Врубки или сопряжения различных деревянных частей

Сопряжения различных деревянных частей называются врубками. Основные требования при производстве врубок:

1) врубка должна быть устроена таким образом, чтобы оказывала сопротивление действующим в данном месте силам (сжатие, растяжение или сдвиг), принимая во внимание те пределы прочного сопротивления дерева;

2) соприкасающиеся части дерева должны плотно прилегать друг к другу по всем плоскостям соединения, иначе распределение усилий будет неравномерным, что повлечет за собой разрушение частей врубки;

3) при конструировании и расчете обычных врубок нужно принять во внимание, что всем расчетным усилиям сопротивляются деревянные части врубки. Те железные крепления (скобы, болты, глухари и т. п.), которые применяются при врубках обычных систем, предназначаются для противодействия различным случайным усилиям в тех направлениях, против которых врубка не рассчитана;

4) во врубках, подверженных действию атмосферных осадков, нужно принять меры против застоя воды, так как иначе это повлечет за собой преждевременное разрушение дерева;

5) врубка должна быть по возможности проста, что облегчает аккуратное выполнение ее и контроль за качеством выполнения.

По взаимному расположению частей различаются следующие основные виды их соединения:

1. наращивание — удлинение бревен или брусьев (свай, стоек) в вертикальном направлении. Усилия здесь направлены по оси и прижимают верхнюю из соседних частей к нижней;
2. сращивание — удлинение в горизонтальном направлении, т. е. и здесь оси соединяемых частей расположены по одной прямой.
   В отношении действующих в этих врубках усилий нужно заметить, что условия тут бывают самые разнообразные: или соединяемые части просто примыкают одна к другой, не передавая усилий, или имеется сила, растягивающая соединяемые части или же, наоборот, взаимно их прижимающая;
3. сплачивание — увеличение частей дерева по ширине, т. е. такое положение соединяемых частей, когда оси их параллельны;
4. вязка —сопряжение под углом, причем соединяемые части могут быть расположены в горизонтальной или в вертикальной плоскости.

Врубки наращивания

Самый простой способ — наращивание впритык (рис. 48), со вставкой заершенного штыря для противодействия случайным боковым толчкам. Иногда штырь заменяется чугунным башмаком (рис. 48,б) с внутренней перегородкой, в которую и упираются концы соединяемых частей. Такие способы наращивания применяются при забивке свай, причем место стыка по окончании забивки должно прийтись не менее как на 2 м ниже уровня земли.

Наращивание с шипом — одинарным (рис. 49) и двойным (рис. 50) — обеспечивает соединение от боковых толчков без содействия железных или чугунных креплений. Ширина и высота одинарного шипа делаются около Уз толщины бруса. Нужно только заметить, что глубина гнезда для шипа должна быть несколько больше высоты шипа, чтобы стойки соприкасались своей большой плоскостью, а не висели на шипе. Для получения двойного шипа разбивают на торцах два взаимно перпендикулярных диаметра и вырезают по два противоположных сектора на длину около 2 диаметров. Получается врубка, способная, хотя и в слабой степени, противодействовать боковому изгибу.

Шведский способ наращивания (рис. 51) —состоит в том, что соединяемые впритык стойки охватываются с двух сторон накладками, стягиваемыми болтами. Накладки делаются длиной в 2—3 диаметра стойки и либо прилегают к стойкам по плоскости (рис. 51,б), для чего боковые поверхности круглых стоек стесываются, либо прилегают к цилиндрической поверхности (рис. 51,а), для чего накладки берутся большего диаметра и в них выбираются ложбины сообразно очертанию стойки.

Рис. 48. Наращивание впритык: а) со штырем; б) с чугунным башмаком.

Рис. 49. Наращивание с одинарным шипом.

Последнее соединение лучше, так как удерживает верхнюю стойку от уклонения как в плоскости накладок, так и в перпендикулярной к ней плоскости. Такая врубка применяется в мостах при наращивании свай в устоях, причем если на уровне примыкания расположены парные схватки устоя, то соединение получается очень надежное.

Рис. 52. Наращивание в полдерева.

Рис. 51. Наращивание шведским способом.

Рис. 52. Наращивание в полдерева.

Рис. 53. Наращивание языком.

