Соединения элементов деревянных конструкций

Часто пиломатериалы (брусья, бруски, доски) по длине, ширине и толщине не совпадают с элементами конструкций, которые необходимы в строительстве. Поэтому в работе возникает потребность с помощью врубок соединить их друг с другом и получить нужные элементы конструкций. Рассмотрим основные виды и назначения соединений элементов.

Соединения по ширине применяют в том случае, когда из узких досок или реек нужно получить щиты необходимых размеров. Для этого используют соединения на гладкую фугу, в четверть, на рейку, в паз и гребень прямоугольный и треугольный и в «ласточкин хвост» (рис. 95А).

Рис. 95. Соединения элементов деревянных конструкций. А. Соединения по ширине: 1 — на рейку; 2 — в четверть; 3 — в паз и гребень; 4 — в паз и треугольный гребень; 5 — в «ласточкин хвост»; 6 — со шпонами; 7 — с наконечником в паз и гребень; 8 — с вклеенной рейкой в торец; 9 — с вклеенной треугольной рейкой; 10 — с наклеенной треугольной рейкой. Б. Соединения брусков по длине: 1 — впритык; 2 — в паз и гребень; 3 — на «ус»; 4, 5 — на зубчатое клеевое соединение; 6 — в четверть; 7 — на рейку. В. Сращивание: 1 — в полдерева; 2 — косым прирубом; 3, 4 — накладные замки (прямой и косой); 5, 6 — натяжные замки (прямой и косой); 7 — впритык. Г. Соединения брусьев под углом: 1 — в полдерева; 2 — в полулапу; 3 — шиповое; 4 — угловое сковороднем. Д. Крестообразное соединение брусьев: 1 — в полдерева; 2 — в треть дерева; 3 — в четверть дерева; 4 — с зарубкой одного бруса.

Е. Соединения брёвен по высоте (наращивание): 1 — впритык с потайным шипом; 2 — впритык со сквозным гребнем; 3 — в полдерева с креплением болтами; 4 — в полдерева с креплением полосовой сталью; 5 — в полдерева с креплением хомутами; 6 — косым прирубом с креплением хомутами; 7 — впритык с накладками и креплением болтами. Ж. Угловые шиповые соединения: 1, 2, 3 — открытым сквозным шипом (1 — одинарный, 2 — двойной, 3 — тройной); 4, 6 — несквозным с полутёмком; 5, 7 — сквозным с полутёмком; 8 — срединным несквозным одинарным; 9 — срединным сквозным одинарным; 10 — срединным двойным; 11 — срединным несквозным в паз.

Соединения по длине осуществляют впритык, в паз и гребень, на «ус», на зубчатое клеевое соединение, в четверть, на рейку (рис. 95Б), из них наиболее прочным является зубчатое клеевое. Часто для получения нужных конструкций приходится соединять по длине отрезки более крупных размеров. Это называется сращиванием, которое производится в полдерева, косым прирубом, прямым и косым накладным натяжным замком и впритык (рис. 95В).

Угловые соединения — соединения брусьев, брёвен под углом, используемые при возведении брусковых или рубленых, устройстве верхней и нижней отвязок в каркасных домах и других деревянных конструкциях. Основные способы угловых соединений: в полдерева, в полулапу, шиповое угловое сковородное (рис. 95Г).

Крестообразные соединения — вид соединения брусьев (рис. 95Д) в полдерева, в треть и в четверть дерева, а также с зарубкой одного бруска. Такие соединения применяют при строительстве мостов и изготовлении других деревянных конструкций.

Соединения по высотеназываются наращиванием (рис. 95Е) и применяются при изготовлении столбов, мачт и т.д. Брёвна и брусья наращивают впритык с потайным шипом, впритык со сквозным гребнем, в полдерева с креплением болтами, в полдерева с креплением полосовой сталью, в полдерева с креплением хомутами, косым прирубом с креплением хомутами, впритык с накладками и креплением болтами. При наращивании длина стыков обычно делается равной двум или трём толщинам соединяемых брусьев или трём диаметрам соединяемых брёвен.

Шиповые соединения (шиповая вязка брусков) — основной вид соединений при изготовлении столярных изделий. Осуществляется путём зарезки на одном бруске шипа, а на другом — проушины или гнезда, при этом все соединения делаются на клею. Соединение может быть выполнено на один, два шипа и более. Шиповые соединения могут быть угловые концовые, угловые серединные и угловые яшичные (рис. 95Ж).

Как видно, существует много различных способов соединения элементов деревянных конструкций. Рассмотрим технологию основных из этих способов.

Соединение на рейку. Для такого соединения по крокам соединяемых деталей с помощью стамески или на станке выбирают паз. Отдельно выстругивают рейку, по толщине равную ширине паза, а по ширине — глубине обоих пазов, вместе взятых. Причём рейка должна легко входить в пазы. Затем соединяемые части склеивают. Выступающие части рейки отпиливают заподлицо с соединяемыми деталями и зачищают. Ширина паза и толщина рейки должны составлять 1/3 толщины сращиваемых деталей (рис. 96А).

Рис. 96. Технология некоторых способов соединения деревянных конструкций:А — соединение в паз и гребень; Б — соединение на рейку; В, Г — шиповое соединение (В — «ласточкин хвост»).

Соединение в четверть. По всей длине соединяемых поверхностей зензубелем или на станке отбирают четверть, глубина и ширина которой составляют половину толщины детали. Крепят соединяемые детали склеиванием либо гвоздями (половые доски — к лагам) и т.п.

