Соединения деревянных конструкций: общие сведения. Сращивание стропил по длине Чтоб соединить главные детали

С древних времён, после освоения орудий труда, человек приступил к строительству жилища из дерева. Пройдя эволюцию, человек тысячелетиями продолжает улучшать строительство своего жилища. Конечно современные технологии упростили строительство, дали широкую возможность для фантазии, но основные знания о свойствах деревянных конструкций переходят из поколения в поколонее. Рассмотрим способы соединения деревянных деталей.

Рассмотрим способы соединения деревянных деталей, с которыми сталкиваются начинающие мастера. В основном это плотничные соединения, передаваемые из поколения в поколение, эти навыки применяются уже не одно столетие. Прежде чем приступить к соединению древесины, мы подразумеваем, что древесина уже обработана и готова к употреблению.

Первое основное правило, которое следует выполнять при соединении деревянных деталей - тонкую деталь крепят к более толстой.

Наиболее часто встречающиеся способы соединения древесины, которое понадобится при строительстве приусадебных построек бывает нескольких видов.

Соединение в торец

Это один из самых простых способов соединения (сплачивание). При этом способе необходимо как можно более плотно подогнать поверхности двух соединяемых элементов. Детали плотно прижимают друг к другу и скрепляют при помощи гвоздей или шурупов.

Способ простой, но для получения качества изделия необходимо выполнить несколько условий:

Длина гвоздей должна быть такая, что бы они пройдя через всю толщину первой заготовки, зашли своим острым концом в основу другой детали на глубину равную не менее ⅓ длины гвоздя;

Гвозди не должны располагаться на одной линии, а количество их должно быть не менее двух. То есть один из гвоздей смещают от осевой линии вверх, а второй наоборот вниз;

Толщина гвоздей должна быть такова, чтобы при их забивании в древесине не появилась трещина. Избежать появление трещины в древесине поможет предварительное сверление отверстий, причём диаметр сверла должен быть равный 0,7 диаметра гвоздей;

Для получения лучшего качества соединения, соединяемые поверхности предварительно хорошо смазать клеем, причем лучше применять влагостойкий клей, например эпоксидный.

Соединение в наклад

При этом методе, две детали накладываются одна на другую и скрепляются при помощи гвоздей, шурупов или болтов. Деревянные заготовки, при этом способе соединения, могут размещаться по одной линии или смещаться под определенным углом друг относительно друга. Для того что бы угол соединения заготовок был жестким, необходимо скрепить детали не менее, чем четырьмя гвоздями или шурупами двумя рядами по две штуки в ряду.

Если вы крепите при помощи только двух гвоздей, шурупов или болтов, то располагать их следует по диагонали. Если гвозди будут иметь сквозной выход через обе детали, с последующим загибанием выступающих концов - этот способ соединения значительно увеличит прочность. Соединение в наклад не требует высокой квалификации мастера.

Соединение в полдерева

Этот способ более сложный, он требует уже определенных навыков и более скрупулезного подхода к работе. Для такого соединения, в обеих деревянных заготовках делают выборку древесины на глубину равной половине их толщины, и шириной, равной ширине соединяемых деталей.

Соединять детали в полдерева можно под различными углами.

Важно соблюдать следующее правило:

Чтобы угол выборки на обеих деталях был равным, а ширина обеих выборок строго соответствовала ширине детали. При соблюдении этих условий, детали плотно прилегают к друг другу, а их кромки разместятся в одной плоскости. Скрепляют соединение гвоздями, шурупами или болтами, а для усиления прочности все так же используют клей. В случае необходимости, такое соединение может быть и частичное. То есть, конец одной из заготовок срезают под определенным углом, а в другой детали выполняют соответствующую выборку. Такое соединение применяется при угловом сплачивание. Оба шипа (выборки) в данном случае подрезают под углом 45 градусов, а стык между ними располагается по диагонали.

Сращивание по длине

Такое сращивание брусков и балок по длине имеет свои особенности.

На примет для вертикальных опор сращивание является простым.

Но совсем другое дело, когда балка или брус в месте сращивания подвержены нагрузкам на изгиб или кручение, в таком случае простым креплением гвоздями или шурупами не обойдёшься.

