Врубки
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, которые приведены в главе III;
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 ⅓ 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. 50. Наращивание с двойным шипом.
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 ¼ 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.
Рис. 60. Прямая накладка с торцевым гребнем.
Рис. 61. Прямой замок.
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 ¼ 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. 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 ⅓ 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' – ⅜ толщины, бе и 6'e' = ¼ толщины, остается ег = е'г'= ⅜ 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 ⅛ толщины. То же делается на другом брусе; следовательно, зазор для клиньев получается в ¼ 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 ⅓ толщины бруса. При расчерчивании такой врубки надо отложить сначала от конца бруса ⅓ 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.
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 ⅓ толщины доски; в) в ножовку – кромки досок стесываются под острым углом к широкой грани; г) гребнем – высота гребня ⅓ – ½ толщины доски; д) в четверть – уступ равен ½ 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 ае ²/6, 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 2 ае ²/6), 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 видены 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:
1) 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;
2) 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 ⅜, а в другом ⅝ 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 ⅛, 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 ⅓ 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 ¼ до ¹/6 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 ⅓ ширины бруса, а глубина ему дается та же, что и глубина врубки зуба, т. е. от ¼ до ¹/6 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 ¹/6 толщины, а для среднего уступа в ¼ – ¹/5 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 стропильной 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 ⅓ 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 ¼ 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-ІІ).
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 ¼ высоты, а в продольном, – от ¹/6 до ¹/10 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 ⅓ Д, а вверху по ¹/12 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 ¼ до ¹/10 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´ – ¹/10 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 ¼ 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.