Сплачивание
Сплачиванием называется соединение частей длинными своими сторонами с целью увеличения ширины бруса или доски. Виды сплачивания досок (рис. 66): а) впритык, когда сплачиваемые части отесываются и прифуговываются по наугольнику; б) в шпунт — ширина и высота соответственного гребня делаются в 1/3 толщины доски; в) в ножовку — кромки досок стесываются под острым углом к широкой грани;
г) гребнем — высота гребня 1/3 — 1/2 толщины доски; д) в четверть — уступ равен 1/2 толщины доски; если на сплачивание идут получистые доски, то выгоднее обе выступающие части делать у широкой стороны доски, а четверти выбирать у узкой стороны; е) в шпунт с рейками — в обеих досках выбираются пазы, в которые загоняется рейка шириной вдвое больше, чем глубина паза.
Рис. 66. Сплачивание досок: а) впритык; б) в шпунт; в) в ножовку; г) гребнем; д) в четверть; е) в шпунт с рейками; ж) обшивка вагонкой; з) обшивка рустиком.
Если заготавливаются (ручным или машинным способом) чисто оструганные доски с соответствующим рисунком, то получаются обшивки: 1) вагонкой (рис. 66, ж), причем широкие доски продорожены посередине, чем разбивается несколько скучное поле доски; 2) в рустик (рис. 66,з) — этот фасон обшивки (узкими досками, 12—15 см) имеет то преимущество, что при усушке досок между ними не образуются щели, которые хотя при обшивке вагонкой не сквозные, но дают неприятные черные тени на фасаде.
Рис. 67. Сплачивание шпонками
Для скрепления между собой сплачиваемых досок, пластин или брусьев употребляются шпонки (рис. 67) со скошенными краями, для которых выбираются соответствующие пазы; иногда этим шпонкам дается профиль (рис. 67, а), скрывающий щель между шпонкой и досками.
При сплачивании досок надо принять во внимание направление годовых слоев, имея в виду, что доски при усыхании будут коробиться в ту сторону, куда обращены выпуклости годовых слоев. Поэтому при сплачивании досок в щиты с заклейкой надо выпуклость годовых слоев обращать поочередно то в одну, то в другую сторону во избежание появления трещин. Посредством сплачивания брусьев устраиваются составные брусья, применяемые как балки, если по размеру имеющегося леса не представляется возможным изготовить достаточно прочную балку из одного бруса.
Смысл употребления составных брусьев заключается в том, что момент сопротивления бруса при изгибе определяется формулой ае²/6, где а — ширина, а е — высота бруса.
Если мы положим два одинаковых бруса рядом, т. е. увеличив величину вдвое, то и момент сопротивления бруса увеличится вдвое (будет 2ае²/6), но если мы положим брусья друг на друга, т. е. увеличивая вдвое высоту в, то момент сопротивления увеличится в 4 раза:
Однако если бы мы просто положили брусья друг на друга, то при изгибе каждый из них работал бы самостоятельно, скользя друг по другу соприкасающимися плоскостями, и мы не вправе рассматривать такой брус, как одно целое. А чтобы приобрести это право, мы должны брусья скрепить так, чтобы возможность такого скольжения была устранена. Это делается одним из нижеописанных способов.
Рис. 68. Составной брус со шпонками.
Составной брус со шпонками (рис. 68) устраивается следующим образом. В каждом из сплачиваемых брусьев делаются прямоугольные выемки, которые после складывания брусьев образуют прямоугольные отверстия. В такое отверстие загоняется шпонка — обрезок бруса из твердого дерева (дуб, бук, граб). Сообразно толщине брусьев глубина врезки шпанки в каждый из них делается от 2,5 до, 3,5 см, а сама ширина шпонки делается не менее чем в 4 раза шире глубины ее врезки. Чтобы шпонки имели достаточное сопротивление на срез, поперек волокна, и сами по себе были достаточно массивны, обычно им дают ширину около 15—18 см. Промежуток между шпонками делается раза в 4 больше ширины шпонки, так как на этом промежутке брусья составной балки работают на скалывание вдоль волокон, а сопротивление сосны скалыванию вдоль волокон раза в 4 меньше, чем сопротивление дуба скалыванию поперек волокон.