Сращиваемые детали срезают под углом (в косую накладку) и сжимают болтами. Количество болтов зависит от прилагаемых нагрузок, но их должно быть не менее двух.

Иногда устанавливают дополнительные накладки, например, металлические пластины, лучше с обеих сторон, сверху и снизу, для прочности можно дополнительно скрепить проволокой.

Соединение в шпунт

Такое соединение применяют при настилке пола или для досок обшивки. Для этого в грани одной доски выполняют шип, а в другой - паз.

При таком сращивании исключаются щели между досками, а сама обшивка приобретает красивый вид. Обработанная соответствующим образом пиломатериалы, поступают в торговую сеть, где их можно приобрести в готовом виде.

Примером таких материалов могут служить половая доска или вагонка.

Соединение “гнездо-шип”

Это одно из самых распространенных соединений деревянных деталей.

Такое соединение обеспечит прочное, жесткое и аккуратное сплачивание.

Само собой разумеется, что оно требует от исполнителя определенных навыков и аккуратности в работе.

При выполнении этого соединения, нужно помнить, что не качественное шиповое соединение не добавит надежности и не будет иметь красивый вид.

Шиповое соединение состоит из паза, выдолбленного или высверленного в одной из деревянных деталей, а так же шипа, выполненного на конце другого, прикрепляемого элемента.

Детали должны иметь одинаковую толщину, но если толщина разная, то гнездо изготавливается в той части, которая более толще, а шип изготавливается во второй, более тонкой части. Соединение выполняют на клею с дополнительным скреплением гвоздями, шурупами. При ввинчивании шурупа нужно помнить, что предварительное сверление облегчит этот процесс. Головку шурупа лучше утаивать, а направляющее отверстие должно составлять ⅔ диаметра шурупа и быть на 6 мм меньше его длины.

Одним из очень важных условий, является одинаковая влажность соединяемых деталей. Если соединяемые элементы имеют различную влажность, то при высыхании шип уменьшится в размере, что приведет к разрушению всего соединения. Именно поэтому соединяемые детали должны иметь одинаковую влажность, близкую к условиям эксплуатации. Для наружных конструкций влажность должна находится в пределах 30-25%.

Использование древесины для украшения построек.

Выбор древесины.

В резьбе для выполнения больших поделок с крупными элементами нередко используют древесину хвойных пород , как основную. Они доступны, а полосатая текстура может быть обыграна в орнаментах.

В качестве фона для накладной и прорезной резьбы, используется пихта .

Ценным материалом является кедр , его мягкая, с красивой текстурой и приятным желто-розовым или светло-розовым цветом ядра древесина. Древесина легко режется, мало растрескивается при усушке и устойчива к гниению.

Древесина груши используется для высокохудожественных деталей резьбы, так как она прочна и мало коробится от атмосферных воздействий.

Тополь , древесина очень мягкая и легкая - используется для изготовления резной декоративной колонны или фоновых щитов для крепления накладной резьбы.

Для изготовления цепочек из круглых колец хорошо использовать древесину яблони . Эту древесину используют в небольших поделках, в накладной резьбе. При этом используются пружинистые свойства яблони.

Так же используется древесина липы . Очень легкая, хорошо строгается, отлично сверлится и шлифуется.

Резьба из дуба трудоемка в изготовлении из-за его твердости.

Но дуб не боится влаги, не коробится. Изделия из натуральной древесины очень красивы, но бъют по карману. Для снижения стоимости изделия применяется шпонирование. Например, двери шпонированные выполняются, по заказу клиента, "под дуб". Получаем красивые двери, внешне схожи с натуральными, но по цене намного ниже.

Деталь - это наименьшая единица в деревообрабатывающем производстве, изготовленная из древесины. Детали выполняют по размерам, указанным в чертежах, чтобы после сборки получить изделия. Соединения деталей делают с большой точностью.

Соединения по их конструктивному характеру 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) - это такое 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, 2, ... 5.).

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. 1

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. 2

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. 3

Сращивание врубкой с усилением клиньями и болтами

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. 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.

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. 6

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 внахлест (рис. 7, ж). Верхняя доска перекрывает нижнюю на 1/5...1/4 ширины, что обеспечивает отвод атмосферных осадков.

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. 7

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) при меняют 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. 9). Крестообразные соединения применяют в конструкциях крыш и ферм.

