Основные виды столярно-плотницких соединений и креплений

Угловая врубка

Этот тип соединения можно отнести к угловым типам креплений, т. к. детали находятся друг относительно друга под определенным углом. В зависимости от величины угла различают два типа такого соединения, которые в одинаковой степени перпендикулярно направлены на действующую силу соединения — сжатие.

Первый из них используется только тогда, когда угол между деталями не превышает 45°. Сначала вытесывают древесину со вставной деталью, а затем подгоняют под нее поверхность основания.

Угловая врубка. I тип

Второй тип соединения требует угла не меньше 45° между соединяющимися деталями. Врубка здесь делается несколько иначе, чем при первом типе, и состоит из двух плоскостей, расположенных под разным наклоном к первоначальной поверхности основания.

Угловая врубка. II тип

Соединение встык по длине

Если повнимательнее присмотреться к массивной старинной мебели или дверям, то в глаза бросается красивая и равномерная текстура: изделие кажется вырезанным из одного большого куска дерева. Только при ближайшем рассмотрении можно выделить отдельные дощечки, которые и составляют общую поверхность.

Раньше мебель не изготавливали, как это делается сегодня, из толстых досок. Просто столяры были искуснее. Из множества тонких дощечек они могли сделать большую панель с идеально гладкой поверхностью. Хотя известно, что дерево живет своей довольной бурной жизнью, даже когда оно больше не соединено корнями с землей. Оно подвергается воздействию температуры и влажности, а также механическим, нагрузкам, в результате чего может неожиданно проявить свой «характер».

Техника соединения дощечек так, чтобы они долго оставались ровными и гладкими, называется соединением встык по длине.

Нужно внимательно рассмотреть каждую дощечку и сравнить ее текстуру с текстурой соседних деталей: древесные волокна каждой детали должны проходить в обратном направлении по сравнению с волокнами соседних дощечек. Так одна доска «запирает» другую.

Характер текстуры зависит от того, из какой части ствола вырезана доска — из средней или крайней. Доски можно разложить по-разному: в одном случае так, что поверхность будет казаться срезом одного ствола, в другом, перемешав доски, создать необычный узор.

Но в любом случае при подгонке доски должны располагаться друг против друга так, чтобы получался волнистый узор. Поэтому достичь эффекта «целого дерева» и при этом «запереть» дерево очень непросто. Ведь видны попеременно то лицевая (обращенная к сердцевине дерева), то изнаночная (обращенная к коре) сторона досок.

Чтобы доски по длине плотно прилегали друг к другу, края должны быть абсолютно прямыми. Нужно вертикально закрепить доску между двумя направляющими досками и обработать поверхность рубанком. Обрабатывайте древесину сразу, не откладывая, — при изменении влажности воздуха она может снова деформироваться.

По столешнице, собранной из досок, раньше судили о мастерстве столяра. Умение соединять доски встык по длине может пригодиться и сегодня. Мы покажем и расскажем, как это делается.

Маркирование и склеивание

Сплачивание досок

Ящики и составные части макетных корпусов производят из раздельных элементов древесины. В данном случае применяются такие виды соединений как сращивание, сплачивание или вязка. Сплачиванием можно назвать стыковку досок по их параметрам: толщина или ширина, у которых волокна древесного материала расположены параллельно. Метод сплачивания в основном применяется для создания громоздких строений.

Для производства цельных лесозаготовок из индивидуальных компонентов используют гвозди, шурупы, клей, нагели, а при сплачивании разъемных заготовок применяют шины и клинья. Часто встречающимся приемом сплачивания считается слияние элементов схлестыванием встык кромками либо пластями. Чем тоньше доска в процессе сплачивания, тем меньше вероятность деформации материала.

В процессе сплачивания важно принимать во внимание размещение годичных слоев на древесине. В сравнении с лесозаготовками, которые соединены кромками, заготовки сплаченные встык пластями значительно устойчивее и буквально не поддаются деформации. Для разъемных корпусов древесный материал сплачивают так, чтобы годичные кольца располагались выпуклой частью к плоскости разъема, а для строения разъемных ящичков маленького размера – в обратном порядке

Сплачивание, выполненное стыковкой доски в фалец и в шпунт, не обеспечит крепкой сбитой линии шва. Данный вид стыкования применяют для выпуска товара без адгезии, применяемый в условиях высокой влажности

Для разъемных корпусов древесный материал сплачивают так, чтобы годичные кольца располагались выпуклой частью к плоскости разъема, а для строения разъемных ящичков маленького размера – в обратном порядке. Сплачивание, выполненное стыковкой доски в фалец и в шпунт, не обеспечит крепкой сбитой линии шва. Данный вид стыкования применяют для выпуска товара без адгезии, применяемый в условиях высокой влажности.

