Виды соединений деревянных конструкций. Способы соединений деревянных деталей Способы соединения деревянных брусков

Для соединения деревянных деталей можно использовать несметное количество соединений. Названия и классификация столярно-плотницких соединений, как правило, существенно различаются в зависимости от страны, региона и даже школы» деревообработки. Мастерство заключается в том, чтобы точность исполнения обеспечила правильно действующее соединение, которое способно выдерживать предназначенные ему нагрузки.

Начальные сведения

Категории соединений

Все соединения (в столярном деле они называются вязками) деревянных деталей по области применения можно разделить на три категории (зарубежный вариант классификации):

• ящичные;
• рамные (рамочные);
• для сплачивания/сращивания.

Ящичные соединения используются, например, в изготовлении выдвижных ящиков и устройстве шкафов, рамные применяются в оконных рамах и дверях, а сплачивание/сращивание служит для получения деталей увеличенного по ширине/длине размера.

Многие соединения могут использоваться в разных категориях, например, стыковые соединения применяются во всех трех категориях.

Подготовка материала

Даже строганые пиломатериалы могут нуждаться в некоторой подготовке.

• Обрежьте материал с запасом по ширине и толщине для дальнейшего строгания. Длину пока не обрезайте.
• Выберите лучшую по качеству пласть — лицевую сторону. Строгайте ее по всей длине. Проверяйте по поверочной линейке.
  После окончательного выравнивания сделайте карандашом метку лицевой стороны.
• Строгайте лицевую — чистую — кромку. Проверяйте поверочной линейкой, а также угольником относительно лицевой стороны. Строганием выровняйте покоробленность. Поставьте метку чистой кромки.
• Рейсмусом сделайте разметку требуемой толщины по всем кромкам контура детали. Строгайте до этой риски. Проверяйте поверочной линейкой.
• Повторите операцию для ширины.
• Теперь делайте разметку длины и собственно соединений. Размечайте от лицевой стороны и чистой кромки.

Разметка пиломатериалов

При разметке пиломатериалов будьте внимательны. Делайте достаточные припуски на ширину пропилов, толщину строгания и выполнение соединений.

Все отсчеты ведите от лицевой стороны и чистой кромки, на которые поставьте соответствующие метки. В конструкциях рам и шкафов эти метки должны смотреть внутрь, чтобы повысить точность изготовления. Для облегчения сортировки и сборки пронумеруйте детали при их изготовлении на лицевой стороне так, чтобы, например, обозначить, что сторона 1 соединяется с торцом 1.

При разметке одинаковых деталей аккуратно выровняйте их и делайте разметку сразу на всех заготовках. Это обеспечит идентичность разметки. При разметке профильных элементов учтите, что могут быть «правые» и «левые» детали.

Стыковые соединения

Это простейшие из столярно-плотничных соединений. Они могут входить во все три категории соединений.

Сборка

Стыковое соединение можно укрепить гвоздями, забитыми под углом. Вбивайте гвозди вразбежку.

Ровно обрежьте концы двух деталей и соедините их. Закрепите гвоздями или шурупами. Перед этимможно на детали нанести клей для усиления фиксации. Соединения встык в рамных конструкциях можно усилить стальной накладкой или волнистой шпонкой с наружной стороны либо деревянным бруском, закрепленным изнутри.

Наггельные / шкантовые соединения

Деревянные нагели — сегодня их все чаще называют шкантами — можно использовать для усиления соединения. Эти вставные круглые шипы увеличивают прочность на сдвиг (срез), а за счет клея надежнее фиксируют сборку. Соединения с нагелями (шкантами) могут использоваться в качестве рамных соединений (мебель), ящичных (шкафы) или для сплачивания/сращивания (панели).

Сборка нагельного соединения

1. Аккуратно вырежьте все компоненты, точно соблюдая размеры. Разметьте положение перекладины на лицевой стороне и чистой кромке стойки.

2. Разметьте центровые линии для нагелей на конце перекладины. Расстояние от каждого конца должно быть не менее половины толщины материала. Для широкой перекладины может потребоваться более двух нагелей.

Разметьте центровые линии для нагелей на торце перекладины и по угольнику перенесите их на стойку.

3. Положите стойку и перекладину лицевой стороной вверх. По угольнику перенесите центровые линии на стойку. Пронумеруйте и пометьте все соединения, если стоек и перекладин больше одной пары.

4. Перенесите эту разметку на чистую кромку стойки и торцы перекладины.

5. От лицевой стороны рейсмусом прочертите риску по центру материала, пересекающую линии разметки. Так будут размечены центры отверстий под нагели.

Рейсмусом прочертите центровую пинию, пересекая пинии разметки, что покажет центры отверстий под нагели.

6. Электродрелью со спиральным сверлом или ручной дрелью с перовым сверлом просверлите Отверстия во всех деталях. Сверло должно иметь центровое острие и подрезатели. Отверстие поперек волокон должно иметь глубину примерно в 2,5 диаметра нагеля, а отверстие в торце — глубину, равную примерно З диаметрам. Для каждого отверстия сделайте припуск 2 мм, на это расстояние нагель не должен доходить до дна.

7. Зенковкой уберите с верха отверстий лишние волокна. Это также облегчит установку нагеля и создаст пространство для клея, закрепляющего соединение.

Нагели

У нагеля должен быть продольный паз (сейчас стандарнтные нагели делают с продольными ребрами), по которому будет удаляться излишек клея при сборке соединения. Если у нагеля нет паза, то плоско сострогайте его с одной стороны, что даст тот же результат. На торцах должна быть фаска для облегчения сборки и предупреждения повреждения нагелем отверстия. И здесь, если у нагелей нет фаски, сделайте ее напильником или зашлифуйте ребра их торцов.

Использование центриков для разметки нагелей

Разметьте и просверлите перекладины. Вставьте в отверстия для нагелей специальные нагельные центрики. Выровняйте перекладину по разметке стойки и сожмите детали вместе. Острия центриков сделают отметки на стойке. Просверлите по ним отверстия. В качестве альтернативы можно сделать из деревянного бруска шаблон, просверлить в нем отверстия, зафиксировать шаблон на детали и через отверстия в нем сверлить отверстия под нагели.

Использование кондуктора для нагельного соединения

Металлический кондуктор для нагельных соединений существенно облегчает разметку и сверление отверстий под нагели. В ящичных соединениях кондуктор можно использовать на торцах, но он не будет действовать на пласти широких панелей.

кондуктор для наггельных соединений

1. Разметьте центровые линии на лицевой стороне материала, в котором должны быть отверстия под нагели. Выберите подходящую направляющую втулку для сверла и вставьте ее в кондуктор.

2. Выровняйте центровочные метки сбоку кондуктора и зафиксируйте подвижную опору направляющей втулки.

3. Установите кондуктор на деталь. Выровняйте центровочную зарубку по центровой линии отверстия под нагель. Затяните.

4. Установите на сверле ограничитель глубины сверления в требуемом месте.

Сплачивание

Для получения более широкой деревянной детали можно с помощью нагелей соединить по кромке две детали одинаковой толщины. Сложите две доски широкими сторонами вместе, точно выровняйте их концы и зажмите эту пару в тиски. На чистой кромке проведите перпендикулярные линии, обозначающие центровые линии каждого нагеля. По середине кромки каждой доски рейсмусом сделайте риски поперек каждой ранее отмеченной центровой линии. Точки пересечения будут центрами отверстий под нагели.

Нагеnьное соединение аккуратное и прочное.

Соединения врубкой / врезкой

Соединением врубкой, врезкой или в паз называют угловые или срединные соединения, когда торец одной детали крепится к пласт и другой детали. Оно основано на стыковом соединении с вырезом под торец, сделанном в пласти. Используется в рамных (каркасы домов) или ящичных (шкафы) соединениях.

Типы соединений врубкой / врезкой

Основными типами соединений врубкой являются тавровая врубка в потемок/полупотемок (часто этот термин заменяется термином «впотай/вполупотай»), которая выглядит как стыковое соединение, но прочнее, угловая врубка (угловое соединение) в четверть и угловая врубка в потемок/ полупотемок. Угловая врубка в фальц и угловая врубка в фальц с потемком/полупотемком делаются так же, но фальц делается глубже — выбирается две трети материала.

Выполнение врубки

1. Разметьте паз на лицевой пласти материала. Расстояние между двумя линиями равняется толщине второй детали. Продолжите линии на обе кромки.

2. Рейсмусом разметьте глубину паза между линиями разметки на кромках. Глубину обычно делают от одной четверти до одной трети толщины детали. Пометьте отходную часть материала.

3. С-образной струбциной надежно закрепите деталь. Пропилите заплечики с отходной стороны линий разметки на нужную глубину. Если паз широкий, сделайте дополнительные пропилы в отходе, чтобы упростить выборку материала стамеской.

Пилите вппотную к линии разметки со стороны отхода, делая промежуточные пропилы при широком пазе.

4. Работая стамеской с обеих сторон, удалите лишний материал и проверьте ровность дна. Для выравнивания дна можно использовать грунтубель.

Стамеской удалите отход, работая с обеих сторон, и выровняйте дно паза.

5. Проверьте пригонку, если деталь вставляется слишком туго, возможно, придется ее подстрогать. Проверьте перпендикулярность.

6. Соединение врубкой можно укрепить одним из следующих способов или их сочетанием:

• склеивание и зажим до схватывания клея;
• привинчивание шурупами через пласть наружной детали;
• прибивание гвоздями под углом через пласть наружной детали;
• прибивание гвоздями наискось через угол.

Соединение врубкой достаточно прочное

Соединения в паз и боковой гребень

Это комбинация врубки в четверть и врубки в фальц. Оно используется в изготовлении мебели и устройстве откосов оконных проемов.

Выполнение соединения

1. Торцы сделайте перпендикулярными продольным осям обеих деталей. На одной детали разметьте заплечик, отмерив от торца толщину материала. Продолжите разметку на обеих кромках и лицевой стороне.

2. Разметьте второй заплечик со стороны торца, он должен быть на расстоянии одной трети толщины материала. Продолжите на обе кромки.

3. Рейсмусом разметьте глубину паза (треть толщины материала) на кромках между линиями заплечиков.

4. Ножовкой с обушком пропилите заплечики до риски рейсмуса. Удалите отход стамеской и проверьте выравненность.

5. Рейсмусом с той же установкой разметьте линию на тыльной стороне и на кромках второй детали.

Советы:

• Соединения типа соединения в паз и боковой гребень можно легко делать с помощью фрезера и соответствующего направляющего приспособления — либо только для паза, либо и для паза, и для фальца. Рекомендации по правильной работе с фрезером смотри на с. 35.
• Если гребень входит в паз слишком туго, подстрогайте лицевую (гладкую) сторону гребня или зашлифуйте шкуркой.

6. От лицевой стороны рейсмусом сделайте разметку на кромках в сторону торца и на самом торце. Пропилите по линиям рейсмуса ножовкой с обушком. Не пилите слишком глубоко, так как это ослабит соединение.

7. Работая стамеской с торца, удалите отход. Проверьте пригонку и при необходимости откорректируйте.

