Полки из дерева своими руками: я пересчитал свою провисшую полку

Полки из дерева своими руками: я пересчитал свою провисшую полку

Сосновая доска 18 мм, пролёт 120 см, два кронштейна по краям и три ряда книг. Через полгода посередине полки была ложбина, в которую сам собой скатывался карандаш. Это разбор на цифрах, почему полки из дерева своими руками провисают и что с этим делает один лишний кронштейн.

Я Игорь, технолог в Yachidamo. Масло для этой полки я знал наизусть. Сопромат, как выяснилось, нет.

Оговорка, чтобы не унести лишнего. Я считаю не прочность, а прогиб. Сломать полку книгами трудно, а сделать из неё корыто легко. И цифры ниже: пропорции по формуле, а не таблица допустимых нагрузок.

Прогиб живёт в четвёртой степени

Прогиб балки под равномерной нагрузкой описывается одной формулой из сопромата. Если выкинуть из неё всё, что для одной и той же доски не меняется, остаётся простое. Прогиб растёт как пролёт в четвёртой степени. И падает как толщина в кубе.

Четвёртая степень — это много. Полка с пролётом 80 см прогнётся в 3,2 раза сильнее, чем такая же на 60 см. На 100 см в 7,7 раза. На 120 см уже в 16 раз.

Моя полка стояла на 120 см. Я сам выбрал самый плохой столбик этого графика и удивлялся, почему доска «слабая».

Доска была нормальная. Пролёт был не её.

Где глаз начинает видеть ложбину

Прогиб есть у любой полки. Вопрос в том, когда его видно. У столяров давно ходит правило из калькулятора прогиба полок Sagulator: до 0,02 дюйма на фут пролёта полка читается как ровная. В метрике это около 1/600 пролёта, примерно 1,7 мм на метр.

Глаз начинает замечать ложбину около 2,6 мм на метр.

Для моей полки в 120 см это значит вот что. Примерно 2 мм посередине она ещё выглядит ровной. Около 3 мм ложбину уже видно, если посмотреть вдоль доски против окна. Разница в один миллиметр, и я её проспал. И есть неприятная поправка: дерево под постоянным грузом со временем проседает ещё примерно на половину. Полка, которая в первый день выглядела ровной на грани, через полгода уже нет.

Это ровно моя история. В день сборки я положил на полку уровень, пузырь стоял посередине. Через полгода по ней катался карандаш.

Толщина помогает, но медленнее, чем кажется

Первое желание понятное: взять доску толще. Толщина работает в кубе, и это тоже заметно. Доска 22 мм вместо 18 прогибается примерно вдвое меньше, на 55% от прежнего. Доска 27 мм — на 30%. Вдвое толще, 36 мм, — в 8 раз меньше.

Сравните с пролётом. Уменьшить его вдвое, с 120 до 60 см, значит выиграть в 16 раз. Утолстить доску вдвое — в 8 раз, и полка станет тяжелее и дороже.

Мебельщики, кстати, держатся похожей логики даже для ДСП. Для полок глубиной 300–400 мм они дают пролёт до 800 мм при толщине 18 мм и до 1000 мм при 22 мм. Массив и ДСП ведут себя по-разному, но шаг опор решает и там и там.

Что я сделал со своей полкой

Я добавил третий кронштейн посередине. Пролёт стал 60 см, прогиб по формуле уменьшился в 16 раз. Ушло 20 минут и два дюбеля.

Старую ложбину доска уже запомнила. Я перевернул полку прогибом вверх, и под весом книг она за пару месяцев выпрямилась почти в ноль. Сработало не везде: у края, где книг меньше, лёгкий горб остался.

Вывод я для себя сделал простой. Кронштейн дешевле любой толстой доски. И быстрее.

Стеллаж держит не полка, а диагональ

Со стеллажом своими руками из дерева проблема другая. Полки там короткие, между стойками, и прогибаются редко. Стеллаж проседает иначе: он складывается вбок, как параллелограмм.

Держит его от этого не толщина полок, а диагональ. Задняя стенка из фанеры или хотя бы пара раскосов крест-накрест. Без них стеллаж, собранный на саморезах, начинает качаться уже с первыми книгами.

Я проверил это на своём первом стеллаже в гараже: без задней стенки он при каждом рывке тяжёлого ящика кланялся вбок на пару сантиметров, а после двух раскосов из обрезков рейки встал как вкопанный, хотя ни одна полка в нём не поменялась. Два обрезка. Ноль новых досок.

И второе правило, которое я не нарушаю. Стеллаж выше человеческого роста я всегда креплю к стене уголком наверху. Полный стеллаж с книгами, опрокинутый ребёнком или просто собственным перекосом, — это уже не про прогиб.

Про размеры скажу по опыту. Глубина 30 см вмещает почти любые книги, а секции я делаю неширокими, чтобы пролёт между стойками не превращался в мою старую ложбину.

Стена решает больше, чем кронштейн

Настенная полка держится ровно так, как держит стена. В бетон и кирпич я ставлю обычный дюбель с шурупом. В газобетон нужен анкер под газобетон, простой дюбель там проворачивается.

С гипсокартоном я осторожен. Книжную полку на него вешаю только в металлический профиль за листом или в закладную доску, которую ставят до обшивки. Однажды я попробовал обойтись «бабочками» под лёгкую полку. Лёгкой она пробыла месяц.

Из чего делать саму полку, решаешь по бюджету и виду. Мебельный щит из ламелей меньше ведёт, чем цельная широкая доска. Ламели при этом должны идти вдоль полки, от кронштейна к кронштейну, иначе вся жёсткость дерева работает поперёк и пропадает зря. Цельная доска красивее, но за ней надо следить, чтобы не покоробилась.

Масло последним, и со всех сторон

Покрываю полку, когда она собрана на столе, но ещё не висит. Со всех сторон, включая низ. Нижнюю пласть полки видно, когда сидишь в кресле, и она собирает пыль и влагу так же, как верх.

Стеллаж на четыре полки по 100 на 30 см даёт около 2,6 м² дерева с кромками. В два слоя 5,2 м² покрытия, то есть примерно 260 мл масла. Половина банки 0,5 л.

Масло кладу тонко и через 15–30 минут прохожу полку сухой тряпкой, пока излишек не встал корочкой. Следующий слой не раньше чем через 12–24 часа. С книгами жду неделю: до 7 дней масло с воском только набирает прочность, и корешки оставили бы на нём следы. Тряпки после работы расправляю и опускаю в воду. Смятая промасленная ветошь умеет загораться сама.

Карандаш на полке

Теперь у меня привычка. Любую новую полку я через месяц проверяю карандашом, положенным посередине. Стоит — хорошо. Покатился — пора ставить ещё одну опору, пока доска не запомнила форму.

Для своих полок я беру Interior Wax: банка 0,5 л за 2 435 рублей, и на стеллаж уходит половина. Подробнее про масло именно для полок — в статье масло для деревянного стеллажа и полок. Ирония в том, что масло на моей первой полке было безупречным. Подвела математика, а не банка.

А ваши полки на каком пролёте висят, и катается ли по ним карандаш?