Страница:
В основе всех соединений лежит узел – место крепления. В зависимости от того, какую фигуру напоминают соединившиеся детали и как расположен узел, существует несколько видов соединений. Среди них выделяют торцевые, боковые, угловые, т-образные и крестовидные.
Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся сжатию,может иметь различную конструкцию. Основная особенность этого соединения состоит в том, что каждый брусок обладает и накладкой, и пазом, которые чаще всего делают равными и по толщине, и по длине. Можно сделать наращивание с прямой накладкой вполдерева (рис. 66, а, б), а можно сделать торцевое соединение с косой накладкой (рис. 66, в).
Рис. 66. Торцевые соединения, сопротивляющиеся сжатию: а – с прямой накладкой вполдерева; б – с прямой накладкой со стыком в тупой угол; в – с косой накладкой со стыком в шип.
Если нет уверенности в прочности будущего соединения, можно дополнительно усложнить его шипами (см. рис. 66, в) или различными стыками, например стыком в тупой угол (см. рис. 66, б). Но это соединение потребует дополнительного клеевого крепления или крепления с помощью гвоздей и шурупов.
Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся растяжению,в основе своей конструкции содержит накладку в замок. Сначала чертят накладку, затем на одной детали делают паз, а на другой – выступ. Именно этот замок и позволяет обеим половинам не разъединяться. Так же, как и соединение, сопротивляющееся сжатию, этот тип соединения может иметь прямую (рис. 67, а, в) и косую (рис. 67, б) накладки.
Рис. 67. Торцевые соединения, сопротивляющиеся растяжению: а – в прямой накладной замок; б – в косой накладной замок; в – с прямой накладкой со стыком в шип (ласточкин хвост).
В качестве дополнительного крепления здесь можно использовать клей, гвозди или шурупы.
Торцевое соединение, сопротивляющееся изгибу,в своей основе использует накладку либо с косым стыком (рис. 68, а), либо накладку со ступенчатым стыком (рис. 68, б).
Рис. 68. Торцевые соединения, сопротивляющиеся изгибу: а – с прямой накладкой вполдерева с косым стыком; б – с прямой накладкой вполдерева со ступенчатым стыком; в – в косой накладной замок с клиньями и со стыком в шип.
Особенностью первого типа соединения, где используют косой стык, является то, что торцевые стороны обеих деталей срезают под острым углом. При выпиливании торцов необходимо с точностью до нанометра соблюдать угол среза.
Второй тип соединения характеризуется тем, что на торцевых сторонах деталей есть небольшие пазы и шипы (рис. 68, в).
Перечисленные типы соединений обязательно должны иметь прямую поверхность накладок. Накладки с косой поверхностью используют достаточно редко, хотя они не уступают по прочности прямым. Для дополнительного крепления здесь в одинаковой степени можно использовать клей, шурупы или гвозди.
Дополнительное крепление больших брусьев, использующихся при строительстве домов, может быть металлическим или деревянным. В качестве деревянных креплений используют шипы, как выдолбленные, так и вставные.
Металлические крепления могут быть в виде хомутов или обмотки толстой проволокой. Нередко встречается крепление болтами.
Если детали имеют гладкую поверхность боковых кромок и при соединении их просто склеивают, то такое соединение называют боковым на гладкую фугу(рис. 69, а). При соединении на гладкую фугу каждую доску называют делянкой, а шов, который между ними образуется, – фугой. При сборке щита соседние доски подбирают так, чтобы их кромки были одноименными. Это помогает созданию из древесной текстуры красивого декоративного узора. Кромки досок при этом необходимо хорошо профуговать.
Рис. 69. Боковые соединения (сплачивание): а – на гладкую фугу; б – на вставную рейку; в – в четверть; г, д – в паз и гребень (с различными формами паза и гребня); е – внахлестку; ж – с перекрытием.
Если в каждой детали на боковой стороне имеется паз по всей длине, в который вставляют соединяющую рейку, то такой тип соединения называют боковым на вставную рейку(рис. 69, б). Если на боковых сторонах снята четверть и детали крепят с их помощью, то такое соединение называется боковым в четверть(рис. 69, в).
Следующая разновидность этого соединения – боковое в паз и гребень, которое имеет несколько типов в зависимости от качества гребня. Этот паз может быть как треугольным (рис. 69, д), так и прямоугольным (рис. 69, г). Первый тип чаще всего используют при устройстве паркета, второй применяют при составлении полотна для двери.
Для устройства внешних стен здания или крыши используют такой тип бокового соединения, который способствует лучшему стоку осадков с поверхности и большей защите покрытия от разрушающего воздействия атмосферных явлений. Такой тип соединения называют боковым внахлестку(рис. 69, е). А соединяют детали следующим способом: под нижнюю планку кладут тонкую рейку и закрепляют гвоздями верхний боковой край детали, затем устанавливают следующую планку, сделав нижний ее край внахлестку, равную 1/4 толщины планки, и также закрепив ее несколькими гвоздями.
