Соединение и скрепление дерева

Два куска дерева могут быть соединены между собою по длине, причем такое соединение носит название сращивание, или по ширине – сплачивание, или же под углом – вязка.

Соединение двух кусков деревянными гвоздями или нагелями, металлическими гвоздями и шурупами или винтами весьма редко употребляется плотниками как самостоятельное скрепление, чаще же такие скрепления служат для усиления других соединений дерева, сделанных в зарез одним из способов сращивания, вязки и сплотки, о которых будет сказано ниже.

Сколачивание нагелями употребляется в некоторых случаях плотничных соединений, главным образом, в домовых работах при сборке оконных рам, переплетов и филенчатых дверей.

Нагелями называются небольшие деревянные стерженьки, сделанные из твердого и вязкого дерева. Для скрепления нагелем его загоняют легкими ударами деревянного молотка в отверстия, просверленные в обоих соединяемых кусках дерева – в одном сквозь, а в другом только на известную глубину. При сколачивании мягких пород дерева нагелю придают восьмигранную форму, чтобы при заколачивании нагель плотнее вошел в отверстия скрепляемых частей и держался там своим трением. Для твердых пород нагель делается круглым из более мягкого и вязкого дерева, волокна которого, сжимаясь при сколачивании, плотно войдут в дыру.

В том случае, когда нагель должен служить осью вращения, один конец его плотно пригоняется по дыре, а другой – выступающий (шип) – делается гладким и хорошо отшлифованным.

Сколачивание гвоздями и шпильками пригодно только для грубых работ и вещей, поверхности которых будут окрашены масляною краскою или же остаются в простом необделанном виде, – словом, там, где чистота работы не нужна, а необходима только прочная связь сколачиваемых частей. Гвозди, смотря по роду их употребления, бывают различных видов и величин, а по способу выработки их подразделяют на кованые, штампованные и резаные. Последние два вида гвоздей готовятся только на механических станках на заводах. Кованые гвозди имеют остроконечную форму с плоскою, несколько коническою шляпкою. Поперечное сечение такого гвоздя квадратное, а длина его редко бывает менее 2,5 см.

При заколачивании гвоздей надо иметь в виду, что скрепляющая сила гвоздя много зависит от породы и твердости дерева и направления его волокон, т. е. вколачивается ли гвоздь в бок дерева или же торец. В последнем случае гвоздь будет держаться в дереве слабо и ненадежно, а потому вбивание гвоздей в торец должно быть избегаемо.

Винты и завинчивание. Скрепление винтами или шурупами представляет самый прочный вид соединения дерева, так как бинт держится трением своей нарезки о волокна дерева. Чем больше диаметр шурупа и длина его винтовой нарезки, тем сила сцепления шурупа будет больше, независимо от характера винтовой резьбы. Вообще можно принять, что скрепление шурупами прочнее гвоздевого по крайней мере вдвое, хотя точных опытов в этом отношении сделано не было. Как бы то ни было, но винт имеет еще много других преимуществ, ставящих этот род скрепления лучше и практичнее гвоздевого. Сколоченные куски дерева нельзя разнять иначе, как значительно потревожив изделие, тогда как свинченные части можно развинтить без всякого вреда и вновь свинтить, причем скрепляющая сила шурупа не уменьшится. Железные шурупы, подобно гвоздям, легко подвергаются ржавчине, в особенности если они ввинчиваются в недостаточно просушенное дерево или содержащее дубильную кислоту. В этом случае лучше брать никелированные винты, а в случае необходимости употребить железные шурупы; можно посоветовать обмакнуть шуруп в масло или намазать конец его салом.

Болты. Болт состоит из длинного железного стержня призматической или цилиндрической формы. На одном конце болта имеется толстая четырехгранная или шестигранная головка, другой снабжен винтовою нарезкою, на которую навертывается гайка. Для скрепления нескольких кусков дерева их складывают вместе и сверлят сквозные дыры (в месте предполагаемого скрепления болтами) несколько большего диаметра, чем болт. Затем болт вкладывают в дыру, не забыв надеть на болт под головку шайбу, на другой конец болта (с винтовой нарезкой) также надевается сперва шайба, а потом гайка, которую завертывают ключом. Подкладывание шайб делается для того, чтобы при тугом завинчивании гайки последняя не могла врезаться в дерево (рис. 45).