Соединения вполдерева

Соединения вполдерева относятся к рамным соединениям, которые используются для соединения деталей пластями или по кромке. Соединение выполняется выборкой одинакового количества материала с каждой детали, так что они соединяются заподлицо друг с другом.

Типы соединений вполдерева

Можно выделить шесть основных типов соединений вполдерева: поперечное, угловое, впотемок, угловое на ус, ласточкин хвост и сращивание.

Выполнение углового соединения вполдерева

1. Выровняйте торцы обеих деталей. На верхней стороне одной из деталей проведите линию перпендикулярно кромкам, отступив от торца на ширину второй детали. Повторите на нижней стороне второй детали.

2. Установите рейсмус на половину толщины деталей и прочертите линию на торцах и кромках обеих деталей. Пометьте отход на верхней стороне одной и нижней стороне другой детали.

3. Зажмите деталь в тиски под углом 45° (пласти вертикально). Аккуратно пилите вдоль волокон вплотную к рейсмусной линии со стороны отхода, пока пила не выйдет на диагональ. Переверните деталь и продолжите аккуратно пилить, постепенно приподнимая ручку пилы, пока пила не выйдет на линии заплечика на обеих кромках.

4. Выньте деталь из тисков и положите на пласть. Плотно прижмите ее к цулаге и зажмите струбциной.

5. Пропилите заплечик до сделанного ранее пропила и удалите отход. Все неровности выборки выровняйте стамеской. Проверьте аккуратность выреза.

6. Повторите процесс на второй детали.

7. Проверьте пригонку деталей и при необходимости поровняйте стамеской. Соединение должно быть прямоугольным, заподлицо, без зазоров и люфтов.

8. Соединение можно укрепить гвоздями, шурупами, клеем.

Угловые соединения на ус

Угловые соединения на ус делаются с помощью скоса торцов и скрывают торцевое волокно, а также эстетически больше соответствуют угловому повороту декоративной накладки.

Типы угловых соединений на ус

Для выполнения скоса торцов в угловом соединении на ус угол, под которым встречаются детали, делится пополам. В традиционном соединении этот угол составляет 90°, поэтому каждый торец обрезается под 45°, но угол может быть и тупым, и острым. В неравномерных угловых соединениях на ус соединяются детали с разной шириной.

Выполнение углового соединения на ус

1. Разметьте длину деталей, имея в виду, что ее следует отмерять по длинной стороне, так как скос уменьшит длину внутри угла.

2. Определившись с длиной, разметьте линию под 45° — на кромке или на пласти в зависимости от того, где будет резаться скос.

3. Комбинированным угольником перенесите разметку на все стороны детали.

4. При ручной резке используйте стусло и ножовку с обушком или ручную торцовочную пилу. Плотно прижмите деталь к задней стороне стусла — если она сдвинется, то скос получится неровным, а соединение плохо пригнанным. Если пилите просто от руки, следите за процессом, чтобы не отклоняться от линий разметки на всех сторонах детали. Торцовочная электропила, если она у вас есть, сделает очень аккуратный скос.

5. Приложите две детали друг к другу и проверьте пригонку. Подправить ее можно, подстрогав рубанком поверхность скоса. Прочно зафиксируйте деталь и работайте острым рубанком, выставив малый вылет ножа.

6. Соединение следует сбить гвоздями через обе детали. Для этого сначала положите детали на пласть и вбейте в наружную сторону скоса гвозди так, чтобы их кончики чуть показались из скосов.

Наживите гвозди в обеих деталях, так чтобы кончики чуть выwпи из поверхности скоса.

7. Нанесите клей и плотно сожмите соединение так, чтобы одна деталь чуть выступала — перекрывала другую. Сначала забейте гвозди в выступающей детали. Под ударами молотка при забивании гвоздей деталь чуть сдвинется. Поверхности должны выровняться. Прибейте вторую сторону соединения и утопите шляпки гвоздей. Проверьте прямоугольность.

Сначала забейте гвозди в выступающую деталь, и воздействие молотка сдвинет соединение в нужное положение.

8. Если из-за неровностей исполнения получился маленький зазор, прогладьте соединение с обеих сторон круглым стержнем отвертки. Это подвинет волокна, которые и закроют зазор. Если щель слишком велика, то либо придется переделать соединение, либо заделать зазор шпаклевкой.

9. Для усиления углового соединения на ус можно вклеить внутрь угла деревянный брусок, если его не будет видно. Если важен внешний вид, то соединение можно сделать на вставной шип или закрепить его шпонками из шпона. Внутри плоских соединений можно использовать нагели или ламели (стандартные плоские вставные шипы).

Сращивание на ус и соединение с прирезкой

Сращивание на ус соединяет концы деталей, расположенных на одной прямой, а соединение с прирезкой используется, когда надо соединить две профильные детали под углом друг к другу.

Сращивание на ус

При сращивании на ус детали соединяются одинаковыми скосами на торцах таким образом, что одинаковая толщина деталей остается неизменной.

Соединение с прирезкой

Соединение с прирезкой (с подрезкой, с пригонкой) используется, когда надо соединить в углу две детали с профилем, например, два плинтуса или карниза. Если деталь сдвинется в процессе ее крепления, то зазор будет менее заметен, чем при угловом соединении на ус.

1. Закрепите на месте первый плинтус. Придвиньте к нему вплотную второй плинтус, расположенный вдоль стены.

Закрепите первый плинтус на месте и прижмите к нему второй плинтус, выровняв его вдоль стены.

2. Проведите по профильной поверхности закрепленного плинтуса маленьким деревянным бруском с прижатым к нему карандашом. Карандаш оставит на размечаемом плинтусе линию разметки.

Бруском с прижатым к нему карандашом, приставленным острием ко второму плинтусу, проведите по рельефу первого плинтуса, и карандаш разметит пинию отреза.

3. Обрежьте по линии разметки. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте.

Сложные профили

Уложите первый плинтус на место и, поместив второй плинтус в стусло, сделайте на нем скос. Линия, образованная профильной стороной и скосом покажет требуемую форму. Обрежьте по этой линии лобзиком.

Соединения в проушину

Соединения в проушину используются, когда требуется соединить пересекающиеся детали, расположенные «На ребре», либо в угловом, либо в срединном варианте (например, угол оконного переплета или там, где ножка стола соединяется с перекладиной).

Типы соединений в проушину

Самыми распространенными типами соединений в проушину являются угловое и тавровое (Т-образное). Для прочности соединение надо склеивать, но можно укрепить его нагелем.

Выполнение соединения в проушину

1. Сделайте разметку так же, как для , но разделите толщину материала на три, чтобы определить одну треть. Пометьте отход на обеих деталях. На одной детали надо будет выбрать середину. Этот паз называется проушиной. На второй детали удаляются обе боковые части материала, а оставшаяся средняя называется шипом.

2. Пропилите вдоль волокон до линии заплечиков вдоль линий разметки со стороны отхода. Ножовкой с обушком выпилите заплечики, и получится шип.

3. Работая с двух сторон, выберите материал из проушины стамеской/ долотом для пазов или лобзиком.

4. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте стамеской. Нанесите клей на поверхности соединения. Проверьте прямоугольность. С-образной струбциной зажмите соединение на время затвердевания клея.

Соединение шипом в гнездо

Соединения шипом в гнездо, или просто шиповые соединения, используются, когда две детали соединяются углом или при пересечении. Это, вероятно, самое прочное из всех рамных соединений в столярно-плотничном деле, и оно используется при изготовлении дверей, оконных переплетов и мебели.

Типы соединений шипом в гнездо

К двум основным видам шиповых соединений относятся обычное соединение шипом в гнездо и соединение ступенчатым шипом в гнездо (вполупотемок). Шип и гнездо составляют примерно две трети ширины материала. Расширение гнезда делается с одной стороны паза (полупотемок), и в него вставляется ступенька шипа с его соответствующей стороны. Полупотемок помогает предупредить выворачивание шипа из гнезда.

Обычное соединение шипом в гнездо

1. Определите положение соединения на обеих деталях и сделайте разметку на всех сторонах материала. Разметка показывает ширину пересекающей детали. Шип будет на торце перекладины, а гнездо пройдет через стойку. Шип должен иметь небольшой припуск по длине для дальнейшей зачистки соединения.

2. Подберите стамеску максимально близкую по размеру к трети толщины материала. Установите рейсмус по размеру стамески и разметьте гнездо в средней части стойки между ранее нанесенными линиями разметки. Работайте от лицевой стороны. При желании можно установить раствор рейсмуса на треть толщины материала и работать им с обеих сторон.

З. Таким же образом разметьте шип на торце и обеих сторонах до разметки заплечиков на перекладине.

4. Зажмите в тисках вспомогательную опору в виде деревянного обрезка достаточно высоко, чтобы можно было прикрепить к нему стойку, повернутую «на ребро». Закрепите на опоре стойку, расположив струбцину рядом с разметкой гнезда.

5. Вырежьте стамеской гнездо, сделав припуск внутрь примерно на 3 мм от каждого ее конца, чтобы не повредить края при выборке отхода. Держите стамеску ровно, сохраняя параллельность
ее кромки плоскости стойки. Первый рез сделайте строго вертикально, расположив скос заточки в сторону середины гнезда. Повторите с другого конца.

6. Сделайте несколько промежуточных резов, держа стамеску под небольшим углом и скосом заточки вниз. Выберите отход, действуя стамеской как рычагом. Углубившись на 5 мм, сделайте еще резы и выберите отход. Продолжайте примерно до половины толщины. Переверните деталь и работайте таким же образом с другой стороны.

7. После удаления основной части отхода зачистите гнездо и срежьте оставленный ранее припуск до линий разметки с каждой стороны.

8. Прорежьте вдоль волокон шип, ведя ножовку с обушком по линии разметки со стороны отхода, и вырежьте заплечики.

9. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте. Заплечики шипа должны аккуратно примыкать к стойке, соединение должно быть перпендикулярным и не иметь люфта.

10. Для закрепления можно вставить клинья с обеих сторон шипа. Зазор для этого делается в гнезде. Работая стамеской с наружной стороны гнезда, расширьте примерно две трети глубины с уклоном 1:8. Клинья делаются с таким же уклоном.

11. Нанесите клей и плотно сожмите. Проверьте прямоугольность. Нанесите клей на клинья и вгоните их на место. Отпилите припуск шипа и удалите излишек клея.

Другие шиповые соединения

Шиповые соединения для оконных переплетов и дверей несколько отличаются от шиповых соединений вполупотемок, хотя техника выполнения такая же. Внутри проходит фальц и/или накладка для стекла или филенки (панели). При выполнении соединения шипом в гнездо на детали с фальцем плоскость шипа делайте на одной линии с кромкой фальца. Один из заплечиков перекладины делается длиннее (на глубину фальца), а второй короче, чтобы не перегораживать фальц.

Шиповые соединения для деталей с накладками имеют заплечик, выполненный с прирезкой, чтобы соответствовать профилю накладки. В качестве альтернативы можно снять накладку с кромки гнезда и сделать скос или прирезку в соответствии с ответной деталью.
Другие разновидности соединений шипом в гнездо:

• Боковым шипом — при изготовлении дверей.
• Потайным скошенным шипом вполупотемок (со скошенной ступенькой) — чтобы скрыть шип.
• Шипом впотемок (ступеньки шипа с двух его сторон) — для относительношироких деталей, таких как нижняя обвязка (брусок) двери.