В качестве декоративного приема чаще всего используют боковое соединение с перекрытием(рис. 69, ж), которое не только украшает поверхность, но и способствует большей звукоизоляции и теплоизоляции. Такое соединение выполняют следующим образом: сначала через промежуток, равный половине ширины планки, настилают первый ряд. Затем сверху на детали устанавливают второй ряд, который закрывает пустоты.
Для соединения сразу нескольких деталей в одно целое можно использовать сплачивание с наконечником(рис. 70).
Рис. 70. Сплачивание с наконечником.
Этот тип соединения требует одинаковой выемки с боковой стороны одиночной детали и с торцевой стороны соединяемых деталей. Чаще всего его используют при составлении паркетных полов.
Щиты собирают с помощью шпонок, а для крепления торцов используют наконечники в паз и гребень с вклейкой или наклейкой рейки. Обе эти конструкции требуют дополнительного закрепления клеем (рис. 71).
Рис. 71. Виды соединения досок в щиты: а – с наконечником в паз; б – с наконечником в гребень
Угловые соединения могут быть l-образные и т-образные.
Рис. 72. Угловые концевые соединения: а – с одинарным открытым сквозным шипом; б – с одинарным сквозным потайным шипом впотемок; в – с одинарным глухим шипом впотемок; г – с тройным открытым сквозным шипом; д – в прямую накладку вполдерева; е – в сквозной ласточкин хвост.
Угловые соединения на шипимеют несколько разновидностей. Сквозное соединение на шип (рис. 72, а, б, г, е) может иметь в своей конструкции от 1 до 3 шипов, причем с увеличением количества шипов увеличивается и прочность крепления.
Несквозное соединение отличается от сквозного тем, что шиповое крепление происходит в середине деталей и внешне остается незаметным. В этом случае внутри заготовок делают небольшие углубления под шипы, которые немного глубже, чем сами шипы, чтобы осталось место для клея (рис. 72, в).
Угловые соединения на усотличаются тем, что стороны деталей, соединяющихся между собой, срезаны под углом 45°. Так же как и соединения на шип, крепления на ус могут быть сквозными, при которых видно сплачивание, и несквозными, когда само крепление зафиксировано внутри деталей.
Сквозное соединение на ус (рис. 73, а) укрепляют как одним шипом, так и тремя.
Рис. 73. Угловое соединение на ус: а – сквозное; б – несквозное.
Принцип крепления здесь такой же, как при угловом несквозном на шип. При несквозном соединении на ус разглядеть положение шипа невозможно. Здесь в равной степени могут использоваться как круглые шипы, так и плоские – крепление от этого ни в коей мере не ослабеет (рис. 73, б).
Но при выборке древесины под шипы обязательно делают гнезда немного больше, чем сами шипы, чтобы потом заготовки легко соединялись между собой.
Шиповые соединения выполняют на клею. Их делят на концевые, угловые и ящичные. Существует очень много вариантов таких соединений (рис. 74).
Рис. 74. Угловые шиповые соединения: а – открытые сквозные: 1 – одинарное; 2 – двойное; 3 – тройное; б – с полупотемком: 1 – несквозное; 2 – сквозное; в – впотемок: 1 – несквозное; 2 – сквозное; г – серединное: 1 – несквозное; 2 – сквозное; д – серединное двойное; е – серединный несквозной в паз.
Например, угловые концевые соединения можно делать со сквозным шипом, со сквозным или несквозным шипом впотемок. Такие соединения применяют при вязке брусьев створок, фрамуг, форточек, дверей и т. п.
Для строительства дома или возведения крыши необходимо освоить еще два типа соединения: угловая врубка и врубка в лапу.
В зависимости от величины угла различают два типа такого соединения, которые в одинаковой степени перпендикулярно направлены на действующую силу соединения – сжатие.
Первый из них используют только тогда, когда угол между деталями не превышает 45°. Сначала вытесывают древесину со вставной деталью, а затем подгоняют под нее поверхность основания (рис. 75).
Рис. 75. Угловая врубка. I тип.
Второй тип соединения требует угла не меньше 45° между соединяющимися деталями. Врубку здесь делают несколько иначе, чем при первом типе. Она представляет собой две плоскости, расположенные под разными наклонами к первоначальной поверхности основания (рис. 76).
Рис. 76. Угловая врубка. II тип.
Лапа со стороны вдоль волокон должна иметь форму трапеции, постепенно сужаясь к основанию бруска. Возле бруска толщина трапеции должна составлять примерно 2–3 части, а с торца – не больше 6 частей (рис. 77).
Рис. 77. Врубка в лапу.
При соединении бревен таким типом крепления готовый сруб будет выглядеть так, как показано на рисунке 78.