Так как при передаче усилий одним брусом другому получается пара сил, стремящаяся повернуть шпонку, то на промежутках между шпонками брусья во избежание их расхождения стягиваются болтами. Точные размеры отдельных частей таких соединений определяются в каждом ответственном случае расчетом.
Рис. 69. Составной брус с прокладками.
Составной брус с прокладками (рис. 69). Если имеется потребность еще более увеличить высоту составного бруса, то он делается с прокладками. Разница по сравнению с предыдущим соединением получается та, что прокладка делается из того же леса, что и брусья, и располагается волокнами не поперек бруса, как шпонка, а вдоль него, врезаясь в каждый из сплачиваемых брусьев. По сторонам прокладки обязательна постановка болтов, так как усилие, стремящееся своротить прокладку, здесь будет еще больше, чем при шпоночном соединении.
Рис. 70. Составной брус с прямым зубом.
Составной брус о зубе, т. е. с прямыми или косыми зубьями в сплачиваемых брусьях (рис. 70 и 71), получается таким образом. При прямом зубе глубина врубки делается от 0,2 до 0,1 от общей высоты составного бруса, а длина в 1,5 —2 раза больше высоты, опять-таки учитывая разницу в сопротивлении дерева смятию вдоль волокон и скалыванию. Болты ставятся через зуб, но притом так, чтобы крайние к концам уступы обязательно имели болты.
Рис. 71. Составной брус с косым зубом: а) косой зуб со шпонками.
При косом зубе (рис. 71) разница заключается в том, что скаты уступов делаются от середины пролета симметричными по направлению к концам, для того чтобы при стремлении к прогибу верхний брус действительно упирался в уступы нижнего, а не скользил по ним. Болты располагаются обязательно в прилегающих к середине пролета и в концевых промежутках, а на остальной длине бруса — через промежуток.
Невыгода составных брусьев о зубе по сравнению со шпоночным соединением заключается в том, что при сплачивании мы теряем в высоте бруса и, кроме того, здесь нужна большая тщательность в расчерчивании, чтобы все зубья работали достаточно хорошо. Для достижения этого, т. е. для уплотнения соприкасания во всех зубьях, иногда включают в эту конструкцию шпонки (рис. 71, а), но, по существу, это невыгодно, так как сопротивление шпонки, даже из твердого дерева, смятию поперек волокон меньше, чем смятию вдоль волокон, какое мы имеем по плоскости зуба.
Рис. 72. Сплачивание брусьев в шпунт: а) с прямоугольным шпунтом; б) с треугольным шпунтом; в) расчерчивание.
Если не преследуется цель получения мощных балок, то сплачивание брусьев делается врубками, подобными некоторым из описанных при сплачивании досок, например впритык, что не требует пояснений; в шпунт (рис. 72). Это соединение применяется при устройстве ограждающих стенок (шпунтовые сваи), плотных днищ в гидротехнических сооружениях и т. п. Шпунт и соответствующий ему гребень бывает прямоугольный и треугольный. Детали их расчерчивания видны из чертежа.
При рубке срубов жилых и холодных построек из круглых бревен соединение последних делается посредством выборки полукруглого паза с добавлением через 2 м для устойчивости шипов, отчего и рубка называется в паз на вставные шипы (рис. 73). Детали рубки и расчерчивание видны из чертежа. Иногда пазу дают не закругленную форму, а вид двугранного угла, сообразно чему подсетывают и верх нижележащего бревна. Это упрощает выделку паза и плотную его проконопатку.
