Виды соединений деревянных деталей. Сращивание стропил по длине

Надежность и эстетика сложных конструкций из дерева во многом зависит от правильного выбора способа соединения ее составных частей. Особенно это актуально для каркасных изделий, несущих конструкций, где параметры безопасности выходят на передний план.

Качественное соединение деревянных деталей – залог долговечности, основа привлекательного вида изделия, показатель мастерства и профессионализма плотника и столяра.

Выбор вида соединения

Вообще, видов соединений деревянных заготовок существует огромное количество, поэтому рассказать можно только о некоторых из них, наиболее распространенных.

Одним из самых простых способов нарастить деревянную деталь (брус, бревно, доску), увеличить ее ширину является торцевое соединение. Существует несколько вариантов его реализации. Часто применяют простой и функциональный метод в половину толщины (вполдерева). В зависимости от предполагаемой нагрузки на деталь срез может быть ровным или косым. В отдельных случаях стык укрепляют с помощью фигурных вырезов – замков. Данный тип соединения препятствует растяжению, скручиванию, изгибу. Так сращивают брус между собой с целью удлинения.

Создание объемных рам или деревянных каркасов требует надежных соединений под различными углами. В этом случае рационально использовать соединение типа шип-паз или шип-проушина. Узлы в месте стыка деталей выдерживают нагрузку смещения, изгиба и сжатия. Если конструкции необходима высокая стойкость на разрыв, вырезы делают трапециевидной формы.

Дополнительные связи каркасных изделий, придающие жесткость конструкции, реализуют с помощью Т-образных или крестообразных соединений. Основная нагрузка на стыках – сжатие, смещение и разрыв. В особых случаях конструкцию дополнительно усиливают металлическими уголками, шурупами или гвоздями.

Для соединения досок между собой в коробчатые конструкции под прямым углом удобно использовать специальный ящичный паз. Как понятно из названия, данный способ часто применяют для создания объемных конструкций, в том числе ящиков для мебели. Качественно изготовленный ящичный стык выглядит монолитно, имеет привлекательный вид и выдерживает внушительные нагрузки. При создании деревянной мебели часто используют соединение на шкантах, нагелях и домино (когда паз имеет продолговатую форму, в отличие от круглого шканта).

Шиповое соединение (шип-паз)

Самым простым и одним из самых надежных является соединение шип-паз. Оно широко применяется в столярном деле. Подобным способом собирают в единое целое деревянные детали оконных рам, изготавливают самые различные детали корпусной мебели, листы фанеры. Суть данного способа состоит в том, что на торце одной соединяемой детали делают шип, который вставляется в паз другой детали и фиксируется в нем.

Для работы удобно использовать специальный ламельный фрезер, за неимением такового можно обойтись простым ручным инструментом. Понадобится:

• ручная обушковая пила с мелким зубом;
• электрическая или ручная дрель;
• несколько стамесок разной ширины;
• наждачная бумага;
• измерительный инструмент, угольник и карандаш.

Сначала размечают заготовки. Параметры шипа и паза зависят от параметров деревянных деталей и конфигурации изделия, тем не менее стоит учитывать несколько общих рекомендаций.

Важно! Толщина шипа должна составлять примерно треть толщины детали, ширина – 70-80% ширины, длина должна равняться толщине соединяемой заготовки.

Параметры паза также должны соответствовать этим критериям. В любом случае важно следить за тем, чтобы размеры шипа и паза совпадали. Детали должны соединяться легко, без нажима, но не выпадать под собственным весом. Не должно быть люфтов, щелей и перекоса.

Первым вырезают паз, такая последовательность вызвана тем, что шип гораздо проще подгонять под паз, чем наоборот. С помощью пилы делают пропилы, лишнюю древесину удаляют с помощью дрели, дно паза и стенки выравнивают стамесками.

В большинстве случаев для фиксации деталей достаточно одного лишь столярного клея, обеспечить максимум прочности помогут шурупы или гвозди.

Соединение вполдерева

Достаточно часто в столярном деле используют различные варианты стыков вполдерева (простой или прямой замок). Данный тип сборки деревянных конструкций характеризуется простотой изготовления и высокой надежностью. Различают следующие его разновидности:

• поперечное соединение;
• вполдерева – ласточкин хвост;
• угловое соединение;
• на ус;
• сращивание вполдерева.

Первые два способа применяют для соединения деталей, перекрещивающихся под прямым углом. Особенно популярен ласточкин хвост, в котором форма выреза представляет собой трапецию и боковые стороны идут не под прямым углом. Паз замка слегка расширяется от торца, обеспечивая более надежную фиксацию. Надо отметить, что шиповое соединение тоже может называться ласточкин хвост, если шипы вырезаны в виде трапеций.

Второй и третий способы формируют законченный угол. Сращивание применяют в случае необходимости увеличить длину заготовки.

Как сделать поперечное соединение

Одним из самых простых является поперечное соединение. Оно отличается простотой изготовления, овладеть его премудростями может даже начинающий плотник. Работа выполняется в следующем порядке:

• делается разметка. Соединяемые детали накладывают друг на друга. С помощью линейки прочерчивают линию среза. Рейсмусом наносят разметку по толщине;
• первая деталь зажимается в тиски. Ручной пилой, аккуратно, по линиям делается распил до пометки, оставленной рейсмусом. Заготовка поворачивается. Делается второй пропил;
• заготовку вынимают из тисков. С помощью острой стамески и деревянного молотка-киянки удаляют часть древесины между пропилами;
• обрабатывают вторую деталь;
• плоскости выравнивают с помощью наждачной бумаги или абразивного бруска.

Теперь можно стыковать деревянные заготовки. Соединение должно быть плотным, без люфтов и зазоров. Если изделие будет неразъемным, стыки промазывают столярным клеем, конструкция дополнительно усиливается шурупами.

Формирование углов на ус

Одним из лучших способов создания углов различных объемных изделий является стык на ус. Он позволяет создать монолитную конструкцию, скрыть волокна торца, тем самым обеспечить привлекательный вид. Этот способ подходит для самых разнообразных изделий, но чаще всего применяется для изготовления рамок и деталей корпусной мебели.