Рис. 78. Схема крепления сруба в лапу.
При соединении бревен в обло сруб будет выглядеть следующим образом (рис. 79).
Рис. 79. Схема крепления сруба в обло.
Вырубка бревен для соединения в чашу показана на рисунке 80.
Рис. 80. Последовательность вырубки бревен для соединения в чашу.
При соединении бревен таким типом крепления готовый сруб будет выглядеть таким образом (рис. 81).
Рис. 81. Схема крепления сруба в чашу.
Чаще всего такой тип соединения используют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Угол, при котором соединяют детали, обязательно должен быть 90°.
При других углах соединение получается непрочным и очень быстро приходит в негодность.
Среди множества разновидностей т-образного соединения два типа встречаются чаще других (рис. 82).
Рис. 82. Т-образные соединения: а – с потайным косым шипом ласточкин хвост; б – с прямой ступенчатой накладкой.
При первом типе используют потайной шип, имеющий трапециевидную форму, который вставляют с одной стороны балки (рис. 82, а).
Во втором типе для крепления используют ступенчатую прямую накладку (рис. 82, б). Делают такую накладку следующим образом: выбирают древесину с одной части на 1/2 всей ширины, а с другой – на 1/3.
Затем на первой части выбирают древесину на половине накладки еще наполовину, тем самым толщина незатронутой части бруска составляет 1/4 от ширины целого бруска. На второй части конструкции, где первоначально древесина выбрана лишь на 1/3, делают еще небольшое углубление так, чтобы незатронутая древесина составляла 1/2 всей толщины бруска.
Такая ступенчатая накладка считается наиболее прочной. Для дополнительного крепления лучше использовать клей. Шурупы и гвозди могут только повредить целостность ступеней.
Рис. 83. Крестовидные соединения: а – с прямой накладкой вполдерева; б – с посадкой в одно гнездо.
Разновидности такого соединения различают только по глубине крепежной накладки: от 1/6 до 2/3 толщины бруска.
Поэтому еще в процессе сборки конструкций их соединения рекомендуется усиливать металлическими или деревянными нагелями, шипами (или шкантами), клиньями и шпонками. Деревянные крепления делают из твердых пород древесины, которые высушивают длительное время.
Затем, чтобы не растрескалась древесина после забивки гвоздя, ошкуривают и закругляют нагель со всех сторон. После этого устанавливают гвоздь на просвет отверстия, ставят на него дощечку и забивают гвоздь молотком. Дощечка нужна для того, чтобы во время забивания нагель не растрескался и не раскололся.
На рисунке 84 показаны варианты соединения элементов деревянных конструкций с помощью нагелей (цилиндрических деревянных или металлических стержней), шурупов, гвоздей, болтов, которые могут быть расположены в различном порядке.
Рис. 84. Схемы расстановки нагелей, гвоздей, шурупов.
Рис. 85. Усиление соединения деревянных деталей шипами (шкантами): а – установка цилиндрического шипа на клею; б – напряженное угловое соединение на двух цилиндрических шипах; в – напряженное угловое соединение на трех прямых шипах.
Нагели и шканты используют чаще всего для соединения венцов сруба между собой, а также в неразборных соединениях стенок корпусной мебели.
Деревянные шпонки. В зависимости от того, какая часть древесного ствола была использована при изготовлении шпонки, выделяют продольные, поперечные, продольные косые и шпонки с натяжкой.
Поперечными они называются из-за того, что направление волокон шпонки перпендикулярно к направлению волокон обеих балок. Сопротивление поперек волокон намного меньше, чем вдоль них, поэтому поперечные шпонки не пользуются большой популярностью.
Продольные шпонки обеспечивают более прочное крепление. Направление волокон шпонки здесь полностью совпадает с направлением волокон балок.
Продольные косые шпонки требуют определенной точности гнезда. Чаще всего они расположены под углом 45°. Они обеспечивают еще большую прочность балки, не позволяя ей перегибаться сразу в двух направлениях: вдоль и поперек.
Шпонки с натяжкой используют там, где одновременно необходимо укрепить балку и усилить внутреннее натяжение. Для этого в гнездо между балками вбивают сразу две шпонки, имеющие клиновидную форму. Обе шпонки обязательно забивают до упора.
Металлические шпонкимогут быть утапливаемыми и впрессованными, кольцевидными или квадратными.
Утапливаемые шпонки используют при боковом креплении нескольких деталей. Для шпонки обязательно выдалбливают гнездо, затем устанавливают шпонку, а потом всю конструкцию затягивают болтами.
Для впрессованных шпонок тоже готовят гнездо, закрепляют и затем закрывают другой половиной конструкции. Фиксируют соединение болтами.