Наращивание накладной в полдерева (рис. 52) применяется часто при устройстве лесов. Оба конца срезаются на половину толщины на длину 3—3,5 диаметра, а для противодействия боковым усилиям вся врубка обвивается обручным железом. Для большей надежности соединения и для противодействия изгибу иногда концы стоек срезают не под прямым углом, а под острым, сообразно чему делается вырезка и у основания накладки, однако это нельзя рекомендовать: при малейшей неточности в
выделке врубки заостренный конец будет действовать как клин, раскалывая стойку, а при наклоне — будет откалываться половина стойки.
Наращивание языком (рис. 53) — в одной стойке выделывается развилка, в которую запускается тонкий конец другой стойки. Соединение также обвивается железом. Ввиду слабости частей развилины эта врубка применяется при устройстве временных лесов.

Рис. 54. Сращивание впритык.

Рис. 56. Торцевой притык с гребнем.

Рис. 57. Прямая накладка.

Сращивание

Впритык (рис. 54). Оба конца срезаются под прямым углом и притыкаются один к другому. Во избежание сдвигания в стороны иногда забивают скобу, входящую концами в оба соединяемых бруса.

Косой притык (рис. 55) — срез делается не под прямым углом, а по наклонной линии, отходящей от вертикали на У высоты бруса. Это позволяет скрепить концы гвоздем или штырем, вбитым наискось.
В обоих описанных случаях и скоба, и гвозди служат для противодействия сдвигу при случайных боковых толчках.

Торцевой притык с гребнем (рис. 56) — для противодействия боковым усилиям, а также во избежание сквозной щели. Эта врубка применяется при рубке стен, для соединения притыкаемых бревен, во избежание сквозного продувания.

Прямая накладка (рис. 57). В отличие от вышеприведенных способов сращивания, когда требуется, чтобы соединяемые части лежали по всей линии на опоре (маурлаты, лежни, венцы стен), эта врубка может покоиться на стойке, подпирающей нижний выступающий конец. Для обеспечения этой врубки от сдвига частей в сторону ее скрепляют иногда двумя болтами. На продольное растяжение эта врубка, равно как и вышеописанные, конечно, не рассчитана. Длина врубки делается раза в 1,5 —2 больше, чем толщина бруса.

Рис. 58. Косая накладка.

Рис. 59. Накладка с косым прирубом.

Косая накладка (рис. 58) расчерчивается таким образом: отложив от конца бруса 2—2,5 его толщины, откладывают от верхней или нижней грани на боковых поверхностях У толщины, столько же откладывают от торца, но с другой стороны бруса, и полученные точки (б и в) соединяют прямой линией. Применяется накладка в тех же случаях, что и прямая, и также может быть скреплена болтами или деревянными нагелями.

Рис. 60. Прямая накладка с торцевым гребнем.

Рис. 61. Прямой замок

Рис. 61, а. Прямой замок с натяжными клиньями.

Смысл применения косой накладки вместо прямой заключается в том, что если врубка подперта стойкой и часть бруса между стойками подвержена нагрузке, то у края стойки срощенный брус имеет толщину, равную не половине своей толщины, а несколько больше, а дальше, по мере удаления от стойки, вместе с увеличением изгибающего момента увеличивается и толщина бруса. Нельзя рекомендовать применение накладки с косым прирубом (рис. 59), так как при изгибании соединяемых частей может произойти откалывание у точек а и б.

Для противодействия боковым сдвижениям концы соединяемых накладкой частей снабжаются торцевыми гребнями шириной и длиной в 1/3 толщины бруса (рис. 60).
При сращивании деревянных частей, подверженных растягивающим усилиям, применяется прямой и косой замок.

Прямой замок (рис. 61) делается длиной от 2,5 до 3,5 толщины бруса и расчерчивается так: по отметке длины замка вокруг бруса делят толщину его на 8 частей и откладывают: аб и а’б’ — ¾ толщины, бе и 6’е’ ¼ толщины, остается ег = е’г’= 3/8 толщины. Точки б и б’, е и е’ соединяются между собой, и посредине длины замка прочерчивается вокруг бруса еще одна линия, которая между этими линиями наметит линию б — е; по этой линии и делается уступ замка. После этого делают пропилы по линиям д — ж и б — г и скалывают топором соответствующие части (см. аксонометрию). Точно таким же образом расчерчивается конец другого бруса. Иногда эту врубку называют сращиванием зубом.