Рис. 73. Рубка из бревен на вставные шипы: 1) паз закругленный; 2) паз углом
Вязка. Сопряжение частей под углом может быть при расположении обеих соединяющих частей или в вертикальной плоскости (например, стойка и лежень), или в горизонтальной (например, бревна венца). Бывают врубки, применимые и в том, и в другом случае. Кроме того, при вязке приходится различать случаи: а) когда бревна или брусья соединяются концами; б) когда один упирается в середину другого или же в) происходит перекрещивание частей.
При встрече бревен или брусьев своими концами, как, например, при вязке верхних концов стропильных ног, или углов срубов, или углов оконных и дверных колод, применяются следующие способы соединения:
- вязка в полдерева (рис. 74) — простейшее соединение, применяемое иногда при вязке обвязок, укладываемых на непрерывный фундамент. Для противодействия сдвиганию одного из брусьев применяется так называемый потайной шип, выделываемый на одном из брусьев, а на другом для него оставляется гнездо;
- вязка в полулапу (рис. 75) — более надежна против раздвигания брусьев, если они прижаты сверху, например угловой стойкой.
Рис. 74. Соединение в полдерева с потайным шипом.
Рис. 75. Соединение в полулапу.
Рис. 75. а. Разборный полусаженок.
Для расчерчивания в полулапу делят высоту бруса на 8 частей и откладывают по одной диагонали по 4/8 толщины, а по другой в одном углу %, а в другом % толщины бруса.
Прорезной шип одиночный (рис. 76) и двойной (рис. 77) представляет собой более обеспеченную против разъединения в стороны врубку. Против разъединения в продольном направлении это соединение усиливается болтом, или скобою (при вязке стропил), или деревянными нагелями (при вязке оконных и дверных колод).
Рис. 76. Прорезной шип одиночный (проушины).
Рис. 77. Двойной прорезной шип.
Рис. 78. Прорезная лапа.
Прорезная лапа (рис. 78) отличается от прорезного шипа тем, что боковые плоскости выступающей части наклонны. Благодаря этому шип нельзя выдернуть в сторону, а от продольного движения его удерживают болтом или нагелем. Таким образом целесообразно насадить, например, перекладину колоды на косяки: лапа не позволит косякам разойтись, а перекладина вверх не может сдвинуться. При рубке срубов мы имеем в углах тоже случай вязки. Эта вязка делается различными способами: или «с остатком», когда концы бревен выступают за поверхность стены, или без остатка, когда таких выступов не делают. Рубка «с остатком» делается в обло, вприсек и шведская.
Рубка в обло (рис. 79) получается посредством выборки полукруглой впадины в каждом из бревен, причем эта выемка называется иногда чашкой, должна быть выделена в нижней части бревна, так как в противном случае, т. е. если она будет обращена кверху, в ней будет застаиваться вода, что поведет к загниванию угла.
Рис. 79. Рубка в обло.
Рис. 80. Рубка вприсек.
Рубка вприсек (рис. 80) отличается тем, что в чашке оставляется одна четверть невынутой, благодаря чему получается выступ наподобие потайного шипа. Для этого шипа или присека в другом бревне делается сверху соответствующая выемка. Наличие выступа обеспечивает угол от сквозного продувания и препятствует сдвиганию венцов. Общий вид рубки «с остатком» изображен на рис. 81.
Рис. 81. Перспективный вид рубки с остатком (в обло и вприсек).
Шведская рубка (рис. 82) отличается от рубки в обло тем, что концы бревен для красоты обделываются в виде шестигранников и в них выделываются соответствующие впадины.
Рис. 82. Шведская рубка.
Рис. 83. Рубка в лапу.
Рис. 84. Расчерчивание лапы.
Рис. 85. Лапа с коренным шипом.
Рубка в лапу (рис. 83), или рубка «без остатка», дает благодаря клинообразному очертанию концов бревен такое соединение, когда каждый конец плотно зажат своими соседями сверху и снизу.