Для создания соединения в каждой из деревянных деталей делают пропилы под углом, равным половине угла, под которым встречаются заготовки. Чаще всего этот угол прямой, следовательно, запилы выполняют под 45 градусов, тем не менее угол может варьироваться в широких пределах. Работы выполняют по следующему алгоритму.

Вначале размечают детали. Важно не забывать, что разметка выполняется по длинной стороне, в противном случае можно не угадать с размерами.

На кромках, которые будут соединены, проводят линию под требуемым углом. Комбинированным угольником разметку переносят на каждую сторону заготовки. Затем выполняют распил, для которого лучше использовать электрическую торцовую пилу, но можно работать и ручным инструментом. Работая ножовкой, важно контролировать угол среза, нелишним будет воспользоваться бруском в качестве направляющей.

Готовые детали прикладывают друг к другу, проверяя точность подгонки. Неровности придется сгладить ручным рубанком, довести угол с помощью шлифовальной шкурки. На обе поверхности наносится столярный клей, и с помощью струбцин изделие фиксируется. Дополнительной прочности можно добиться с помощью гвоздиков. Работая молотком, важно контролировать силу удара, чтобы заготовки не сдвинулись.

Особо ответственные соединения усиливают с помощью брусков, которые вклеивают во внутренний угол. Стык, который не будет виден, можно дополнительно укрепить металлическим угольником.

В результате качественно выполненной работы получится идеальный шов. Если же образовалась небольшая щель, то ее можно скрыть, расправив прилегающие волокна древесины с помощью гладкой цилиндрической поверхности. Для этого подойдет стержень обычной отвертки.

Шип в проушину

Угловые и тавровые (пример: Т-образное соединение оконной рамы) пересечения удобно выполнять методом шип-гребень в проушину. В данном случае проушину делают в торце вертикальной детали, пропилы под шип – в горизонтальной ее составляющей.

Работа начинается с разметки проушины. Толщина заготовки делится на три. Тонкой ножовкой делают пропилы на глубину, равную ширине другой заготовки. С помощью стамесок удаляют лишнюю древесину, стенки проушины выравнивают наждачной бумагой.

Размечают вторую заготовку. Ширина шипа должна быть равна ширине первой заготовки, толщина равняться толщине шипа. Пропилы выполняют ручной ножовкой, тщательно контролируют глубину и угол наклона. Лишнее снимают стамеской.

Окончательную доводку по толщине выполняют с помощью наждачной бумаги. Детали должны соединяться с легким усилием и не распадаться под собственным весом.

Шип в гнездо

Более сложным соединением является способ шип в гнездо. Оно требует большего мастерства, но отличается гораздо более высокой надежностью и долговечностью. Сфера использования та же, что и в предыдущем случае, а именно – Т-образные стыки. Отличие данного метода заключается в том, что шип делается в торце вертикальной детали, в теле горизонтальной выпиливается гнездо.

Это одно из самых распространенных мебельных соединений. Различают соединение со сквозным шипом и с глухим. Отличие состоит в том, что в первом случае вырезается сквозное гнездо, во втором прорезь делается на определенную глубину.

Особенности японского столярного соединения

Небывалых высот столярного искусства достигли японские мастера. Используя традиционные техники, комбинируя различные типы соединений, они создают точные и надежные стыки без применения гвоздей и прочего крепежа. Стыковка различных деревянных деталей выполняется исключительно благодаря силе трения.

В основе надежности данных соединений лежит точный срез. Идеально подогнанные линии замков на обеих сопрягаемых деталях позволяют создать соединение с безукоризненной точностью. Сложные конфигурации замков требуют большого опыта, знаний и умения владеть инструментом, но при желании всему этому можно научиться.

Сплачивание досок

Качественная древесина стоит дорого, купить хорошую доску с необходимыми параметрами не всегда возможно, да не всегда и нужно. Чтобы сделать, к примеру, столешницу, вовсе необязательно искать доску шириной в стол, обладая навыками столярного дела, можно создать идеальное деревянное полотно с необходимыми параметрами.

Вариантов сплачивания много. Широко распространена доска с шипом и пазом, так называемая вагонка. Она позволяет создавать ровные деревянные поверхности большой площади. Часто используется упрощенный ее вариант – доска со стыком в четверть.

Сплачивание на гладкую фугу (встык)

Самый простой способ, не требующий дополнительных элементов. Боковые грани досок фугуют, лучше делать это попарно, зажимая обе соседние доски в тиски и одновременно обрабатывая их. Такая обработка создаст точную поверхность, на которой неровности одной доски будут компенсироваться неровностями другой. Обе доски промазывают клеем и фиксируют до полного его застывания.

Сплачивание несущих элементов

Удлинить (нарастить) доску, являющуюся частью несущей конструкции можно несколькими способами. Самый простой и самый надежный – соединение вполдерева с последующей накладкой на место соединения усиливающих планок. Некритичные участки можно усилить с помощью фанеры.

Этот же способ используют и для сочленения досок под различными углами. Точно выполненные разрезы сочленяемых деталей позволяют обойтись и без усиливающих накладок, достаточно закрепить доски в месте стыка шурупами.

Рубка без остатка означает, что уложенные бревна сформируют ровный угол, их концы не будут выступать за пределы строения, отдельная его разновидность – теплый угол. Рубка с остатком, в свою очередь, означает, что по углам здания сформируется переплетение из выступающих торцов. Второй способ более затратный в плане количества материала, но здание лучше сохраняет тепло и более устойчиво.

Существуют различные способы соединения деталей из дерева, умение определить оптимальный для того или иного вида работ позволит значительно разнообразить ассортимент изделий, которые может изготовить мастер. Правильно выбранный способ обеспечит привлекательный внешний вид изделию и гарантирует надежность объемной конструкции.

Способы соединения брусков при столярных работах

Простейшим способом углового соединения является приторцовка на ус. Тщательная подгонка соединяемых плоскостей, хорошая склейка, обязательное применение вспомогательных креплений - деревянных накладок, металлических угольников, сколачивание шпильками, свинчивание шурупами - делает этот способ вполне надежным. Приторцовка на ус может быть значительно усилена применением различных вставных шипов: плоских глухих, круглых глухих, плоских сквозных (рис. 1). По прочности такие соединения не уступают вязке на цельных шипах.