Хомуты. Этот род скрепления состоит из железной полосы, согнутой в виде буквы «П». Концы имеют цилиндрическую форму с винтовою нарезкою. Чтобы стянуть два бруска, соединяемых вместе, хомут надевается на них так, чтобы он обогнул оба бруска. На концы хомута надевается железная полоса с проушинами, в которые просовываются концы болтов, после чего завинчиваются гайки, как показано на рис. 46.

Когда брусья сходятся под углом, то для скрепления их употребляются обоймы, которые состоят из согнутой железной полосы, на концах которой сделаны отверстия. Эта полоса (рис. 47) врезывается в соединяемые куски дерева настолько, что ее верхняя грань приходится наравне с поверхностями соединяемых кусков дерева. Кроме того, полоса удерживается в надлежащем положении болтом, который проходит чрез отверстия, сделанные в концах полосы.

Скобы служат для соединения двух или трех отрезков дерева под углом. Скобы выковываются из полосового железа, концы загибают под прямым углом, заостряют и заершивают.

Этими заостренными концами скоба загоняется в соединяемые под углом бруски дерева и скрепляет их, как видно на рис. 48–50.

Закрепы. Когда приходится делать соединение дерева с кирпичной кладкою, то употребляются особые заершенные закрепы, имеющие форму брускового гвоздя с расплющенной головкой и тремя отверстиями для шурупов или гвоздей. Стержень закрепа вбивается в паз между кирпичами, а головка скрепляется с бруском помощью гвоздей или шурупов.

Кроме только что указанных нами скреплений болтами, хомутами, скобами и закрепами, употребляемыми в строительных работах, можно соединить куски дерева при помощи петель и некоторых других шарнирных соединений.

Сращивание имеет целью соединение дерева по длине, причем незначительная ширина таких соединений сравнительно с большою длиною могла бы сделать соединение непрочным, и потому для усиления прочности все гнезда, шипы, пазы и гребни сращиваемых частей делаются длинными и глубокими, в противоположность коротким и мелким гнездам и гребням при сплотке дерева.

Сращивание внакладку принадлежит к числу простейших способов соединений дерева по длине. Два бруска прорезываются в полдерева (рис. 51), или же для соединения брусков концы их причерчивают так, чтобы при начале скосов остались небольшие упоры на ¼ толщины брусков, которыми последние плотно упираются один к другому (рис. 52). Самое же срезывание стыкаемых плоскостей надо делать пологим, чтобы получилась плоскость возможно длиннее. Вообще соединения внакладку не отличаются большою прочностью.

Сращивание вилкою (рис. 53) более удовлетворяет условиям прочности связи, но способ этот возможен только в том случае, когда сращиваемые части имеют толщину, достаточную для образования вилки. Торцы соединяемых кусков плотно пригоняют один к другому, и затем в одном из них вырезывается вилка, а другой обделывается в виде гребня в ½ толщины.

Сращивание шипом делается различно, смотря по толщине соединяемых брусков. Шипы могут быть круглые, плоские, вырезные (рис. 54) и вставные, а также один или несколько шипов, смотря по толщине брусков и условию их относительно прочности бруска.

Сращивание в замок представляет самый сложный, зато и самый прочный способ соединения деревянных брусков по их длине. Таких замков существует несколько, вполне пригодных для плотничных работ. Мы укажем на два главных вида таких соединений, пригодных для поручней лестниц: накладной замок с углом (рис. 55) и замок с шипом (рис. 56). Устройство их и способ изготовления понятны из чертежа.

Вязка дерева, или соединение деревянных частей под углом, заключает в себе наибольшее число видов соединений самого разнообразного характера. Такая вязка считается и наиболее трудной по исполнению в техническом отношении, так как от большей или меньшей правильности этих соединений зависят прочность и красота работы.

Вязка может иметь три главных случая: первого рода, когда соединяемые части встречаются концами, образуя различные углы; второго рода, когда конец одного бруска или доски входит в середину другого; и третьего рода, когда бруски взаимно перекрещиваются. Мы рассмотрим только наиболее употребительные случаи такой вязки, наиболее пригодные для плотничных работ.

