Существует множество способов сплачивания деталей из дерева. Начиная от простых гвоздей и заканчивая хитроумными соединениями на шипах и различными плотничьими врубками сплачивают между собой деревянные детали с высокой надежностью и жёсткостью. От качественного и прочного соединений узлов и деталей деревянного каркаса зависит его прочность, устойчивость, а в большинстве случаев – и внешний вид.

Рис. 1. Шиповые соединения: А – «гнездо-шип»; Б – глухое открытое шиповое соединение; В – зубчатый шип; Г – двойной шип; Д – многократный шип; Е – одинарный шип; Ж – круглый шип; З – одинарный сквозной шип с расклинкой; И – двусторонний «ласточкин хвост»; К – односторонний «ласточкин хвост»; 1 – плоский шип; 2 – гнёзда (проушина); 3 – расклинка.

Рис. 2. Элементы шиповых соединений: 1 – шпунт; 2 – гребень; 3 – шип круглый; 4 – шипы плоские; 5 – проушина; 6 – гнездо плоского шипа; 7 – гнездо круглого шипа.

Шиповые соединения элементов деревянного каркаса считаются наиболее эстетичными, но их исполнение требует высокой квалификации (рис. 1). Шиповое соединение состоит из двух элементов – шипа и гнезда, или проушины. Шипом называют выступ, находящийся на конце одной детали и входящий в гнездо или проушину другой детали (рис. 2). Подгонка гнёзд и шипов должна быть такой, чтобы шипы плотно входили в гнёзда, не разрушая волокна древесины. При очень тугой посадке промежутки между шипами или гнездами могут отслаиваться, а при свободной посадке – соединение будет непрочным.

Для изготовления шипа рейсмусом размечают его высоту и глубину гнёзд на концах заготовки. После этого при помощи малки или специального шаблона размечают расположение шипов и гнёзд на боковых и торцевых сторонах обеих заготовок и приступают к пропиливанию контуров вдоль волокон древесины, пользуясь мелкозубой ножовкой. При этом пропилы не должны выходить за линию высоты шипов. Лишняя древесина из гнёзд удаляется долотом или стамеской вдоль линии, проведённой рейсмусом.

Гнёзда выбирают без предварительного пропила только с помощью долота или стамески. Эта работа более трудоёмка, но она дает возможность скрыть шиповое соединение с лицевой стороны каркаса. Долбление гнёзд и проушин долотом требует большого внимания и аккуратности. В случае сквозного гнезда заготовку размечают с обеих сторон, а в случае несквозного – с одной стороны. При долблении следует придерживаться следующих правил:

• ширина долота должна соответствовать ширине гнезда. Работать можно только хорошо заточенным инструментом, так как тупое волокно не рубит, а сминает волокна;
• рубить необходимо только поперек волокон. Рубка вдоль волокон может привести к расколу заготовки;
• долото или стамеску ставят фаской внутрь, то есть в сторону, которая будет выбираться в процессе долбления. Это позволит избежать сминания волокон древесины на оставшейся части заготовки;
• нельзя устанавливать лезвие долота на линии разметки, а необходимо отступать от нее на 1 мм в сторону, которая выбирается. При ударе киянкой или молотком по ручке долото подвинется к фаске;
• удары молотка или киянки должны приходиться строго по центру инструмента, чтобы не отклонить траекторию движения режущей части. Во время удара долото должно быть перпендикулярно плоскости заготовки.

Долото ставят поперёк волокон и ударом киянки перерезают волокна. После этого долото ставят внутрь гнезда и отделяют стружку вторым ударом. Для этого после первого удара отступают долотом на 2–3 мм в сторону долбления и ударом молотка или киянки вырубают стружку. Затем вторым ударом углубляют долото и вновь вырубают стружку. Так повторяют до тех пор, пока не выдолбят больше половины длины гнезда. Стружку подрезают обязательно на всю глубину гнезда, иначе оно получится с неровными краями. После того, как половина гнезда будет продолблена, долото разворачивают в другую сторону и долбят от противоположной линии. В заключение делают окончательную выборку дна и зачистку сторон гнезда. При долблении проушин, когда боковые стороны гнезда подпилены, выполняют поднутривание, то есть подрезают углы проушины под последующее чистовое долбление.

Плотничные замки используют с давних времен, придавая местам соединения деревянных элементов прочность, а всей конструкции каркаса необходимую жесткость. В каркасах зданий чаще всего используют замки внакладку и замки в сковородень.