Т-образные соединения брусков

а - с потайным косым шипом (в лапу или в ласточкин хвост); 6 - с прямой ступенчатой накладкой
рис. 8

Крестовые соединения брусков

а - с прямой накладкой вполдерева; 6 - с прямой накладкой неполного перекрытия; я - с посадкой в одно гнездо
рис. 9

Соединения двух деталей концами под прямым углом называют угловыми. Они имеют сквозные и несквозные шипы, открытые и впотемок, вполупотемок, внакладку, вполдерева и т. п. (рис. 10).

Угловые концевые соединения заготовок под прямым углом

а - с одинарным открытым 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. 10

Угловые соединения (вязки) применяют в оконных и дверных 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 ос тавалось 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.

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. 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.

Угловые концевые соединения под прямым углом, укрепленные металлическими вставками - кнопками

а - S-образной вставкой; б - клиновидной пластинкой; в - кольцами
рис. 12

Углы рам и ящиков соединяют прямым открытым сквозным шиповым соединением (рис. 13, а, б, в). При повышенных требованиях к качеству (с наружной стороны шипы не видны) угловую вязку выполняют косым соединением впотемок, паз и гребень или косым соединением на рейку, как показано на рис. 13, г, д, е, ж и на рис 14.

Ящичные угловые соединения под пряным углом

а - прямыми открытыми сквозными шипами; б - косыми открытыми сквозными шипами; в - открытыми сквозными шипами в ласточкин хвост; г - в паз на вставную рейку впритык; д - в паз и гребень; е - на вставных шипах; ж - на шипах в ласточкин хвост вполупотемок
рис. 13

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. 14

Коробчатую конструкцию с горизонтальными или вертикальными поперечными элементами (полки, перегородки) соединяют с помощью угловых Т-образных соединений, показанных на 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. 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.

Узлы в элементах фермы

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 1/8 часть, а остальные стороны выполняют, как показано на рис. 17. Для ускорения разметки и точности изготовления врубок используют шаблоны.

Сопряжение бревен стен сруба

а - простая лапа; б - лапа с ветровым шипом; в - разметка лапы;: I - ветровой шип (приямок)
рис. 17

Такие лесоматериалы, как брусья, доски или же бруски, в основном выпускают конкретного размера, но нередко при строительстве может потребоваться материал, который имеет большую длину, ширину или толщину. По этой причине для достижения требуемого размера используются несколько типов соединений с применением врубок, сделанных специализированным оборудованием либо ручным методом по разметке.

Соединения по ширине

После скрепления досок с небольшой шириной обретают щит с требуемыми для производства размерами. Для стыковки существует несколько методов:

1) Стыковка на гладкую фугу;

в таком методе стыковки всякая доска либо же рейка именуется как делянка, а сформировавшийся шов именуется как фуга. Прифуговку можно считать качественной лишь тогда, когда между стыками краёв соседних досок отсутствуют зазоры.

2) Скрепление на рейку;
по краям делянки выбираются пазы и в них вставляются рейки, скрепляющие доски друг между другом. Показатель толщины рейки и показатель ширины самого паза не могут превосходить 1/3 от показателя толщины используемого лесоматериала

3) Скрепление в четверть;

в стыкуемых делянках, полностью по всей длине, выбираются четверти. При таком способе четверти не могут превышать 50% от показателя толщины самой делянки.

4) Стыковка типа в паз и гребень (прямоугольный и треугольный);
данный тип стыковки предусматривает наличие на одном краю делянки паза, а на противоположном гребня, форма которого может быть и как прямоугольной, так и треугольной. При этом последняя применяется нечасто, ввиду меньшего уровня крепости. Такого рода стыковка достаточно востребована и нередко применяется при изготовлении паркета. Недостаток скрепления – меньший показатель экономности, вследствие использования большего числа досок

5) Скрепление типа «ласточкин хвост»;
данный тип стыковки несколько схож с предыдущим вариантом, но только гребень здесь обладает формой трапеции, схожей с хвостом ласточек. Отсюда и наименование способа крепления.

Соединение досок в щиты: а - на гладкую фугу, б - в четверть, в - на рейку, г - в паз и прямоугольный гребень, д - в паз и треугольный гребень, е - в «ласточкин хвост».