Все эти соединения могут быть сквозными, а могут быть и глухими, когда торец шипа не будет виден с обратной стороны стойки. Их можно укреплять клиньями или нагелями.

Сплачивание

Найти широкую высококачественную древесину становится все труднее, и она очень дорога. К тому же такие широкие доски подвержены очень большим усадочным деформациям, что затрудняет работу с ними. Для соединения узких досок по кромке в широкие панели для столешниц или крышек верстака используют сплачивание.

Подготовка

Перед началом непосредственно сплачивания необходимо выполнить следующее:

• По возможности подберите доски радиальной распиловки. Они менее подвержены усадочным деформациям, чем пиломатериалы тангенциальной распиловки. Если используются доски тангенциальной распиловки, то их ядровую сторону кладите поочередно в одну и другую сторону.
• Старайтесь не сплачивать материалы с разными способами распиловки в одну панель.
• Ни в коем случае не сплачивайте доски из разных пород древесины, если они не просушены должным образом. Они будут давать разную усадку и трескаться.
• По возможности располагайте доски волокнами в одном направлении.
• Перед сплачиванием обязательно обрежьте материал по размеру.
• Используйте только клей хорошего качества.
• Если древесина будет полироваться, подбирайте текстуру или цвет.

Сплачивание на гладкую фугу

1. Выложите все доски лицевой стороной вверх. Для облегчения последующей сборки пометьте кромки непрерывной карандашной линией, проведенной по стыкам под углом.

2. Прострогайте ровные кромки и проверьте пригонку к соответствующим соседним доскам. Каждый раз выравнивайте торцы или карандашные линии.

3. Убедитесь в отсутствии зазоров и плоскостности всей поверхности. Если сжать зазор струбциной или зашпаклевать его, соединение впоследствии растрескается.

4. При строгании коротких деталей зажмите две в тиски лицевыми сторонами вместе и строгайте обе кромки одновременно. Выдерживать прямоугольность кромок не придется, так как при стыковке они взаимно будут компенсировать свой возможный наклон.

5. Сделайте подготовку, как для стыкового соединения, и нанесите клей. Сжиманием с притиркой соедините две поверхности, выдавив излишек клея и помогая поверхностям как бы «присасываться» друг к другу.

Другие способы сплачивания

Другие соединения сплачиванием с различным усилением готовятся таким же образом. К ним относятся:

• с нагелями (шкантами);
• в паз и гребень;
• в четверть.

Склеивание и фиксация зажимами

Склеивание и фиксация склеенных деталей является важной частью деревообработки, без которой многие изделия потеряют прочность.

Клеи

Клей усиливает соединение, скрепляя детали так, что их нельзя легко разъединить. При работе с клеями обязательно надевайте защитные перчатки и выполняйте рекомендации по мерам безопасности на упаковке. Очищайте изделие от излишка клея до его схватывания, поскольку он может тупить нож рубанка и засорять абразив шкурки.

ПВА (поливинилацетат)

Клей ПВА — это универсальный клей для древесины. В еще влажном состоянии его можно стереть смоченной водой тряпкой. Он прекрасно склеивает неплотно прилегающие поверхности, не требует длительной фиксации для схватывания и схватывается примерно за час. ПВА дает достаточно прочное соединение и приклеивается почти к любой пористой поверхности. Дает постоянное соединение, но не является термостойким и влагостойким. Наносите кистью, а при больших поверхностях разведите водой и наносите малярным валиком. Поскольку клей ПВА имеет водную основу, то при схватывании дает усадку.

Контактный клей

Контактный клей склеивает непосредственно после нанесения и соединения деталей. Нанесите его на обе поверхности и, когда клей станет сухим на ощупь, соедините их. Он используется для слоистого пластика (ламината) или шпона к ДСП. Фиксации не требуется. Счищается растворителем. Контактный клей огнеопасен. Работайте с ним в хорошо вентилируемом помещении, чтобы снизить концентрацию испарений. Не рекомендуется для наружных работ, так как не является влагостойким и термостойким.

Эпоксидный клей

Эпоксидный клей — самый прочный из клеев, применяемых в деревообработке, и самый дорогой. Это двухкомпонентный клей на основе смолы, он не дает усадки при схватывании и размягчается при нагревании и не ползет под нагрузкой. Водостоек и склеивает почти все материалы, как пористые, так и гладкие, за исключением термопластиков, например, поливинилхлорида (ПВХ) или плексигласа (органического стекла). Пригоден для наружных работ. В незастывшем виде может удаляться растворителем.

Термоклей

Термоплавкий безрастворный клей склеивает почти все, включая многие пластики. Обычно продается в виде клеевых палочек, которые вставляются в специальный электрический пистолет для склеивания. Нанесите клей, соедините поверхности и сожмите на ЗО секунд. Фиксации не требуется. Счищается растворителями.

Зажимы для фиксации

Зажимы бывают разнообразных конструкций и размеров, большинство из которых называется струбцинами, однако обычно требуется всего пара разновидностей. Обязательно помещайте между зажимом и изделием прокладку из древесных отходов, чтобы избежать вмятин от прикладываемого давления.

Техника склеивания и фиксации

Перед склеиванием обязательно соберите изделие «насухую» — без клея. Зафиксируйте при необходимости, чтобы проверить соединения и габаритные размеры. Если все нормально, разберите изделие, располагая детали в удобном порядке. Разметьте склеиваемые площади и приготовьте зажимы с разведенными губками/упорами на нужное расстояние.

Сборка рамы

Равномерно кистью распределите клей на все склеиваемые поверхности и быстро соберите изделие. Удалите излишек клея и зафиксируйте сборку зажимами. Равномерным давлением сожмите соединения. Зажимы должны располагаться перпендикулярно и параллельно поверхностям изделия.

Зажимы располагайте как можно ближе к соединению. Проверьте параллельность перекладин и при необходимости выровняйте. Замерьте диагонали — если они одинаковы, то прямоугольность изделия выдержана. Если нет, то несильный, но резкий удар по одному концу стойки может выровнять форму. При необходимости поправьте зажимы.

Если рама не ложится плоско на ровную поверхность, то подстучите выступающие участки киянкой через деревянный брусок в качестве прокладки. Если это не поможет, возможно, придется ослабить зажимы или зажимами зафиксировать деревянный брусок поперек рамы.

Кроме обработки цельных кусков древесины, часто приходится соединять деревянные детали в узлы и конструкции. Соединения элементов деревянных конструкций называют посадками. Соединения в конструкциях деревянных деталей определяются пятью видами посадок: напряженная, плотная, скользящая, свободная и очень свободная посадка.

Узлы - это части конструкций в местах соединения деталей. Соединения деревянных конструкций подразделяются на виды: торцевые, боковые, угловые Т-образные, крестовидные, угловые L-образные и ящичные угловые соединения.

Столярные соединения имеют более 200 вариантов. Здесь рассмотрены только соединения, которыми пользуются на практике столяры и плотники.

Торцевое соединение (наращивание) - соединение деталей по длине, когда один элемент является продолжением другого. Такие соединения бывают гладкие, зубчатые с шипами. Дополнительно их закрепляют клеем, шурупами, накладками. Горизонтальные торцевые соединения выдерживают нагрузки на сжатие, растяжение и на изгиб (рис. 1 - 5). Пиломатериалы наращивают в длину, образуя на концах вертикальные и горизонтальные зубчатые соединения (клиновой замок) (рис. 6). Таким соединениям не нужно быть под давлением в течение всего процесса склеивания, так как здесь действуют значительные силы трения. Зубчатые соединения пиломатериалов, выполненные фрезерованием, отвечают первому классу точности.

Соединения деревянных конструкций должны быть изготовлены тщательно, в соответствии с тремя классами точности. Первый класс предназначен для измерительного инструмента высокого качества, второй класс - для изделий мебельного производства, а третий - для стройдеталей, сельскохозяйственного инвентаря и тары. Боковое соединение кромкой нескольких досок или реек называют сплачиванием (рис. 7). Такие соединения применяют в конструкциях полов, ворот, плотничных дверей и т. д. Дощатые, реечные щиты дополнительно укрепляют поперечинами и наконечниками. При обшивке потолков, стен верхние доски перекрывают нижние на 1/5 - 1/4 ширины. Наружные стены обшивают горизонтально уложенными досками внахлёст (рис. 7, ж). Верхняя доска перекрывает нижнюю на 1/5 - 1/4 ширины, что обеспечивает отвод атмосферных осадков. Соединение конца детали со средней частью другой образует Т-образное соединение деталей. Такие соединения имеют большое число вариантов, два из которых показаны на рис. 8. Эти соединения (вязки) применяют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Соединение деталей под прямым или косым углом называют крестовидным соединением. Такое соединение имеет один или два паза (рис. 3.9). Крестообразные соединения применяют в конструкциях крыш и ферм.

Рис. 1. Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся сжатию: а - с прямой накладкой вполдерева; б -с косой накладкой (на «ус»); в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в тупой угол; г - с косой накладкой со стыком в шип.

Рис. 2. Торцевые соединения брусьев (наращивание), сопротивляющиеся растяжению: а - в прямой накладной замок; б - в косой накладной замок; в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в косой шип (в ласточкин хвост).

Рис. 3. Торцевые соединения брусьев, 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.

Рис. 4. Сращивание врубкой с усилением клиньями и болтами.

Рис. 5. Торцевые соединения брусьев, работающие на сжатие: а - впритык с потайным выдолбленным шипом; б - впритык с потайным вставным шипом; в - с прямой накладкой вполдерева (соединение может быть укреплено болтами); г-с прямой накладкой вполдерева с закреплением проволокой; д - с прямой накладкой вполдерева с закреплением металлическими обоймами (хомутами); е - с косой накладкой (на «ус») с закреплением металлическими обоймами; ж - с косой накладкой и закреплением болтами; з - разметка косой накладки; и - впритык с потайным четырехгранным шипом.

Рис. 6. Торцевые наращивания схемы фрезерования при торцевом склеивании заготовок: а - вертикальное (по ширине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; б - горизонтальное (по толщине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; в - фрезерование зубчатого соединения; г - выпиливание зубчатого соединения; д - выфрезерование зубчатого соединения; е - соединение в торец и склеивание.

Рис. 7. Сплачивание досок: а - на гладкую фугу; б - на вставную рейку; в - в четверть; г, д, е - в паз и гребень (с различными формами паза и гребня); ж - внахлест; з - с наконечником в паз; и - с наконечником в четверть; к - с перекрытием.

Рис. 8. Т-образные соединения брусков: а - с потайным косым шипом (в лапу или в ласточкин хвост); б - с прямой ступенчатой накладкой.

