, чтобы окладной венец с учётом внутренней стены плотно прилегал к нему. Чтобы вся конструкция сруба работала одинаково, необходимо все врубки выполнять одного типа. Очень важно оставлять зазоры в любом типе врубок, но не более 5 мм. Они необходимы для компенсации процесса осадки дома.