Деревянные конструкции

Для соединения деревянных деталей обычно применяют древесину, сталь и клей.

Деревянные соединительные детали —шипы (клинья), шпонки, нагели (круглые шипы), колодки (пробки), накладки. Шипы изготовляют из твердой древесины; в зависимости от числа скошенных боковых граней шипы могут быть односторонними или двусторонними со скосом, равным 1/6—1/10 ширины. Их применяют для дополнительного крепления соединяемых деревянных деталей, загоняют в заранее вырезанные пазы клиновидной формы по одному или по два, причем узкие концы шипов находятся один против другого.

Дубовые колодки служат для предотвращения взаимного смещения деталей, а при применении деревянных решеток — для передачи поперечного усилия с одной детали на другую. Колодки имеют квадратный, продолговатый профиль или профиль типа ласточкина хвоста с параллельным или перпендикулярным расположением волокон древесины относительно соединяемых деталей. Чтобы колодки выполняли свою функцию, необходимо вырезать для них углубление - основание, размеры которого должны точно соответствовать размерам колодки; они должны плотно сидеть в выемке. Прочность соединения можно повысить стальными болтами, которые следует подтягивать по мере высыхания древесины. Минимально допустимая высота колодки равна 4 см, максимальная — 1/5 толщины соединяемых деревянных деталей.

Накладки изготовляют из того же материала, что и конструкцию, т. е. из мягкой древесины. Их применяют при наращении деревянных деталей или там, где по конструктивным соображениям необходимо выровнять толщину деталей. Длина накладок равна 6— 8-кратной толщине деталей, а толщина — половине толщины соединяемых деталей. Накладки крепят металлическими болтами или соединяют гвоздями с частичным или полным утапливанием головки или шляпки.

Шпонки — тонкие дубовые штыри, вставляемые в пазы между двумя соседними досками при их поперечном соединении (в ширину). Само по себе соединение не является непрерывным, поэтому его необходимо сбить или соединить винтами с поперечной деревянной деталью. Толщина шпонки равна 1/3, а ширина — до 2/3 толщины доски. Шпонки можно располагать с промежутками или непрерывно.

Стальные соединительные детали — скобы, гвозди, ерши, шипы, винты, накладки, затяжки и шпонки. Плотничные скобы прямоугольного сечения 5x25—15X30 мм, квадратного сечения 15X15—20X20 мм или круглого диаметром 15—30 мм имеют длину 20—40 см; длина загнутых концов 6—10 см; они должны быть заострены и слегка раздвинуты, чтобы при забивке соединение было стянуто. Целесообразно применять скобы для соединений, испытывающих напряжение при растяжении. Если соединение испытывает напряжение при сжатии, скоба может ослабнуть. Различают скобы обыкновенные, односторонние или крестообразные.

Строительные гвозди круглого сечения с потайной шляпкой и насечкой на ней показаны. Размеры определяются параметром (толщиной) стержня, умноженным на длину гвоздя (мм): от 1,8X32 до 9 + 250 мм и более. Гвоздевое соединение будет прочным, если 1/3 длины гвоздя будет равна толщине деревянных деталей при забивке гвоздя на 2/3 его длины. Чтобы прибить доску толщиной 2 см, выбирают гвоздь длиной 6 см при условии, что основание прибиваемой доски имеет толщину по крайней мере 4 см.

При гвоздевом соединении действует правило: лучше применять меньше длинных гвоздей, чем больше коротких. С точки зрения несущей способности для получения прочного гвоздевого соединения необходимо минимум четыре гвоздя. Гвозди лучше забивать поперек волокон древесины. Во влажной древесине гвозди держатся хорошо, но после ее высыхания легко вынимаются. И все же лучше выбирать сухую древесину, которая примерно на 1/3 легче влажной. Если гвоздь забивают в твердую древесину, его острие смазывают маслом, мылом или воском; в этом случае он легче входит в материал. Если древесина расщепляется, можно, ударяя слегка молотком по гвоздю, затупить его конец и таким образом уменьшить или предотвратить расщепление.

Ерш — особый вид гвоздя, один конец которого заострен, а на другом имеется пята с отверстием для гвоздя или шурупа. Длина ершей 65— 200 мм. Их применяют для крепления деревянных оконных или дверных коробок к кладке. Болты имеют головку шестигранной или квадратной формы и на противоположном конце резьбу, на которую надевается шестигранная или квадратная гайка. Под головку и гайку, если они непосредственно касаются древесины, помещают круглую прокладку. Болты могут быть стяжными, обеспечивающими точечное соединение без врубки Минимальный диаметр болтов 10 мм, поэтому их применяют для соединения деревянных деталей большого сечения.

Круглые шипы — стальные полые стержни диаметром 8—16 мм, один конец которых имеет коническую форму для облегчения установки в заранее подготовленное отверстие. В каждом шиповом соединении должно быть также не менее 20 % болтов. Анкерные штыри напоминают болты, но без головки; один конец стержня расширен и снабжен пальцем, предохраняющим штырь от выпадения из древесины.

Накладки, изготовленные из полосовой стали толщиной 30—50X5 мм и более, используют для упрочнения соединения или как прокладки под головки и гайки болтов.

Затяжки, изготовленные из стали круглого сечения, воспринимают растягивающие усилия деревянных конструкций. Они состоят из двух взаимосвязанных частей и затянуты винтом с двойной гайкой с левой и правой резьбой.

Стальные шпонки имеют квадратную или круглую форму, через отверстие посередине проходит болт. Хомуты вместе с болтом передают усилия от одной детали к другой без применения врубки. Хомуты применяют и для соединения деревянных стропильных ферм больших размеров. При проектировании хомута исходят из максимального усилия, которое он способен передать. Распространены квадратные хомуты размерами 100x100 и 130X130 мм; их изготовляют из листовой стали толщиной 1,3 и 1,5 мм; круглые хомуты из листовой стали толщиной 1 и 1,3 мм имеют диаметр 50, 70 и 95 мм. С точки зрения несущей способности соединение хомутами наиболее эффективно. Клеи обеспечивают прочное соединение деревянных деталей, которое может быть выше прочности собственно древесины. Клеевые соединения должны быть относительно гибкими и обладать стойкостью к атмосферным воздействиям, плесени, грибам и т. д.