Такого эффекта можно достичь и при вбивании гвоздя в торцевую поверхность бруска, причем здесь еще может возникнуть вероятность выпадения гвоздя из образовавшегося отверстия. Объясняется это тем, что гвоздь вбивается не поперек волокон, а вдоль них. При усушке натяжение здесь будет значительно ослабевать, будут появляться трещины и т. п.
Номер гвоздей (совокупность их длины и диаметра) всегда выбирают в зависимости от толщины планки – длина самого гвоздя должна быть, как минимум, на 3 мм больше толщины дощечки, чтобы она могла надежно крепиться к основе.
Перед тем как прибить планку к основе, делают несколько отметок на поверхности доски. Так можно равномерно, красиво, аккуратно и экономно вбить каждый гвоздь. Не надо располагать гвозди слишком близко друг к другу – достаточно прибить доску в 2–4 местах, чтобы она крепко держалась. Использование большого количества гвоздей может расколоть доску, но не сделает соединение более прочным.
Кроме того, следует расположить гвозди так, чтобы предупредить возможное коробление и изгиб. Еще одно немаловажное правило: не надо вбивать гвозди близко к торцевой стороне планки – здесь древесина наиболее ослаблена, а трещина, которая пойдет от торца, расколет всю доску или расщепит несколько сантиметров доски.
Для получения более прочного крепления на толстую доску кладут тонкую, но не наоборот. Кроме того, соединение будет прочным, если вбивать гвоздь под небольшим углом, а не точно перпендикулярно.
Иногда бывает так, что шляпка гвоздя портит внешний вид поверхности. Для этого вбивают гвоздь на 3/4 всей его длины, затем острогубцами откусывают шляпку и вбивают остаток в массив.
Такого же эффекта достигают, если предварительно расплющивают шляпку, а затем вбивают гвоздь и расправляют остатки шляпки по направлению волокон. Потом поверхность шпаклюют, чтобы заделать образовавшееся углубление.
Если после забивания гвоздя его острый конец вышел наружу, то его загибают, а затем вбивают в доску.
В некоторых случаях бывает необходимо удалить гвоздь, который зашел в древесину по самую шляпку. Для этого выбивают его с обратной стороны или подрезают древесину с внешней стороны, а затем поддевают шляпку плоскогубцами или молотком, подкладывают под образовавшийся зазор дощечку и выдергивают гвоздь либо клещами, либо гвоздодером. Дощечка необходима для того, чтобы не смять древесину возле шляпки.
Существует достаточно много типов гвоздей, предназначенных для разных видов работ. Основные из них изображены на рисунке 86.
Рис. 86. Разновидности гвоздей: а – гвоздь прямой, гладкий, круглый или четырехгранный, с простой или оцинкованной поверхностью, для плотничных и строительных работ; б – гвоздь дюкерный, не имеющий шляпки, четырехгранный; в – гвоздь кровельный, круглый, профилированный, для работ с картоном, толем и другими листовыми материалами; г – гвоздь ребристый, круглый, с рифленой оцинкованной поверхностью для выполнения соединений, имеющих большую нагрузку на растяжение; д – гвоздь крученый с обычной или потайной головкой, применяется для мест с изменяющейся нагрузкой, например для закрепления досок пола; е – гвоздь с ребристой профилированной поверхностью; ж – гвоздь круглый, с ребристой поверхностью, с увеличенной шляпкой в виде шайбы, применяется при кровельных работах; з – гвоздь анкерный, круглый, с оцинкованной ребристой поверхностью.
Рис. 86. Разновидности гвоздей (продолжение): и – гвоздь стальной, твердый, для работы с бетоном; к – гвоздь круглый, кислотоупорный, с ребристой поверхностью и со скругленной шляпкой, используется в местах с повышенной опасностью коррозии; л – гвоздь медный или бронзовый, панельный, с ребристой поверхностью и декоративной головкой, для мест с повышенной влажностью; м – гвоздь круглый, с оцинкованной рифленой поверхностью и большой шляпкой, применяется для работы с битумными плитами; н – гвоздь с двойной шляпкой, применятся в тех случаях, когда он потом будет удален, например в опалубках; о – гвоздь кровельный, круглый, с оцинкованной рифленой поверхностью и скругленной головкой с уплотнителем, используется для крепления облицовочных плит и кровельных профилированных материалов.
Толщину и длину гвоздей для работы определяют в зависимости от размеров деревянных деталей, которые предполагают ими соединять. Толстые и длинные гвозди держатся в древесине лучше, но не всегда их можно использовать, так как небольшие или тонкие детали изделия могут лопнуть или расколоться.
При забивании гвоздей в торцевую часть бруска существует опасность, что гвоздь будет плохо держаться и может легко выскочить из отверстия, это происходит потому, что на торцевых частях пиломатериалов древесина срезана поперек волокон.