Виды сплачивания:

1. Сплачивание на гладкую фугу. Доски предварительно фугуют, стыкуют, смазывают клеем, закрепляют фиксаторами до высыхания;
2. Сплачивание с внедрением добавочных связей. Доски предварительно выравнивают, во фронтонах высверливаются проколы для шпилек. Вбивают скобы для увеличения долговечности;
3. Сплачивание несущих составляющих. Стыковка досок в половину дерева с накладной частью на площадь стыковки усиливающих планок.

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.

Подготовка всего необходимого

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

Отрезается торец доски

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.

Две доски устанавливаются рядом

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.

Обрезка доски для сращивания

Накладка уложена на доски

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.

Доски стягиваются саморезами

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.

Джут укладывать не стоит

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.

Лишняя длина шпилек отрезается

Аналогичным образом сращиваются все остальные стропилины.

Угловое соединение

Такой тип креплений чаще всего используется в креплении оконных, дверных блоков и парниковых рам.

Угловое соединение отличается от других тем, что сплачиваемые детали располагаются по отношению друг к другу под углом в 90°. В зависимости от использованных креплений все угловые соединения разделяются на соединения на шип и на соединения на ус.

Угловые соединения на шип имеют несколько разновидностей. Сквозное соединение на шип может в своей конструкции использовать от 1 до 3 шипов, причем с увеличением количества шипов увеличивается и прочность крепления.

Угловое сквозное соединение на шип

Несквозное соединение отличается от сквозного тем, что шиповое крепление происходит в середине деталей и внешне остается незаметным. В этом случае внутри заготовок проделайте небольшие углубления под шипы, которые будут немного глубже, чем сами шипы, чтобы оставалось место и для клея.

Угловое несквозное соединение на шип

Угловые соединения на ус отличаются тем, что стороны деталей, соединяющихся между собой, срезаны под углом в 45°. Так же, как и соединения на шип, крепления на ус могут быть сквозными, при котором видно сплачивание, и несквозными, когда само крепление зафиксировано внутри деталей.

Сквозное соединение на ус может укрепляться как одним шипом, так и тремя. Принцип крепления здесь остается тем же, что и при угловом несквозном на шип.

Угловое сквозное соединение на ус

При несквозном соединении на ус разглядеть положение шипа невозможно. Здесь в равной степени могут использоваться как круглые шипы, так и плоские — крепление от этого ни в коей мере не ослабеет. Только при выборке древесины под шипы обязательно сделайте гнезда немного больше, чем сами шипы, чтобы потом заготовки легко соединились между собой.

Угловое несквозное соединение на ус

При строительстве дома и возведении крыши вам потребуется освоить еще два типа соединения: угловая врубка и врубка в лапу.

Способы соединения элементов путем сращивания

Метод сращивания

Сращивание или наращивание вдоль волокон дерева сравнительно коротких деталей может осуществляться различными способами:

• Впритык, но в этом случае плоские поверхности соединяются непосредственно торцами, срезанными под углом 90 градусов или косым углом.
• Накладкой вполдерева – такое соединение называется сращиванием врубкой, при нем усилия передаются посредством упора поверхностей.
• Прямой накладкой с упором в тупой угол.
• Косой накладкой с упором в шип – косое соединение обеспечивается срезанием торцевых сторон под острым углом.
• Круглыми шипами, в зависимости от конструкции они могут быть разного диаметра, выдолбленными или вставными.
• Плоскими шипами – такой способ соединения считается прочным, особенно когда применяются сквозные шипы.
• Косыми шипами – они имеют трапециевидную форму и называются «ласточкин хвост».
• Зубчатыми шипами, обеспечивающими большую плоскость для склеивания.
• Клиновидным замком, когда на одном элементе вырезается паз, а на другом соответствующий выступ.