Рис. 9. Крестовые соединения брусков: а - с прямой накладкой вполдерева; б - с прямой накладкой неполного перекрытия; в - с посадкой в одно гнездо

Соединения двух деталей концами под прямым углом называют угловыми. Они имеют сквозные и несквозные шипы, открытые и впотёмок, вполупотёмок внакладку, вполдерева и т. п. (рис. 10). Угловые соединения (вязки) применяют в оконных неверных блоках, в соединениях парниковых рам и др.Шиповое соединение впотемок имеет длину шипа не менее половины ширины соединяемой детали, а глубина паза на 2 - 3 мм больше длины шипа. Это необходимо чтобы соединяемые детали легко сопрягались друг с другом, и в гнезде шипа после склеивания оставалось место для излишков клея. Для дверных рам применяют угловое шиповое соединение впотемок, а для увеличения размеров соединяемой поверхности- вполупотемок. Двойной или тройной шип повышает прочность углового соединения. Однако прочность соединения определяется качеством его выполнения. В мебельном производстве широко применяют разнообразные угловые ящичные соединения (рис. 11). Из них наиболее простое - открытое сквозное шиповое соединение. До изготовления такого соединения на одном конце доски шилом размечают по чертежу шипы. По разметке боковых частей шипа пилкой с мелкими зубьями делают пропил. Каждый второй пропил шипа выдалбливают стамеской. Для точности соединения сначала пропиливают и выдалбливают гнезда для шипов в одной детали. Ее накладывают на конец другой детали и размельчают. Затем пропиливают, выдалбливают и соединяют детали, зачищая соединение рубанком, как показано на рис. 11.

При соединении деталей на «ус» (под углом 45°) угловую вязку закрепляют стальными вставками, как показано на рис. 12. При этом следят, чтобы одна половина вставки или скрепа входила в одну деталь, а другая половина - в другую. Клиновидную стальную пластинку или кольцо помещают в выфрезерованные пазы соединяемых деталей.

Углы рам и ящиков соединяют прямым открытым сквозным шиповым соединением (рис. 3.13, а, б, в). При повышенных требованиях к качеству (с наружной стороны шипы не видны) угловую вязку выполняют косым соединением впотёмок, паз и гребень или косым соединением на рейку, как показано на рис. 13, г, д, е, ж и на рис. 14.

Коробчатую конструкцию с горизонтальными или вертикальными поперечными элементами (полки, перегородки) соединяют с помощью угловых Т-образных соединений, показанных на рис. 15.

В соединении элементов верхнего пояса деревянных ферм с нижним используют угловые врубки. При сопряжении элементов фермы под углом 45° или менее в нижнем элементе (затяжке) делают одну врубку (рис. 16,а), при угле более 45° - две врубки (рис. 16,6). В обоих случаях торцевой пропил (врубка) перпендикулярен направлению действующих сил.

Дополнительно узлы закрепляют болтом с шайбой и гайкой, реже скобами. Бревенчатые стены дома (сруба) из горизонтально уложенных бревен в углах соединяют врубкой «в лапу». Она может быть простой или с дополнительным шипом (лапа с приямком). Разметку врубки выполняют так: конец бревна обтесывают в квадрат, на длину стороны квадрата (вдоль бревна), чтобы после обработки получился куб. Стороны куба делят на 8 равных частей. Затем с одной стороны снизу и сверху удаляют 4/8 часть, а остальные стороны выполняют, как показано на рис. 17. Для ускорения разметки и точности изготовления врубок используют шаблоны.

Рис. 10. Угловые концевые соединения заготовок под прямым углом: а - с одинарным открытия сквозным шипом; б - с одинарным сквозным потайным шипом (впотемок); в-с одинарным глухим (несквозным) шипом впотемок; г - с одинарным сквозным полупотайным шипом (вполупотемок); д - с одинарным глухим шипом вполупотемок; е - с тройным открытым сквозным шипом; ж - в прямую накладку вполдерева; з - в сквозной ласточкин хвост; и - в проушины с подрезкой.

Рис. 11. Ящичные угловые соединения с прямыми сквозными шипами: а - выпиливание шиповых пазов; б - разметка шипов шилом; в - соединение шипа с пазом; г - обработка рубанком углового соединения.

Рис. 12. Угловые концевые соединения под прямым углом, укрепленные металлическими вставками - кнопками: а - 8-образной вставкой; б- клиновидной пластинкой; в- кольцами.

Рис. 13. Ящичные угловые соединения под прямым углом: а - прямыми открытыми сквозными шипами; б - косыми открытыми сквозными шипами; в - открытыми сквозными шипами в ласточкин хвост; г - паз на вставную рейку впритык; д - в паз и гребень; е - на вставных шипах; ж - на шипах в ласточкин хвост вполупотёмок.

Рис. 14. Косые (на «ус») ящичные соединения под прямым углом: а - косыми шипами впотемок; б - косым соединением на вставную рейку; в - косым соединением на шипы впотемок; г - косым соединением, укрепленным трехгранной рейкой на клею.

Рис. 15. Прямые и косые соединения заготовок: а - на двойное соединение в косые паз и гребень; б - на прямой паз и гребень; в - на трехгранный паз и гребень; г - на прямой паз и гребень впотемок; д - на прямые сквозные шипы; е - на круглые вставные шипы впотемок; ж - на шип в ласточкин хвост; з - на паз и гребень, укрепленные гвоздями.

Рис. 16. Узлы в элементах фермы.

Рис. 17. Сопряжение бревен стен сруба: а - простая лапа; б - лапа с ветровым шипом; в - разметка лапы; 1 - ветровой шип (приямок)

Соединения деревянных элементов имеют задачу связать сопрягаемые строительные материалы, например обрезные брусья, так, чтобы они не смещались относительно друг друга. По положению и направлению соединяемых деревянных элементов различают продольные соединения и угловые соединения, а также соединения на ответвлениях и перекрестях. Пространственные соединительные элементы из стального листа и накладки из стального листа с просверленными заранее отверстиями часто заменяют плотницкие соединения.

Соединения, которые должны передавать усилия определенной величины и направления, например усилия сжатия, называют также стыками соединяемых деревянных элементов как стержней, например сжатых стержней. Сжатые стержни, соединяемые под острым углом, могут соединяться на врубках. Другие соединения деревянных конструкций устраиваются за счет стыков деревянных элементов с помощью соединительных средств.

По виду соединительных средств такие соединения называются гвоздевыми или болтовыми, дюбельными или нагельными соединениями. В строительстве из дерева применяют также клееные строительные конструкции. Так как они имеют особенные преимущества, применение клееных деревянных конструкций имеет все увеличивающееся значение.

Продольные соединения

Различают продольные соединения на опорах и продольные соединения в пролете. Над опорами применяют перпендикулярные цапфы, стык «в лапу» и частично цапфовый стык «в лапу» (рис. 1). Для усиления этих стыков сверху или сбоку могут вбиваться строительные скобы из плоской или круглой стали. Часто деревянные элементы стыкуются в лоб и закрепляются только строительными скобами. Если, однако, в стыке действуют большие растягивающие усилия, например у прогонов на стропилах крыши, то оба элемента в лоб стыкуются на опоре и связываются боковыми накладками из досок или дырчатыми полосками защищенной от коррозии стали.

Рис. 1. Продольные соединения

Прогоны могут быть также выполнены в виде консольно-подвесных (прогоны Гербера) или шарнирных прогонов . У них стык находится в месте, определенном расчетом, недалеко от опоры, в которых изгибающие моменты равны нулю и где нет изгибающих усилий (рис. 2). Там прогоны соединяют прямой или косой накладкой. Входящий прогон удерживается шурупным болтом, который называют также шарнирным болтом. Шарнирный болт с подкладочными шайбами должен воспринимать нагрузку от подвешенного прогона.

Рис. 2. Продольные соединения прогонов Гербера

Прогоны Гербера с лежащим сверху стыком нецелесообразны, так как имеется опасность, что прогоны на краю стыка оторвутся. При подвешенном стыке, напортив, опасность отрыва отсутствует.

Для соединения прогонов Гербера применяют также пространственные элементы из стального листа, которые называют также соединительными элементами Гербера. Они прикрепляются гвоздями по лобовым стыкуемым концам прогонов (см. рис. 2).

Угловые соединения

Угловые соединения необходимы, когда два бревна или бруса в углу стыкуются под прямым или приблизительно под прямым углом в одной плоскости. Наиболее часто применяемыми видами стыков являются вырезные цапфы, гладкая угловая лапа и сжатая лапа (рис. 3). С помощью вырезных цапф и гладких угловых лап соединяются лежащие на опорах или выступающие консольно концы порогов, прогонов и стропильных ног. Для закрепления соединений могут применяться гвозди или шурупные болты. Сжатая лапа имеет косо входящие друг в друга плоскости. Она особенно подходит для соединения нагруженных, полностью лежащих на опоре порогов.

Рис. 3. Угловые соединения

Ответвления

При ответвлении подходящий под прямым или под косым углом брус в большинстве случаев поверхностно стыкуется с другим брусом. В обычных случаях применяют стык на цапфах, а во второстепенных конструкциях также и соединение «в лапу». Кроме того, балки из бруса могут стыковаться с помощью металлических соединительных пространственных элементов. В цапфовых соединениях толщина цапфы составляет примерно одну треть толщины бруса. Цапфы имеют длину в большинстве случаев от 4 до 5 см. Паз для цапфы делается на 1 см глубже, чтобы сила сжатия передавалась не через сечение цапфы, а через большую площадь оставшегося сечения брусьев.

При устройстве цапф различают нормальные цапфы, проходящие через всю ширину бруса, и оттопыренные (пеньковые) цапфы , которые применяют при соединениях на концах брусьев (рис. 4). Если брусья в соединении подходят друг к другу не под прямым углом, например у угловых подкосов, то цапфа у подкоса должна быть выполнена под прямым углом к горизонтальному (или вертикальному) элементу конструкции (см. рис. 4).

Рис. 4. Соединения с помощью цапф

При устройстве цапф в деревянных балках и прогонах цапфа должна нести всю нагрузку. Более выгодно такие соединения осуществлять с применением балочных башмаков из защищенной от коррозии стали (рис. 9). Эти башмаки закрепляются с помощью специальных гвоздей таким образом, чтобы предотвратить их подкашивание и поворот относительно места стыковки. Кроме того, поперечное сечение балки не ослабляется отверстиями для цапф.

Перекрестные соединения

Деревянные брусья могут пересекаться в одной плоскости или со смещенными плоскостями и быть накладными или опорными. Пересекающиеся в одной плоскости брусья могут пересекаться «В ЛАПУ», если ослабление сечения не играет никакой роли (рис. 5). Пересекающиеся накладные пороги на опорных балках желательно связать круглыми шпонками (штифтами) из твердого дерева или из стали длиной от 10 до 12 см (рис. 6).

Рис. 5. Соединение «в лапу»

Рис. 6. Соединение с помощью круглых шпонок (штифтов)

Стыкующиеся сбоку брусья получают хорошую опору на столбе, если их соединение выполнено «В ПАЗ» (рис. 7). Для этого плоскости пересечения обоих элементов вырезаются на глубину от 1,5 до 2,0 см. При этом получается несдвигаемое соединение, которое закрепляется с помощью шурупного болта.