Размер гвоздей (или номер) определяют совокупностью длины и диаметра. Выбирают гвозди в зависимости от толщины доски или рейки. Необходимо, чтобы длина их была больше толщины доски не менее чем на 3 мм. В противном случае скрепление доски с основой будет очень ненадежным.
Торцевые соединения
Есть еще одно определение такого соединения – наращивание. Оно характеризуется тем, что все детали скрепляют между собой в торцевой части, при этом увеличивается длина целой детали. В зависимости от типа крепления такие торцевые соединения выдерживают большие нагрузки при сжатии, растяжении и изгибе. Обычная целая доска во многом уступает доске, полученной при наращивании.Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся сжатию,может иметь различную конструкцию. Основная особенность этого соединения состоит в том, что каждый брусок обладает и накладкой, и пазом, которые чаще всего делают равными и по толщине, и по длине. Можно сделать наращивание с прямой накладкой вполдерева (рис. 66, а, б), а можно сделать торцевое соединение с косой накладкой (рис. 66, в).
Если нет уверенности в прочности будущего соединения, можно дополнительно усложнить его шипами (см. рис. 66, в) или различными стыками, например стыком в тупой угол (см. рис. 66, б). Но это соединение потребует дополнительного клеевого крепления или крепления с помощью гвоздей и шурупов.
Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся растяжению,в основе своей конструкции содержит накладку в замок. Сначала чертят накладку, затем на одной детали делают паз, а на другой – выступ. Именно этот замок и позволяет обеим половинам не разъединяться. Так же, как и соединение, сопротивляющееся сжатию, этот тип соединения может иметь прямую (рис. 67, а, в) и косую (рис. 67, б) накладки.
В качестве дополнительного крепления здесь можно использовать клей, гвозди или шурупы.
Торцевое соединение, сопротивляющееся изгибу,в своей основе использует накладку либо с косым стыком (рис. 68, а), либо накладку со ступенчатым стыком (рис. 68, б).
Особенностью первого типа соединения, где используют косой стык, является то, что торцевые стороны обеих деталей срезают под острым углом. При выпиливании торцов необходимо с точностью до нанометра соблюдать угол среза.
Второй тип соединения характеризуется тем, что на торцевых сторонах деталей есть небольшие пазы и шипы (рис. 68, в).
Перечисленные типы соединений обязательно должны иметь прямую поверхность накладок. Накладки с косой поверхностью используют достаточно редко, хотя они не уступают по прочности прямым. Для дополнительного крепления здесь в одинаковой степени можно использовать клей, шурупы или гвозди.
Дополнительное крепление больших брусьев, использующихся при строительстве домов, может быть металлическим или деревянным. В качестве деревянных креплений используют шипы, как выдолбленные, так и вставные.
Металлические крепления могут быть в виде хомутов или обмотки толстой проволокой. Нередко встречается крепление болтами.
Боковые соединения
Боковые соединения называют также сплачиванием. Чаще всего такое соединение используют при устройстве полов, дверей или ворот. Это достаточно прочное соединение. Большие массивы, которые получают в результате такого соединения, дополнительно крепят поперечными досками или щитами.Если детали имеют гладкую поверхность боковых кромок и при соединении их просто склеивают, то такое соединение называют боковым на гладкую фугу(рис. 69, а). При соединении на гладкую фугу каждую доску называют делянкой, а шов, который между ними образуется, – фугой. При сборке щита соседние доски подбирают так, чтобы их кромки были одноименными. Это помогает созданию из древесной текстуры красивого декоративного узора. Кромки досок при этом необходимо хорошо профуговать.
Если в каждой детали на боковой стороне имеется паз по всей длине, в который вставляют соединяющую рейку, то такой тип соединения называют боковым на вставную рейку(рис. 69, б). Если на боковых сторонах снята четверть и детали крепят с их помощью, то такое соединение называется боковым в четверть(рис. 69, в).
Следующая разновидность этого соединения – боковое в паз и гребень, которое имеет несколько типов в зависимости от качества гребня. Этот паз может быть как треугольным (рис. 69, д), так и прямоугольным (рис. 69, г). Первый тип чаще всего используют при устройстве паркета, второй применяют при составлении полотна для двери.
Для устройства внешних стен здания или крыши используют такой тип бокового соединения, который способствует лучшему стоку осадков с поверхности и большей защите покрытия от разрушающего воздействия атмосферных явлений. Такой тип соединения называют боковым внахлестку(рис. 69, е). А соединяют детали следующим способом: под нижнюю планку кладут тонкую рейку и закрепляют гвоздями верхний боковой край детали, затем устанавливают следующую планку, сделав нижний ее край внахлестку, равную 1/4 толщины планки, и также закрепив ее несколькими гвоздями.
В качестве декоративного приема чаще всего используют боковое соединение с перекрытием(рис. 69, ж), которое не только украшает поверхность, но и способствует большей звукоизоляции и теплоизоляции. Такое соединение выполняют следующим образом: сначала через промежуток, равный половине ширины планки, настилают первый ряд. Затем сверху на детали устанавливают второй ряд, который закрывает пустоты.
