Илья Мельников - Столяр-плотник. Виды соединений и креплений

Деревянные конструкции в процессе эксплуатации деформируются, их соединения становятся непрочными. В таких случаях места соединения закрепляют деревянными нагелями, шипами, клиньями и шпонками из твердой и сухой древесины (влажность 4-6 %).

Деревянные гвозди (нагели) изготовляют из дуба, клена, ясеня или березы. До забивки нагеля просверливают отверстие (сквозное или несквозное) требуемого диаметра и округляют кромки нагеля. Это предохраняет древесину от растрескивания в местах соединения (в углах оконных и парниковых рам и др.).

Деревянные шипы (шканты), например, закрепляют соединения стропил на коньке крыши. Они бывают цилиндрические, прямоугольные и квадратные. Нижний конец шипа выполняют заостренным. До забивки шипа высверливают отверстие несколько меньшего диаметра, чем диаметр шипа.

Деревянные клинья изготовляют из древесины хвойных пород (сосна, ель), одно– или двусторонними. У односторонних клиньев косо обтесана одна широкая сторона, у двусторонних – обе стороны. Стороны имеют уклон 1:6, 1:7 и 1:8°. Такими клиньями укрепляют и натягивают деревянные конструкции, выравнивают лаги пола, поднимают осевшие части стен, крыши. Для заклинивания рукояток ручного инструмента (топоров и молотков) используют такие клинья, хотя следует отдать предпочтение металлическим.

Шпонки. Составные балки из двух-трех брусьев с деревянными шпонками. Скалывающие усилия между ними воспринимают шпонки. Элементы балки дополнительно стягивают между собой стальными болтами. Дубовые шпонки вставляют в гнезда между элементами составной балки. Гнезда для шпонок выбирают электродолбежником одновременно в двух брусьях, затем шпонки забивают в гнезда ударами деревянного молотка. Выступающие концы шпонок зачищают рубанком. Шпонки в середине пролета составных балок из-за слабой нагрузки не ставят.

Шпонки по отношению к соединяемым элементам различают: продольные, поперечные, косые продольные и шпонки с натяжкой. Поперечные шпонки (по сравнению с продольными) обеспечивают менее прочное соединение, так как древесина поперек волокон обладает меньшим сопротивлением, чем вдоль волокон.

Составные балки на шпонках изготовляют из хорошо высушенной древесины. Если шпонка установлена в гнезде с зазором, то она не будет воспринимать силы сдвига и передаваемая нагрузка будет передана на другие шпонки. Механизированное изготовление шпонок и гнезд гарантирует появление зазоров. Поперечное сечение составных балок не должно быть ослаблено гнездами более чем на 1/3 по высоте элемента. При симметричном расположении по противоположным сторонам гнезд их глубина не должна превышать более 1/6 части толщины элемента, но не менее 2 см. Для соединения брусьев применяют продольные шпонки и болты. Прочное и плотное соединение получают, применяя две клиновидные шпонки с натягом, действующие как клинья. Преимущества таких шпонок в том, что в процессе эксплуатации клиньями возможно восстанавливать натяг. Соединения на шпонках используют для усиления балок перекрытий.

Шурупы, болты, гвозди, стальные хомутики, уголки, накладки и другие используют для крепления деревянных соединений.

Шурупы по сравнению с гвоздями обеспечивают более надежное соединение.

Длина шурупов 10-150 мм, головки – до 13 мм. Петли, ручки, замки окон и дверей, а также штапики, обкладки и т. д. закрепляют шурупами. Шуруп в соединяемую деталь ввинчивают отверткой, а не забивают молотком, чтобы не нарушить целостность древесины вокруг гнезда. Шурупы большего диаметра ввинчивают в предварительно просверленное отверстие, составляющее 0, 7-0, 8 диаметра и глубиной 1/3 длины шурупа. Для утопления головки шурупа заподлицо с поверхностью древесины предусматривают коническое расширение.

В соединениях встроенной мебели головки шурупа втапливают ниже поверхности с последующей шпатлевкой. Шурупы с овальной хромированной головкой скрепляют детали и придают соединению декоративный вид.

Шурупы используют для крепления гардинных штанг, картин, керамических изделий и т. д.

Гвозди изготовляют из проволоки круглого и квадратного сечения. Круглые гвозди меньше перерезают волокна древесины, чем квадратные, однако квадратные гвозди прочнее соединяют детали и больше сопротивляются выдергиванию. Диаметр гвоздя равен 1/20 части его длины. Для соединения детали из крупнослойной влажной древесины используют более толстые гвозди. Гвозди в замерзшую древесину забивают в предварительно просверленное отверстие диаметром, чуть меньшим гвоздя, и глубиной не менее 1/3 длины. Толстые гвозди в детали из твердых древесных пород забивают в заранее просверленные отверстия на глубину не менее 1/2 длины гвоздя. Это предупреждает искривление забиваемых гвоздей и растрескивание древесины.

Гвозди в стыках конструкции размещают по прямым параллельным линиям или под углом 45° относительно продольной оси детали. Расстояние (шаг) между гвоздями в направлении волокон не менее 15d (d – диаметр гвоздя) гарантирует от появления трещин в древесине. Расстояние между продольными рядами забитых гвоздей не менее 4d, при размещении в шахматном порядке – не менее 3d. От конца детали (доски, бруска) до крайнего поперечного ряда гвоздей расстояние не менее 15d, а от края детали до продольного ряда гвоздей – не менее 4d.

Отклонения от шага между гвоздями в узлах деревянной конструкции поперек волокон – не более диаметра гвоздя, вдоль волокон – двух диаметров.

Тонкие детали обычно прибивают к толстым. В противном случае выбирают гвозди по толщине и длине, соответствующие тонкому материалу. Длина гвоздей в 2, 5-3 раза превышает толщину прибиваемого материала. При наклонной (косой) забивке гвоздей прибитый элемент труднее оторвать от основного. Перекрестная косая забивка гвоздей надежнее параллельной косой.

При толщине соединяемых деталей меньше длины гвоздей, их выступающие концы загибают поперек волокон, что повышает на 25 % прочность соединения.

Прочность соединения гвоздями опиленного или обтесанного материала с круглым уменьшается на 30 %. Круглые элементы не соединяются между собой гвоздями из-за недостаточной силы трения. Поэтому при соединении в местах сопряжения круглых деталей выпиливают или обтесывают прямую накладку вполдерева, усиливая соединение установкой болтов.

Строительные скобы используют в соединениях деревянных конструкций.

В стыках несущих конструкций не используют гвозди, бывшие в употреблении, с затупленным концом, деформирующие древесину и снижающие прочность соединения.

В соответствии с разметкой сначала забивают гвозди крайних рядов, затем остальные. Гвозди, забитые вдоль волокон, имеют непрочное соединение.