Для усиления прочности конструкции любой способ легко усложнить шипами или стыками, например, ступенчатыми. Дополнительными столярными скрепляющими факторами служат шурупы, гвозди, металлические хомуты, а также клей.

Соединения на растянутых связях

Рис. 69. Соединения на растянутых связяхК растянутым связям относятся: гвозди и винты, работающие на выдергивание; скобы, хомуты; накладки, планки, прокладки из листовой стали, из КАСТ-В и из фанеры; расчетные болты и тяжи, стяжные болты (могут выполняться из СВАМ). Стальные связи должны защищаться от коррозии.

Гвозди, работающие на выдергивание, учитываются только при расчете второстепенных элементов (подшивка потолка, укладка пола, настила и др.), а также в конструкциях, где гвозди одновременно работают на сдвиг при забивке их поперек волокон древесины (рис. 69, а).

Расстановка гвоздей производится по правилам для гвоздей, работающих на сдвиг.

Винты (глухари, шурупы) (рис. 69, б) могут применяться для крепления в ответственных местах. При расстановке принимается s₁ = 10d, s₂ = s₃ = 5d.

Расчетная несущая способность гвоздя или винта

где R_вд — расчетное сопротивление выдергиванию (для гвоздя из сухой древесины — 0,3 МПа; из сырой — 0,1 МПа; для винта — 1 МПа); l₁ — расчетная длина защемленной части.

Скобы выполняются из круглой стали d = 12…18 мм и применяются в нерасчетных соединениях при сплачивании составной балки (рис. 69, в) или при вязке узла (рис. 69, г).

Хомуты охватывают присоединяемый элемент и при помощи болтов и гаек подтягивают его к другому (рис. 69, д). Выполняются хомуты из круглой или полосовой стали с подкладками, обеспечивающими допустимую площадь смятия элемента.

На рис. 69, е показан пример решения опорного узла фермы с применением натяжных гнутых хомутов.

Накладки (планки) применяются, в основном, как крепления растянутых элементов. Они крепятся винтами и глухими нагелями. В последнее время роль этих креплений в деревянных и пластмассовых конструкциях возросла, так как появились различные системы сквозных конструкций, основанных на применении полосовой стали и листовых высокопрочных материалов КАСТ-В, ФБС, ДСП-Б в растянутых креплениях стыков и в узловых соединениях решеток ферм с поясами. Расчет накладок в соединении рассмотрен выше.

Расчетные болты и тяжи, работающие на растяжение, применяются в подвесках, анкерах, в растянутых элементах ферм, затяжках арок и сводов и т. п.

Болты имеют на одном конце нарезку, а на другом — головку. Тяжи имеют нарезку с обоих концов, а также могут иметь на одном или обоих концах петли. Применение петель дает положительный эффект, так как оно не вызывает ослабления соединяемых стержней. Недостатком его является отсутствие напряжения в соединении, которое в случае необходимости производится при помощи особого натяжного устройства.

При наличии нарезки хотя бы на одном конце тяжа сечение его определяют по площади нетто. Стальные растянутые элементы проверяют по формуле

где R_p — расчетное сопротивление растяжению прокатной стали соответствующей марки при проверке по ненарезанной части, а при проверке сечения по нарезке — с введением поправочного коэффициента 0,8; при расчете двойных и тройных тяжей и болтов в обоих случаях дополнительно вводится поправочный коэффициент 0,85.

Площадь шайбы определяется из расчета на смятие под углом ? = 90…60° к волокнам:

где R_см? — расчетное сопротивление смятию древесины под шайбами (табл. 8). Толщина шайбы определяется из расчета на изгиб.

В ответственных соединениях на тяжах следует ставить контргайки, которые закрепляют гайки в необходимом положении и предохраняют нарезку от случайного срыва.

Стяжные болты в соединениях ставятся без расчета на растяжение. Если соединение должно быть разборным, то отверстия делают на 0,5 мм более диаметра болта. При учете стяжных болтов в работе на сдвиг диаметры болтов и отверстий делают одинаковыми. Диаметр стяжных болтов принимают не менее 1/40 толщины пакета. Размеры шайб для них назначают 3,5d х 3,5d х 0,3d, где d — диаметр болта.

