Столярные соединения — соединения деталей и узлов в столярных изделиях.
Основные виды столярных соединений: клеевые соединения, столярные вязки и соединения металлическими крепёжными элементами.
Клеевые соединения при надлежащем качестве клея и правильной технологии обеспечивают прочность соединения выше прочности древесины. Склеиванием можно наращивать древесные материалы по толщине, ширине и длине.
Столярные вязки (рисунок) имеют у соединяемых деталей взаимно входящие выступающие элементы (шипы) и углубления (гнёзда или проушины); часто делают вставные шипы, или шканты рис. б и в
Столярные вязки: а — рамочное соединение одинарным шипом; б — рамочное соединение «на ус» с вставными круглыми шипами (шкантами); в — сплачивание при помощи вставных плоских шипов; в— соединение «в шпунт», д - вязка щитов открытым шипом типа «ласточкин хвост», е - вязка скрытым шипом «ласточкин хвост» (впотай).
Столярные вязки выполняются обычно на клею « соединения — без клея).
К металлическим крепежным элементам для соединений относятся: шурупы, болты, гвозди, заклёпки и скрепы (S-образные пластинки и др).
Элементы конструкций при сопряжениях на врубках осуществляются обычно из круглых бревен или же окантованных брусьев. Врубки сложной формы трудоемки, требуют чрезвычайно тщательного изготовления квалифицированными мастерами, в значительной мере расстраиваются от усушки в случае применения недостаточно высушенного леса и кроме того требуют повышенного расхода лесоматериала вследствие значительного ослабления, сечений и необходимости понижения допускаемых напряжений.
Простейшими врубками являются лобовой упор (рис. 2) и наращивание вполдерева (рис. 3), применяемое при постройке мостов и радиомачт на оттяжках. Нередко для стягивания концов бревен в этой врубке вместо болтов применяются хомуты, а для более надежного воспринятая небольших растягивающих усилий врубки выполняются с натяжным замком на клиньях.
Для горизонтального сращивания элементов (обычно в консольных балках) применяется косой прируб (рис. 4) с одним или двумя стяжными болтами.
Для сплачивания брусьев или бревен в конструкциях и в составных балках применяются деревянные продольные или поперечные шпонки (колодки).
Для узловых соединений в стропилах и стропильных фермах чаще всего употребляются следующие виды врубок:
Менее употребительны лобовые врубки с двумя зубьями и с вставной шпонкой, требующие особенно тщательного изготовления. Предложенные «ножничные врубки» вследствие сложности изготовления не получили практического применения.
При расчете врубок подлежат поверке напряжения смятия и скалывания. В лобовых врубках при учете длины скалывания, не превосходящей десятикратной глубины врезки а и двукратной высоты h б руса, по направлению врезки, допускаемые напряжения скалывания вдоль волокон принимаются равными основным.
В щековых врубках при учете длины скалывания, не превосходящей десятикратной глубины, а врезки и пятикратной толщины элементов по направлению врезки (рис. 6), допускаемые напряжения скалывания вдоль волокон при углах а смятия во врубках в пределах 0 - 25° принимаются равными 6 кг/см2 для сосны и 10 кг/см2 для дуба; то же при углах а смятия в пределах 26-35° соответственно 5 и 8 кг/см2; то же при углах смятия в пределах 36-45° соответственно 3 и 5 гк/см2.
Наиболее совершенными по работе и получившими широчайшее распространение на практике являются без сомнения нагельные сопряжения. Чаще всего применяются нагели из круглой стали, болты, гвозди, трубчатые нагели, дубовые цилиндрические и дубовые пластинчатое нагели.
За исключением гвоздей и нагелей со специальной заточкой, вгоняемых в древесину ударами молотка, все остальные типы нагелей ставятся в отверстия, изготовляемые просверливанием или же выдалбливанием специальным станком (пластинчатые нагели).
Нагельные сопряжения применяются чаще всего при стыковании растянутых элементов и сплачивании сжатых деревянных конструкций, реже в узловых соединениях решетчатых конструкций.
При работе нагельных сопряжений нагели подвергаются изгибу, древесина соединяемых элементов — смятию, а иногда и скалыванию. При деревянных нагелях цилиндрических и пластинчатых смятию подвергается также древесина самого нагеля. Чем относительно тоньше металлический нагель, тем более ясно выражается в нем деформация изгиба, тем более неравномерно распределяются деформации смятия древесины по длине нагеля (рис. 7).
В сопряжениях с тонкими нагелямй распределение усилий между ними совершается более равномерно, чем при относительно толстых нагелях. Надежность тонких нагелей выше, чем толстых; последним свойственно вызывать разрушение элементов конструкций от выкалывания древесины.
Немаловажную группу сопряжений деревянных конструкций доставляют металлические растянутые соединения: тяжи, болты, винты, глухари, гвозди. Тяжи применяются чаще всего как ответственные рабочие элементы К. д.: затяжки арочных ферм и растянутые элементы решетки ферм.
В целях экономии металла концы тяжей, имеющие нарезку, обычно утолщаются (осаживаются) с тем, чтобы сечение тяжа по нарезке было не слабее нормального сечения тяжа. Рассчитываются тяжи по Т. У. и Н. на металлические конструкции.
Болты в соединении применяются как стяжные, не несущие определенной нагрузки и устанавливаемые для сплачивания элементов и частей конструкций (узлов ферм, стыков поясов и т. п.), или как рабочие, воспринимающие усилия от распора шпонок, распора щековых врубок и т. п.
Используемые в работе на выдергивание винты завинчиваются обычно в цельную древесину. Употребляемые о той же целью глухари ставятся в заранее просверленные гнезда диаметром на 20% менее диаметра глухаря и глубиной на 40% менее длины глухаря.
При расчете винтов и глухарей допускаемое по поверхности выдергивания напряжение принимается равным 15 кг/см2. В неответственных, второстепенных элементах (подшивка потолков и т. п.) разрешается учитывать работу на выдергивание гвоздей, допуская напряжение сцепления гвоздей с воздушно-сухой древесиной 3,5 кг /см2 и с мокрой древесиной (предполагая в дальнейшем ее высыхание) 1 кг/см2.
Последней группой сопряжений являются клеевые соединения, имеющие довольно широкое распространение.