Рис. 1 Угловая вязка брусков: а - приторцовкой на ус; б - с помощью накладок; в - на деревянных шпильках; г-на шурупах; д-на круглых вставных шипах; е - плоским вставным шипом; ж - плоским глухим шипом

Распространенным способом угловых соединений является вязка на одинарный шип (рис. 2). Одинарные шипы можно делать сквозными и глухими. Сквозной одинарный шип прост в изготовлении, более прочен, нежели глухой. Глухой одинарный шип имеет в свою очередь то преимущество, что не требует дополнительных затрат на скрытие видимых частей соединения.

Рис. 2 Угловые соединения одинарным шипом: а - сквозным; б - глухим

Непременным условием высококачественного изготовления шипового соединения является правильная и точная разметка (рис. 3). Разметку производят двухлинейным рейсмусом. Одну из чертилок ставят на расстоянии 1/3, а другую - на 2/3 ширины кромки бруска. Считая базой лицевую пласть, проводят риски на бруске под шип, а на другом бруске - под гнездо или проушину. Разметку гнезда удобно также делать уже по готовому шипу (особенно этот прием удобен при глухой вязке). Брусок с шипом ставят на место будущего гнезда, обводят по контуру карандашом. Затем ставят брусок на заплечик шипа и отмечают глубину отверстия. Глубина гнезда под глухой шип должна быть на 2-3 мм больше длины шипа для плотной пригонки заплечиков и для излишков клея.

Рис. 3 Последовательность изготовления шипового соединения: а - разметка шипа двухлинейным рейсмусом; б - подрезка шипа по контуру; в - запиливание шипа мелкозубой ножовкой; г - разметка гнезда под глухой шип

Режут шип мелкозубой пилой так, чтобы рез проходил около самой риски в сторону увеличения размера шипа. Брусок при пилении нужно хорошо укрепить в тисках. Во время выдалбливания следует следить, чтобы риски остались нетронутыми. После выдалбливания стенки гнезда зачищают стамеской или ножом.

Чтобы получить прочное соединение при одинарном шипе, нужно подгонять шип с натягом 0,1-0,3 мм, т. е. толщина шипа должна быть на 0,1-0,3 мм больше ширины гнезда или проушины. Если пытаться загонять в гнездо более толстый шип, то это неизменно ведет к раскалыванию бруска.

При сборке шипового соединения нельзя ударять киянкой или молотком непосредственно по детали, так как возможны отколы и вмятины. Для этого используют вспомогательный брусок, который кладут на заплечик шипа и легкими ударами по нему загоняют шип в гнездо (рис. 4а). Если шип в результате неточной разметки не имеет плотного прилегания заплечиков, то, не разбирая полностью соединения, можно сделать подрезку, или, как иногда говорят, поднутровку (рис. 4б).

Рис. 4 Приемы и способы крепления одинарного шипа: а - использование вспомогательного бруска при сборке; б - поднутровка; в - закрепление шипа клиньями; е - правильное применение нагелей

Для получения более прочного соединения на сквозной одинарный шип его расклинивают, применяя для этого клинья из твердых пород древесины. Конусность у них делается небольшой, порядка 5-8°. В шип заклинивают обязательно 2 клина, отступив от краев на 5-10 мм, как показано на рисунке 4в. Оба клина забиваются одновременно поочередными легкими ударами, чтобы брусок не дал трещины. После склейки одинарного шипа его при необходимости можно дополнительно укрепить деревянными гвоздями (нагелями). Нагели ставят по диагонали углового соединения. Отверстие для нагеля, расположенное ближе к наружным кромкам соединения, сверлится на расстоянии 1/3 ширины деталей (считая от кромок), а второе отверстие сверлится, отступя от внутренних кромок на 1/4 ширины соединяемых деталей. Как правильно применять нагели, показано на рисунке 4г.

Еще более проста в изготовлении вязка на одинарный шип с зарезкой заплечиков с одной стороны (рис. 5). В этом случае шип делают толщиной, равной 1/2 толщины бруска с шипом. Толщина детали с гнездом должна быть на 1/3 больше толщины детали с шипом. Односторонняя зарезка заплечиков требует почти в 2 раза меньше времени, чем двухсторонняя.

Рис. 5 Одинарный шип с одним заплечиком

На изготовление каркасов пустотелых щитов идут тонкие бруски, для соединения которых рекомендуется применять вязку открытым прямым шипом. В рамке каркаса щита зарезаются гнезда. Гнезда следует делать глубиной не более 1/2 ширины бруска. На брусках решетки зарезают открытые прямые шипы, ширина которых должна быть не менее 1/3 ширины бруска решетки. Этот способ вязки прост в изготовлении и менее трудоемок, чем другие (рис.

Рис. 6 Вязка каркаса щита открытым прямым шипом

Для серединного или углового соединения брусков под прямым или острым углами один к другому чаще всего пользуются вязкой в полдерева (рис. 7). При такой вязке в обеих стыкуемых деталях зарезаются встречные пазы, по глубине равные 1/2 толщины соединяемых брусков. Вязку в полдерева желательно всегда укреплять нагелями. Только в этом случае такое соединение будет достаточно прочным.

Рис. 7 Вязка брусков в полдерева крестом

Плотничное дело. Уроки мастерства. Содержание

Соединение деревянных деталей требует прежде всего умения правильно разметить детали, чтобы они точно и плотно прилегали друг к другу. Необходимо взять себе за правило не делать без разметки даже самых простейших соединений.

Соединение «впритык» (рис. 82) - самое простое и непрочное. Для увеличения его прочности нужно соединяемые концы деталей сделать строго прямоугольными. Торцы следует обработать рубанком, а прямоугольность проверить угольником.

Соединение «внакладку» (рис. 83) применяется для соединения концов двух брусков под углом, причем каждый конец спиливают на половину толщины, если она у них одинакова, или спиливают конец одной, более толстой детали. Детали между собой склеивают и дополнительно крепят шурупами или деревянными нагелями. Это соединение также не очень прочное.

