Выбираем брус для деревянных качелей

Мурат Баймирзаев

Работал начальником производственно-технического отдела в строительной компании (реконструкция промышленных объектов), позже — основатель фирмы по строительству каркасных домов и возведением крыш

При поиске чертежей в сети вы неизбежно столкнетесь с тем, что самым популярным материалом для деревянных качелей мастера называют брус сечением 100х100 мм. Это настоящий «народный выбор». Популярность «сотки» на строительных форумах и в YouTube-гайдах объясняется тремя факторами:

1. Доступностью в любом строймагазине.
2. Умеренным весом (один брус длиной 3 м весит около 18–22 кг, с которым можно работать без помощников).
3. Психологическим фактором — визуально он кажется монолитным.

Но качели — это не статичная беседка или пергола. Это сооружение, испытывающее большие динамические, знакопеременные и вибрационные нагрузки. Когда качели раскачиваются, вес пассажиров умножается на ускорение, которое создает огромное крутящее и изгибающее напряжение в узлах соединений. Поэтому слепо использовать брус 100х100 мм для всех элементов конструкции — грубая ошибка. В этой статье мы разберемся, какой брус лучше использовать для качелей, чтобы сэкономить и не потерять в безопасности.

Содержание

1. Сечение бруса для боковых стоек
2. Сечение бруса для верхней горизонтальной балки
3. Какой брус выбрать
4. Как обработать брус для качелей
5. Нюансы сборки качелей
6. Заключение

Сечение бруса для боковых стоек (опоры)

Обычно из бруса строят А-образные и Л-образные качели. Для боковых опор такой конструкции сечение 100×100 мм подходит идеально. В А-образной конструкции нагрузка распределяется равномерно и передаётся на сжатие вдоль волокон древесины. Четыре наклонные стойки из «сотки» способны выдерживать статическую нагрузку более 2 тонн, что с большим запасом перекрывает любые бытовые потребности.

Важно! Прочность А-опоры зависит не только от толщины бруса, но и от ширины основания. Запомните: расстояние между ножками на земле должно быть минимум на 50–60 см больше, чем общая высота качелей от земли до верхней балки. Например, если высота конструкции 2,2 м, то ножки на земле должны отстоять друг от друга минимум на 2,7–2,8 м. Только в этом случае брус 100х100 мм отработает нагрузку на опрокидывание.

Сечение бруса для верхней горизонтальной балки (несущий ригель)

На верхнюю перекладину приходится максимальный изгибающий момент. И вот здесь стандартный брус 100х100 мм часто становится причиной аварий.

Если вы строите легкие детские качели или кресло-кокон. Для верхних горизонтальных балок легких детских одноместных качелей или для подвеса одиночного кресла-кокона можно использовать брус сечением 100×100 мм. При этом длина перекладины не должна превышать 1,5–1,8 м.

Если вы изготавливаете качели с шириной сиденья 1,6–1,8 м (чтобы могли уместиться трое взрослых), использовать брус 100×100 мм — плохое решение. При такой конструкции длина верхней балки с учётом вылетов составит примерно 2,5–3 м. Под суммарным весом трех человек (около 240–280 кг) в момент максимальной амплитуды раскачивания балка 100х100 мм прогнется в центре более чем на 5–7 см. Со временем в месте прогиба — обычно по центру или у крепежных рым-болтов — древесина устанет, усадочные трещины углубятся, и балка просто переломится.

Если верхняя перекладина имеет длину от 2,5 м, то нужно выбирать один из следующих вариантов.

1. Брус прямоугольного сечения 100х150 или 100х200 мм. При этом укладывать его надо на ребро. В таком положении сопротивление изгибу возрастает пропорционально квадрату его высоты. Балка 100х150 мм, установленная вертикально, жестче квадратной «сотки» почти в 2,2 раза.
2. Сплоченная доска сечением 50х150 или 50х200 мм. Такая балка по прочности превосходит цельный брус аналогичного сечения, так как волокна двух досок гасят внутреннее напряжение друг друга, и ее никогда не выгнет винтом.