Также при производстве древесных щитов часто применяют шпонки, гребень с вклеенной в торцевой рейкой и наконечники в паз. Рейки для вклейки могут обладать прямоугольной формой или же треугольной. При применении шпонок лучше предпочесть паз типа «ласточкин хвост». Всё это необходимо для изготовления высококачественных древесных щитов.

Щиты: а - со шпонками, 6 - с наконечником в паз и гребень, в - с вклейной рейкой в торец, г - с вклейной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой.

Соединение по длине

Наиболее востребованными методами стыковки по длине являются: вплотную, типа паз и гребень, скрепление на «ус», зубчатый тип клеевого скрепления, на четверть, а также скрепление на рейку. Наиболее активно применяется стыковка зубчатого типа, вследствие своего предельно высокого уровня крепости.

Соединение брусков по длине: а - впритык, б - в паз и гребень, в - на ус, г,д - на зубчатое клеевое соединение, е - в четверть, ж - на рейку.

Также доски могут соединяться методом сращивания, когда сегменты лесоматериала состыковываются между собой в длину. Выполняется это несколькими методами. К примеру, в половину дерева или прирубом косого типа, накладным замком косого типа и прямого, вплотную, а также натяжным замком как прямого типа, так и косого. При сращивании методом в половину дерева требуемая длина обязана равняться 2-2,5 от показателя толщины бруска. Для повышения уровня надёжности применяются нагеля. К примеру, подобный вариант можно наблюдать при постройке коттеджей из бруса.

При применении прируба косого типа с подрезанием торцов размер должен быть равным 2,5-3 от показателя толщины бруска. Также закрепляется посредством нагелей.

Скрепление при помощи накладного замка косого или прямого типа применяют в тех конструкциях, где имеется усилие на растяжение. Накладной замок прямого типа размещается непосредственно на самой опоре, а замок косого типа может размещаться у опоры.

Если же Вами было принято решение о применении прируба косого типа с подрезанием торцов, то скрепление обязано составлять 2,5-3 от показателя толщины бруска. В таких ситуациях также можно применять нагеля.

При скреплении посредством натяжного замка косого или прямого типа достигается высокий уровень прочности. Но при этом такая стыковка отличается сложностью изготовления, а клинья при усыхании дерева несколько ослабляются. По этим причинам подобный способ скрепления не сгодится для конструкций, несущих высокие нагрузки.

Сращивание вплотную подразумевает собой перемещение обеих концов бруска на опору и последующее скрепление при помощи скоб.

Сращивание: а - вполдерева, б - косым прирубом, в - прямой накладной замок, г - косой накладной замок, д - прямой натяжной замок, е - косой натяжной замок, ж - впритык.

Скрепление брёвен либо же брусьев можно наблюдать при возведении стен каркасных домов, в верхней либо нижней части обвязки. Ключевыми разновидностями скреплений являются: вполдерева, угловой сковороднем, шиповой тип и вполулапу.

Стыковка вполдерева – непосредственная вырубка либо же срезка 50% толщины на краях брусков, а также последующее их скрепление под прямым углом.

Стыковка вполулапу формируется посредством зарезки на краях брусьев наклонных плоскостей, вследствие чего получается плотное соединение брусьев. Величину наклона необходимо определять по специальной формуле.

Врубка посредством углового сковородня крайне схожа с врубкой методом вполдерева, но отличается от неё тем, что при данном типе скрепления один из брусков утрачивает немного в ширине.

Соединение брусьев под углом: а - вполдерева, б - вполулапу, в - шиповое, г - угловое.

Соединение по высоте

Крестообразное скрепление брусков зачастую наблюдается при возведении мостовых конструкций. При таком варианте можно применять стыковку вполдерева, на треть и на четверть, а ещё и зарубку только лишь одного из брусков.

Крестообразное соединение брусьев: а - вполдерева, б - в треть дерева, в - в четверть дерева, г - с зарубкой одного бруса.

Способ наращивания досок или брусков по высоте именуют скреплением материалов по высоте, что очень активно применяется при возведении столбов либо же мачт.

