Połączenia z wykorzystaniem ukrytych złączy do drewna

Złącza ciesielskie opisywane w poprzednich artykułach dają bardzo duże możliwości realizowania połączeń elementów drewnianych. Do tej pory nie zostały jeszcze omówione dość specjalistyczne złącza przeznaczone do wykonywania połączeń, w których metalowy element będzie finalnie niewidoczny. Złącza te znajdują zastosowanie w miejscach, w których szczególnie zależy nam na estetycznym wyglądzie połączenia.

W większości przypadków cieśla nie musi martwić się estetycznym wyglądem połączeń, jakie przyjdzie mu realizować. Ważne, żeby połączenia zostały tak wykonane, aby spełniały powierzone im funkcje – przenoszenie obciążeń między elementami więźby. To, jak połączenie wygląda, jest z reguły sprawą nieistotną, ponieważ i tak konstrukcja zostanie przykryta warstwami wykończeniowymi, jak na przykład płyty gipsowo- kartonowe. Są jednak takie konstrukcje lub ich elementy, które celowo są odsłonięte. Bardzo często zdarza się taka sytuacja, kiedy mamy do czynienia z obiektem zabytkowym o dużych i ładnych elementach drewnianych. Innym dobrym przykładem są ogrody zimowe o konstrukcji drewnianej. Metalowe złącza w tego typu obiektach mogą zwyczajnie nie wyglądać ładnie.

Czy to oznacza że w tych konstrukcjach nie ma miejsca na złącza ciesielskie? Oczywiście że jest, trzeba tylko użyć złączy, które nazywane są ukrytymi lub niewidocznymi i tworzą połączenia, w których to element drewniany jest wyeksponowany, a złącze w efekcie końcowym – ukryte w przekrojach łączonych elementów.

Wieszaki belek

Podstawową grupą złączy niewidocznych są wieszaki belek, czyli złącza, które pozwalają na połączenie dwóch belek prostopadłych w stropie, a także na przykład wymianu między krokwiami.

Najczęściej stosowanymi niewidocznymi wieszakami belki są złącza z grupy BTN, BT4, BTALU (fot. 1).

Są to złącza o przekroju teowym, które przybija się do elementu głównego, a wystającą blachę umieszcza się w nacięciu w elemencie podpieranym. Siły przenoszone są przez sworznie przechodzące przed belkę i otwory w złączu. Długość sworzni z reguły jest równa szerokości przekroju belki. Jednakże można także użyć sworzni krótszych, pozwala to później zasklepić otwory na sworznie drewnianymi kołkami. Dzięki temu na boku belki nie będą widoczne metalowe fragmenty sworzni (widoczne na fot. 1). Dużą zaletą tych wieszaków jest możliwość podpierania nie tylko belek poziomych, ale także pochylonych czy to w dół czy w górę. Dzięki temu można w prosty i estetyczny sposób wykonać połączenie krokwi z kalenicą.

Trzeba uczciwie powiedzieć, że montaż wieszaków ukrytych jest bardziej skomplikowany i pracochłonny niż standardowych wieszaków belek. Zanim przystąpimy do montażu należy przygotować łączone elementy. W elemencie podpieranym należy wyciąć szczelinę w osi belki, w którą zostanie wpuszczona blacha złącza. Jeżeli zależy nam na najlepszym efekcie końcowym, w belce głównej lub podpieranej trzeba wyfrezować gniazdo, w którym ukryje się blacha, przez którą wbijane są gwoździe (rys. 1). Jeżeli tego nie zrobimy, między elementami będzie widoczna szczelina ok. 5 mm.

W belce drugorzędnej należy następnie wywiercić otwory, w które później włożymy sworznie. Pozycję otworów można wymierzyć ze złącza lub użyć go jako szablonu. Poza dokładnym wymierzeniem pozycji otworów należy zwrócić szczególną uwagę na precyzyjne, pionowe wiercenie. Dość częstym błędem w montażu tych złączy jest nieprecyzyjne wiercenie (odchylenie od pionu). Skutkuje to tym, że nawet jeśli bardzo dokładnie wymierzyliśmy pozycję wierconych otworów, to po nawierceniu w środku przekroju otwory nie zgadzają się z otworami w złączu. Przy większej ilości montowanych elementów bardzo przydatny jest szablon, który w dużym stopniu przyśpiesza i ułatwia pracę.

Dzięki szablonowi nie musimy mierzyć pozycji poszczególnych otworów, a także martwić się o pionowość wiercenia. Szablon nie pozwala na wiercenie inne niż pionowe względem płaszczyzny elementu.