Какой брус выбрать

Обрезной или строганый. Когда выбор сечения сделан, возникает главный экономический вопрос, который делит мастеров-любителей на два лагеря. На рынке стройматериалов брус представлен в двух категориях: обрезной и строганый. Разница в цене между ними составляет 30–50%. Главное отличие — способ механической обработки и финальное качество поверхности. Подробнее про виды бруса.

• Обрезной брус выходит прямо из-под пилорамы. Его грани просто опилены с четырех сторон. Поверхность шероховатая, грубая, покрытая ворсом, задирами и следами от пилы. Толщина может «гулять» на несколько миллиметров по длине. Перед сборкой качелей нужно провести его острожку и шлифовку, иначе заноз не избежать.
• Строганый брус — это обрезной брус, который прошел дополнительную обработку. Все его четыре стороны строгают на специальном калибровочном станке. Он имеет идеальную геометрию, четкие ровные грани и гладкую, приятную на ощупь поверхность. Полностью готов к сборке и покраске без предварительной подготовки.

Сухой или естественной влажности. Еще один важный парметр — влажность бруса. Этот показатель влияет и на цену пиломатериала, и на срок его службы. Материал строго разделяется на три категории: свежевырубленный, воздушно-сухой и камерной сушки.

• Свежесрубленный (естественная влажность) — 40%-80% и выше. У этого варианта при высыхании на открытом воздухе наружные слои отдают влагу быстрее, чем сердцевина. Возникают внутренние напряжения: брус гарантированно покроется продольными трещинами глубиной до 2–3 см, а саму конструкцию может выгнуть «дугой» или скрутить «винтом».
• Воздушно-сухой (атмосферная сушка) — 15%-20%. Такой брус ещё называют «Вяленым» или «Залежалым». Часто он имеет сероватый налет от солнца и ветра. Если при осмотре видно, что он потемнел, но остался относительно ровным — это идеальный кандидат для качелей. Основную усадку материал уже прошел на складе. Глубоких новых трещин на готовых качелях он не даст, а серый налет и шероховатость легко снимутся шлифовальным кругом. Цена при этом остается на уровне обычного обрезного бруса.
• Камерная сушка — 8-14%. Этот вариант в 2–2,5 раза дороже. И это только строганный брус. Он имеет идеальную геометрию, гладкую поверхность и четкие грани. Риск деформации сведен к минимуму, глубоких трещин не будет. Продукт полностью готов к сборке и покраске.

Подробнее о том, как сушат древесину.

Важно! Покупка сухого строганого бруса означает переплату на старте, но экономит время. Покупка обрезного («сырого» или «вяленого») экономит оборотные средства, но его придется дорабатывать и докупать расходные материалы. Если есть инструмент, свободное время и готовность поработать руками — покупка обрезного (лучше «вяленого») бруса сильно сэкономит бюджет. Если качели необходимо собрать за одни выходные без пыльных и трудоемких промежуточных этапов — переплата за сухой строганый брус камерной сушки будет оправдана.

Как обработать брус для качелей

Дерево на открытом воздухе подвергается воздействию солнечных лучей, намоканию от осадков и жизнедеятельности микроорганизмов. Без правильной подготовки даже самый качественный брус потеряет внешний вид через один сезон, а через 4–5 лет конструкция потребует капитального ремонта. Ниже расскажем, что рекомендуется сделать с брусом перед сборкой качелей.

1. Провести механическую обработку, то есть сделать древесину безопасной для эксплуатации, особенно если качелями будут пользоваться дети. Если используется обрезной брус, обработка начинается с обдирочного лепесткового круга зернистостью Р40–Р60 на болгарке. Так быстро снимается ворс и следы пилорамы.

Второй проход (или первый, если брус изначально был строганым) выполняется эксцентриковой или ленточной шлифмашиной с зерном Р100–Р120, которая закрывает поры древесины, убирает мелкие царапины и делает поверхность гладкой (занозы не появятся).

2. Снять фаски. При сильном раскачивании случайный удар об острый край деревянной опоры может привести к серьезной травме. С помощью кромочного фрезера (радиусной фрезой) или ручного рубанка со всех продольных ребер бруса снимается фаска под углом 45° либо формируется скругление радиусом 5–10 мм. Есть и другая цель снятия фаски: на острых углах лакокрасочные покрытия всегда ложатся более тонким слоем и скалываются в первую очередь. Скругленный угол удерживает защитный состав равномерно.