Соединение «в ус» (рис. 84) отличается от соединения «впритык» тем, что сопрягаемые концы деталей срезаются под углом 45°.

Разметку концов лучше всего делать при помощи ярунка. Такое соединение желательно укрепить накладкой из фанеры или металлическим угольником.

Усиленное соединение «в ус» (рис. 85) такое же, как и обычное, но укрепленное с внутренней стороны угла квадратным или треугольным деревянным бруском.

Накладка «вполдерева» (рис 86) удобна при Т-образном соединении двух деталей. Здесь так же, как при соединении «внакладку», либо обрезают обе детали наполовину, если они по толщине одинаковы, либо делают выемку только в толстой детали.

Соединение прямым сквозным шипом (рис. 87) является одним из самых прочных. Здесь, в зависимости от назначения, детали склеивают или крепят нагелями.

Соединение на двух вставных круглых шипах (рис. 88) также очень прочное. Требует точной сверловки отверстий. Ее производят по шаблону, изготовленному из тонкой фанеры или картона, вырезанных по толщине и ширине бруска с просверленными центрами для отверстий. Шаблон накладывают на обе детали и шилом делают разметку.

Срединная вязка одинарным шипом может быть сквозная и глухая в зависимости от назначения. При сквозной гнездо для шипа долбится насквозь. Глухое соединение применяют тогда, когда надо скрыть конец шипа. Сквозные шипы прочнее, так как у них больше площадь склейки.

Срединное соединение круглыми вставными шипами , как и при угловом соединении, требует точной сверловки отверстий.

Перекрестное соединение (рис. 89) осуществляется «вполдерева» при одинаковой толщине деталей или путем образования соответствующей выемки в более толстой детали.

Накладка «вполдерева» лапой обеспечивает большую прочность, чем обыкновенная накладка «вполдерева», т. к. сопрягаемые места делаются с косыми сторонами типа «ласточкин хвост».

Ящичные соединения (рис. 90) бывают с прямыми и косыми шипами типа «ласточкин хвост». Косой шип более трудоемкий, но при этом и более прочный.

Сращивание применяется для получения длинных деталей путем соединения по длине коротких. Наиболее простые способы сращивания - «в ус», «вполдерева», с прямым и вставным круглым шипом.

Нагель представляет собой деревянный стержень, изготовленный из твердых пород древесины. Концы нагеля слегка заостряют, чтобы он легко попадал в отверстие и чтобы при этом клей не стирался краем отверстия, а проникал внутрь.

Диаметры нагеля и отверстия для него должны быть одинаковыми. Желательно выбрать максимально допустимый диаметр нагеля, т. к. в этом случае площадь склейки больше и соединение прочнее. Однако необходимо оставлять достаточную толщину стенок детали.

Отверстия под нагели сверлят после того, как детали собраны и склеены. Исключение составляют соединения на шипах: здесь можно сверлить отверстия до склеивания. При небольшой площади соединения делают один нагель в центре. При достаточной площади, особенно при соединении «внакладку», размещают два нагеля по диагонали.

Иногда, если это необходимо для внешней отделки, наружный конец нагеля слегка утопляют и отверстие зашпаклевывают. Этот способ применим в изделиях, предназначенных под покрытие масляными или эмалевыми красками.

В изделиях, предназначенных под лакировку, отверстия для нагелей сверлят глухими, чтобы лицевая поверхность детали осталась нетронутой.

Основными видами прочного соединения деревянных изделий между собой является их склеивание и крепление склейки вдоль волокон. При соблюдении всех правил склеивания прочность клеевого шва больше, чем сцепление волокон древесины между собой.

Прочность склейки зависит от качества клея, правильного его приготовления, правильных методов склеивания и последующей выдержки склеенных деталей. Непременным условием качественной склейки является применение сухой древесины. Древесину обычно склеивают столярным или казеиновым клеем.

На качество склеивания столярным клеем в немалой степени влияет густота клея. Для твердого дерева требуется более жидкий клей, для мягкого - более густой, т. к. мягкое дерево сильнее его впитывает. Совершенно жидкий клей применяется для заполнения пор древесины при склеивании торцов.

Столярный клей следует наносить на поверхность обоих склеиваемых деталей, это обеспечит большую прочность.

Затем склеиваемые детали, в зависимости от их размеров и расположения, сжимают струбцинами, накладыванием грузов, временно сбивают гвоздями и т. д. Запрессовка деталей не требуется только при склеивании шипов в гнездах, т. к. они сидят там достаточно плотно. Если же шип входит в проушину, то желательно произвести дополнительное сжатие. Подвергать детали дальнейшей обработке можно не менее чем через сутки, когда клей окончательно затвердеет.

Столярный клей хорошо склеивает древесину, но имеет существенный недостаток - интенсивно поглощает влагу. Поэтому склеенные им детали нельзя держать в среде с повышенной влажностью.

Казеиновый клей получил большее распространение благодаря тому, что он дешевле, проще в изготовлении, не боится влаги, по прочности склеивания иногда даже превосходит столярный.

При склеивании казеиновым клеем деталей с продольным направлением волокон можно ограничиться нанесением клея на одну из поверхностей. Если же хотя бы одна из деталей приклеивается торцом, смазывают клеем обе поверхности.

Склеенные поверхности выдерживают 5-10 минут, а затем сдавливают в зависимости от площади склейки в течение 3-6 часов и выдерживают еще сутки. Казеиновый клей не следует наносить слишком толстым слоем, т. к., выжимаясь, он образует корки, которые достаточно сложно снять при шлифовании. Если клей все же выдавился, излишек необходимо сразу же снять влажной тряпкой.

Если, помимо склеивания, детали скрепляют гвоздями или шурупами, то запрессовка необязательна.

Прежде чем наносить клей, необходимо подготовить склеиваемые поверхности. Подготовка состоит в хорошей подгонке друг к другу плоскостей соединения и придании им шероховатости при помощи рашпиля: шероховатые поверхности лучше склеиваются.