Прямой замок с натяжными клиньями (рис. 61, а) делается с целью возможно плотнее стянуть части замка. При расчерчивании его линия д — е (рис. 61) проводится не посередине длины замка, а отступя от нее на 1/8 толщины. То же делается на другом брусе; следовательно, зазор для клиньев получается в 1/4 толщины бруса. Клиньев для натяжки делается два, и забиваются они одновременно с двух сторон, чтобы не сдвинуть врубку в сторону.

Косой замок (рис. 62) расчерчивается так. Отложив от конца бруса длину замка (2,5—4,5 толщины), откладывают на боковых гранях у основания замка и у конца бруса по 0,2 толщины бруса. Полученные точки б и в соединяют прямой линией б — в, которую делят пополам, и в полученной точке восстанавливают к линии б — в перпендикуляр ж — е, по направлению которого от точки пересечения с линией б — в откладывают по 0,1 толщины.

Рис. 62. Косой замок.

Рис. 63. Косой замок с шипом.

Рис. 64. Прямой голландский замок.

бруса в ту и другую сторону, получая точки з и и, расстояние между которыми равно 7б толщины бруса. Точки з и и соединяют с б и в, чем и очерчивают контур замка. Уступ з — и не прочерчивают перпендикулярно к грани бруса, так как тогда в точках з и и получатся острые углы, могущие способствовать скалыванию частей замка вдоль волокон, особенно во время пригонки врубки. Длина косого замка делается больше, чем длина прямого замка, так как при одинаковой их длине плоскость, по которой может получиться скалывание выступающей части замка, была бы в косом замке короче, чем в прямом.

Для противодействия боковым усилиям иногда делается косой (а равно и прямой) замок с шипом (рис. 63) шириной и длиной в Уз толщины бруса. При расчерчивании такой врубки надо отложить сначала от конца бруса У его толщины для образования шипа и производить дальше расчерчивание, как было указано.

Желая устроить сращивание, способное сопротивляться не только усилиям сбоку бруса, но и препятствующее разъединению брусьев в вертикальном направлении, иногда применяют врубку голландским замком (рис. 64), которую, однако, нельзя признать рациональной, так как даже небольшие изгибающие усилия вызовут откалывание частей бруса у точек а, а выделка указанной врубки очень сложна.

Рис 65. Шаблон для косого замка.

Нужно принять за правило, что ни одна из описанных врубок по сращиванию бревен или брусьев не должна приходиться на пролете между опорами, а должна быть обязательно над опорой, хотя бы сращиваемый брус и не нес (кроме его собственного веса) никакой нагрузки. Несоблюдение этого правила ведет к тому, что даже от собственного веса брус или бревно могут изогнуться и врубка раскроется.

Для предохранения описанных врубок от расстраивания при случайных толчках служат железные накладки из полосового железа, уложенные сверху и снизу врубки и соединенные между собой двумя или четырьмя болтами. Для ускорения расчерчивания, когда одинаковые врубки приходится применять в постройке много раз, применяются шаблоны, изготовленные по очертанию врубки из доски и накладываемые сбоку к расчерчиваемому брусу. Иногда для ускорения запиливания выделываются коробки с боковыми стенками, имеющими очертание врубки (рис. 65).

Указанные выше размеры частей врубок являются не произвольными, а получились в результате конструктивных соображений или в зависимости от различного сопротивления древесины по разным направлениям. Конструктивные соображения, например, заставляют накладку делать такой длины, чтобы по длине ее и притом не слишком близко друг другу можно было расположить по крайней мере два болта, обеспечивающих неизменное положение частей врубки на случай непредвиденных толчков сбоку.

Что касается замков, то длина их получается в зависимости от следующих соображений. При наличии растягивающих усилий в замке могут произойти разрушения двух родов (рис. 61): или сомнется площадка а—б—е—д, или произойдет скалывание выступающей части бруса по площади ж—з—в—г. Но мы знаем, что в то время, как прочное сопротивление смятию параллельно волокнам для сосны составляет 75 кг/см², сопротивление скалыванию вдоль волокон — всего 10—20 кг/см², т. е. в 5 раз меньше.

Следовательно, чтобы все части врубки работали одинаково, необходимо, чтобы площадка ж—з—в—г была раз в 5 больше, чем площадка а—б—е—д, а так как по ширине эти площадки равны, то, следовательно, уступ а—е должен быть раз в 5 меньше, чем длина половины замка з—в. Уступ з—в составляет ¼ толщины бруса, а половина длины замка составляет до 1¾ толщины бруса, или в среднем 1,5 толщины, что в 6 раз больше, чем уступ з—е.