3. Нанести пропитку. Обычная покраска декоративной эмалью поверх сырого или незащищенного дерева неэффективна — под пленкой краски запертая влага создаст идеальную среду для развития грибка. Поэтому перед покраской надо нанести слой пропитки. Это должен быть трудновымываемый или невымываемый антисептик для тяжелых условий эксплуатации. Желательно на водной или алкидной основе, предназначенный для прямого контакта с влажной средой и грунтом.

Есть другой вариант — купить сразу антисептированный брус, который равномерно пропитан в заводских условиях. Его цена на 10–15% дороже, зато есть гарантия стопроцентной качественной защиты.

4. Нанести лакокрасочное покрытие. После полного высыхания антисептика (обычно 24–48 часов) наносится финишный слой, который защитит дерево от выгорания на солнце и проникновения воды. Не стоит покрывать качели лаком, даже яхтным. Уже через 2 года лаковая пленка покрывается микротрещинами, под нее попадает вода, лак начинает шелушиться и отслаиваться хлопьями. Для обновления придется полностью сошлифовывать старый лак.

Для качелей рекомендуется использовать глубоко проникающие лазури на алкидно-масляной основе или масла для террас и садовой мебели на основе натуральных масел: льняного или тунгового. Вот несколько преимещества масляного покрытия:

• Простота обновления. Это главное преимущество масляного покрытия. Через 2–3 года эксплуатации качели достаточно просто вымыть, просушить и нанести один свежий слой масла прямо поверх старого, без промежуточной шлифовки.
• Масло не создает пленку. Оно впитывается вглубь волокон, консервируя их и оставляя поры открытыми. Это позволяет дереву «дышать».
• Масло эффективно отталкивает воду и содержит УФ-фильтры, защищающие от выцветания.

Нюансы сборки качелей

Качественный пиломатериал и правильная пропитка — это половина успеха. Надежность и безопасность уличных качелей зависят от грамотного инженерного конструктива. Ошибки, допущенные на этапе сборки узлов, могут привести к быстрому гниению древесины или к внезапному обрушению конструкции во время эксплуатации.

Чем крепить. Все соединения боковых стоек между собой и крепление к ним верхней балки должны собираться на сквозные резьбовые шпильки диаметром М12–М14 или оцинкованные сантехнические болты (так называемые «глухари») диаметром от 8–10 мм. Под гайки и шляпки болтов обязательно подкладываются широкие усиленные шайбы, которые предотвращают вдавливание металла в мягкие волокна древесины при затягивании и раскачивании.

Как устанавливать. Нужно учитывать и способ установки качелей. Контакт древесины с бетоном и грунтом — главный фактор быстрого разрушения опорных ножек качелей. Поэтому подземная часть бруса должна пройти обработку битумной мастикой и плотную обмотку гидроизоляционным материалом (например, двумя слоями рубероида) с заходом на 15–20 см выше уровня земли. При заливке бетона верхнюю часть раствора формируют в виде конуса с наклоном от бруса, чтобы дождевая вода уходила в стороны.

Как укрепить. Конструкция А-образных опор обязательно должна включать горизонтальные перемычки (ригели) в самой верхней точке и в нижней трети стоек на высоте 30–50 см от земли. Если качели большие, то в углах между верхней несущей балкой и боковыми стойками жестко монтируются укосины (подкосы) из бруса под углом 45°. Они гасят боковые колебания и распределяют нагрузку, разгружают центральную часть балки.

Заключение

Самостоятельное изготовление качелей из бруса — это способ обустроить зону отдыха без переплат за фабричные аналоги. Качество конструкции зависит не от дороговизны проекта, а от правильного выбора пиломатериала и способа его крепления, точного соблюдения сопряжения узлов и своевременной биологической защиты древесины. Все это избавит от ежегодного ремонта. Качели, собранные с учетом строительных норм, станут безопасным и долговечным центром притяжения для всех поколений семьи.