Способы соединений деревянных деталей. Столярные и плотничные соединения Как соединить две доски под прямым углом

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.

Бруски столярных изделий соединяют между собой шиповым соединением, состоящим из двух элементов - шипа и гнезда или проушины. Шип - выступ на торце бруска, входящий в соответст-

Рис. 42. Виды шипов:

а - одинарный, б - двойной, в - многократный, г - круглый, д - «ласточкин хвост», е - односторонний «ласточкин хвост», ж, з - зубчатые, и - гнездо, к, л - проушины, м - глухой шип, н - шип впотемок, о - шип в

полупотемок

вующее гнездо или проушину другого бруска. Шипы бывают одинарными (рис. 42,а), двойными (рис. 42,6), многократными (рис. 42,в), т. е. более двух.

Цельный шип - это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 42, г).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 42,5) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» - в виде прямоугольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа (рис. 42, е).

Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапеции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 42, з), двукосый зубчатый шип (рис. 42, ж)-равнобедренного треугольника.

Одинарные и двойные шипы применяют при изготовлении окон, рамочных дверей, мебели; шип «ласточкин хвост» - при изготовлении ящиков, коробок; зубчатые шипы - при клеевом соединении деталей (сращивании) по длине.

Помимо этого применяют шипы круглые вставные при соединении делянок (заготовок) по ширине. Шипы впотемок и полупотемок (рис. 42,н,о), используют при изготовлении рамок, ме-

Рис. 43. Форма обработанных брусков:

а - фаска, б - штаб (штап), в - закругление ребра, г - галтель, д - фалец-четверть, е - калевка, ж - шип, з - проушина, и - кромка с профильной обработкой, к - брусок, л - гнездо, м - раскладка, н - платик, о - свес; / - заплечики, 2 - боковая грань шипа, 3 - торцовая грань шипа, 4 - филенка, 5 - кромка, б - торец, 7 - пласть; / - длина шипа, Ь - ширина шипа, s - толщина шипа

бели и др. Кроме того, применяют гнезда и проушины, глухой шип, приведенные на рис. 42, и, к, л, м.

Шип впотемок делают не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были незаметны, так как получить ровные края гнезда не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. снимают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.

Для того чтобы образовать шип, проушину, обработанные бруски, т. е. простроганные с четырех сторон на требуемый размер, -f- предварительно размечают.

Конструктивные части и элементы столярных изделий. Столярные изделия имеют следующие основные конструктивные части и элементы.

Брусок - простейшая деталь; бывает разных размеров, сечений и формы (рис. 43). Узкая продольная сторона бруска называется кромкой, а продольная широкая - пластью, линия пересечения пласти с кромкой - ребром. Концевую поперечную сторону бруска, образованную при торцовке под прямым углом, называют торцом.

При изготовлении оконных и дверных блоков бруски малых сечений (вертикальные, горизонтальные горбыльки створок) вы-

полняют из цельной древесины, а бруски больших сечений (коробки) делают клеёными.

Раскладками называют бруски, предназначенные для крепления стекол в створках, дверях или филенок в дверных полотнах рамочной конструкции.

Филенки представляют собой щит прямоугольной формы, изготовленный из столярной, древесностружечной или древесноволокнистой плиты. По форме филенки бывают плоские, со скошенными кромками и с профильной обработкой кромок. Филенку в рамках дверей устанавливают в паз, фальц и крепят раскладками или накладывают на бруски и крепят шурупами.

Фальцем называют прямоугольную выемку в бруске. Если выемка имеет равные стороны угла, то она образует четверть.

Платик - уступ, образованный для скрытия зазора; применяют в тех случаях, когда пригонка детали заподлицо затруднена. Использование платика упрощает сборку изделий. Применяют его при изготовлении мебели.

Свес - выступ за пределы основания. Применяют при изготовлении мебели.

Галтелью называют полукруглую выемку на кромке или пласти детали.

Рамка состоит из четырех брусков, образующих квадрат или прямоугольник. Отдельные рамки имеют, кроме того, внутренние бруски-средники (рамочные двери, оконные створки с горбыль-ками).

Рамки собирают на шиповом соединении. Небольшого размера рамки собирают на одинарный открытый сквозной шип или шип с полупотемком или потемком. При изготовлении столярных изделий применяют преимущественно рамки прямоугольной формы, очень редко (для уникальных зданий) - многоугольные или круглые. Оконная створка, форточка, фрамуга, коробка - все это рамки.