Mając tak przygotowane elementy możemy przystąpić do montażu. Złącze należy przybić wyspecyfikowanymi w katalogu technicznym gwoździami do elementu głównego. W najwyższy wywiercony otwór w elemencie podwieszanym należy włożyć sworzeń. Najwyższy otwór przeznaczony na sworzeń w złączu jest otwarty od góry (fot. 1). Pozwala to nałożyć belkę od góry na złącze, co eliminuje trudne manewrowanie belką przy próbach włożenia pierwszego sworznia. Kiedy belka jest już na swojej pozycji, należy wbić pozostałe sworznie. Aby efekt końcowy był jeszcze lepszy, można – jak wspomniałem wcześniej – zamaskować fragmenty sworzni drewnem, jak również uzupełnić widoczne z dołu nacięcie belki. Po przeszlifowaniu połączenie jest całkowicie niewidoczne.

To złącze występuje także w wersji aluminiowej (BTALU), bez nawierconych otworów. Ten wieszak jest o tyle łatwiejszy w montażu, że nie wymaga dopasowania otworów w drewnie i złączu. Otwory w obu elementach wiercimy jednocześnie, daje nam to gwarancję, że montaż przebiegnie bezproblemowo. Innym rozwiązaniem w niewidocznym połączeniu belek jest zastosowanie aluminiowych złączy pasowanych ETB lub EL.

Złącze ETB jest dwuczęściowym złączem, które pozwala stworzyć połączenie całkowicie niewidoczne. Jedyną operacją, jaką musimy wykonać przed przystąpieniem do montażu jest nafrezowanie gniazda głębokości 1 cm w elemencie głównym. Dolną część złącza przybijamy do belki podpierającej, a górną przykręcamy wkrętami 5×50 pod kątem 45° do belki podpieranej. Teraz wystarczy już tylko nasunąć jeden element na drugi tworząc sztywne i wytrzymałe połączenie. Należy unikać stosowania tego złącza w miejscach narażonych na ssanie wiatru, ponieważ belka nie jest zabezpieczona przed poderwaniem. Z drugiej strony jest to także duża zaleta tego złącza, ponieważ pozwala to na pełną demontowalność połączenia. Dzięki tej właściwości złącza te często są stosowane w konstrukcjach tymczasowych, jak obiekty ekspozycyjne, fragmenty domów modelowych itp.

Podobnym złączem jest wieszak EL (fot. 4). Jest to aluminiowe, jednoelementowe złącze, które jest montowane na wierzchu belki głównej. Tutaj także jest konieczne wyfrezowanie gniazda w celu ukrycia grubości złącza w połączeniu.

Podstawy słupów

Drugą grupą złączy niewidocznych są podstawy słupów. Te złącza bardzo często stosowane są we wszelkiego rodzaju wiatach, werandach i innych obiektach, gdzie konstrukcja drewniana jest wyeksponowana z celów architektonicznych.

Można rozróżnić dwa typy niewidocznych podstaw słupów – z blachą poziomą i blachą pionową.

Podstawy z blachą pionową działają na podobnej zasadzie jak wieszaki belki BTN, BT4 – w słupie jest wykonywanie nacięcie i są wiercone otwory pod sworznie (fot. 5.). Podstawy z blachą poziomą są przykręcane do spodu słupa wkrętami do drewna. Warto przy okazji wspomnieć, że część podstaw słupów pozwala na regulację wysokości. Jest to bardzo przydatna cecha, która pozwala skorygować błędy przy wykonywaniu fundamentu lub zamontować nieprecyzyjnie docięte słupy.

Szablony do montażu złączy ukrytych

Szablon jest narzędziem, które powinno być obowiązkowo używane przez cieśli często korzystających ze złączy ukrytych. O ile pojedyncze wieszaki czy podstawy można zamontować bez użycia szablonu, to nie ma mowy, aby efektywnie pracować bez szablonu, jeśli przyjdzie nam zamontować kilkadziesiąt takich złączy. Dostępne szablony pozwalają zarówno na precyzyjne frezowanie gniazd, w których ukryjemy złącze, jak również pozwolą nam w łatwy sposób wywiercić niezbędne otwory pod sworznie.

Wybór konkretnego rozwiązania połączenia niewidocznego zależy od efektu, jaki chcemy uzyskać, narzędzi jakimi dysponujemy i oczywiście przede wszystkim – obciążeń, jakie musimy przenieść. W razie jakichkolwiek wątpliwości najlepiej kontaktować się z doradcami technicznymi producenta, którzy na pewno pomogą dobrać nie tylko odpowiednie złącze, ale także doradzą jaki szablon może ułatwić jego montaż.

mgr inż. Tomasz Szczesiak
Inżynier Wsparcia Technicznego
Simpson Strong-Tie