Вязка внакладку (рис. 57) – простейший вид соединения двух брусков под углом, но вместе с тем и наименее прочный, и потому употребляется для самых простых работ. Оба соединяемых бруска срезывают в поддерева под прямым углом, отступая от концов на ширину бруска, и накладывают один на другой, как показано на рис. 57 и 58, и закрепляют деревянными гвоздями (нагелями), а в некоторых случаях и склеивают.

Иногда угловая вязка делается под углом в 45° и тогда получает название вязки на ус, отчего получается более красивый вид соединения.

Наиболее простые случаи вязки второго рода, т. е. когда один брусок входит в середину другого, будут указаны далее. Наконец, примером вязки третьего рода будет простая прирубка двух перекрещивающихся между собою в полдерева брусков.

Вязка шиповая чаще других соединений дерева под углом употребляется для оконных переплетов, ящиков и прочего. Шипы бывают сквозные и несквозные. К первым принадлежат следующие вязки.

Вязка простая шиповая, как известно, представляет достаточно прочное угловое, соединение, не отличающееся, однако, большою чистотою. Для образования этой вязки конец одного бруска или доски разделяют на три равные части, из которых крайние выпиливаются, а оставшаяся средняя часть образует шип, соответственно которому пропиливается и вырезается гнездо, с которым шип образует угловое соединение.

Замок шпоночный (рис. 59) употребляется для соединения брусьев под углом, когда конец одного бруса должен войти в середину другого.

Рубка стен. При рубке стен способы соединения бревен в углах можно подразделить на две группы:

1) вырубка с остатком, когда бревна, образующие углы, выходят своими концами за поверхность стены;

2) вырубка без остатка, если концы бревен срезаны в плоскости стены.

Первый способ довольно часто употребляется при рубке крестьянских изб и вообще сельских ломов, не обшитых тесом. В этом случае угловые остатки должны быть ровно опилены и подчищены и самая подборка бревен для рубки наружных стен сделана более тщательно, чем в том случае, когда дом будет обшит тесом.

Что касается второго способа вязки углов, то он более экономичен, чем первый, ибо при нем не теряется напрасно длина дерева.

Самая простая вырубка с остатком – это так называемая врубка в обло или в чашку (рис. 60). Она состоит в том, что бревна двух взаимно перпендикулярных стен располагаются на полбревна одно выше другого. Для этого в бревне одной стены делают врубку в форме чашки, соответствующей цилиндрической поверхности бревна, и укладывают в нее бревно другой стены. Это бревно, в свою очередь, имеет такую же врубку, в которую укладывается следующее бревно и т. д.

Для большей прочности и плотности углов употребляют так называемую врубку в присек, отличающуюся от предыдущей тем, что вместо полуцилиндрической выемки вырубают только ¾ ее, а ¼ или меньше оставляют невырубленной; образующейся при этом шип устраняет всякое перемещение бревна. Вырубка без остатка делается в лапу, как это видно на рис. 61. Такие стенки почти всегда обшиваются тесом, и потому такой способ связки стен наиболее употребителен для городских деревянных построек.

Замок стропильный типовой (рис. 62). Ближний конец стропила причерчивается к продольному (затяжному) брусу или балке по уклону, прирубается с боков на ⅓, причем оставшаяся средняя часть образует шип, острый конец которого обрубается по угольнику к верхней грани стропила и обделывается так чтобы он углубился в балку до половины. Такая вязка употребляется преимущественно для крыш с крутым подъемом. Стропильный замок часто делают с двойным шиповым зубом в тех случаях, когда необходимо сделать прочное сопряжение для городских построек.

Простой стропильный замок. Такой замок изображен на рис. 63; он употребляется при постройке сараев и временных крыш. Шип зарубается на ⅓ толщины бруса и срезывается по наугольнику так, чтобы вставленный в гнездо, он образовал плотное скрепление под острым углом.

Замок проушинный (рис. 64) употребляется только для временных навесов и простых сараев на столбах. В верхней части столба выпиливается проушина, в которую помещают стропила (на ребро) – обыкновенно доску 6,3 см, с небольшим косым зарубом для того, чтобы стропила не могли соскользнуть. Иногда вместо одного типа делают два, как это видно на рис. 65; разметка делается в этом случае так же, как и для одиночного шипа, с тою только разницею, что конец бруска делится не на три части, а на пять. В одном бруске вырезают две части, а в другом три, и затем оба бруска сколачиваются вместе.