Наращивание подразделяется на следующие виды:

Вплотную с шипом потайного типа.
Вплотную с гребнем сквозного типа.
Вполдерева с болтовым закреплением.
Вполдерева с закреплением на хомутах.
Вполдерева с закреплением стальной полосой.
Прирубом косого типа с закреплением на хомутах.
Вплотную с накладками.
Закрепление посредством болтов.

Длина самих стыков, как правило, равняется 2/3 от показателя толщины стыкуемых брусков либо же 2/3 от показателя диаметра брёвен.

Соединение бревен при наращивании: а - впритык с потайным шипом, б - впритык со сквозным гребнем, в - вполдерева с креплениес болтами, г - вполдерева с креплением полосовой сталью, д - вполдерева с креплением хомутами, е - косым прирубом с креплением хомутами, ж - впритык с накладками и креплением болтами.

Шиповое соединение

При скреплении брусьев посредством шипов на одном из них выполняют зарезку непосредственного шипа, а на ином делается проушина либо же гнездо. Вязка брусьев шиповым способом активно применяется при производстве таких столярных изделий, как двери, окна либо же фрамуги. Каждое скрепление осуществляется на основе клея. Разрешено применять не только лишь один шип, но и несколько. Чем большее число шипов планируется сделать, тем соответственно и большей будет площадь склейки.

Данный тип стыковки подразделяется на: угловой концевого типа, угловой срединного типа и угловой ящичного типа.

При угловом скреплении концевого типа применяются незакрытые сквозные шипы (не более трёх), шипы с потёмками сквозного и несквозного типа, а также вставной шкант. Стыковка угловая срединного типа довольно часто встречается на дверях. При угловых скреплениях срединного и концевого типа дополнительно можно использовать шурупы, гвозди либо же болты.

Угловые серединные соединения на шип: а - несквозной типа УС-1, б сквозной УС-2, в - сквозной двойной УС-3, г - несквозной в паз и гребень УС-4, д - несквозной в паз УС-5, е - несквозной на круглых шкантах УС-6.

Вот и вся ключевая информация о существующих типах соединений. Сюда не входят соединения гвоздями, шурупами или болтами. Чисто дерево ну и чуть-чуть клея. 🙂

Про самых крутых столяров и плотников говорят, что они способны построить дом без единого гвоздя. Японские ремесленники, даже любители, как раз из таких.

Несколько лет назад молодому работнику автомобильной индустрии, увлечённому , попалась в руки книга с описанием традиционных японских техник работы с деревом. Его очень увлекли описания соединений деталей без использования гвоздей, саморезов и клея. Он захотел научиться делать также. Вот только схем для изготовления крепежей в книге не было. Тогда парень решил нарисовать их сам.

Для моделирования и анимации деталей он использовал бесплатный сервис Fusion-360. Получившийся результат японец перевёл в гифки и выложил в твиттер-аккаунт под названием The Joinery . Почти за год молодой столяр визуализировал 85 различных способов разъёмных соединений.

Разнообразие креплений действительно поражает. С их помощью можно смастерить в принципе что угодно - табуретку, диван, стол и так далее. Главное - иметь прямые руки и хороший, желательно электрический инструмент.

Но даже если ручной труд вас совсем не вдохновляет, вы, вероятно, получите удовольствие от просмотра гифок. То, с каким изяществом детали сцепляются друг с другом, гипнотизирует.

Вследствие ограниченности размеров дерева создание из него строительных конструкций больших пролетов или высоты невозможно без соединения отдельных элементов. Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием , а для увеличения их продольной длины — сращиванием, под углом и прикрепление к опорам – анкеровкой.

Увеличение заготовок по длине называется сращиванием. Увеличение заготовок по сечению называется сплачиванием. Соединения деревянных конструкций классифицируют по различным признакам. Например, по виду работы элемента и работы самой связи (соединения на растянутых связях, соединения на податливых связях).

По характеру работы все основные соединения делятся на:

без специальных связей (лобовые упоры, врубки);
со связями, работающими на сжатие (шпонки колодки);
со связями, работающими на изгиб (болты, стержни, гвозди, винты, пластинки);
со связями, работающими на растяжение (болты, винты, хомуты);
со связями, работающими на сдвиг-скалывание (клеевые швы).

По характеру работы соединений деревянных конструкций делятся на податливые и жесткие. Податливые изготавливаются без применения клеев. Деформации в них образуются в результате неплотностей.