Для соединения сразу нескольких деталей в одно целое можно использовать сплачивание с наконечником(рис. 70).
Этот тип соединения требует одинаковой выемки с боковой стороны одиночной детали и с торцевой стороны соединяемых деталей. Чаще всего его используют при составлении паркетных полов.
Щиты собирают с помощью шпонок, а для крепления торцов используют наконечники в паз и гребень с вклейкой или наклейкой рейки. Обе эти конструкции требуют дополнительного закрепления клеем (рис. 71).
Угловые соединения
Такой тип соединений чаще всего используют в креплении оконных, дверных блоков, парниковых рам, элементов скамеек и качелей. Угловое соединение отличается от других тем, что сплачиваемые детали располагают по отношению друг к другу под углом 90°. В зависимости от использованных креплений все угловые соединения разделяют на соединения на шип и на ус.Угловые соединения могут быть l-образные и т-образные.
L-образные угловые соединения
Они еще носят название концевых и имеют множество вариантов, от простого (вполдерева), до наиболее прочного (на тройной шип) (рис. 72).Угловые соединения на шипимеют несколько разновидностей. Сквозное соединение на шип (рис. 72, а, б, г, е) может иметь в своей конструкции от 1 до 3 шипов, причем с увеличением количества шипов увеличивается и прочность крепления.
Несквозное соединение отличается от сквозного тем, что шиповое крепление происходит в середине деталей и внешне остается незаметным. В этом случае внутри заготовок делают небольшие углубления под шипы, которые немного глубже, чем сами шипы, чтобы осталось место для клея (рис. 72, в).
Угловые соединения на усотличаются тем, что стороны деталей, соединяющихся между собой, срезаны под углом 45°. Так же как и соединения на шип, крепления на ус могут быть сквозными, при которых видно сплачивание, и несквозными, когда само крепление зафиксировано внутри деталей.
Сквозное соединение на ус (рис. 73, а) укрепляют как одним шипом, так и тремя.
Принцип крепления здесь такой же, как при угловом несквозном на шип. При несквозном соединении на ус разглядеть положение шипа невозможно. Здесь в равной степени могут использоваться как круглые шипы, так и плоские – крепление от этого ни в коей мере не ослабеет (рис. 73, б).
Но при выборке древесины под шипы обязательно делают гнезда немного больше, чем сами шипы, чтобы потом заготовки легко соединялись между собой.
Шиповые соединения выполняют на клею. Их делят на концевые, угловые и ящичные. Существует очень много вариантов таких соединений (рис. 74).
Например, угловые концевые соединения можно делать со сквозным шипом, со сквозным или несквозным шипом впотемок. Такие соединения применяют при вязке брусьев створок, фрамуг, форточек, дверей и т. п.
Для строительства дома или возведения крыши необходимо освоить еще два типа соединения: угловая врубка и врубка в лапу.
Угловая врубка.
Этот тип соединения можно отнести к угловым типам креплений, так как детали по отношению друг к другу находятся под определенным углом.В зависимости от величины угла различают два типа такого соединения, которые в одинаковой степени перпендикулярно направлены на действующую силу соединения – сжатие.
Первый из них используют только тогда, когда угол между деталями не превышает 45°. Сначала вытесывают древесину со вставной деталью, а затем подгоняют под нее поверхность основания (рис. 75).
Второй тип соединения требует угла не меньше 45° между соединяющимися деталями. Врубку здесь делают несколько иначе, чем при первом типе. Она представляет собой две плоскости, расположенные под разными наклонами к первоначальной поверхности основания (рис. 76).
Врубка в лапу.
Этот тип соединения используют только при строительстве сруба стен или колодца. Чаще всего такое крепление делают простым, так как оно и без того прочное, но встречаются и некоторые усложнения конструкции в виде дополнительных накладок. Чтобы получилась врубка, обтесывают конец бревна, сформировав куб, а затем делят его стороны на 8 частей. Затем из куба на торцевой поверхности вырубают трапецию, одно основание которой составляет 6 частей, а другое – 4.Лапа со стороны вдоль волокон должна иметь форму трапеции, постепенно сужаясь к основанию бруска. Возле бруска толщина трапеции должна составлять примерно 2–3 части, а с торца – не больше 6 частей (рис. 77).
При соединении бревен таким типом крепления готовый сруб будет выглядеть так, как показано на рисунке 78.
При соединении бревен в обло сруб будет выглядеть следующим образом (рис. 79).
Вырубка бревен для соединения в чашу показана на рисунке 80.
При соединении бревен таким типом крепления готовый сруб будет выглядеть таким образом (рис. 81).