Обязательное условие хорошего склеивания - чистота поверхностей. На них не должно быть пыли, грязи, жировых или масляных пятен. Немалое значение для прочности склеивания имеет толщина клеевого слоя. Соединение будет непрочным как при слишком толстом слое клея, так и при слишком тонком. Поэтому клей надо наносить тонким, но плотным и равномерным слоем.

При всей кажущейся простоте скрепления деталей при помощи гвоздей, шурупов или болтов эти операции требуют соблюдения определенных правил, выполнение которых обеспечивает прочность соединений. Большое значение имеет также правильный подбор гвоздей, шурупов и болтов по длине и толщине.

Чем длиннее и толще гвоздь или шуруп, тем большую площадь соприкосновения с древесиной он имеет и тем соответственно будет выше прочность ее крепления. Поэтому длину гвоздя или шурупа подбирают так, чтобы она была меньше общей толщины соединяемых деталей на 3-5 мм. Сами гвозди и шурупы должны быть как можно толще, насколько это допускает ширина детали и расположение гвоздя или шурупа от краев.

Следует иметь в виду, что хорошо держит детали гвоздь, забитый поперек волокон; гвоздь, вколоченный в торец, держит намного слабее. То же относится и к шурупам.

Если детали из твердой древесины необходимо скрепить тонкими гвоздями или близко от края, то предварительно высверливают отверстие диаметром меньше толщины гвоздя.

Следует помнить, что несколько близко расположенных гвоздей, забитых в один слой древесины, могут расколоть деталь. То же самое может получиться и при вбивании гвоздя слишком близко от торца, особенно если гвоздь толстый, а детали тонкие.

При скреплении деталей разной толщины прибивают всегда тонкую деталь к толстой, а не наоборот. Длина гвоздей должна быть в 2-4 раза больше, чем толщина тонкой детали.

Соединения при помощи шурупов более прочны, чем соединения гвоздями. Благодаря винтовой нарезке поверхность соприкосновения шурупа с древесиной больше. Кроме того, между шурупом и древесиной образуется большое трение и механическое сопротивление обратному движению шурупа.

Сначала карандашом или шилом намечают места, куда нужно ввернуть шурупы. Затем высверливают отверстие диаметром, немного меньшим цилиндрической части шурупа и на половину его длины. Для мелких шурупов отверстие можно проколоть шилом. Ввинчивать шурупы в целое дерево без накалывания отверстий гораздо труднее, к тому же при этом можно расколоть деталь.

Конец шурупа вставляют в отверстие, придерживая его пальцами левой руки и слегка вгоняют молотком, следя, чтобы он встал вертикально. Затем шуруп ввинчивают отверткой до упора головки в поверхность. Шлиц головки устанавливают параллельно волокнам дерева.

При ввинчивании в ряд нескольких шурупов желательно, чтобы их шлицы были направлены по одной прямой или были параллельны друг другу.

Прочность соединения гвоздями или шурупами зависит также от твердости древесины. Чем тверже древесина, тем прочнее сидят в ней гвозди и шурупы.

Наиболее прочный вид соединения, не зависящий ни от направления волокон, ни от твердости древесины, получается при использовании болтов с гайками.

Отверстия для болтов должны быть равны их диаметру. Длину болта подбирают так, чтобы выходящая за пределы детали часть была чуть больше толщины гайки. Под головки болтов и гаек подкладывают шайбы, чтобы предохранить древесину от вмятин.

Стропильная система – самый сложный и один из наиболее ответственных элементов дома, от правильности ее строительства во многом зависит комфортность и время эксплуатации строения. Расчет и проектирование стропильной системы должен делаться только опытными строителями или инженерами со специальной подготовкой.

Спроектировать деревянную стропильную систему намного сложнее, чем любые металлические конструкции. Почему? В природе не существует двух досок с абсолютно одинаковыми показателями прочности, на этот параметр влияет очень много факторов.

Металл имеет одинаковые свойства, которые зависят только от марки стали. Расчеты будут точными, ошибка минимальная. С деревом все намного сложнее. Для того чтобы минимизировать риски разрушения системы, нужно давать большой запас по прочности. Большинство решений принимается непосредственно строителями на месте после оценки состояния пиломатериалов и с учетом особенностей конструкции. Очень важен практический опыт.

Почему нужно сращивать стропила

Есть несколько причин, по которым требуется сращивать стропила.

1. Длина крыши превышает стандартную длину пиломатериалов . Стандартная длина досок не превышает шести метров. Если скат имеет большие размеры, то доски придется удлинять.
2. Во время строительства остается много хороших досок длиной 3–4 м . Чтобы понизить сметную стоимость здания и уменьшить количество непродуктивных отходов, для изготовления стропил можно использовать эти куски, предварительно срастив их.

Важно. Нужно помнить, что прочность сращенных стропил всегда ниже, чем целых. Нужно стараться, чтобы место сращивания располагалось как можно ближе к вертикальным упорам.

Способы сращивания

Существует несколько способов сращивания, однозначно лучшего или худшего нет. Мастера принимают решения с учетом своих навыков и конкретного места размещения стыка.

Таблица. Способы сращивания стропил.

В этой статье мы рассмотрим два наиболее простых и надежных метода сращивания: встык и внахлест. Косой прируб трогать нет смысла, его почти не используют из-за большого количества недостатков.

Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил

Неумелое сращивание стропил по длине может не только резко понизить их устойчивость к изгибающим нагрузкам, но и стать причиной полного разрушения конструкции. Последствия такой ситуации очень печальные. Строительные правила предусматривают определенные закономерности во время выбора размеров крепежа, мест его установки и длины накладок. Данные взяты с учетом многолетнего практического опыта.

Сращенные стропила будут намного прочнее, если для их соединения использовать не гвозди, а металлические шпильки. Инструкция поможет сделать самостоятельный расчет соединения. Достоинство метода – универсальность, с его помощью можно решать проблемы не только с удлинением стропил, но и с наращиванием иных элементов кровли. Специализированные компании выполнили черновые расчеты и собрали данные в таблицу, но в ней указываются только минимально допустимые параметры.