Соединение в паз и гребень (рис. 96А). На одной грани соединяемой детали по всей длине выстругивают гребень. На грани другой детали по всей длине отбирают паз. Гребень должен легко входить в паз. Толщина паза и гребня примерно равна 1/3 толщины соединяемой детали. Такое соединение применяется для устройства полов, потолков, подоконных досок, обшивок и др.

Соединение на ус. Топором, стамеской или рубанком подгоняют торцы соединяемых элементов так, чтобы они плотно прижимались друг к другу. Далее их крепят с помощью болтов, нагелей, клиньев или на клею. Применяется в основном для сращивания деталей по длине.

Соединение в прямой или косой накладной замок. Ножовкой делают надрезы по разметке, а затем стамеской выкалывают и зачищают пазы соединения. Соединяемые детали должны плотно входить пазами замка друг в друга. Крепление — с помощью болтов, нагелей, шипов или на клею. Такое соединение применяется для сращивания деталей по длине.

Соединение в поддерева. На обеих деталях согласно разметке делают пропилы на одинаковую толщину, равную 1/2 толщины соединяемых деталей. Разметку делают на ширину соединяемой детали, а пропилы — внутри контура разметки, тогда прорезь будет соответствовать ширине детали. После этого стамеской выкалывают лишнюю древесину и зачищают поверхность соединения. Данное соединение применяется при изготовлении рамочных конструкций. Следует отметить, что при необходимости глубина пропилов может быть различной, в зависимости от необходимости. Тогда это будут соединения в треть дерева, в четверть дерева и т.д., а также с зарубкой одной детали. Крепят такие соединения с помощью нагелей, болтов, шурупов или на клею.

Соединения с накладками. Две детали стыкают торцами, делают накладки и соединяют с помощью болтов или хомутов. Такое соединение применяется для сращивания деталей по длине.

Соединение на шип (рис. 96 В,Г). Для получения простейшего шипового соединения на деталях делают тщательную разметку: на одной детали — контуры шипа, на другой — проушины, или гнёзда. Зарезки выполняют с помощью ножовки или лучковой пилы. Затем стамеской выкалывают и защищают проушину или шип. Шип должен достаточно плотно входить в проушину. Шиповые соединения — самые распространённые. Они могут использоваться при изготовлении любых изделий. Имеется много разновидностей шиповых соединений, которые применяются в зависимости от назначения изделия: шип сквозной или потайной, соединения с одним, двумя, тремя и т.д. шипами, соединения «ласточкин хвост» и т.д. Крепление, как правило, делается на клею.

Клеевые соединения. Клей можно применять для крепления любых из перечисленных выше соединений. Соединения на клею достаточно прочны, однако область их применения ограничена, так как многие клеи плохо переносят воздействие атмосферных осадков. В столярном деле применяют любой клей, предназначенный для склеивания древесины. Проще всего воспользоваться готовыми к употреблению клеями, поступающими в продажу. Хорошо зарекомендовали себя эпоксидный клей, «Момент», а также БФ и ИВА.

Соединения на металлических и деревянных крепёжных изделиях. К ним относятся шурупы, болты, гвозди, деревянные и металлические нагели (рис. 97).

Рис. 97. Металлические крепления для древесины: 1 — шурупы (а — с потайной головкой, б — с полупотайной головкой, в — с полукруглой головкой, г — с шестигранной головкой); 2 — болт; 3 — гвоздь; 4 — скоба; 5 — металлический уголок.

Соединения на шурупах обеспечивают быстроту изготовления и достаточную прочность. Чтобы в процессе заворачивания шурупов древесина не растрескивалась, рекомендуется сначала просверлить отверстия (особенно в твёрдых породах) диаметром на 2—3 мм меньше, чем диаметр шурупа. Длина отверстия от 1/2 до 3/4 длины шурупа. Вворачивать шурупы нужно снизу или с обратной стороны детали, чтобы не было видно головок. Если предварительно просверлить неглубокие отверстия диаметром, равным диаметру головки шурупа, то шуруп можно завернуть до конца так, чтобы его не было видно, и замаскировать отверстие коротким деревянным шипом, обструганным заподлицо с поверхностью.

Соединения на болтах прочны, быстро собираются и разбираются. Для такого соединения необходимо в намеченных местах просверлить отверстия под болты: они должны обеспечивать плотную посадку болтов. Во избежание продавливания древесины применяют шайбы, которые подкладывают под гайку и головку болта.

Нагельное соединение. Нагели представляют собой деревянные или стальные стержни цилиндрической или пластинчатой формы. С переднего конца нагеля должна быть снята фаска. Деревянные нагели изготовляют из дуба или берёзы. Для получения нагельного соединения все детали складывают вместе, закрепляют в таком положении и сверлят сквозные отверстия. Нагель должен плотно входить в отверстие. Выступающие концы обстругивают заподлицо с поверхностью.

Гвоздевые соединения также имеют достаточную прочность и быстро изготавливаются. Чтобы забить гвоздь в древесину твёрдых пород или в тонкую планку, необходимо просверлить отверстие диаметром меньше толщины гвоздя. Смоченный в масле или воде гвоздь легче войдёт в древесину. А если он всё же начал сгибаться, то, выпрямив его плоскогубцами и продолжая держать, нужно забить его до конца сильными резкими ударами молотка. А лучше с помощью клещей или гвоздодёра вытащить гнутый гвоздь и заменить его новым. Чтобы не повредить поверхность детали, под гвоздодёр подкладывают кусок доски.

Скобовые соединения.Скобы применяют в плотничных работах для соединения брёвен, брусьев и других крупных пиломатериалов. Забивают скобы кувалдой или обухом топора. Соединение с помощью скоб надёжное и долговечное, но не разбирается.