Для большей прочности шиповых соединений в торец типа заколачивается деревянный клинышек, который, распирая конец шипа, не дает ему выскочить из гнезда.

Вязка шиповая на ус образуется выпиливанием косого типа (в 45°) и, соответственно ему, косого сквозного гнезда, как это показано на рис. 66.

Подобно прямой шиповой вязке под углом, здесь могут быть два или несколько шипов. Вязка шиповая принадлежит к числу чаще всего употребляемых соединений дерева для чистых работ.

Простым примером вязки будет соединение сквозными шипами, как показано на рис. 67 и 68.

Сплотка щитов. В плотничном мастерстве очень часто приходится сплачивать отрезки досок для образования более или менее широких щитов. Подобрав три или четыре отрезка доски требуемой длины и толщины или нарезав их из цельной доски, обстругивают на все четыре грани, оставляя небольшой запас во все стороны. После этого приступают к фугованию кромок, которое делается сначала над каждой из досок отдельно, а затем попарно.

Самое фугование состоит в том, что выстроганные кромки досок выравнивают так, чтобы при наложении их кромками одной на другую не могло образоваться между ними ни малейшего просвета. Если же таковые окажутся, то их отмечают и затем, наложив наугольник линейку или острое ребро фуганка, смотрят, велик ли образовавшийся просвет и можно ли его исправить. Когда кромки двух сфугованных досок совершенно плотно прилегают одна к другой, образуя правильную плоскую поверхность, доски намечают, делая на их кромках пометки карандашом или шилом, чтобы впоследствии при сборке щита не перепутать стыки. После этого первую доску откладывают в сторону и начинают фуговку второй доски с третьей и т. д., до конца всех досок, долженствующих образовать щит, проверяя стыки кромок и намечая порядок их соединения. Когда фуговка окончена, приступают к сплачиванию досок между собою, что делается соединением их при помощи шпонок шпунта, шипов, реек, наградок и т. и.

Сплотка на шипах принадлежит к простейшим способам поперечного соединения досок толщиною не менее 3,8 см. Прифуговав кромки двух досок и выверив под линейку или длинный наугольник, отмечают вдоль этих кромок риски для шипов, которые должны пройти непременно посредине. Затем на долевых рисках отмечают поперечные с помощью наугольника, тогда точки пересечения их будут искомыми центрами для высверливания отверстий для помещения шипов. Отверстия сверлят на смежных кромках двух соединяемых досок глубиною от 2,2 до 4,4 см и диаметром не более половины ширины кромки. Отверстия эти при наложении досок кромками одна на другую должны быть на одной линии. Сделав это, выстругивают из какого-нибудь твердого дерева цилиндрические стерженьки – шипы длиною несколько менее двойной глубины высверленного отверстия в кромке доски. Шипы эти заколачивают в гнезда одной из сплачиваемых досок, после чего свободные концы их обчищают стамескою и подрезают до требуемой длины. На эти шипы надеваются своими гнездами сплачиваемые доски. Если же соединение делается на клею, то предварительно как кромки досок, так и шипы смазывают горячим клеем и сбивают молотком, которым бьют не прямо по кромке, а через деревянную подкладку. Тем же порядком производится соединение всех других досок, входящих в состав заготовляемого щита. При изготовлении таких щитов главное внимание должно быть обращено, кроме тщательной прифуговки (без просветов), на правильную посадку на шипы, иначе одна кромка не ляжет ровно на другую и щит выгнется или перекосится – недостаток трудно исправимый и во всяком случае нежелательный. Иногда вместо круглых шипов для сплотки досок делают их прямоугольными (рис. 69). В этом случае гнезда для них выдалбливаются долотом, в остальном же ход работы остается неизменяемым относительно прифуговки и посадки на шипы.

Шпунтовая сплотка (рис. 70) производится так: прифуговав соединенные доски, проводят на кромках их две параллельные риски для того, чтобы на одной из кромок можно было выбрать шпунт, а на другой – рейку. Делая риски, необходимо разметить их так, чтобы они отстояли на одинаковое расстояние от обоих ребер соединяемых кромок и чтобы выбранный шпунт и рейка совпали между собою и образовали правильную, везде одинаковую плоскость. Отборка шпунта делается шпунтубелем, железко которого должно образовать канавку или шпунт между двумя параллельными рисками. Но прежде чем пустить шпунтубель в дело, надо подготовить ему дорогу, иначе, не видя рисок, трудно направить инструмент правильно. С этою целью делают неглубокие надрезы стамескою по рискам во всю длину их, ставя стамеску наклонно, фаскою вглубь. Когда это сделано, то направить железко струга будет легко; оно заберет правильно и не отклонится от данного направления ни в какую сторону. Движение шпунтубеля должно быть непрерывное, т. е. необходимо заставить его пройти на кромке доски всю длину шпунта за один раз.