Особенности сплачивания досок

Путем сплачивания досок соединяются узкие детали для увеличения ширины или толщины конструкции. Сплачивание осуществляется следующими способами:

Виды столярных соединений

• В гладкую фугу вставляется деталь, части конструкции прижимаются и скрепляются клеем, склеенное изделие остается в сжимающем устройстве до высыхания.
• Склеивание в четверть, при этом на кромках вырезаются продольные выемки в половину толщины элемента.
• Соединение на шипах – на кромках досок вырубаются отверстия, в них вставляются шипы или шканты.
• Крепление на рейку, заключающееся в том, что в подготовленные пазы вставляется специальная рейка.
• Соединения в шпунт, когда на одной кромке делают паз, а на другой – подходящий по размеру прямоугольный гребень или в форме «ласточкина хвоста».
• Склеивание в наконечник, при этом на кромку, представляющую собой шпунт-гребень, наклеивается специальный брусок для закрытия торца.
• На шпонках, когда в трапециевидные пазы вколачиваются бруски-шпонки, соответствующие форме пазов.

Два последних способа, кроме сплачивания деталей, предохраняют щиты от коробления. Соединения в гладкую фугу и шпунт в форме «ласточкина хвоста» применяются при нарушении параллельности боковых кромок, ситуация позволяет обеспечить экономичное использование досок.

Соединение «гнездо-шип»

Наиболее часто используемый способ соединения деревянных деталей. Такое сочленение прочное, жесткое и выглядит максимально аккуратно. Чтобы выполнить такое соединение, нужно иметь некие навыки и опыт, а также быть внимательным. Неправильно выполненное соединение «гнездо-шип» непрочное и выглядит некрасиво.

Суть его следующая. В конце одной заготовки высверливается или выдалбливается паз, а в конце другой — шип. Лучше, когда элементы имеют одинаковую ширину. Если толщина разная, то шип проделывают в тонкой детали, а паз, соответственно, в толстой.

Последовательность шипового соединения:

• Используя рейсмус, прочертить две параллельные друг другу риски сбоку одной заготовки. Расстояние должно быть по ширине будущего шипа. Для его ровности следует сделать разметку с двух сторон.
• Наиболее оптимальный инструмент для выполнения шипов — ножовка, имеющая узкое полотно и мелкие зубья, или лучковая пила. В процессе работы зубья инструмента должны проходить по внутренней кромке разметочной линии. Для удобства деталь лучше зажать в тисках. Лучше всего шип изготовить чуть больше требуемого размера. Тогда в случае необходимости можно убрать лишнее. А вот если шип окажется короче, то весь процесс потребуется повторить заново.
• Используя долото или стамеску, во второй детали делают гнездо (паз). Естественно, размеры паза должны соответствовать размерам шипа. Лучше всего перед тем, как приступить к долблению, по всему периметру паза просверлить отверстия. Края аккуратно обрабатываются стамеской.

Если соединение деревянных деталей выполнено правильно, то поверхности кромок шипов прилегают плотно к стенкам гнезда. Это дает хорошее сцепление при склеивании. Чтобы посадка шипов была более тугой, их размеры должны быть на 0,2-0,3 мм больше размеров гнезда. При превышении этой величины может произойти раскол тетивы, при допуске меньше крепление потеряет свою прочность в процессе эксплуатации.

Кроме того, такое соединение предполагает еще склеивание и крепление шурупами, гвоздями или деревянными нагелями. Для упрощения работы перед ввинчиванием шурупов следует просверлить отверстия. Головки шурупов скрывают в потай (выполненный с помощью зенковки). Направляющее отверстие должно быть равно 2/3 диаметра винта и быть меньше на 6 мм (приблизительно) его длины.

Торцевое соединение

Этот вид стыковки древесного материала имеет еще одну профессиональную формулировку – наращивание. Характерным отличием этого соединения является увеличение длины компонента строения за счет сбивания между собой древесных элементов во фронтонной части. Учитывая способ крепления деталей, изделия такого вида производства переносят значительные нагрузки при деформации древесины: сжатие, искривление или растяжение. Доска, полученная в результате наращивания, может быть прочнее цельного древесного массива.