Расчерчивание этой врубки делается таким образом (рис. 84): конец бревна отесывается в виде куба, вертикальные ребра которого делятся на 8 частей, и затем на двух ребрах по одной диагонали откладывают сверху и снизу по 2/8, а на двух других ребрах откладывают — на одном по У% , а на другом по 3/8. Точки отложения соединяют линиями по боковым сторонам. После пропиливания и стески излишков получается фигура, ограниченная сверху и снизу двумя наклонными плоскостями, расположенными так, что ребро в 6/8 одного бруса накладывается на ребро в 2/8 у другого бруса, а часть в 4/8 накладывается на 4/8 другого бруса. В каждом совмещении в результате получается 8/8, или полная толщина ряда. При одномерных бревнах плотники упрощают работу расчерчивания, заготовляя особые шаблончики из обрезка доски.
Для еще большего уплотнения рубки делают иногда лапу с коренным шипом (рис. 85), называемым иногда «потайным шипом». Шип и длина для него делаются длиною и шириною в Уз толщины бруса. Вторая группа врубок вязки — это случаи, когда конец одного бревна или бруса присоединяется к другому не в конце, а на некоторой промежуточной точке последнего. Сюда принадлежат следующие способы.
Рис. 86. Врубка шипом: а) квадратным; б) продолговатым
Врубка шипом (рис. 86) — квадратным или продолговатым; последняя врубка называется врубкой гребнем, и ею соединяются между собой, например, насадка мостового быка со сваей. Из чертежа видно, что заплечики сваи скашиваются, чтобы в них не застаивалась вода. При устройстве гнезда для шипа глубину гнезда дают несколько большую, чем высота шипа, чтобы насадка не висела на шипе, а покоилась на всей площади стойки или сваи. Если гнездо делается в нижнем брусе (обвязке), на который опирается шипом стойка, то гнездо делают сквозное или просверливают по его продолжению небольшое отверстие, чтобы в гнезде не застаивалась вода.
Одна из весьма распространенных врубок — это врубка зубом, когда, конец одного бревна или бруса упирается в другое бревно или брус, с силой прижимаясь к нему. Так, например, подкос упирается в сваю, в балку, стропильная нога упирается в затяжку и т. п. В зависимости от величины острого угла между встречающимися частями устраивается зуб одинарный или двойной.
Рис. 87. Врубка одинарным шипом.
Зуб одинарный (рис. 87). Глубина трубки от ХА до V6 толщины бруса, но не меньше 4 см. При расчерчивании врубки, тупой угол аов делится пополам, и зарубка для упирающейся части делается по равноделящей об. Если линию упора об направить под прямым углом к линии ао, откалывания части вертикального бруса. Для обеспечения врубки против боковых ударов делается зуб с шипом (рис. 88). Шип делается шириною в У ширины бруса, а глубина ему дается та же, что и глубина врубки зуба, т. е. от ХА до V6 толщины, и, таким образом, к концу бруса шип сходит на нет.
При встрече бревен или брусьев под малым углом (меньше 35°) делается зуб не одинарный, а двойной (рис. 89).
Рис. 88. Врубка стропильных ног в бабку зубом с шипом.
Рис. 89. Двойной зуб с шипом.
Конец упирающегося бруса опиливается также по равноделящей. Глубина врубки у конца бруса делается в V6 толщины, а для среднего уступа в ХА — V5 толщины. Это делается с той целью, чтобы скалывающие усилия в конце затяжки приходились от обоих уступов зуба по разным плоскостям древесины затяжки.
Необходимость устройства двойного зуба при малых углах наклона объясняется тем, что в этом случае, разложив силу, идущую вдоль упирающегося бруса (ноги или подкоса), на две: одну — идущую вдоль другого бруса, а другую — перпендикулярную к нему, мы получим первую составляющую очень большую, и, следовательно, желательно и распределить ее по площади не одного уступа, а двух.