Т-образное соединение
После закрепления деталей вставная деталь как бы вырастает из массива другой.Чаще всего такой тип соединения используют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Угол, при котором соединяют детали, обязательно должен быть 90°.
При других углах соединение получается непрочным и очень быстро приходит в негодность.
Среди множества разновидностей т-образного соединения два типа встречаются чаще других (рис. 82).
При первом типе используют потайной шип, имеющий трапециевидную форму, который вставляют с одной стороны балки (рис. 82, а).
Во втором типе для крепления используют ступенчатую прямую накладку (рис. 82, б). Делают такую накладку следующим образом: выбирают древесину с одной части на 1/2 всей ширины, а с другой – на 1/3.
Затем на первой части выбирают древесину на половине накладки еще наполовину, тем самым толщина незатронутой части бруска составляет 1/4 от ширины целого бруска. На второй части конструкции, где первоначально древесина выбрана лишь на 1/3, делают еще небольшое углубление так, чтобы незатронутая древесина составляла 1/2 всей толщины бруска.
Такая ступенчатая накладка считается наиболее прочной. Для дополнительного крепления лучше использовать клей. Шурупы и гвозди могут только повредить целостность ступеней.
Крестовидные соединения
Для устройства крыш и ферм чаще всего используют такой тип крепления, как крестовидное. Оно чем-то напоминает т-образное. Но здесь в одинаковой степени ведущими можно считать оба бруска (рис. 83).Разновидности такого соединения различают только по глубине крепежной накладки: от 1/6 до 2/3 толщины бруска.
Дополнительные крепления столярных и плотничных соединений
В процессе эксплуатации деревянных конструкций, особенно если они постоянно подвергаются атмосферным влияниям, не исключены деформации их деталей и элементов, в результате чего узлы соединений становятся непрочными.Поэтому еще в процессе сборки конструкций их соединения рекомендуется усиливать металлическими или деревянными нагелями, шипами (или шкантами), клиньями и шпонками. Деревянные крепления делают из твердых пород древесины, которые высушивают длительное время.
Нагели
Деревянные нагели представляют собой гвозди из древесины твердолиственных пород. Чаще всего нагели используют при укреплении соединений в оконных рамах и рамах парников, при креплении деталей для рамы под зеркало. Перед тем как забить нагель в древесину, в массиве сверлят отверстие подходящего размера, сделав его немного глубже, чем длина деревянного гвоздя.Затем, чтобы не растрескалась древесина после забивки гвоздя, ошкуривают и закругляют нагель со всех сторон. После этого устанавливают гвоздь на просвет отверстия, ставят на него дощечку и забивают гвоздь молотком. Дощечка нужна для того, чтобы во время забивания нагель не растрескался и не раскололся.
На рисунке 84 показаны варианты соединения элементов деревянных конструкций с помощью нагелей (цилиндрических деревянных или металлических стержней), шурупов, гвоздей, болтов, которые могут быть расположены в различном порядке.
Шканты (шипы)
Этот вид крепления чаще всего применяют для закрепления на коньке крыши стропил. В отличие от нагелей, которые преимущественно бывают круглыми, шканты могут быть круглыми, цилиндрическими, квадратными и прямоугольными. Для большего удобства в процессе проникновения шканта в отверстие его конец всегда делают заостренным. Кроме того, чтобы шкант потом не вылетал, его забивают с некоторым напряжением. Для этого диаметр отверстия под него всегда делают меньшего размера, чем сам шкант. Чаще всего шкантовое крепление дополнительно усиливают клеем (рис. 85).Нагели и шканты используют чаще всего для соединения венцов сруба между собой, а также в неразборных соединениях стенок корпусной мебели.
Клинья
Такой вид соединения используют в столярном и плотничном деле шире, чем вышеперечисленные крепления. Это незаменимая часть конструкций крепления ручного инструмента, конструкций натяжения, конструкций для укрепления и выравнивания стен, полов и крыш. По форме клинья разделяют на те, у которых обтесана только одна сторона, и на те, у которых обтесаны обе стороны. Чаще всего для изготовления клиньев используют древесину хвойных пород.Шпонки
Шпонки могут быть как деревянными, так и металлическими. Но все они представляют собой различные вставки в гнезда между двух балок и предназначены для увеличения их прочности. Такое крепление дополнительно снабжают стальными болтами, которые могут проходить как через шпонку, так и не затрагивать ее, сжимая только балки.Деревянные шпонки. В зависимости от того, какая часть древесного ствола была использована при изготовлении шпонки, выделяют продольные, поперечные, продольные косые и шпонки с натяжкой.
Поперечными они называются из-за того, что направление волокон шпонки перпендикулярно к направлению волокон обеих балок. Сопротивление поперек волокон намного меньше, чем вдоль них, поэтому поперечные шпонки не пользуются большой популярностью.
Продольные шпонки обеспечивают более прочное крепление. Направление волокон шпонки здесь полностью совпадает с направлением волокон балок.