Принято различать три группы соединений деревянных конструкций:

Контактные соединения (без использования рабочих механических связей: врубки и другие соединения «впритык»)
Соединения с использованием механических связей (нагельные: болтовые, гвоздевые; шпоночные, соединения на шайбах, нагельных пластинках и т.п.)
Клеевые соединения и соединения комбинированного типа

Требования к соединениям

1. Надежность. В частности, рекомендуется сводить к минимуму неблагоприятные (ненадежные) виды работы древесины в соединениях (работа древесины на скалывание, смятие поперек волокон, растяжение поперек волокон). С понятием надежности тесно связан так называемый принцип дробности: «чем мельче связи и чем их больше, тем выше надежность соединения». Другими словами, десять болтов маленького диаметра предпочтительнее одного болта при одинаковых затратах металла, так как в первом случае древесина работает в основном на смятие («надежный» вид работы древесины), а во втором случае — на сдвиг («ненадежный» вид работы древесины)

2. Прочность. В частности, стремление к равнопрочности с основной частью конструкции, к отсутствию ослаблений (отверстия) в сечении.

3. Снижение трудоемкости при изготовлении и монтаже конструкций (технологичность)

4. Деформативность. Например, в контактных соединениях величина предельной деформации смятия ограничена

Работа древесины в соединениях. Виды работы древесины на смятие поперек и под углом к волокнам, а также на скалывание относятся к неблагоприятным. Именно эти виды работы древесины сопровождают работу соединений и именно они чаще всего являются прямой или косвенной причиной отказа конструкции.

Смятие. Работа древесины на смятие поперек и под углом к волокнам характеризуется повышенной деформативностью и низкой прочностью. Диаграмма «сила — деформация» при смятии древесины поперек волкон отражает эффект сплющивания трубчатообразных клеток древесины. Различают три вида смятия:

n смятие по всей поверхности (R см = 1,8 МПа, самый неблагоприятный вид смятия)
n смятие на части длины
n смятие на части поверхности (под шайбами) (R см = 4 МПа)

Увеличение прочности в последнем случае объясняется подкрепляющим влиянием окружающих площадку смятия волокон древесины.

Основные эмпирические зависимости при смятии.

Зависимость сопротивления от угла между направлением силы и направлением волокон древесины

R см,a = R см,0 / (1 + (R см,0 /R см,90 — 1) sin 3 a

Зависимость сопротивления от длины площадки смятия

R см,L = R см (1 + 8 / (L см + 1.2); [см]

Скалывание. Работа древесины на скалывание (сдвиг) характеризуется низкой прочностью и хрупким характером разрушения. В «чистом» виде скалывание практически не встречается. Обычно этот вид напряженного состояния комбинируется с другими (растяжение и сжатие поперек волокон).

Различают два вида скалывания: скалывание одностороннее и скалывание двустороннее. В первом случае прочность меньше, поскольку выше степень неравномерности распределения напряжений. В расчетах условно принимают равномерное распределение напряжений по длине площадки сдвига. Поэтому вводят понятие «среднее значение сопротивления сдвигу»

R ск,ср = R ск,ср / (1+ bL/e)

Формула отражает физическую сущность явления скалывания: коэффициент b учитывет вид скалывания, а отношение L/e учитывает влияние нормальных напряжений, сопутствующих скалыванию. R ск,ср — сопротивление скалыванию при равномерном распределении касательных напряжений.

Зависимость сопротивления скалыванию от угла между направлением силы и направлением волокон древесины имеет вид:

R ск,a = R ск,0 / (1 + (R ск,0 /R ск,90 — 1) sin 3 a

Назначение соединений	В конструкциях, изготовляемых в заводских условиях	В конструкциях, изготовляемых с применением облегченных средств механизации.
Назначение соединений	из высушенных пиломатериалов	из брусьев и досок	из местного круглого леса
*Сплачивание*	На водостойком клее	На дубовых или березовых пластинках Деревягина; на гвоздях и топких нагелях из круглой стали, из пластмасс	На колодках, болтах, скобах
*Наращивание*
В сжатом стыке	Лобовым упором
В растянутом стыке	Зубчатым стыком на водостойком клее	Деревянными накладками и прокладками на нагелях из круглой стали, на болтах, гвоздях	Деревянными накладками на нагелях из круглой стали, на болтах
В растянутом стыке	Накладками с клеестальными шайбами	Накладками с шайбами на глухих нагелях и шурупах	Стальными накладками с шайбами на глухих нагелях и глухарях
*Узловые примыкания*
Сжатых стержней	Лобовым и трехлобовым упором	Лобовой врубкой; лобовым и трехлобовым упором
Растянутых стержней	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки на клее или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки па гвоздях или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки на нагелях и болтах; скобами крестового профиля
Стержней, воспринимающих знакопеременные силы	Центровым болтом через клеестальные шайбы	Нагелями, штырями крестового профиля, гвоздями	Нагелями, штырями крестового профиля
Стержней, воспринимающих знакопеременные силы	Центровым болтом через клеестальные шайбы	Центровым болтом, через когтевые шайбы, шайбы на глухих нагелях, шурупах, штырях крестового профиля или на гвоздях	Центровым болтом через шайбы на глухих нагелях, глухарях или на штырях крестового профиля

Основные виды соединений (при сплачивании)

1. Соединения на врубках , работающих без специальных рабочих связей. Соединения безраспорные; требуются лишь вспомогательные поперечные связи (устаревший вид сплачивания)


Схема соединения на врубках
Основной областью применения врубок являются узловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу. Соединяемые врубкой элементы деревянных конструкций (д. к.) должны быть скреплены вспомогательными связями - болтами, хомутами, скобами и т. п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные нагрузки

2. Соединения на шпонках , работающих в основном на сжатие (с), аналогично сжатым раскосам фермы (с). Распор Q шп воспринимается рабочими поперечными связями (р) - болтами, хомутами и т. п., работающими на растяжение аналогично растянутым стойкам фермы (р)


Схема соединения на шпонках

3. Соединения на нагелях , работающих в основном на изгиб (и), аналогично стойкам (и) безраскосной фермы. Соединения безраспорные, требуются лишь вспомогательные поперечные связи

4. Соединения на клею , работающем в основном на сдвиг (τ), аналогично сварному шву в металлических балках. Поперечная связь обычно обеспечивается самим клеевым швом

Соединения по ширине

При стыковке нешироких досок получаются щиты необходимых размеров.
Для соединения существует несколько способов.

1) Соединение на гладкую фугу;
При таком методе соединения каждая рейка или доска называется делянкой, а шов, который образуется в результате соединения, фугой. О качестве прифуговке говорит отсутствие просветов между стыками кромок смежных делянок.

2) Соединение на рейку;
По кромкам делянок выбирают пазы и вставляют в их рейки, скрепляющие между собой делянки. Толщина рейки и ширина паза не должны превышать 1/3 толщины доски.

3) Соединение в четверть;
В скрепляемых делянках выбирают по всей длине четверти. В таком случае размеры четверти, как правило, не превышают половину толщины делянки.

3) Соединение в паз и гребень (прямоугольный и треугольный);
Такой вид соединения обеспечивает делянку пазом с одной стороны и гребнем с другой. Гребень может быть как прямоугольным, так и треугольным, но последний редко используется, поскольку его прочность немного хуже. Соединение в паз и гребень довольно популярно и часто используется изготовителями паркета. Минусом такого соединения считается меньшая экономичность, поскольку используется больше досок.

4) Соединение «ласточкин хвост»;
Такой вид крепления немного похож на предыдущий, вот только гребень имеет трапециевидную форму. Ну отсюда и название.

Соединение досок в щиты: а - на гладкую фугу, б - в четверть, в - на рейку, г - в паз и прямоугольный гребень, д - в паз и треугольный гребень, е - в «ласточкин хвост»

Также при сборке щитов используют шпонки, наконечники в паз и гребень с вклейкой рейки в торец. Среди вклеенных реек встречаются треугольные, прямоугольные и наклеенные, а при использовании шпонки в основном выбирают паз «ласточкин хвост». Все это нужно для надежного скрепления щита.

Соединение по длине

Среди популярных видов соединения по длине можно выделить: впритык, на «ус», в паз и гребень, на зубчатое клеевое соединение, в четверть и на рейку. Наибольшей популярностью пользуется зубчатое соединение, потому что оно имеет лучшую прочность.