Все соединения в оконных блоках выполняют на шипах. Прочность шипового соединения определяется его размерами и площадью склеиваемых поверхностей. Для увеличения прочности шипы делают двойными (в окнах).

Щиты изготовляют массивными (дощатыми) или с пустотами. Массивные щиты во избежание коробления следует набирать из узких реек (деталей) шириной не более 1,5 толщины, с подбором волокон, влажностью до (10±2)%.

При склеивании деталей по ширине одноименные (заболон-ные) пласти соединяемых реек должны быть обращены в противоположные стороны, а одноименные кромки - друг к другу.

Стыковать рейки по длине допускается, если стыки расположены вразбежку и расстояние между ними в смежных рейках не менее 150 мм. В щитах, предназначенных для несущих конструкций, рейки по длине не стыкуют. Из щитов изготовляют панели стеновые, тамбуры и др.

Во избежание коробления щиты делают со шпонками

Рис. 44. Виды щитов:

а - со шпонками, б - с наконечниками в паз (шпунт) и гребень, в - с вклеенной рейкой в торец, г - с вклеенной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой, е -

многослойный

(рис. 44,а), с наконечниками (рис. 44,6), с вклеенными и наклеенными рейками (рис. 44, в, г, д). Шпонки в щитах делают заподлицо с плоскостью или выступающими. На каждый щит ставят не менее двух шпонок. Щиты со шпонками предназначены для дверей временных зданий и др.

a) S) в)

Рис. 45. Способы соединения щитов:

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

Рис. 46. Клеевые соединения брусков, досок по длине:

а - торцовое, б - на «ус», в - на ступенчатый «ус», г - на ступенчатый «ус» с затуплением, д - зубчатое, е - вертикальное зубчатое, ж - горизонтальное зубчатое, з - зубчатое на «ус», и - ступенчатое; в - угол скоса, L - длина «уса» шипа, t - шаг соединения, 6 - затупление, 5 - зазор, В - толщина, i - угол шипа

Кроме дощатых изготовляют щиты многослойные, склеенные из трех или пяти однослойных щитов со взаимно перпендикулярным направлением волокон (рис. 44,е).

Массивные щиты склеивают на гладкую фугу (рис. 45,а), на рейку (рис. 45,6), в четверть (рис. 45,в), в паз и гребень (рис. 45, г, д) ив «ласточкин хвост» (рис. 45, е).

Соединение деталей из древесины. Сращивание отрезков по длине может быть торцовым, на «ус», зубчатым, ступенчатым (ГОСТ 17161-79).

Торцовое клеевое соединение (рис. 46, а) - это клеевое соединение торцовыми поверхностями склеивания. Под торцовым клеевым соединением на «ус» (рис. 46,6) понимают клеевое соединение плоскими поверхностями склеивания, расположенными под острым углом к продольной оси заготовок. Клеевое соединение на ступенчатый «ус» (рис. 46, в) - это соединение, в котором поверхности склеивания имеют выступ, препятствующий смещению заготовок в продольном направлении при растяжении. Соединение, в котором скошенные концы заготовок имеют затупление, препятствующее смещению заготовок в продольном направлении при растяжении и сжатии, называют соединением на ступенчатый «ус» с затуплением (рис. 46, г).

Зубчатое клеевое соединение (рис. 46, д) - это соединение профилированными поверхностями в виде зубчатых шипов, верти кальное клеевое соединение (рис. 46, е) - соединение с выходом профиля шипов на пласть заготовки. В горизонтальном зубчатом соединении (рис. 46, ж) профиль шипов выходит на кромку заготовки.

Зубчатое клеевое соединение на «ус» (рис. 46, з) - соединение

на «ус» профилированными поверхностями склеивания в виде зубчатых шипов.

Ступенчатое клеевое соединение (рис. 46, и) - торцовое соединение профилированными поверхностями склеивания в виде ступеньки, высота которой равна половине толщины заготовки.

Наиболее прочным является клеевое соединение на зубчатый шип. Этот вид соединения применяют для сращивания брусков створок, фрамуг, оконных и дверных коробок и других строительных элементов.

Зубчатое клеевое соединение (см. рис. 46, д) изготовляют в соответствии с ГОСТ 19414-90. Склеиваемые заготовки не должны отличаться по влажности более чем на 6 %. В зоне соединения заготовок не допускаются сучки более 5 мм. Параметр шероховатости поверхностей склеивания зубчатых шипов Rmmax по ГОСТ 7016-82 не должен превышать 200 мкм.