Вместо подготовительной прорезки канавки, которая не дает вполне чистого шпунта и вообще замедляет работу, можно употребить в дело шпунтубель с двойною колодкою, если таковой имеется под руками. При установке этого инструмента наблюдается, чтобы фальшивая колодка его своим прямоугольным уступом плотно прилегала к ребру доски, в то время как железко рабочей колодки будет направлено между обеими рисками.

При выборке шпунта железко шпунтубеля всегда устанавливается на всю глубину шпунта, и следовательно, вся работа, как мы уже сказали выше, должна быть окончена за один проход инструмента по всей длине рисок.

Выстругивание гребня производится федергубелем, железко которого, как известно, режет только нижними своими ребрами, причем мало-помалу образует гребень, который и входит в соответствующее углубление колодки строгального инструмента.

Иногда вместо гребня при сплачивании досок делают два шпунта, соединяемых вставною рейкою, ширина которой должна быть несколько менее двойной глубины канавок.

Сплотка вставным шипом. В некоторых плотничных и белодеревных работах употребляется сплотка вставным шипом (рис. 71). Для такой сплотки шпунт выбирается с обеих кромок досок и при сплачивании в них вставляется сплошной шип. Этот способ сплотки имеет за собой только одно достоинство – что сохраняется ширина доски, между тем как при обыкновенной сплотке приходится вдоль одной из кромок делать гребень.

Соединение щитов шпонками и наградками. Такие соединения делаются или в предупреждение коробления щита, сплоченного каким-либо другим способом, или же как самостоятельные соединения в плотничном и белодеревном мастерствах.

Наградками называются бруски, скрепляющие торцы щитов. Для этого в наградках выбирается шпунт, а в торцах скрепляемых досок – гребень. Шпонки – бруски, загнанные своими косыми гребнями или гранками в косые же пазы, простроганные в досках, вошедших в состав щита, поперек их длины, как показано на рис. 72.

Косые фальцы на шпонке пропиливаются пилою и прочищаются стамескою. Заготовленные шпонки забивают молотком в пазы щита, спиливают и сострагивают выступающие концы. Шпонки чаще всего запускаются без клея и держатся в пазу косиною, препятствующею им вывалится при высыхании.

Сплотка закрепами употребляется только для толстых досок. Доски эти предварительно прилаживаются кромками и затем приготовляют закрепы (рис. 73). Вставка таких закреп показана на рис. 74.

Сплачивание в закрой состоит в том, что в обеих сплачиваемых досках после тщательной прифуговки кромок отбираются фальцы на половину толщины доски (полдерева) так, чтобы в одной доске был выбран верхний угол, а в другой – нижний. Для скрепления досок, вошедших в состав щита, загоняются поперечные шпонки, о которых мы говорили выше.

В заключение настоящей главы приведем еще несколько примеров плотничных соединений.

Схватки (рис. 75). Так называют вертикальные парные брусья, поддерживающие наклонный брус для того, чтобы принять на себя и передать какое-либо действующее усилие. В схватках делают небольшие вырезы, как показано на рисунке. Затем их соединяют болтами.

Стойка с подкосами (рис. 76) употребляется в том случае, когда хотят увеличить сопротивление изгибу достаточно высокой стойки. Подкосы эти устраиваются под углом 45°, причем верхние концы врубаются в стойку, а нижние – в поперечный брус, в который врублена стойка.

Стойка с раскосами (рис. 77) в верхней части употребляется тогда, когда стойке приходится поддерживать значительную тяжесть, например потолочную балку, которая иначе могла бы дать прогиб.

Вместо стоек с подкосами иногда употребляют так называемый трубчатый столб, показанный на рис. 78. Он составляется из четырех досок а, b, с, d соединенных между собою болтами, как это видно на рис. 79, где показано горизонтальное сечение этого столба.

Внутренняя часть столба может быть наполнена песком или бетоном.