Рис. 7. Соединение «в паз»

При стыковании наклонных и горизонтальных брусьев, как это обычно имеет место при стыковании стропильных ног с прогонами - порогами, в стропильной ноге делается вырез, соответствующий уклону, который называется врезкой (рис. 8).

Рис. 8. Врезка стропильной ноги

Глубина врезки в стропильных ногах при нормальной высоте сечения от 16 до 20 см составляет от 2,5 до 3,5 см. Для крепления служит один гвоздь, проникающий в порог на длину не менее 12 см, или специальный анкер для крепления стропил к прогонам.

Рис. 9. Соединение с помощью стального башмака

Врубки

При врубках входящий под острым углом сжатый стержень связывается с другим брусом с помощью одной или нескольких передающих усилие плоскостей на его лобовой стороне. По количеству и положению передающих усилие плоскостей различают лобовую врубку, врубку с зубом и двойную лобовую врубку с зубом.

При лобовой врубке (называемой также лобовым упором) принимающий брус имеет клиновидный вырез, соответствующий по форме концу сжатого стержня (рис. 10). Лобовая плоскость должна проходить под углом, делящим тупой внешний угол врубки пополам. То же направление должен иметь и скрепляющий болт, гарантирующий стык от бокового смещения. Для разметки врубки проводят параллели на одинаковом расстоянии от сторон угла, который надо делить пополам. Соединительная линия между точкой их пересечения и вершиной тупого угла будет биссектрисой этого угла (см. рис. 10). Положение скрепляющего болта получается, если расстояние между биссектрисой и концом врубки разделить на три части параллельно биссектрисе (см. рис. 10).

Рис. 10. Лобовая врубка

Под действием сжимающей силы лежащая перед лобовой частью сжатого стержня древесина работает на срез (см. рис. 10). Так как допустимое напряжение на срез древесины вдоль волокон сравнительно невелико (0,9 МН/м 2), то плоскость древесины перед гранью среза (плоскость среза) должна быть достаточно большой. Так как, кроме того, следует принимать в расчет трещинообразование за счет усушки, то за редким исключением длина плоскости среза не должна быть меньше 20 см.

При обратной или зубчатой врубке плоскость врубки обрезается под прямым углом к нижней стороне сжатого стержня (рис. 11). Вследствие того, что из-за внецентренного соединения в зубчатой врубке может возникнуть опасность раскалывания сжатого стержня, необходимо, чтобы свободный конец врубки плотно не прилегал к опорному стержню и между ними был бы предусмотрен шов.

Рис. 11. Зубчатая врубка

Двойная врубка состоит, как правило, из лобовой врубки в сочетании с зубчатой врубкой (рис. 12). Направление плоскостей врубки аналогично тому, как это принято для каждой из врубок этого сочетания. Однако зубчатая врубка в этом случае должна быть глубже не менее чем на 1 см, для того чтобы ее плоскость среза находилась ниже плоскости среза лобовой врубки. Скрепляющий болт должен проходить параллельно лобовой части врубки примерно посередине между биссектрисой и вершиной острого угла соединения.

Рис. 12. Двойная врубка

Глубина врубки t v ограничивается по DIN 1052. Определяющими для этого являются угол примыкания (а) и высота h вырезаемого стержня (табл. 1).

Штифтовые и болтовые соединения

В случае штифтовых и болтовых соединений деревянные брусья или доски, соприкасающиеся боковыми сторонами, соединяются цилиндрическими соединительными элементами, такими, как стержневые дюбели, болты с утопленными головками и гайками, обыкновенные болты с гайками. Эти стержневые дюбели и болты должны препятствовать тому, чтобы деревянные элементы сдвигались в плоскости соединения, которая называется также плоскостью среза. При этом действуют силы перпендикулярно к оси стержневого дюбеля или болта. Дюбели и болты при этом работают на изгиб. В соединяемых деревянных элементах все усилия сосредоточиваются на внутренней поверхности отверстий для дюбелей или болтов.

Количество устанавливаемых в месте соединения стержневых дюбелей и болтов зависит от величины передаваемого усилия. При этом, как правило, должно устанавливаться не менее двух таких элементов (рис. 13).

Рис. 13. Соединение с помощью стержневых дюбелей

В одном соединении многие плоскости среза могут быть расположены рядом друг с другом. По числу плоскостей среза, которые связаны одинаковыми соединительными элементами, различают односрезные, двухсрезные и многосрезные дюбельные и болтовые соединения (рис. 14). Согласно DIN 1052 односрезные несущие соединения с помощью стержневых дюбелей должны иметь не менее четырех стержневых дюбелей.

Рис. 14. Болтовые соединения

Для болтовых соединений применяют в основном болты с гайками из стали с нормируемым диаметром 12, 16, 20 и 24 мм. Для того чтобы головка и гайка болта не могли врезаться в дерево, под них следует подкладывать прочные стальные шайбы. Минимальные размеры этих шайб приводятся для различных диаметров болтов в DIN 1052 (табл. 2).

Чтобы предотвратить расщепление соединяемых деревянных элементов стержневыми дюбелями и болтами, эти соединительные средства должны иметь установленные минимальные расстояния между собой, а также от нагруженного и ненагруженного концов. Минимальные расстояния зависят от направления силы, от направления волокон древесины и от диаметра стержневого дюбеля или болта db и do (рис. 15 и 16). Для несущих болтов с гайками следует выдерживать большие расстояния между собой и от нагруженного конца, чем в случае стержневых дюбелей и болтов со спрятанными головками. Зато близко расположенные друг к другу в направлении волокон древесины стержневые дюбели или болты со спрятанными головками должны быть расположены в разбежку относительно линии среза, чтобы соединения не растрескивались (см. рис. 15).

Рис. 15. Минимальные расстояния в случае стержневых дюбелей и болтов со скрытой головкой

Рис. 16. Минимальные расстояния в случае несущих болтов

Отверстия для штифтов и болтов предварительно высверливаются перпендикулярно к плоскости среза. Для этого применяют электрические сверла со станиной с параллельным перемещением. Для штифтов при высверливании отверстий в дереве, а также при одновременном высверливании отверстий в дереве и металлических соединительных элементах диаметр отверстия должен соответствовать диаметру штифта.

Также и отверстия для болтов должны хорошо подходить к диаметру болтов. Нельзя увеличивать диаметр отверстия по сравнению с диаметром болта более чем на 1 мм. При болтовых соединениях плохо, когда болт свободно сидит в отверстии. Также плохо, если за счет усушки древесины зажим болта в отверстии постепенно ослабевает. При этом в плоскости среза возникает люфт, который приводит к еще большему давлению стержня болта на граничные плоскости стенок отверстий (рис. 17). Вследствие связанной с этим податливостью болтовые соединения не могут применяться неограниченно. Для простых построек, таких, как сараи и навесы, а также леса, их, однако, можно применять. Во всяком случае в готовом сооружении болты должны подтягиваться многократно в течение эксплуатации.

Рис. 17. Люфт при болтовом соединении

Дюбельные соединения

Дюбели - это крепежные элементы из твердого дерева или из металла, которые применяются вместе с болтами для соединения гладко-стыкуемых деревянных элементов (рис. 18). Их располагают таким образом, чтобы они равномерно действовали на поверхности соединяемых элементов. При этом передача усилий осуществляется только через дюбели, тогда как болты обеспечивают зажимающее действие в соединении, чтобы дюбели не могли опрокинуться. Рейки из плоской или профильной стали присоединяются к деревянным элементам также с помощью дюбелей. Для этого применяют односторонние дюбели или плоские стальные дюбели. Дюбели бывают различных форм и видов.

Рис. 18. Соединение деревянных элементов с помошью дюбелей и болтов

При устройстве дюбельных соединений с запрессованными дюбелями сначала в соединяемых элементах высверливаются отверстия для болтов. После этого деревянные элементы снова разделяются, и вырезается, если необходимо, паз для основной пластины. В зависимости от технологии строительства дюбель полностью или частично загоняется в паз одного из соединяемых элементов с помощью киянки. Для окончательного зажима точно выверенного по оси соединения применяют особые зажимные болты с большой шайбой. Соединения с многими или с большими запрессованными дюбелями зажимаются с помощью гидравлического пресса. При соединениях с большим числом дюбелей, как это бывает при устройстве угловых соединений в рамах из клееных дощатых элементов, более предпочтительно использовать круглые вставные дюбели, так как при запрессованных дюбелях давление запрессовки может оказаться слишком большим (рис. 19).

Рис. 19. Дюбельное соединение в углу рамы

Каждому дюбелю, как правило, должен соответствовать один болт с гайкой , диаметр которого зависит от величины дюбеля (табл. 3). Величина подкладочной шайбы такая же, как и при болтовых соединениях. В зависимости от величины действующей на соединение силы могут применяться большие или меньшие дюбели. Самыми употребительными являются диаметры от 50 до 165 мм. На чертежах величина дюбелей обозначается символами (табл. 4).

Таблица 4. Чертежные символы для дюбелей особого вида
Символ	Размер дюбеля
	от 40 до 55 мм
	от 56 до 70 мм
	от 71 до 85 мм
	от 86 до 100 мм
	Номинальные размеры > 100 мм

При расстановка дюбелей следует придерживаться определенных расстояний дюбелей между собой и от краев деревянных элементов. Эти минимальные расстояния согласно DIN 1052 зависят от вида дюбеля и от его диаметра (см. табл. 3).

Болты с гайками дюбельных соединений проводятся почти всегда через центр дюбеля. Только при прямоугольных и плоских стальных дюбелях они лежат вне плоскости дюбеля. При затяжке гаек на болтах подкладочные шайбы должны врезаться примерно на 1 мм в древесину. При дюбельных соединениях гайки на болтах через несколько месяцев после установки должны подтягиваться повторно, для того чтобы их затягивающее действие осталось и после усадки древесины. Говорят о соединении с постоянной передачей усилия.

Несущие нагельные соединения

Несущие нагельные (гвоздевые) соединения имеют задачей передавать усилия растяжения и сжатия. С помощью нагельных соединений могут скрепляться несущие детали, например для свободно опертых ферм, а также конструкций из досок и брусьев. Нагельные соединения могут выполняться односрезными, двухсрезными и многосрезными. При этом величина гвоздей должна соответствовать толщине пиломатериалов и глубине забивки. Кроме того, при расположении гвоздей должны выдерживаться определенные расстояния между ними. В несущих нагельных соединениях отверстия метут высверливаться заранее. Высверленное отверстие при этом должно быть немного меньшего диаметра, чем диаметр гвоздя. Так как при этом дерево не так сильно растрескивается, гвозди таким способом можно размещать ближе друг к другу. Кроме того, несущая способность гвоздевого соединения повысится, а толщина древесины может быть уменьшена.

Односрезные нагельные соединения применяются, когда сжатые и растянутые стержни из досок или брусьев должны присоединяться к брусьям (рис. 20). При этом гвозди проходят только через один соединительный шов. Они нагружены там перпендикулярно шахте отверстия и могут изогнуться при слишком большом усилии. Так как в соединительном шве в теле гвоздя возникают также усилия среза, то эту плоскость сечения называют плоскостью среза. В случае парного присоединения дощатых стержней на плоскостях основного бруса имеют место два односрезных нагельных соединения друг напротив друга.