Размеры шиповых соединений приведены в табл. 1.

Таблица I. Размеры шиповых соединений

Сплачивание заключается в соединении брусков, досок, делянок по ширине кромки в щиты или пластями в блоки. Каждую заготовку, соединяемую в щит, называют делянкой.

В соответствии с ГОСТ 9330-76 соединение по кромке рекомендуется в зависимости от назначения изделий производить на рейку, в четверть, в прямоугольный и трапецеидальный паз и гребень и на гладкую фугу.

При выполнении соединений на рейку К-1 (рис. 47, а) следует при /, равном 20...30 мм, делать 1\ на 2...3 мм больше; S\ принимают равным 0,4 So для реек из древесины и 0,25 5 0 - для реек из фанеры. Размер S\ должен быть равен ближайшим размерам пазовой дисковой фрезы, т. е. 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 и 20 мм. На кромках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Для соединения типа К-2 по кромке в четверть (рис. 47, б): ho = 0,5 So - 0,5 мм, b находится в следующей зависимости от S 0 :

S 0 , мм I2...15 15...20 20...30 30

Ь, мм 6 8 10 16

Рис. 47. Схемы соединений досок (делянок) по кромке:

а - по кромке на рейку К-1, б - в четверть по кромке К-2, в - в прямоугольный паз и гребень по кромке К-3, г - в трапецеидальный паз и гребень по кромке К-5, д - на гладкую фугу К-6 (по кромке), е - по кромке в прямоугольный паз и гребень К-4

Для соединения типа К-3 в паз и гребень (рис. 47, в) радиус закругления г делают 1...2 мм, а размер 1\ -на 1...2 мм больше размера / (табл. 2). На кромках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Таблица 2. Размеры соединения К-3, мм

	S,

Размеры соединений К-4 (рис. 47, е) приведены в табл. 3. Таблица 3. Размеры соединения К-4, мм

Sa					Ь

Размеры пазов и гребней соединения К-5 (рис. 47, г) определяют по табл. 4.

Таблица 4. Размеры соединения К-5, мм

	St		I

Шов, образуемый при соединении делянок, называют фугой. Делянки, из которых склеивают щит на гладкую фугу типа К-6 (рис. 47, д) должны иметь гладкие и ровные кромки, образующие с плоскостью (пластью) прямой угол по всей длине. Если при соединении делянок нет просветов, то прифуговка (пригонка) их выполнена качественно. Склеивают щиты в стяжных хомутах, вай-мах, прессах.

Помимо склеивания щиты можно собирать из делянок на круглые вставные шипы, при этом диаметр шипа должен составлять 0,5 толщины делянки, а длина должна быть 8... 10 диаметров. Шипы устанавливают с шагом 100... 150 мм.

Соединение в паз и гребень, а также в четверть производят путем отборки по всей длине кромки (делянки) с одной стороны паза или четверти, а с другой - гребня или четверти. Это соединение применяют при изготовлении щитов, настилке дощатых полов, устройстве столярных перегородок, подшивке потолков. Соединение на гладкую фугу более экономично, чем соединение в четверть или в паз и гребень.

При соединении на рейку вдоль кромок делянок выбирают пазы, в которые вставляют деревянные или фанерные рейки.

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. 🙂

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

Изготовление плотных соединений из дерева

Профессиональная разметка с помощью точных инструментов

Плотные соединения изделий из дерева начинаются с аккуратной и точной разметки. Это особенно важно, если вы изготавливаете соединения вручную и линии разметки служат ориентирами для инструментов. Точность механической обработки зависит от аккуратной настройки упоров, стопоров, вылета и наклона пильных дисков и фрез. Далее описаны шаги, которые помогут добиться великолепных результатов. Для этого не требуется уникальное оборудование, но следует выбирать инструменты, которые гарантируют аккуратность и эффективность. Кроме того, выработайте привычку соблюдать следующие правила при измерениях и разметке.