1. Диаметр и длина шпилек . В любых случаях диаметр шпилек должен быть ≥ 8 мм. Более тонкие не обладают достаточной прочностью, использовать их не рекомендуется. Почему? В металлических соединениях диаметр шпилек рассчитывается на усилия растяжения. Во время стягивания металлические поверхности настолько сильно прижимаются между собой, что удерживаются за счет силы трения. В деревянных конструкциях шпилька работает на изгиб. Отдельные доски нельзя стянуть с большим усилием, шайбы проваливаются в доску. Кроме того, во время изменения показателей относительной влажности доски изменяют толщину, за счет этого уменьшается усилие стягивания. Шпильки, работающие на изгиб, должны иметь большой размер. Конкретный диаметр шпильки нужно определять по формуле d ш = 0,25×S , где S – толщина доски. К примеру, для доски толщиной 40 мм диаметр шпильки должен быть 10 мм. Хотя это все довольно относительно, нужно иметь в виду конкретные нагрузки, а они зависят от многих факторов.

   

2. Длина нахлеста досок . Этот параметр всегда должен быть в четыре раза больше ширины досок. Если ширина стропил 30 см, то длина нахлеста не может быть менее 1,2 м. Мы уже упоминали, что конкретное решение принимается мастером с учетом состояния пиломатериалов, угла наклона стропил, расстояния между ними, веса кровельных материалов и климатической зоны расположения здания. Все эти параметры оказывают большое влияние на устойчивость стропильной системы.

   

3. Расстояние между отверстиями для шпилек . Крепеж рекомендуется фиксировать на удалении не менее семи диаметров шпилек, от края доски расстояние должно быть не менее трех диаметров. Это минимальные показатели, на практике рекомендуется их увеличивать. Но все зависит от ширины доски. Нельзя за счет увеличения расстояния от края слишком уменьшать расстояние между рядами шпилек.

   

   

4. Количество стягивающих шпилек . Есть довольно сложные формулы, но на практике ими не пользуются. Мастера устанавливают два ряда шпилек с учетом расстояния между ними, отверстия располагаются в шахматном порядке.

Практический совет. Для увеличения прочности сращиваемой стропилины на изгиб отверстия шпилек не должны располагаться на одной линии, нужно смещать их не менее чем на один диаметр.

Сращивание встык досками

Работы намного удобнее делать на земле, подготовьте ровную площадку. На землю подложите бруски – стропилины придется подрезать, нужен просвет для дисковой пилы. Перед сращиванием точно узнайте длину стропилин. Замерять ее нужно на строении, используйте любые тонкие длинные доски, веревку или строительную рулетку. Если появится ошибка в несколько сантиметров – не проблема. Во время соединения стропильных ног на крыше эта ошибка без проблем устраняется.

Шаг 1. Положите одну доску на бруски, ровно под прямым углом отрежьте торец. Отрезать лучше ручной электрической циркульной пилой.

Важно. Соблюдайте правила техники безопасности, это высокооборотный и очень травмоопасный инструмент. Никогда не демонтируйте заводские средства защиты дисковой пилы, не отключайте электрические реле перегрузки.

Доски для стропил довольно тяжелые, во время отрезания придайте им такое положение, чтобы они не зажимали полотно пилы или преждевременно не разламывались во время дорезания. Таким же способом подготовьте и вторую доску. Обращайте внимание, чтобы срез был только под прямым углом. Торцы сращиваемых досок должны плотно прилегать друг к другу по всей поверхности, это нужно для увеличения прочности сращенной стропилины. Дело в том, что даже при ослаблении соединения шпилек торцы во время изгиба будут упираться друг в друга по всей длине среза и держать нагрузку . Шпильки и накладные доски будут удерживать конструкцию лишь от расползания по длине.

Шаг 2. Установите рядом две подготовленные доски для стропилины. Заготовьте доску для накладки. Мы уже упоминали, что ее длина должна быть примерно в четыре раза больше ширины доски. Если скаты крыши имеют небольшой уклон, расстояние между стропилами большое, а крыша будет утепляться минеральной ватой, то нагрузки на изгиб значительно возрастают. Соответственно, длину доски для сращивания надо увеличивать.

Шаг 3. Положите накладку на две рядом лежащие доски для сращивания. Довольно часто толщина и ширина досок даже из одной партии отличаются на несколько миллиметров. Если у вас такой случай, то ровняйте доски с той стороны, к которой будет прибиваться обрешетка.

Практический совет. Наука о сопротивлении материалов говорит, что чем тоньше материал, тем больше его сопротивление на изгиб по тонкой плоскости. Это значит что, к примеру, пять рядом поставленных досок на ребро толщиной 1 см каждая выдерживают значительно большую нагрузку, чем одна доска толщиной 5 см. Вывод – для сращивания совсем необязательно резать толстые дорогостоящие материалы, можно использовать несколько тонких отрезков нужной длины. Таких кусков на любой стройке достаточно.

Шаг 4. В шахматном порядке и на нормируемых расстояниях просверлите отверстия под шпильки. Для того чтобы во время высверливания отверстий отдельные элементы не смещались, нужно их временно между собой закрепить. Используйте в этих целях длинные и тонкие саморезы, сколачивать гвоздями не рекомендуется. Они разрезают или разрывают волокна древесины, прочность доски немного уменьшается. Саморезы не режут волокна, а раздвигают их в стороны, после выкручивания доски почти полностью восстанавливают свои первоначальные характеристики прочности.

Шаг 5. Высверлите отверстия, не располагайте их на одной линии, а то доски могут треснуть во время эксплуатации.

Можно встретить рекомендации после высверливания отверстий разъединять доски и укладывать между ними джут для исключения появления мостиков холода. Это не только напрасный труд, но и вредный. Почему? Во-первых, никакие мостики холода в местах сращивания не возникают, наоборот, они имеют самую большую толщину и, соответственно, самую низкую теплопроводность. Но даже если они появятся, то никаких негативных последствий не будет, это стропильная система крыши, а не комнатное окно или дверь. Во-вторых, джут уменьшает усилие трения между элементами сращивания, а это очень негативно сказывается на их прочности. В-третьих, если на материал попадает конденсат, что весьма вероятно, то удаляться из него влага будет очень долго. К каким последствиям приводит длительный контакт деревянных конструкций с влагой рассказывать нет необходимости.