Рис. 20. Односрезное нагельное соединение

При двухсрезных нагельных соединениях гвозди проходят через три соединяемых деревянных элемента (рис. 21). Гвозди имею по две плоскости среза, так как они в обоих соединительных швах нагружены одинаково направленной силой. Поэтому несущая способность двухсрезно-нагруженного гвоздя в два раза больше, чем у односрезного. Для того чтобы двухсрезные нагельные соединения не могли разойтись, половину гвоздей забивают с одной стороны, а другую половину - с другой. Двухсрезные нагельные соединения в основном применяют, если свободно опертые фермы целиком или преимущественно состоят из досок или брусьев.

Рис. 21. Двухсрезное нагельное соединение

Минимальные толщины деревянных элементов и минимальная глубина забивки гвоздей

Так как тонкие деревянные элементы при забивании гвоздей легко раскалываются, то доски для несущих стержней, поясов и планок должны быть толщиной не менее 24 мм. При применении гвоздей начиная с размера 42/110 следует использовать еще большие минимальные толщины а (рис. 22). Они зависят от диаметра гвоздя. При нагельных соединениях с предварительно просверленными отверстиями минимальные толщины древесины метут быть меньше, чем при простом забивании гвоздей, так как опасность растрескивания при этом меньше.

Рис. 22. Минимальная толщина и глубина забивки

Удаление острия гвоздя от наиболее близко лежащей плоскости среза называют глубиной забивки s (см. рис. 22). Она зависит от диаметра гвоздя dn и имеет различную величину при односрезных и двухсрезных гвоздевых соединениях. Односрезно-нагруженные гвозди должны иметь глубину забивки не менее 12d n . Однако для определенных специальных гвоздей из-за большей удерживающей силы вследствие особой профилировки достаточной является глубина забивки 8d n . При двухсрезных соединениях также достаточной является глубина забивки 8d n . При меньшей глубине забивки несущая способность гвоздей уменьшается. Если гвозди имеют глубину забивки менее половины требуемой, то их нельзя принимать в расчет на передачу усилий.

Минимальные расстояния между гвоздями

Крепления опалубок, реек и кобылок, а также стропил, обрешетки и т.п. допустимы с применением менее четырех гвоздей. Однако в общем случае для каждого шва или многосрезного гвоздевого соединения, предназначенного для передачи усилий, требуется не менее четырех гвоздей.

Равномерное расположение этих гвоздей на плоскости соединения производится с помощью гвоздевых рисок (рис. 23). Для того, чтобы два расположенных друг за другом гвоздя не сидели на одном и том же волокне, их смещают относительно точки пересечения взаимно перпендикулярных гвоздевых рисок на толщину гвоздя в обоих направлениях. Кроме того, необходимо соблюдать минимальные расстояния. Они зависят от того, проходит ли направление силы параллельно или поперек волокон. Далее необходимо следить за тем, будут ли концы стержней или края древесины нагружены действующей в соединении силой или не будут. Так как при нагруженных концах стержней или краях возникает опасность растрескивания, то необходимо выдерживать большие расстояния от краев до гвоздей.

Рис. 23. Минимальные расстояния между гвоздями при односрезном соединении

При односрезном гвоздевом соединении вертикального или диагонального растянутого стержня гвоздями диаметром d n ≤ 4,2 мм действительны минимальные расстояния, приведенные на рис. 23. При применении гвоздей диаметром d n > 4,2 мм эти расстояния следует несколько увеличить. Если отверстия для гвоздей высверливаются предварительно, то в большинстве случаев требуются меньшие расстояния.

При двухсрезных гвоздевых соединениях гвозди располагаются уступами. Между рисками односрезного гвоздевого соединения проводятся дополнительные риски с минимальным расстоянием 10d n (рис. 24).

Рис. 24. Минимальные расстояния между гвоздями при двухсрезном соединении

Устройство гвоздевых соединений

При устройстве гвоздевых соединений гвозди должны забиваться в древесину вертикально. При этом шляпка гвоздя должна только слегка вдавливаться в дерево, чтобы волокна древесины в месте стыка не повредились. По этой же причине выступающие концы гвоздей могут загибаться только особым образом. Это должно происходить только перпендикулярно волокнам. Для нанесения расположения гвоздей применяют, как правило, соответствующим образом просверленные шаблоны из тонкой фанеры или жести. В случае фанерных шаблонов дырки делаются такого диаметра, чтобы через них могли проходить шляпки гвоздей. В случае шаблонов из жести места расположения гвоздей размечаются кисточкой и краской.

Гвоздевые соединения со стальными накладками

Гвоздевые соединения со стальными накладками можно подразделить на три вида, а именно соединения с врезанными или снаружи лежащими накладками толщиной не менее 2 мм и соединения с врезанными накладками толщиной менее 2 мм.

Снаружи лежащие накладки , как правило, имеют заранее просверленные отверстия (рис. 25). Они накладываются поверх соединения брусьев или досок в торец и прибиваются соответствующим количеством проволочных или специальных гвоздей. При врезанных накладках толщиной не менее 2 мм отверстия для гвоздей должны просверливаться одновременно в деревянных элементах и в накладках. При этом диаметр отверстий должен соответствовать диаметру гвоздя. Врезанные накладки толщиной менее 2 мм, которых в месте стыка может быть несколько, могут пробиваться гвоздями без предварительного просверливания (рис. 26). Такие соединения могут устраиваться только с помощью специально разработанных шлицевых инструментов и выполняться только на основе специального допуска властей.

Рис. 25. Соединение с помощью дырчатой стальной пластины-накладки

Рис. 26. Гвоздевое соединение с врезанными стальными накладками (Грейм)

Соединения с помощью гвоздевых фасонок

Гвоздевые фасонки применяются для рационального изготовления деревянных фахверковых ферм из однорядных сечений древесины (рис. 27). Для этого обрезаются по длине деревянные стержни одинаковой толщины, пропитываются и подгоняются точно друг к другу.

Рис. 27. Соединение с помощью гвоздевой фасонки

Влажность древесины при этом не должна превосходить 20%, а разница по толщине не должна быть больше 1 мм. Кроме того, стержни не должны иметь никаких срезов и кантов.

Гвоздевые фасонки необходимо расположить с обоих сторон симметрично и с помощью подходящего пресса так вдавить в древесину, чтобы гвозди сидели в древесине на всю длину. Забивка гвоздевых фасонок с помощью молотка или тому подобного недопустима.

Скрепление с помощью гвоздевых фасонок создает в узловых точках прочное на сжатие, растяжение и сдвиг соединение или стыки без ослабления несущего сечения древесины. Для передачи усилий главное значение имеет рабочая площадь соединения гвоздевой фасонки (рис. 28). Она соответствует площади соприкосновения гвоздевой фасонки с деревом, за исключением краевой полоски с шириной минимум 10 мм.

Рис. 28. Рабочая площадь соединения у гвоздевой фасонки

Фермы с соединением стержней фасонками индустриально изготавливаются только лицензированными предприятиями, поставляются в готовом виде на стройплощадку и там монтируются.

Бруски столярных изделий соединяют между собой шиповым соединением, состоящим из двух элементов - шипа и гнезда или проушины. Шип - выступ на торце бруска, входящий в соответст-

Рис. 42. Виды шипов:

а - одинарный, б - двойной, в - многократный, г - круглый, д - «ласточ­кин хвост», е - односторонний «ласточкин хвост», ж, з - зубчатые, и - гнездо, к, л - проушины, м - глухой шип, н - шип впотемок, о - шип в

полупотемок

вующее гнездо или проушину другого бруска. Шипы бывают оди­нарными (рис. 42,а), двойными (рис. 42,6), многократными (рис. 42,в), т. е. более двух.

Цельный шип - это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 42, г).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 42,5) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» - в виде прямо­угольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа (рис. 42, е).

Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапе­ции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 42, з), двукосый зубчатый шип (рис. 42, ж)-равно­бедренного треугольника.

Одинарные и двойные шипы применяют при изготовлении окон, рамочных дверей, мебели; шип «ласточкин хвост» - при изготовлении ящиков, коробок; зубчатые шипы - при клеевом со­единении деталей (сращивании) по длине.

Помимо этого применяют шипы круглые вставные при соеди­нении делянок (заготовок) по ширине. Шипы впотемок и полу­потемок (рис. 42,н,о), используют при изготовлении рамок, ме-

Рис. 43. Форма обработанных брусков:

а - фаска, б - штаб (штап), в - закругление ребра, г - галтель, д - фалец-четверть, е - калевка, ж - шип, з - проушина, и - кромка с профильной обработкой, к - брусок, л - гнездо, м - раскладка, н - платик, о - свес; / - заплечики, 2 - боковая грань шипа, 3 - торцовая грань шипа, 4 - филенка, 5 - кромка, б - торец, 7 - пласть; / - длина шипа, Ь - ширина шипа, s - толщина шипа

бели и др. Кроме того, применяют гнезда и проушины, глухой шип, приведенные на рис. 42, и, к, л, м.

Шип впотемок делают не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были не­заметны, так как получить ровные края гнезда не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. сни­мают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.

Для того чтобы образовать шип, проушину, обработанные брус­ки, т. е. простроганные с четырех сторон на требуемый размер, -f- предварительно размечают.

Конструктивные части и элементы столярных изделий. Столяр­ные изделия имеют следующие основные конструктивные части и элементы.

Брусок - простейшая деталь; бывает разных размеров, сечений и формы (рис. 43). Узкая продольная сторона бруска называется кромкой, а продольная широкая - пластью, линия пересечения пласти с кромкой - ребром. Концевую поперечную сторону брус­ка, образованную при торцовке под прямым углом, называют тор­цом.

При изготовлении оконных и дверных блоков бруски малых сечений (вертикальные, горизонтальные горбыльки створок) вы-

полняют из цельной древесины, а бруски больших сечений (ко­робки) делают клеёными.

Раскладками называют бруски, предназначенные для крепле­ния стекол в створках, дверях или филенок в дверных полотнах рамочной конструкции.

Филенки представляют собой щит прямоугольной формы, из­готовленный из столярной, древесностружечной или древесно­волокнистой плиты. По форме филенки бывают плоские, со ско­шенными кромками и с профильной обработкой кромок. Филенку в рамках дверей устанавливают в паз, фальц и крепят раскладками или накладывают на бруски и крепят шурупами.

Фальцем называют прямоугольную выемку в бруске. Если вы­емка имеет равные стороны угла, то она образует четверть.

Платик - уступ, образованный для скрытия зазора; применяют в тех случаях, когда пригонка детали заподлицо затруднена. Ис­пользование платика упрощает сборку изделий. Применяют его при изготовлении мебели.

Свес - выступ за пределы основания. Применяют при изготов­лении мебели.

Галтелью называют полукруглую выемку на кромке или пласти детали.

Рамка состоит из четырех брусков, образующих квадрат или прямоугольник. Отдельные рамки имеют, кроме того, внутренние бруски-средники (рамочные двери, оконные створки с горбыль-ками).