Рис. 3. Замки угловые внакладку: А – первого рода; Б – второго рода; В – третьего рода

Рис. 4. Угловые замки в сковородень: А – простой сковородень; Б – простой сковородень с прирезкой.

Замок угловой внакладку может быть первого, второго и третьего рода (рис. 3). Это самый простой вид замка, когда в каждой детали делается прямоугольная выборка на половину толщины заготовки. Отсюда и название замков (вполдерева), которое часто используется в обиходе. Замок первого рода (позиция А) применяется тогда, когда заготовки соединяют концами под прямым углом друг к другу. Для изготовлений такого замка отступают от торца заготовки на ширину торца другой заготовки и делают вырубку до половины толщины древесины. Точно также поступают и с концом другой заготовки. Детали соединяют между собой и скрепляют на клею, гвоздями или нагелями в зависимости от эксплуатационных нагрузок, в которых будет находиться сопрягаемое место.

Замок второго рода (позиция Б) используется при сопряжении деталей между собой под прямым углом, образуя Т-образное соединение. Соответственно замок третьего рода (позиция В) образует крестообразное соединение деталей под прямым углом друг к другу.

Замки угловые в сковородень (рис. 4) более сложны в исполнении, однако они способны нести большую эксплуатационную нагрузку. Простой сковородень (позиция А) применяется для угловых соединений деталей одинаковой толщины. Для этого на торце одной заготовки вырезают трапецию, а на второй – вырубают гнездо той же формы и размеров. Простой сковородень с прирезкой (позиция Б) применяют, когда соединяемые детали имеют разную толщину. В этом случае на конце одной детали вырезают трапецию, а на второй – вырубают гнездо, глубина которого равна толщине первой детали.

Стропильные врубки применяют при сооружении элементов крыши. В связи с тем, что стропила всегда располагаются под углом к балкам перекрытия, методика таких врубок имеет свои отличительные особенности. Наибольшее применение в узлах брусчатых ферм, используемых для крыши, получили лобовые врубки и упоры (рис. 5). Соединения на лобовых врубках не требуют специального оборудования, они просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Для передачи монтажных нагрузок в лобовых врубках часто используют вспомогательные металлические крепления: скобы, болты, штыри и т.п.

Рис. 5. Лобовые врубки и упоры: А, Б, В – лобовые упоры; Г – лобовая врубка; 1 – штырь; 2 – скоба; 3 – плотная приторцовка; 4 – стяжные болты; 5 – опорная подушка; 6 – подбалка; 7 – аварийный болт.

Рис. 6. Стропильные врубки: А – шиповая стропильная; Б – шиповая стропильная с зубьями; В – шиповая стропильная с двойным шипом; Г – стропильный замок с двойным шипом.

Стропильная нога, врубленная в балку (затяжку), под действием внешних сил давит на конец затяжки, что может вызвать откол крайнего верхнего куска древесины. Чтобы этого не случилось, стропильную ногу врубают зубом, шипом или одновременно и тем, и другим (рис. 6). Концы затяжки не скалывают, если врубка выполняется на расстоянии не менее 250–300 мм от края. Для получения шипового стропильного замка нижний конец стропильной ноги причерчивают к затяжному брусу или к балке по уклону и прирубают с боков по 1/3 ширине бруса, а оставшаяся средняя часть будет составлять основу шипа, острый конец которого обрубается по наугольнику. Соответственно шипу для него вырубают гнездо в балке. Двойной шип получают точно так же, с той лишь разницей, что вместо одного шипа рубят два, а иногда и три. Узел врубки необходимо обязательно стянуть болтом, устанавливаемым перпендикулярно верхнему поясу, либо скобами с двух сторон. Болт называется аварийным. Он должен воспринимать усилие верхнего пояса. Кроме того, плоскость соприкосновения должна быть расположена так, чтобы ось примыкающего сжатого элемента проходила через середину плоскости смятия. Глубина врубок должна быть не менее 2 см, а длина плоскости скалывания не должна быть менее 1,5 ширины бруска.

Рис. 7. Усиление конькового крепления накладками и косынками: 1 – коньковые накладки; 2 – косынки

В коньке стропильные ноги сращивают между собой вполдерева. Часто для усиления этого крепления используют деревянные или металлические треугольные косынки (накладки) (рис. 7). При этом косынки могут быть как накладными, так и врубаться в стропила в виде вставного шипа.

Рубка углов из бруса