Если зуб упирается близко от конца другого бруса (рис. 88, 89), то во избежание скалывания конца врубка должна быть удалена от него сообразно величине этой продольной составляющей, что легко определить расчетом. Иногда, не выпуская свободный конец затяжки, делают вариант этой врубки наподобие изображенного на рис. 90, однако его рекомендовать нельзя, так как плоскость а — б, по которой может произойти скалывание затяжки, здесь слишком мала.
Рис. 90. Вариант врубки зубом.
Рис. 91. Врубка подкоса в стропильную ногу и правила забивки скоб.
Описанные врубки обеспечиваются от расстройства скобами, хомутами или болтами. При разбивке скоб надо соблюдать следующие правила (рис. 91): 1) скоба должна быть направлена под прямым углом к линии, делящей внутренний угол пополам; 2) скоба должна проходить через пересечение внутренних граней соединяемых брусьев (точку а) и 3) скоба должна быть такой длины, чтобы при соблюдении первых двух условий концы ее пришлись против средних линий осей соединяемых брусьев. При применении болтов они проходят посредине толщины брусьев в том направлении, как указано для скоб. При постановке хомута (рис. 92) он сдвигается ближе к концу врубки, причем хомут с ногой составляет угол около 90°.
Рис. 92. Врубка стробильной ноги в затяжку (одинарным зубом с хомутом).
Врубка сковороднем (рис. 93 и 34) — конец упирающегося бруса обделывается в виде ласточкина хвоста, причем ширина узкой части составляет от 1/2 до Уз всей ширины бруса. Эта врубка, называемая иногда ласточкиным хвостом, противодействует усилиям, выдергивающим упирающийся брус.
Врубка полусковороднем (рис. 95) — выемка в упирающемся брусе делается только с одной стороны.
На рис. 96 изображена врубка бревенчатой поперечной стены в продольную.
Рис. 93 и 94. Врубка сковороднем.
Рис. 95. Врубка полусковороднем
Рис. 96. Врубка поперечной стены в долевую.
Рис 97. Врубка в полдерева.
Третья группа врубок вязки — это случаи, когда соединяемые части взаимно перекрещиваются. Иногда при этом по конструктивным условиям требуется, чтобы оба бруса лежали в одной плоскости, или же возможно, что один из них будет лежать выше другого. Для первого случая применяется врубка в полдерева (рис. 97), когда в каждом из брусьев делается вырубка, равная половине его толщины. Если глубина врубки в каждом из брусьев будет равна У его толщины, такая врубка называется «в четверть дерева». Если хотят возможно меньше ослабить нижний брус, но в то же время устранить возможность движения по нему верхнего бруса, то делают накладку с прирубом (рис. 98).
Так, например, можно соединить между собою насадку и переводины как при прямоугольном, так и при круглом их сечении (рис. 98-11). Перечисленные выше врубки являются теми основными элементами плотничных соединений, путем различных комбинаций и некоторых видоизменений которых можно сконструировать врубки для всяких более или менее сложных случаев строительной практики.
Рис 98. Накладка с прирубом
Рис. 99. Врубка ноги в затяжку при помощи коротыша.
Рис. 100. Врубка подкосов в сваю.
При этом всегда нужно учитывать величину и направление тех усилий, которые воспринимаются врубкой, и способность дерева к сопротивлению в различных направлениях. Так, например, если усилие, передаваемое стропильной ногой затяжке слишком велико, то врубку зубом можно видоизменить, придав ей вид, изображенный на рис. 99, где взамен зуба на ноге наложен на затяжку коротыш с уступом, заменяющим собою зуб. Это целесообразно тогда, когда усилие, передаваемое ногою, значительно и можно было бы ожидать смятия упорных плоскостей ноги. Иногда коротыш делается с двумя уступами (например, при поддержке подкоса, упирающегося в сваю).
На рис. 100 — усилие от подкосов свае передается при помощи парных схваток, прирубленных к свае и стянутых болтом. Здесь опять видим, что конец подкоса опирается значительной площадью). В обоих случаях против боковых сдвижений устроен шип.