Шаг 6. Вставьте в подготовленные отверстия шпильки, оденьте с двух сторон шайбы и прочно стяните гайками. Рекомендуется стягивать до тех пор, пока шайбы не вдавятся в дерево. Лишнюю длину шпилек можно отрезать круглошлифовальной машинкой с диском по металлу.

Аналогичным образом сращиваются все остальные стропилины.

Сращивание внахлест

Это соединение делать проще, но при одном условии – позволяет суммарная длина двух досок, она должна быть больше длины стропильной ноги на величину нахлеста.

Если у вас пиломатериалы низкого качества, то перед началом работ рекомендуется их разложить на ровной поверхности и сделать ревизию. Для длинных участков сращенных стропил выбирать ровные, а для отрезков использовать кривые. Хотя для стропильной системы настоятельно рекомендуется покупать только качественные материалы, это не тот архитектурный элемент здания, на котором можно экономить.

Шаг 1. Выберите доски и положите их на возвышенность из брусьев. Если есть желание, то можно выровнять торцы при помощи циркулярной пилы, нет желания – не ровняйте. Состояние торцов никак не влияет на прочность сращивания внахлест.

Шаг 2. Положите доски друг на друга, подгоните длину стыка и общий размер стропилины.

Практический совет. Доски должны лежать друг на друге строго параллельно. В связи с тем, что верхняя приподнимается над нижней на толщину материала, под ней и брусками следует класть подставки из отрезков. Толщина отрезков должна равняться толщине нижней доски.

Шаг 3. Выровняйте доски по одной из граней и саморезами временно скрепите их. Высверлите отверстия, ставьте шпильки, шайбы и затяните гайки.

Сращивание встык фанерой

Один из способов сращивания стропилин, помогает экономить доски и рационально использовать отходы различных пиломатериалов. В данном случае применяются обрезки листовой фанеры толщиной один сантиметр.

Шаг 1. Ровно уложите доски стропилины на площадке, сомкните торцы, обратите внимание на параллельность боковых граней. Доски должны быть предельно одинаковыми по толщине, торцы обрезаны ровно под прямым углом.

Шаг 2. Кисточкой обильно намажьте поверхность клеем ПВА.

Шаг 3. Уложите подготовленный кусок фанеры на место сращивания, прочно прижмите его струбцинами. Во время фиксации следите, чтобы фанера не сдвинулась со своего первоначального места.

Шаг 4. Длинными прочными саморезами в шахматном порядке прикрутите фанеру к доскам. Длина саморезов должна быть на 1–2 короче общей толщины досок и фанеры, их концы не могут выходить с обратной стороны. Под саморезы обязательно подкладывайте шайбы большого диаметра. Перед закручиванием саморезов просверлите в стропилине отверстия. Их диаметр должен быть на 2–3 мм меньше диаметра резьбовой части метиза.

Шаг 5. Переверните доску обратной стороной вверх, подложите под концы подставки, они не должны висеть в воздухе. Аккуратно по очереди снимите все установленные струбцины.

Шаг 6. Намажьте поверхности клеем и положите на них вторую заготовку из фанеры. Опять зажмите ее струбцинами.

Шаг 7. С большим усилием закрутите саморезы.

Важно. Во время закручивания саморезов обращайте внимание, чтобы они не располагались друг против друга. Смещение должно быть не менее трех сантиметров.

Шаг 8. Снимите струбцины. Для усиления узла сращивания стяните его сквозными шпильками. Размещать их следует таким же образом, как и при обыкновенном сращивании встык.

Практический совет. Отверстия под шпильки должны быть на 0,5–1,0 мм меньше диаметра шпильки. Бывают случаи, что точно подобрать диаметр сверла по дереву невозможно. Тогда рекомендуется использовать сверло немного меньшего диаметра, пусть шпилька заходит с достаточно большим усилием.

Во время ее забивания от сильных ударов молотка первые несколько витков резьбы сминаются, что очень усложняет накручивание гайки. Чтобы избежать проблем, перед забиванием шпильки наживите гайки, теперь пусть резьба на торце заминается, она больше не нужна. Перед установкой стропилины на место проверьте, высох ли клей. При хорошей погоде для его полного застывания нужно примерно 24 часа.

Последний штрих — нанесение клея

Важно. Если во время сращивания стропил по длине досками гайки закручивались до тех пор, пока шайба не утапливалась в древесины, то с фанерой так поступать нельзя. Внимательно контролируйте силу прижатия, не допускайте повреждения шпона фанеры.

Как правильно забивать гвозди в стропилину при сращивании

Не всегда есть возможность и необходимость сращивать отдельные элементы стропил с помощью шпилек, иногда это проще сделать обыкновенными гладкими гвоздями. Но нужно уметь их правильно забивать, в противном случае со временем усилие сжатия досок значительно уменьшится. Длина гвоздя должна на 2,5–3 см превышать толщину стропилины в месте соединения.

Как правильно вколачивать гвозди для соединения нагруженных или ответственных деревянных конструкций?

Шаг 1. Под небольшим углом вбейте гвоздь в доски, но не до конца. Нужно, чтобы острие выступило с обратной стороны примерно на один сантиметр.

Шаг 2. С обратной стороны стропилины согните молотком гвоздь под прямым углом.

Шаг 3. Забейте гвоздь еще примерно на один сантиметр. Опять согните конец, угол сгиба уже должен быть намного меньше 90°. Чем больше вы его согнете, тем надежнее будет окончательная фиксация.

Шаг 4. Теперь можно вбивать шляпку гвоздя до самого конца. С обратной стороны сгибайте выступающую часть до тех пор, пока острый конец полностью не войдет в доску. Помните, что место выхода тела гвоздя и место забивания его острия не должны лежать на одной линии.

Такая технология полностью исключает самостоятельное ослабление силы прижатия.

Уже упоминалось, что прочность стропилины на изгиб в месте сращивания всегда меньше, чем у целого элемента. По возможности старайтесь располагать этот узел как можно ближе к коньку, мауэрлату или различным распоркам . Такие предосторожности минимизируют риски механического разрушения стропильной ноги. Если такая возможность по тем или иным причинам отсутствует, то не рекомендуется размещать место упора под сращиванием на расстоянии больше 15% длины ноги от любого конца.

