Столярные и плотничные работы

Крестовидные соединения

Для устройства крыш и ферм чаще всего используют такой тип крепления, как крестовидное, которое чем-то напоминает Т-образное. Но здесь в одинаковой степени ведущими можно считать оба бруска (рис. 64).

Рис. 64. Крестовидные соединения: а – с прямой накладкой вполдерева; б – с посадкой в одно гнездо.

Разновидности такого соединения различают только по глубине крепежной накладки: от 1/6 толщины бруска до 2/3.

Дополнительные крепления столярных и плотничных соединений

В процессе эксплуатации деревянных конструкций, особенно если они постоянно подвергаются атмосферным влияниям, не исключены деформации их деталей и элементов, в результате чего узлы соединений становятся непрочными. Поэтому еще в процессе сборки конструкций их соединения рекомендуют усиливать металлическими или деревянными нагелями, шипами (или шкантами), клиньями и шпонками. Деревянные крепления делают из твердых пород древесины, которые высушивают длительное время.

Нагели представляют собой гвозди из древесины твердолиственных пород. Чаще всего нагели используют при укреплении соединений в оконных рамах и рамах парников, при креплении деталей для рамы под зеркало. Перед тем как забить нагель в древесину, в массиве сверлят отверстие подходящего размера, сделав его немного глубже, чем длина деревянного гвоздя.

Затем, чтобы не растрескалась древесина после забивки гвоздя, ошкуривают и закругляют нагель со всех сторон. После этого устанавливают гвоздь на просвет отверстия, ставят на него дощечку и забивают гвоздь молотком. Дощечка нужна для того, чтобы во время забивания нагель не растрескался и не раскололся.

На рис. 65 показаны варианты соединения элементов деревянных конструкций с помощью нагелей (цилиндрических деревянных или металлических стержней), шурупов, гвоздей, болтов, которые могут быть расположены в различном порядке.

Рис. 65. Схемы расстановки нагелей, гвоздей, шурупов, болтов.

Шканты (шипы) чаще всего применяют для закрепления на коньке крыши стропил. В отличие от нагелей, которые преимущественно бывают круглыми, шканты могут быть круглыми, цилиндрическими, квадратными и прямоугольными. Для большего удобства в процессе проникновения шканта в отверстие его конец всегда делают заостренным. Кроме того, чтобы шкант потом не вылетал, его забивают с некоторым напряжением. Для этого диаметр отверстия под него всегда делают меньшего размера, чем сам шкант. Чаще всего шкантовое крепление дополнительно усиливают клеем (рис. 66).

Рис. 66. Усиление соединения деревянных деталей шипами (шкантами): а – установка цилиндрического шипа на клею; б – напряженное угловое соединение на двух цилиндрических шипах; в – напряженное угловое соединение на трех прямых шипах.

Нагели и шканты используют чаще всего для соединения венцов сруба между собой, а также в неразборных соединениях стенок корпусной мебели.

Клинья используют в столярном и плотничном деле шире, чем вышеперечисленные крепления. Это незаменимая часть конструкций крепления ручного инструмента, конструкций натяжения, конструкций для укрепления и выравнивания стен, полов и крыш. По форме клинья разделяют на те, у которых обтесана только одна сторона, и на те, у которых обтесаны обе стороны. Чаще всего для изготовления клиньев используют древесину хвойных пород.

Шпонки могут быть как деревянными, так и металлическими. Но все они представляют собой различные вставки в гнезда между двух балок и предназначены для увеличения их прочности. Такое крепление дополнительно снабжают стальными болтами, которые могут проходить как через шпонку, так и не затрагивать ее, сжимая только балки.

Деревянные шпонки в зависимости от того, какая часть древесного ствола была использована при изготовлении шпонки, выделяют продольные, поперечные, продольные косые и с натяжкой. Поперечными они называются из-за того, что направление волокон шпонки перпендикулярно к направлению волокон обеих балок. Сопротивление поперек волокон намного меньше, чем вдоль них, поэтому поперечные шпонки не пользуются большой популярностью.

Продольные шпонки обеспечивают более прочное крепление. Направление волокон шпонки здесь полностью совпадает с направлением волокон балок.

Продольные косые шпонки требуют определенной точности гнезда. Чаще всего они расположены под углом в 45°. Они обеспечивают еще большую прочность балки, не позволяя ей перегибаться сразу в двух направлениях – вдоль и поперек.

Шпонки с натяжкой используют там, где одновременно необходимо укрепить балку и усилить внутреннее натяжение. Для этого в гнездо между балками вбивают сразу две шпонки, имеющие клиновидную форму. Обе шпонки обязательно забивают до упора.

Металлические шпонки могут быть утапливаемыми, впрессованными, кольцевидными или квадратными.

Утапливаемые шпонки используют при боковом креплении нескольких деталей. Для шпонки обязательно выдалбливают гнездо, затем устанавливают шпонку, а потом всю конструкцию затягивают болтами.

Для впрессованных шпонок тоже готовят гнездо, закрепляют и затем закрывают другой половиной конструкции. Фиксируют соединение болтами.

Гвозди в столярном и плотничном деле представляют собой удобное, простое и часто встречающееся металлическое крепление. В зависимости от того, какую толщину имеют соединяемые планки, используют гвозди определенной толщины и длины.

Чем толще и длиннее гвоздь, тем прочнее он будет держаться в массиве древесины. Но это не означает, что все планки нужно прибивать только толстыми и длинными гвоздями. Тонкая и узкая дощечка от такого гвоздя может просто расколоться на две половины.

Такого эффекта можно достичь и при вбивании гвоздя в торцевую поверхность бруска, причем здесь еще может возникнуть вероятность выпадения гвоздя из образовавшегося отверстия. Объясняется это тем, что гвоздь вбивается не поперек волокон, а вдоль них. При усушке натяжение здесь будет значительно ослабевать, будут появляться трещины и т. п.

Номер гвоздей (совокупность их длины и диаметра) всегда выбирают в зависимости от толщины планки. Длина самого гвоздя должна быть как минимум на 3 мм больше толщины дощечки, чтобы она могла крепко крепиться к основе.

Перед тем как прибить планку к основе, делают несколько отметок на поверхности доски. Так можно равномерно, красиво, аккуратно и экономно вбить каждый гвоздь. Не надо располагать гвозди слишком близко друг к другу – достаточно прибить доску в 2–4 местах, чтобы она крепко держалась. Использование большого количества гвоздей может расколоть доску, но не сделает соединение более прочным.

Кроме того, следует расположить гвозди так, чтобы предупредить возможное коробление и изгиб. Еще одно немаловажное правило: не надо вбивать гвозди близко к торцевой стороне планки, так как здесь древесина наиболее ослаблена, а трещина, которая пойдет от торца, расколет всю доску или расщепит несколько сантиметров доски.

Для получения более прочного крепления на толстую доску кладут тонкую, но не наоборот. Кроме того, соединение будет прочным, если вбивать гвоздь под небольшим углом, а не точно перпендикулярно.

Иногда бывает так, что шляпка гвоздя портит внешний вид поверхности. Для этого вбивают гвоздь на 3/4 всей его длины, затем острогубцами откусывают шляпку и вбивают остаток в массив.

Такого же эффекта достигают, если предварительно расплющивают шляпку, а затем вбивают гвоздь и расправляют остатки шляпки по направлению волокон. Потом поверхность шпаклюют, чтобы заделать образовавшееся углубление.

Если после забивания гвоздя его острый конец вышел наружу, то его загибают, а затем вбивают в доску.