Рамки собирают на шиповом соединении. Небольшого размера рамки собирают на одинарный открытый сквозной шип или шип с полупотемком или потемком. При изготовлении столярных из­делий применяют преимущественно рамки прямоугольной формы, очень редко (для уникальных зданий) - многоугольные или круг­лые. Оконная створка, форточка, фрамуга, коробка - все это рамки.

Все соединения в оконных блоках выполняют на шипах. Проч­ность шипового соединения определяется его размерами и пло­щадью склеиваемых поверхностей. Для увеличения прочности ши­пы делают двойными (в окнах).

Щиты изготовляют массивными (дощатыми) или с пустотами. Массивные щиты во избежание коробления следует набирать из узких реек (деталей) шириной не более 1,5 толщины, с подбором волокон, влажностью до (10±2)%.

При склеивании деталей по ширине одноименные (заболон-ные) пласти соединяемых реек должны быть обращены в противо­положные стороны, а одноименные кромки - друг к другу.

Стыковать рейки по длине допускается, если стыки располо­жены вразбежку и расстояние между ними в смежных рейках не менее 150 мм. В щитах, предназначенных для несущих конст­рукций, рейки по длине не стыкуют. Из щитов изготовляют панели стеновые, тамбуры и др.

Во избежание коробления щиты делают со шпонками

Рис. 44. Виды щитов:

а - со шпонками, б - с наконечниками в паз (шпунт) и гребень, в - с вклеенной рейкой в торец, г - с вклеенной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой, е -

многослойный

(рис. 44,а), с наконечниками (рис. 44,6), с вклеенными и накле­енными рейками (рис. 44, в, г, д). Шпонки в щитах делают запод­лицо с плоскостью или выступающими. На каждый щит ставят не менее двух шпонок. Щиты со шпонками предназначены для дверей временных зданий и др.

a) S) в)

Рис. 45. Способы соединения щитов:

а - на гладкую фугу, б - на рейку, в - в четверть, г - в паз и гребень, д - в паз и тре­угольный гребень, е - в «ласточкин хвост»

Рис. 46. Клеевые соединения брусков, досок по длине:

а - торцовое, б - на «ус», в - на ступенчатый «ус», г - на ступенчатый «ус» с затуплением, д - зубчатое, е - вертикальное зубчатое, ж - горизон­тальное зубчатое, з - зубчатое на «ус», и - ступенчатое; в - угол скоса, L - длина «уса» шипа, t - шаг соединения, 6 - затупление, 5 - зазор, В - толщина, i - угол шипа

Кроме дощатых изготовляют щиты многослойные, склеенные из трех или пяти однослойных щитов со взаимно перпендикуляр­ным направлением волокон (рис. 44,е).

Массивные щиты склеивают на гладкую фугу (рис. 45,а), на рейку (рис. 45,6), в четверть (рис. 45,в), в паз и гребень (рис. 45, г, д) ив «ласточкин хвост» (рис. 45, е).

Соединение деталей из древесины. Сращивание отрезков по длине может быть торцовым, на «ус», зубчатым, ступенчатым (ГОСТ 17161-79).

Торцовое клеевое соединение (рис. 46, а) - это клеевое соеди­нение торцовыми поверхностями склеивания. Под торцовым клее­вым соединением на «ус» (рис. 46,6) понимают клеевое соеди­нение плоскими поверхностями склеивания, расположенными под острым углом к продольной оси заготовок. Клеевое соединение на ступенчатый «ус» (рис. 46, в) - это соединение, в котором поверхности склеивания имеют выступ, препятствующий смеще­нию заготовок в продольном направлении при растяжении. Соеди­нение, в котором скошенные концы заготовок имеют затупление, препятствующее смещению заготовок в продольном направлении при растяжении и сжатии, называют соединением на ступенчатый «ус» с затуплением (рис. 46, г).

Зубчатое клеевое соединение (рис. 46, д) - это соединение профилированными поверхностями в виде зубчатых шипов, верти­ кальное клеевое соединение (рис. 46, е) - соединение с выходом профиля шипов на пласть заготовки. В горизонтальном зубчатом соединении (рис. 46, ж) профиль шипов выходит на кромку за­готовки.

Зубчатое клеевое соединение на «ус» (рис. 46, з) - соединение

на «ус» профилированными поверхностями склеивания в виде зуб­чатых шипов.

Ступенчатое клеевое соединение (рис. 46, и) - торцовое соеди­нение профилированными поверхностями склеивания в виде сту­пеньки, высота которой равна половине толщины заготовки.

Наиболее прочным является клеевое соединение на зубчатый шип. Этот вид соединения применяют для сращивания брусков створок, фрамуг, оконных и дверных коробок и других строитель­ных элементов.

Зубчатое клеевое соединение (см. рис. 46, д) изготовляют в соответствии с ГОСТ 19414-90. Склеиваемые заготовки не долж­ны отличаться по влажности более чем на 6 %. В зоне соединения заготовок не допускаются сучки более 5 мм. Параметр шерохова­тости поверхностей склеивания зубчатых шипов Rmmax по ГОСТ 7016-82 не должен превышать 200 мкм.

Размеры шиповых соединений приведены в табл. 1.

Таблица I. Размеры шиповых соединений

Сплачивание заключается в соединении брусков, досок, деля­нок по ширине кромки в щиты или пластями в блоки. Каждую заготовку, соединяемую в щит, называют делянкой.

В соответствии с ГОСТ 9330-76 соединение по кромке реко­мендуется в зависимости от назначения изделий производить на рейку, в четверть, в прямоугольный и трапецеидальный паз и гре­бень и на гладкую фугу.

При выполнении соединений на рейку К-1 (рис. 47, а) следует при /, равном 20...30 мм, делать 1\ на 2...3 мм больше; S\ принима­ют равным 0,4 So для реек из древесины и 0,25 5 0 - для реек из фанеры. Размер S\ должен быть равен ближайшим размерам па­зовой дисковой фрезы, т. е. 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 и 20 мм. На кром­ках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Для соединения типа К-2 по кромке в четверть (рис. 47, б): ho = 0,5 So - 0,5 мм, b находится в следующей зависимости от S 0 :

S 0 , мм I2...15 15...20 20...30 30

Ь, мм 6 8 10 16

Рис. 47. Схемы соединений досок (делянок) по кромке:

а - по кромке на рейку К-1, б - в четверть по кромке К-2, в - в прямо­угольный паз и гребень по кромке К-3, г - в трапецеидальный паз и гре­бень по кромке К-5, д - на гладкую фугу К-6 (по кромке), е - по кромке в прямоугольный паз и гребень К-4

Для соединения типа К-3 в паз и гребень (рис. 47, в) радиус закругления г делают 1...2 мм, а размер 1\ -на 1...2 мм больше размера / (табл. 2). На кромках допускаются одно- и двусторон­ние фаски.

Таблица 2. Размеры соединения К-3, мм

	S,

Размеры соединений К-4 (рис. 47, е) приведены в табл. 3. Таблица 3. Размеры соединения К-4, мм

Sa					Ь

Размеры пазов и гребней соединения К-5 (рис. 47, г) опре­деляют по табл. 4.

Таблица 4. Размеры соединения К-5, мм

	St		I

Шов, образуемый при соединении делянок, называют фугой. Делянки, из которых склеивают щит на гладкую фугу типа К-6 (рис. 47, д) должны иметь гладкие и ровные кромки, образующие с плоскостью (пластью) прямой угол по всей длине. Если при соединении делянок нет просветов, то прифуговка (пригонка) их выполнена качественно. Склеивают щиты в стяжных хомутах, вай-мах, прессах.

Помимо склеивания щиты можно собирать из делянок на круг­лые вставные шипы, при этом диаметр шипа должен составлять 0,5 толщины делянки, а длина должна быть 8... 10 диаметров. Шипы устанавливают с шагом 100... 150 мм.

Соединение в паз и гребень, а также в четверть производят путем отборки по всей длине кромки (делянки) с одной стороны паза или четверти, а с другой - гребня или четверти. Это соеди­нение применяют при изготовлении щитов, настилке дощатых по­лов, устройстве столярных перегородок, подшивке потолков. Со­единение на гладкую фугу более экономично, чем соединение в четверть или в паз и гребень.

При соединении на рейку вдоль кромок делянок выбирают пазы, в которые вставляют деревянные или фанерные рейки.

Вследствие ограниченности размеров дерева создание из него строительных конструкций больших пролетов или высоты невозможно без соединения отдельных элементов. Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием , а для увеличения их продольной длины — сращиванием, под углом и прикрепление к опорам – анкеровкой.

Увеличение заготовок по длине называется сращиванием. Увеличение заготовок по сечению называется сплачиванием. Соединения деревянных конструкций классифицируют по различным признакам. Например, по виду работы элемента и работы самой связи (соединения на растянутых связях, соединения на податливых связях).

По характеру работы все основные соединения делятся на:

• без специальных связей (лобовые упоры, врубки);
  
• со связями, работающими на сжатие (шпонки колодки);
  
• со связями, работающими на изгиб (болты, стержни, гвозди, винты, пластинки);
  
• со связями, работающими на растяжение (болты, винты, хомуты);
  
• со связями, работающими на сдвиг-скалывание (клеевые швы).
  

По характеру работы соединений деревянных конструкций делятся на податливые и жесткие. Податливые изготавливаются без применения клеев. Деформации в них образуются в результате неплотностей.

Принято различать три группы соединений деревянных конструкций:

1. Контактные соединения (без использования рабочих механических связей: врубки и другие соединения «впритык»)
   
2. Соединения с использованием механических связей (нагельные: болтовые, гвоздевые; шпоночные, соединения на шайбах, нагельных пластинках и т.п.)
   
3. Клеевые соединения и соединения комбинированного типа
   

Требования к соединениям

1. Надежность. В частности, рекомендуется сводить к минимуму неблагоприятные (ненадежные) виды работы древесины в соединениях (работа древесины на скалывание, смятие поперек волокон, растяжение поперек волокон). С понятием надежности тесно связан так называемый принцип дробности: «чем мельче связи и чем их больше, тем выше надежность соединения». Другими словами, десять болтов маленького диаметра предпочтительнее одного болта при одинаковых затратах металла, так как в первом случае древесина работает в основном на смятие («надежный» вид работы древесины), а во втором случае — на сдвиг («ненадежный» вид работы древесины)

2. Прочность. В частности, стремление к равнопрочности с основной частью конструкции, к отсутствию ослаблений (отверстия) в сечении.

3. Снижение трудоемкости при изготовлении и монтаже конструкций (технологичность)

4. Деформативность. Например, в контактных соединениях величина предельной деформации смятия ограничена

Работа древесины в соединениях. Виды работы древесины на смятие поперек и под углом к волокнам, а также на скалывание относятся к неблагоприятным. Именно эти виды работы древесины сопровождают работу соединений и именно они чаще всего являются прямой или косвенной причиной отказа конструкции.