Никогда не используйте для соединения черные саморезы . Этот металл имеет два существенных недостатка. Первый – он быстро окисляется и теряет первоначальную прочность. Второй – технология изготовления таких саморезов предполагает закаливание. Каленые саморезы при превышении допустимой нагрузки не вытягиваются, а лопаются. Во время эксплуатации кровли относительная влажность деревянных конструкций меняется, соответственно, колеблется и толщина досок. А это может существенно увеличивать усилие растягивания самореза, он не выдержит и треснет.

Не переусердствуйте с количеством метизов . Если их слишком много, то отверстия значительно уменьшат прочность соединяемых деталей, в результате вы получите обратный эффект, наращивание не усилится, а ослабнет.

Видео – Сращивание стропил по длине

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)

Дерево широко используется в различных областях хозяйственно-бытовой деятельности человека. Особенно широко деревянные конструкции применяются при строительстве. Однако любые деревянные конструкции состоят из отдельных деталей, которые необходимо тем или иным способом соединить воедино.

Существует несколько видов соединений. Но нужно усвоить одно правило: прежде, чем приступать к работе, нужно тщательно разметить будущие запилы и всегда следовать разметке. В конечном изделии детали должны прилегать точно и плотно.

Способы соединения досок и брусков небольшой длины: 1 — «впритык» (встык); 2 — «в паз и гребень»; 3 — «на ус»; 4, 6 — «зубчатое» клеевое; 5 — «вполдерева»; 7 — «на рейку»; 8 — «прямым замком» накладным; 9 — «косым замком» накладным; 10 — «прямым» и «косым» натяжными замками.

Наиболее простым и сравнительно непрочным является соединение «впритык». Для этого соединения концы скрепляемых деталей делают четко прямоугольными, а торцы обрабатывают рубанком.

Соединение «в ус» похоже на соединение «впритык», но здесь концы деталей скашивают под углом в 45о. Для точной разметки применяют приспособление называемое ярунок. Такое соединение укрепляют фанерной накладкой или металлическим угольником. Усиливают соединение «в ус» креплением с внутренней стороны квадратного или треугольного бруса.

К более прочным соединениям относят соединения «в накладку» путем выполнения спилов. Если соединяемые детали одинаковой толщины, то спилы производят на обеих деталях на половину их толщины. В случае, когда одна деталь толще другой, то спил производят только в более толстой детали. Для усиления прочности детали склеивают и дополнительно скрепляют деревянными нагелями либо шурупами.

При необходимости получить Т-образное соединение применяют накладку «вполдерева». В этом случае обрезают обе детали, если они одинаковой толщины, или спиливают более толстую деталь при различной толщине скрепляемых элементов.

Самым прочными соединениями дошедшими до нынешнего времени из глубокой древности остаются соединения сквозными шипами, на двух вставных круглых шипах и способом срединной вязки одинарным шипом. Детали, соединенные прямым сквозным шипом дополнительно крепят нагелями и склеивают. Чтобы выполнить соединение на двух круглых вставных шипах, применяют шаблонную накладку из фанеры или плотного картона для точного сверления отверстий под шипы. Срединная вязка одинарным шипом бывает глухой, если нужно скрыть конец шипа на лицевой стороне, и сквозной, которая гораздо прочнее глухой.

Для ящичных соединений применяют шиповые соединения с прямыми и косыми («ласточкин хвост») шипами. Несмотря на более высокую трудоемкость, соединение косыми шипами более прочное и надежное.

Для надежности все соединения могут быть укреплены нагелями, склеиванием, гвоздями, шурупами, болтами и комбинацией этих приемов упрочнения стыковок.

Нагеля изготавливают в виде деревянного стержня со слегка заостренными концами из твердых пород древесины. Если изделие впоследствии будет покрываться красками или лакироваться, то наружный конец нагеля утапливают и зашпаклевывают либо сверлят глухое отверстие под нагель.

Перед склеиванием детали тщательно высушивают, поверхность очищают от грязи, жировых и масляных пятен, пыли и рашпилем придают шероховатость для лучшего сцепления. Причем детали из твердых пород дерева клеят более жидким составом, а мягкое дерево – более густым потому, что оно гораздо лучше впитывает влагу. Склеиваемые поверхности необходимо тщательно промазать клеем, что значительно повысить прочность соединения. Слой клея не должен быть слишком толстым или слишком тонким. Это значительно ухудшит качество соединения. Клей наносится равномерным, плотным, без разрывов слоем. Для надежного склеивания изделие нужно выдержать не менее суток, прежде чем подвергать дальнейшей обработке.

Для склеивания применяют столярный либо казеиновый клей. Столярный клей не водостойкий и при повышенной влажности готовые изделия могут расклеиться. Поэтому рекомендуется применять казеиновый клей, лишенный этого недостатка. К тому же казеиновый клей несколько дешевле, а по прочности склеивания немного превосходит столярный.

Для достижения особой прочности стыки деревянных конструкций укрепляют гвоздями, шурупами и болтами. Длину гвоздя или шурупа подбирают на 3 – 5 мм короче общей толщины соединяемых деталей, а при соединении деталей различной толщины длина крепежных метизов должна быть в 2 – 4 раза больше толщины самой тонкой детали.

Следует учитывать, что шурупы и гвозди, ввинченные или забитые поперек волокон, лучше держат детали.

Часть болта, которая выходит за пределы соединяемых деталей, должна быть чуть больше толщины гайки. Под головки болтов подкладывают шайбы, чтобы предохранить древесину от смятия. Шлицы головок шурупов располагают параллельно древесным волокнам. Шлицы всех шурупов желательно расположить на одной прямой или параллельно друг другу. Перед ввинчиванием тонких шурупов или вбиванием тонких гвоздей рекомендуется сделать сигнальные отверстия с меньшим диаметром.

Наиболее прочными считаются соединения шурупами. Нужно быть внимательным, чтобы не допустить раскола дерева. С этой целью не следует вбивать и ввинчивать шурупы и гвозди близко к кромке и друг к другу.