Наращивание деревянных элементов, сопротивляющихся сжатию, может иметь несколько вариаций строения. Отличительной чертой данного наращивания являются брусья, обладающие и пазом и накладкой, зачастую имеющие одинаковые размеры по толщине и длине. Экспериментируя, появляется возможность выполнения стыкования материала с прямой накладной частью в половину дерева, или же выполнить стыкование с косой накладной частью. Для максимальной прочности элемента можно усложнить его шипами или несколькими видами стыка. Для оформления такого вида стыка понадобится вспомогательная клеевая фиксация либо же крепление шурупами или гвоздями.

По существу, торцевое наращивание сопротивляющееся растяжению, имеет накладную часть в замок. Для выполнения данного вида стыкования следует расчертить накладку и, следовательно, на одной из деталей необходимо вырезать паз, а на другой зубец. Подобный замок даст возможность избежать расстыковки деталей и сохранит надежность строения. Этот вид стыкования может иметь как прямую, так и косую накладную часть. В виде страховочного крепления можно применить клей, шурупы и гвозди.

Сопротивляющееся искривлению торцевое наращивание в основе фиксации практикует накладную часть с косым или ступенчатым стыком. Характерной чертой первого способа является срез торцевых сторон элемента под острым углом. Стоит отметить, что при выпиливании торцов не следует нарушать угол среза. Отличием второго типа от первого является наличие на фронтонных сторонах маленьких пазов и зубцов. Оба вида стыковок элементов обязаны быть с ровной поверхностью для накладок.

Для постройки больших домов из деревянных брусьев при их фиксации применяется железное либо древесное крепление. Древесными креплениями служат вставные или выдолбленные шипы, а железными служат хомуты и крепления железной проволокой. Чаще всего встречаются крепления бруса железными болтами.

Соединения на нагелях

Нагель – деревянный, металлический, пластмассовый стержень круглого, квадратного, прямоугольного (пластинчатого) или фигурного сечения (рис. 18).

Рис. 18. Виды нагелей: 1 – деревянный квадратного сечения; 2 – деревянный круглого сечения (шкант); 3 – то же из металла; 4 – деревянный многогранный; 5 – пластинчатый (деревянный, из металла); 6 – металлический сложного сечения

Нагели применяют для скрепления шиповых, кромочных и других соединений. Их устанавливают в гнезда, которые готовят заранее. Количество и расположение нагелей регламентируется в зависимости от типа соединения и назначения изделия.

Соединения металлическими скрепами

Этот вид соединений отличается тем, что отдельные части изделия – детали или узлы – скрепляются металлическими скрепами (рис. 19).

Рис. 19. Соединение скрепами: 1, 2 – соединение посредством S-образных пластинок; 3 – соединение металлическим кольцом

Иногда такое скрепление является самостоятельным, иногда дополнением к клеевому соединению. Виды металлических скреп разнообразны.

Преимущество подобных соединений заключается в том, что они производятся быстро, не требуют специальных режимов, достаточно прочны.

Недостаток – требуют специального оборудования для изготовления и установки на место скреп.

Просмотров:
713

Склеивание

Склеивание деревянных деталей проводят следующим образом:

• Склеиваемые поверхности очищают тряпкой без ворса, а шероховатости зачищают мелким наждаком.
• Используя картонную палочку, наносят столярный клей ровным тонким слоем по всем необходимым поверхностям.
• Смазанные клеем поверхности нужно потереть друг о друга. Это обеспечит ровное соприкосновение и прочное склеивание.
• Детали нужно стянуть друг с другом, чтобы на стыках удержание было надежным. Убедиться в прямоте углов позволит измерение диагоналей. Они должны быть равны. Если это не так, положение элементов нужно подправить.
• Соединение укрепляется путем высверливания направляющих отверстий, в которые вбиваются отделочные гвозди или вворачиваются шурупы. Головки шурупов должны быть утоплены, для этого отверстия нужно расточить. Гвозди углубляют, используя пробойник.
• Отверстия с гвоздями замазываются шпаклевкой для дерева. Отверстия, расточенные под шурупы, закрывают деревянными заглушками из твердых пород, смазанных клеем. Когда клей или шпаклевка высохнут, поверхность зачищают наждаком так, чтобы она была гладкой, и затем покрывают лаком.