Продольные косые шпонки требуют определенной точности гнезда. Чаще всего они расположены под углом 45°. Они обеспечивают еще большую прочность балки, не позволяя ей перегибаться сразу в двух направлениях: вдоль и поперек.
Шпонки с натяжкой используют там, где одновременно необходимо укрепить балку и усилить внутреннее натяжение. Для этого в гнездо между балками вбивают сразу две шпонки, имеющие клиновидную форму. Обе шпонки обязательно забивают до упора.
Металлические шпонкимогут быть утапливаемыми и впрессованными, кольцевидными или квадратными.
Утапливаемые шпонки используют при боковом креплении нескольких деталей. Для шпонки обязательно выдалбливают гнездо, затем устанавливают шпонку, а потом всю конструкцию затягивают болтами.
Для впрессованных шпонок тоже готовят гнездо, закрепляют и затем закрывают другой половиной конструкции. Фиксируют соединение болтами.
Гвозди
В столярном и плотничном деле гвозди представляют собой удобное, простое и часто встречающееся металлическое крепление. В зависимости от того, какую толщину имеют соединяемые планки, используют гвозди определенной толщины и длины. Чем толще и длиннее гвоздь, тем прочнее он будет держаться в массиве древесины. Но это не означает, что все планки нужно прибивать только толстыми и длинными гвоздями. Тонкая и узкая дощечка от такого гвоздя может просто расколоться на две половины.Такого эффекта можно достичь и при вбивании гвоздя в торцевую поверхность бруска, причем здесь еще может возникнуть вероятность выпадения гвоздя из образовавшегося отверстия. Объясняется это тем, что гвоздь вбивается не поперек волокон, а вдоль них. При усушке натяжение здесь будет значительно ослабевать, будут появляться трещины и т. п.
Номер гвоздей (совокупность их длины и диаметра) всегда выбирают в зависимости от толщины планки – длина самого гвоздя должна быть, как минимум, на 3 мм больше толщины дощечки, чтобы она могла надежно крепиться к основе.
Перед тем как прибить планку к основе, делают несколько отметок на поверхности доски. Так можно равномерно, красиво, аккуратно и экономно вбить каждый гвоздь. Не надо располагать гвозди слишком близко друг к другу – достаточно прибить доску в 2–4 местах, чтобы она крепко держалась. Использование большого количества гвоздей может расколоть доску, но не сделает соединение более прочным.
Кроме того, следует расположить гвозди так, чтобы предупредить возможное коробление и изгиб. Еще одно немаловажное правило: не надо вбивать гвозди близко к торцевой стороне планки – здесь древесина наиболее ослаблена, а трещина, которая пойдет от торца, расколет всю доску или расщепит несколько сантиметров доски.
Для получения более прочного крепления на толстую доску кладут тонкую, но не наоборот. Кроме того, соединение будет прочным, если вбивать гвоздь под небольшим углом, а не точно перпендикулярно.
Иногда бывает так, что шляпка гвоздя портит внешний вид поверхности. Для этого вбивают гвоздь на 3/4 всей его длины, затем острогубцами откусывают шляпку и вбивают остаток в массив.
Такого же эффекта достигают, если предварительно расплющивают шляпку, а затем вбивают гвоздь и расправляют остатки шляпки по направлению волокон. Потом поверхность шпаклюют, чтобы заделать образовавшееся углубление.
Если после забивания гвоздя его острый конец вышел наружу, то его загибают, а затем вбивают в доску.
В некоторых случаях бывает необходимо удалить гвоздь, который зашел в древесину по самую шляпку. Для этого выбивают его с обратной стороны или подрезают древесину с внешней стороны, а затем поддевают шляпку плоскогубцами или молотком, подкладывают под образовавшийся зазор дощечку и выдергивают гвоздь либо клещами, либо гвоздодером. Дощечка необходима для того, чтобы не смять древесину возле шляпки.
Существует достаточно много типов гвоздей, предназначенных для разных видов работ. Основные из них изображены на рисунке 86.
Толщину и длину гвоздей для работы определяют в зависимости от размеров деревянных деталей, которые предполагают ими соединять. Толстые и длинные гвозди держатся в древесине лучше, но не всегда их можно использовать, так как небольшие или тонкие детали изделия могут лопнуть или расколоться.
При забивании гвоздей в торцевую часть бруска существует опасность, что гвоздь будет плохо держаться и может легко выскочить из отверстия, это происходит потому, что на торцевых частях пиломатериалов древесина срезана поперек волокон.
Размер гвоздей (или номер) определяют совокупностью длины и диаметра. Выбирают гвозди в зависимости от толщины доски или рейки. Необходимо, чтобы длина их была больше толщины доски не менее чем на 3 мм. В противном случае скрепление доски с основой будет очень ненадежным.