Смятие. Работа древесины на смятие поперек и под углом к волокнам характеризуется повышенной деформативностью и низкой прочностью. Диаграмма «сила — деформация» при смятии древесины поперек волкон отражает эффект сплющивания трубчатообразных клеток древесины. Различают три вида смятия:

• n смятие по всей поверхности (R см = 1,8 МПа, самый неблагоприятный вид смятия)
  
• n смятие на части длины
  
• n смятие на части поверхности (под шайбами) (R см = 4 МПа)
  

Увеличение прочности в последнем случае объясняется подкрепляющим влиянием окружающих площадку смятия волокон древесины.

Основные эмпирические зависимости при смятии.

Зависимость сопротивления от угла между направлением силы и направлением волокон древесины

R см,a = R см,0 / (1 + (R см,0 /R см,90 — 1) sin 3 a

Зависимость сопротивления от длины площадки смятия

R см,L = R см (1 + 8 / (L см + 1.2); [см]

Скалывание. Работа древесины на скалывание (сдвиг) характеризуется низкой прочностью и хрупким характером разрушения. В «чистом» виде скалывание практически не встречается. Обычно этот вид напряженного состояния комбинируется с другими (растяжение и сжатие поперек волокон).

Различают два вида скалывания: скалывание одностороннее и скалывание двустороннее. В первом случае прочность меньше, поскольку выше степень неравномерности распределения напряжений. В расчетах условно принимают равномерное распределение напряжений по длине площадки сдвига. Поэтому вводят понятие «среднее значение сопротивления сдвигу»

R ск,ср = R ск,ср / (1+ bL/e)

Формула отражает физическую сущность явления скалывания: коэффициент b учитывет вид скалывания, а отношение L/e учитывает влияние нормальных напряжений, сопутствующих скалыванию. R ск,ср — сопротивление скалыванию при равномерном распределении касательных напряжений.

Зависимость сопротивления скалыванию от угла между направлением силы и направлением волокон древесины имеет вид:

R ск,a = R ск,0 / (1 + (R ск,0 /R ск,90 — 1) sin 3 a

Назначение соединений	В конструкциях, изготовляемых в заводских условиях	В конструкциях, изготовляемых с применением облегченных средств механизации.
	из высушенных пиломатериалов	из брусьев и досок	из местного круглого леса
Сплачивание	На водостойком клее	На дубовых или березовых пластинках Деревягина; на гвоздях и топких нагелях из круглой стали, из пластмасс	На колодках, болтах, скобах
Наращивание
В сжатом стыке	Лобовым упором
В растянутом стыке	Зубчатым стыком на водостойком клее	Деревянными накладками и прокладками на нагелях из круглой стали, на болтах, гвоздях	Деревянными накладками на нагелях из круглой стали, на болтах
	Накладками с клеестальными шайбами	Накладками с шайбами на глухих нагелях и шурупах	Стальными накладками с шайбами на глухих нагелях и глухарях
Узловые примыкания
Сжатых стержней	Лобовым и трехлобовым упором	Лобовой врубкой; лобовым и трехлобовым упором
Растянутых стержней	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки на клее или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки па гвоздях или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки на нагелях и болтах; скобами крестового профиля
Стержней, воспринимающих знакопеременные силы	Центровым болтом через клеестальные шайбы	Нагелями, штырями крестового профиля, гвоздями	Нагелями, штырями крестового профиля
		Центровым болтом, через когтевые шайбы, шайбы на глухих нагелях, шурупах, штырях крестового профиля или на гвоздях	Центровым болтом через шайбы на глухих нагелях, глухарях или на штырях крестового профиля

Основные виды соединений (при сплачивании)

1. Соединения на врубках , работающих без специальных рабочих связей. Соединения безраспорные; требуются лишь вспомогательные поперечные связи (устаревший вид сплачивания)

Схема соединения на врубках
Основной областью применения врубок являются узловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу. Соединяемые врубкой элементы деревянных конструкций (д. к.) должны быть скреплены вспомогательными связями - болтами, хомутами, скобами и т. п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные нагрузки

2. Соединения на шпонках , работающих в основном на сжатие (с), аналогично сжатым раскосам фермы (с). Распор Q шп воспринимается рабочими поперечными связями (р) - болтами, хомутами и т. п., работающими на растяжение аналогично растянутым стойкам фермы (р)

Схема соединения на шпонках

3. Соединения на нагелях , работающих в основном на изгиб (и), аналогично стойкам (и) безраскосной фермы. Соединения безраспорные, требуются лишь вспомогательные поперечные связи

4. Соединения на клею , работающем в основном на сдвиг (τ), аналогично сварному шву в металлических балках. Поперечная связь обычно обеспечивается самим клеевым швом

Соединения по ширине

При стыковке нешироких досок получаются щиты необходимых размеров.
Для соединения существует несколько способов.

1) Соединение на гладкую фугу;
При таком методе соединения каждая рейка или доска называется делянкой, а шов, который образуется в результате соединения, фугой. О качестве прифуговке говорит отсутствие просветов между стыками кромок смежных делянок.

2) Соединение на рейку;
По кромкам делянок выбирают пазы и вставляют в их рейки, скрепляющие между собой делянки. Толщина рейки и ширина паза не должны превышать 1/3 толщины доски.

3) Соединение в четверть;
В скрепляемых делянках выбирают по всей длине четверти. В таком случае размеры четверти, как правило, не превышают половину толщины делянки.

3) Соединение в паз и гребень (прямоугольный и треугольный);
Такой вид соединения обеспечивает делянку пазом с одной стороны и гребнем с другой. Гребень может быть как прямоугольным, так и треугольным, но последний редко используется, поскольку его прочность немного хуже. Соединение в паз и гребень довольно популярно и часто используется изготовителями паркета. Минусом такого соединения считается меньшая экономичность, поскольку используется больше досок.

4) Соединение «ласточкин хвост»;
Такой вид крепления немного похож на предыдущий, вот только гребень имеет трапециевидную форму. Ну отсюда и название.

Соединение досок в щиты: а - на гладкую фугу, б - в четверть, в - на рейку, г - в паз и прямоугольный гребень, д - в паз и треугольный гребень, е - в «ласточкин хвост»

Также при сборке щитов используют шпонки, наконечники в паз и гребень с вклейкой рейки в торец. Среди вклеенных реек встречаются треугольные, прямоугольные и наклеенные, а при использовании шпонки в основном выбирают паз «ласточкин хвост». Все это нужно для надежного скрепления щита.

Щиты: а - со шпонками, 6 - с наконечником в паз и гребень, в - с вклейной рейкой в торец, г - с вклейной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой.

Соединение по длине

Среди популярных видов соединения по длине можно выделить: впритык, на «ус», в паз и гребень, на зубчатое клеевое соединение, в четверть и на рейку. Наибольшей популярностью пользуется зубчатое соединение, потому что оно имеет лучшую прочность.

Соединение брусков по длине: а - впритык, б - в паз и гребень, в - на ус, г, д - на зубчатое клеевое соединение, е - в четверть, ж - на рейку

Также существует сращивание, когда более длинные отрезки стыкуются между собой. Это может происходить несколькими способами. Например, вполдерева , косым прирубом , косым и прямым накладным замком , косым и прямым натяжным замком и впритык . При выборе сращивания вполдерева необходимая длина соединения должны составлять 2 или 2,5 от толщины бруса. Для большей надежности используют нагеля, например, такое можно встретить при строительстве брусчатых домов.

При использовании косого прируба с подрезкой торца размеры составляют 2,5 - 3 от толщины бруса и так же крепится нагелями.

Соединение прямым или косым накладным замком используют в конструкциях, в которых присутствуют растягивающие усилия. Прямой накладной замок находится на опоре, а косой можно разместить у опор.

Если Вы решили использовать косой прируб с подрезкой торца, то соединение должно иметь 2,5 или 3 толщины бруса. В этом случае то же используются нагеля.

При стыковке прямым или косым натяжным замком можно не волноваться о прочности, но такое соединение имеет сложности в изготовлении, а также при усыхании древесины клинья ослабляются, поэтому такой метод соединения не подойдет для серьезной конструкций.

Сращивание впритык - это когда два конца бруса помещают на опору и надежно соединяются скобами.

Сращивание: а - вполдерева, б - косым прирубом, в - прямой накладной замок, г - косой накладной замок, д - прямой натяжной замок, е - косой натяжной замок, ж - впритык

Соединение брусьев или бревен можно встретить при возведении стен или в верхней или нижней обвязке в каркасных домах. К основным видам соединений можно отнести вполдерева , вполулапу , шиповое и угловой сковороднем .

Врубкой вполдерева считается вырубка или срезка половины толщины на концах брусьев, после чего они соединяются под углом в 90 градусов.

Соединение вполулапа образуется при зарезке на концах брусьев наклонных плоскостей, благодаря которым брусья плотно соединяются. Размер наклона определяется по формуле.

Врубка угловым сковороднем очень похожа на врубку вполдерева, но отличительной чертой является то, что при таком соединении один из брусьев теряет небольшую часть в ширине.

Наращивание

Наращиванием брусьев и бревен называется соединение элементов по высоте, что часто используется при строительстве столбов или матч.

Существует несколько видов наращивания:
1) впритык с потайным шипом;
2) впритык со сквозным гребнем;
3) вполдерева с креплением болтами;
4) вполдерева с креплением хомутами;
5) вполдерева с креплением полосовой сталью;
6) косым прирубом с креплением хомутами;
7) впритык с накладками;
8) крепление болтами;

Длина стыков обычно составляет 2-3 от толщины соединяемых брусьев или 2-3 диаметра бревен.

Соединение бревен при наращивании: а - впритык с потайным шипом, б - впритык со сквозным гребнем, в - вполдерева с креплениес болтами, г - вполдерева с креплением полосовой сталью, д - вполдерева с креплением хомутами, е - косым прирубом с креплением хомутами, ж - впритык с накладками и креплением болтами

Шиповое соединение

При шиповой вязке брусков на одном делают зарезку шипа, а на другом проушину или гнездо. Шиповую вязку брусков часто используют при создании столярных изделий, дверей, окон или фрамуг. Все соединения делаются на клею. Можно использовать не только один, но и два или более шипа. Чем больше шипов, тем больше площадь склеивания.Такой вид соединения можно разделить на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

При угловом концевом соединении используется открытый сквозной шип (один, два или три), шип с потемком сквозной и несквозной, вставные шканты. Угловые серединные соединения можно встретить на дверях. Угловые серединные и концевые могут дополнительно использовать гвозди, шурупы, нагеля или болты.

Угловые шиповые соединения: а - открытый сквозной одинарный шип УК-1, б - открытый сквозной двойной шип УК-2, в - открытый сквозной тройной шип УК-3, г - шип несквозной с полупотемком УК-4, д - шип сквозной с полупотемком УК-5, е - шип несквозной с потемком УК-6, ж - шип сквозной с потемком УК-7, з - соединение несквозное и сквозное на шкантах УК-8, и - на ус со вставными круглыми шкантами УК-9, к - несквозной на ус со вставным плоским шипом УК-10, л - сквозной на ус со вставным плоским шипом УК-11

Угловые серединные соединения на шип: а - несквозной типа УС-1, б сквозной УС-2, в - сквозной двойной УС-3, г - несквозной в паз и гребень УС-4, д - несквозной в паз УС-5, е - несквозной на круглых шкантах УС-6