Соединение брусков по длине: а - впритык, б - в паз и гребень, в - на ус, г, д - на зубчатое клеевое соединение, е - в четверть, ж - на рейку

Также существует сращивание, когда более длинные отрезки стыкуются между собой. Это может происходить несколькими способами. Например, вполдерева , косым прирубом , косым и прямым накладным замком , косым и прямым натяжным замком и впритык . При выборе сращивания вполдерева необходимая длина соединения должны составлять 2 или 2,5 от толщины бруса. Для большей надежности используют нагеля, например, такое можно встретить при строительстве брусчатых домов.

При использовании косого прируба с подрезкой торца размеры составляют 2,5 - 3 от толщины бруса и так же крепится нагелями.

Соединение прямым или косым накладным замком используют в конструкциях, в которых присутствуют растягивающие усилия. Прямой накладной замок находится на опоре, а косой можно разместить у опор.

Если Вы решили использовать косой прируб с подрезкой торца, то соединение должно иметь 2,5 или 3 толщины бруса. В этом случае то же используются нагеля.

При стыковке прямым или косым натяжным замком можно не волноваться о прочности, но такое соединение имеет сложности в изготовлении, а также при усыхании древесины клинья ослабляются, поэтому такой метод соединения не подойдет для серьезной конструкций.

Сращивание впритык - это когда два конца бруса помещают на опору и надежно соединяются скобами.

Сращивание: а - вполдерева, б - косым прирубом, в - прямой накладной замок, г - косой накладной замок, д - прямой натяжной замок, е - косой натяжной замок, ж - впритык

Соединение брусьев или бревен можно встретить при возведении стен или в верхней или нижней обвязке в каркасных домах. К основным видам соединений можно отнести вполдерева , вполулапу , шиповое и угловой сковороднем .

Врубкой вполдерева считается вырубка или срезка половины толщины на концах брусьев, после чего они соединяются под углом в 90 градусов.

Соединение вполулапа образуется при зарезке на концах брусьев наклонных плоскостей, благодаря которым брусья плотно соединяются. Размер наклона определяется по формуле.

Врубка угловым сковороднем очень похожа на врубку вполдерева, но отличительной чертой является то, что при таком соединении один из брусьев теряет небольшую часть в ширине.

Наращивание

Наращиванием брусьев и бревен называется соединение элементов по высоте, что часто используется при строительстве столбов или матч.

Существует несколько видов наращивания:
1) впритык с потайным шипом;
2) впритык со сквозным гребнем;
3) вполдерева с креплением болтами;
4) вполдерева с креплением хомутами;
5) вполдерева с креплением полосовой сталью;
6) косым прирубом с креплением хомутами;
7) впритык с накладками;
8) крепление болтами;

Длина стыков обычно составляет 2-3 от толщины соединяемых брусьев или 2-3 диаметра бревен.

Шиповое соединение

При шиповой вязке брусков на одном делают зарезку шипа, а на другом проушину или гнездо. Шиповую вязку брусков часто используют при создании столярных изделий, дверей, окон или фрамуг. Все соединения делаются на клею. Можно использовать не только один, но и два или более шипа. Чем больше шипов, тем больше площадь склеивания.Такой вид соединения можно разделить на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

При угловом концевом соединении используется открытый сквозной шип (один, два или три), шип с потемком сквозной и несквозной, вставные шканты. Угловые серединные соединения можно встретить на дверях. Угловые серединные и концевые могут дополнительно использовать гвозди, шурупы, нагеля или болты.

Угловые шиповые соединения: а - открытый сквозной одинарный шип УК-1, б - открытый сквозной двойной шип УК-2, в - открытый сквозной тройной шип УК-3, г - шип несквозной с полупотемком УК-4, д - шип сквозной с полупотемком УК-5, е - шип несквозной с потемком УК-6, ж - шип сквозной с потемком УК-7, з - соединение несквозное и сквозное на шкантах УК-8, и - на ус со вставными круглыми шкантами УК-9, к - несквозной на ус со вставным плоским шипом УК-10, л - сквозной на ус со вставным плоским шипом УК-11

Соединения деревянных конструкций: общие сведения. Сращивание стропил по длине Чтоб соединить главные детали