Пользуйтесь точными инструментами. Например, старайтесь, если возможно, в большинстве случаев применять точную стальную линейку вместо рулетки с гибкой лентой. Хорошие инструменты стоят дороже, но они прослужат вам в течение всей жизни.
Постоянство — залог успеха. На протяжении всей работы над проектом пользуйтесь одними и теми же измерительными инструментами, чтобы избежать небольших неточностей, влияющих на качество соединений. Например, отметки 300 мм на двух линейках могут не совпадать.
Главное — результат, а не измерения. В большинстве случаев следует избегать измерений, когда можно использовать для разметки смежной детали уже готовую деталь с элементами соединения. Например, сделав шипы на передней стенке ящика, разметьте с их помощью «ласточкины хвосты» на заготовках боковых стенок.
Применяйте правильные приемы разметки и правильные инструменты. С хорошими разметочными и измерительными инструментами проще добиться необходимой точности.

Не всегда удается точно выровнять конец линейки с торцом заготовки, поэтому в такой ситуации лучше, как говорят, пожертвовать нулем. Совместите с торцом следующее порядковое деление и отметьте размер в соответствии с ним.

Чтобы провести тонкую линию параллельно грани заготовки, используйте рейсмус. Показана разметка контура гнезда на стойке после определения положения конца перекладины

Острый нож оставляет тончайшую линию, обеспечивая высокую точность разметки. В некоторых случаях углубленная линия становится также стартовой позицией для стамески

Точная настройка станков для точной обработки деталей

Станки и электроинструменты обеспечат великолепные результаты только при условии их правильной настройки и регулировки. На этой странице показаны основные особенности настройки трех машин, главных для большинства мастерских: пильного и строгально-фуговального станков, а также фрезерного стола. Подготовив их к работе, помните следующие правила.

Прежде всего, сделайте заготовки одинаковой толщины. Начинайте работу над любым проектом с обработки всех заготовок до одной и той же толщины. Любые различия в толщине затрудняют получение аккуратных соединений и вызывают необходимость в дополнительной подгонке шлифовке и циклевании.
Разумный подход. Длинные доски неудобно обрабатывать, поэтому лучше сразу раскроить их на заготовки с небольшим припуском, с которыми проще управляться, добиваясь необходимой точности.
Проверяйте размеры дважды. Реальная толщина плитных и листовых материалов, как правило, отличается от номинальной, поэтому для их измерения следует использовать штангенциркуль. Только после этого выпиливайте пазы, шпунты и фальцы соответствующей ширины.

Прежде чем что-то пилить, проверьте параллельность диска пазам в столе, настройте поперечный (угловой) упор на угол 90°, а затем установите продольный упор параллельно диску. При продольном пилении используйте прижимную гребенку, удерживающую заготовку плотно прижатой к продольному упору.

Выровняйте задний стол с высшей точкой траектории режущих кромок ножей, как показано на рисунке справа. Затем с помощью проверенного угольника убедитесь, что продольный упор установлен точно под прямым углом к заднему столу. Чтобы добиться отличного результата, при строгании всегда прижимайте заготовку к упору. Медленно подавайте доску на вращающуюся ножевую головку. Когда передний конец доски пройдет над ножами, сместите вперед место приложения прижимного усилия, чтобы доска прижималась к заднему столу. Для получения хорошего результата отрегулируйте задний стол и продольный упор.

Планируйте выполнение большей части фрезерных работ за несколько проходов, настроив упор на окончательную высоту или ширину для последнего прохода. Фиксируйте положение фрезера после каждого изменения вылета фрезы. При выборке пазов, шпунтов, фальцев и других элементов соединений используйте прижимы, подобные показанной здесь прижимной гребенке. Нетрудно сделать самому, для этого не потребуется много материала.

Окончательная подгонка гарантирует успех

Вне зависимости от того, сколько соединений требуется изготовить на станке, после каждого изменения настроек всегда делайте пробные проходы и образцы соединений, используя обрезки. Регулировку следует продолжать до достижения плотной сборки пробного соединения и только после этого приступить к обработке деталей проекта. Но несмотря на все ваши старания, порой можно обнаружить несовершенство в соединениях. Опилки на пильном столе или незаметное коробление ранее остроганной заготовки могут испортить работу и сделать сборку невозможной. Если деталь слишком толстая или широкая, не поддавайтесь искушению подогнать размер с помощью станков. Точную подгонку лучше доверить ручным инструментам.