Рис. 101. Соединение подбалки с подкосом при помощи чугунной подушки.
На рис. 101 — подкос врублен в подбалку при помощи чугунной подушки с закраинами, которая врезана в подбалку своими двумя приливами, заменяющими уступы шипа. Против выскакивания подкоса в стороны служат боковые стенки подушки. Все эти три врубки вполне рациональны и не очень сложны по устройству. К сожалению, далеко не всегда это можно сказать о разных врубках, предлагаемых иногда к исполнению. К числу таких врубок, кроме упоминавшегося раньше голландского замка, можно, например, отнести врубку наращивания крестообразным шипом, изображенную на рис. 102: выделка его довольно затруднительна, а прочность сомнительна из-за малых сечений отдельных элементов, не связанных между собой.
Рис. 102. Наращивание крестообразным шипом.
Хорошим примером расчерчивания бревен или брусьев при соединении может служить расчерчивание врубок козла. Козлы применяются как опора при сооружении временных мостов, а также для подмостей при выполнении различного рода работ. Наибольшее распространение у нас имеет четырехногий русский козел (рис. 103) из круглого леса или из брусьев. Перекладина козла делается из наиболее толстого леса, и в нее врубаются ноги, которые имеют уклон: в поперечном к перекладине направлении — в У высоты, а в продольном, — от V6 до V10 высоты в зависимости от возможности усилий по оси козла. Для придания ногам жесткости они связываются схватками — поперечными и крестовыми; те и другие врубаются в ноги полусковороднем (см. рис. 95). Ноги врубаются в перекладину сковороднем. Для придания ногам вышеуказанных уклонов расчерчивание перекладины производится следующим образом (рис. 104), На круглой перекладине отбиваются на обоих торцах вертикальные диаметры — Д, от концов которых откладывают в стороны: внизу по Уз Д, а вверху по V12 Д. По полученным (а — б — в — г) точкам отбивают шнуром две продольные линии вверху и две линии внизу. По последним линиям откладывают от конца бревна 30 см (точка д),а затем — толщину ноги (точка в).
Рис. 103. Русский козел.
Рис. 104. Расчерчивание перекладины и ног козла.
Это будут границы врубки внизу. Вверху по отбитым линиям откладывают от конца 30 см плюс от У до V10 толщины перекладины (Д) для образования продольного уклона ног (точка ж). Дальше откладывают ту же толщину ноги (точка з). Наметив по окружности перекладины по отмеченным границам врубки две окружности, между ними посередине по бокам перекладины откладывают толщину наружной грани ноги (и — к) и от этих отметок делают пропилы наискось до линии жд и зе. Выколов опиленную часть перекладины, получают гнездо для ноги.
Нога расчерчивается таким образом. Отложив от конца ноги с одной стороны величину ж’- д’, равную ж — д, т. е. длину врубки в перекладине, а с другой стороны з’— е’= ж’д’- V10 диаметра ноги, отпиливают и складывают половину толщины ноги, а остальную половину радиусом ноги (Д) размечают, как показано на чертеже, и отесывают в виде трехгранной призмы. Нога должна вгоняться в свое гнездо в перекладине с усилием во избежание дрожания козла.
При прямоугольной перекладине и ногах (рис.104,б) перекладина делится вертикальными чертами на 3 равные части и внизу, по бокам средней трети, откладывают по У высоты перекладины (Б), причем по этим точкам и пройдут линии, ограничивающие врубку внизу.
Вверху продольные линии, ограничивающие врубку, надо отбить по границам средней трети. В дальнейшем отметка границ врубки не отличается от уже описанной. После разметки подошвы врубки ширина врубки поверху (аб) берется с толщиной ноги (де), с ноги так же срезается половина ее толщины на длину врубки, а остальная половина выделывается призмой, причем ширина узкой грани вдвое меньше, чем ширина широкой. Отложив на торце ноги Уз толщины перекладины, узнают, какова должна быть ширина прореза в перекладине.