Маленький зензубель. С его помощью удается быстрее всего снять слой толщиной от 0,5 мм и более с широкого шипа или гребня. Зензубель с малым углом наклона железки особенно эффективен при работе поперек волокон. Выступающая сбоку режущая кромка позволяет обрабатывать внутренний угол вплотную к плечику шипа.
Рашпиль или напильник. Плоский рашпиль, с крупной насечкой быстро удаляет материал, но оставляет более грубую поверхность, чем рубанок. Плоский напильник работает медленнее, но им хорошо выглаживать поверхность.
Наждачная бумага. Если вам требуется снять совсем немного материала с шипа или другой широкой поверхности, наклейте кусок наждачной бумаги зернистостью 100 единиц на подходящий обрезок доски или пробковый брусок. Используйте самоклеящуюся наждачную бумагу или наклейте обычную с помощью аэрозольного клея или двухстороннего скотча. Такой способ позволяет обработать только одну плоскость, не затронув смежные, как это бывает, если просто обернуть брусок наждачной бумагой.
Стамеска. Различной ширины клинки позволят удалить материал из любых труднодоступных мест. При зачистке плоской поверхности держите стамеску фаской вверх, прижимая ее плоскую переднюю грань к древесине.

Применяя рашпиль, стамеску или любой другой инструмент для удаления материала, не спешите и регулярно проверяйте результат, соединяя детали.

Тщательно планируйте последовательность сборки

Вы аккуратно выпилили все детали, добились плотности во всех соединениях и теперь готовы заняться сборкой. Но прежде чем открыть флакон с клеем, обязательно проведите пробную сухую сборку (без клея). Собирая изделие, определите, в каком порядке лучше соединять детали, сколько струбцин потребуется для плотного сжатия всех соединений и как лучше разместить струбцины, чтобы не было перекосов.

Сборку больших и сложных проектов лучше разделить на несколько простых этапов, вместо того чтобы суетиться, пытаясь склеить все детали за один раз. Например, делая шкафчик с филенчатыми боковинами, сначала соберите рамы с филенками, а затем приступайте к основной сборке. Такой подход дает вам больше времени для проверки всех соединений и требует меньше струбцин. Другой способ выиграть время — использовать клей с увеличенным временем схватывания. Например, обычный желтый клей Titebond заставляет провести всю сборку за 15 минут, а разновидность Titebond Extend позволяет выравнивать склейку в течение 25 минут.

При установке струбцин убедитесь, что их давление приходится на середину соединения. Неправильно установленная струбцина может деформировать детали так, что между ними образуется зазор. Иногда, несмотря на все старания, соединения не получаются аккуратными. Случайно соскользнувший инструмент, невнимательность или незамеченные опилки около упора приводят к тому, что соединение оказывается неплотным или в нем появляется заметный зазор.

Собирайте шкафчик поэтапно, склеив сначала небольшие боковые филенчатые рамы. Тогда вы сможете уделить больше внимания каждому соединению. Затем приступайте к сборке корпуса

Как можно спасти кажущуюся испорченной работу?

Зазор можно замазать смесью быстросхватывающегося эпоксидного клея с пылью от шлифовки такой же древесины (смесь должна иметь консистенцию густой пасты). Лучше использовать именно эпоксидный клей вместо ПВА, так как шпаклевка неминуемо размазывается по прилегающим к соединению поверхностям и эпоксидный клей застывает, не впитываясь в древесину. Излишки такого состава нетрудно удалить шлифовкой, чтобы не возникли проблемы при нанесении отделки. Применяйте такой метод заполнения, когда на первое место выходит внешний вид соединения, а не его прочность.

Если при пробной сборке шип болтается в гнезде, такое соединение не будет прочным. Заполнение зазоров клеем не принесет пользы, поэтому не поленитесь усилить слишком тонкую часть с помощью древесины. Выпилите две накладки, чтобы шип стал чуть толще, чем требуется, и приклейте их с обеих сторон. После просушки снова подгоните шип к размерам гнезда.

Превратите недостаток в достоинство

Иногда лучше не скрывать следы ремонта, а сделать их видимыми. В слишком узком ясеневом шипе, сделали два пропила и вставили в них тонкие клинья из вишни, которые плотно прижали узкие щечки шипа к краям гнезда. В других случаях, например, при соединении потайным шипом, небольшие фаски или закругления вдоль ребер плечиков сделают неплотный стык менее заметным.

Замените деталь

Это может произойти с каждым из нас. Некоторые ошибки не имеет смысла исправлять по двум причинам: (1) если независимо от вашего мастерства и старания неприглядный дефект останется заметным или (2) если быстрее и проще сделать новую деталь взамен испорченной.