Деревянные конструкции в процессе эксплуатации деформируются, их соединения становятся непрочными. В таких случаях места соединения закрепляют деревянными нагелями, шипами (шканты), клиньями и шпонками (рис. 1) из очень твердой и сухой древесины (влажность 4 – 6 %).

Деревянные гвозди (нагели) изготовляют из дуба, клена, ясеня или березы. До забивки нагеля просверливают отверстие (сквозное или несквозное) требуемого диаметра и округляют кромки нагеля. Это предохраняет древесину от растрескивания в местах соединения (в углах оконных и парниковых рам и др.). Деревянные шипы (шканты), например, закрепляют соединения стропил на коньке крыши. Они бывают цилиндрические, прямоугольные и квадратные. Нижний конец шипа выполняют несколько заострённым. До забивки шипа высверливают отверстие несколько меньшего диаметра, чем диаметр шипа. Деревянные клинья изготовляют из древесины хвойных пород (сосна, ель), одно- или двусторонними. У односторонних клиньев косо обтесана одна широкая сторона, у двусторонних – обе стороны. Стороны имеют уклон 1 : 6, 1 : 7 и 1 : 8°. Такими клиньями укрепляют и натягивают деревянные конструкции, выравнивают лаги пола, поднимают осевшие части стен, крыши. Для заклинивания рукояток ручного инструмента (топоров и молотков) используют клинья, хотя следует отдать предпочтение металлическим клиньям.

Шпонки. Составные балки из двух-трёх брусьев с деревянными шпонками. Скалывающие усилия между ними воспринимают шпонки. Элементы балки дополнительно стягивают между собой стальными болтами. Дубовые шпонки вставляют в гнезда между элементами составной балки. Гнезда для шпонок выбирают электродолбежником одновременно в двух брусьях, затем шпонки забивают в гнезда ударами деревянного молотка. Выступающие концы шпонок зачищают рубанком. Шпонки в середине пролета составных балок из-за слабой нагрузки не ставят.

Шпонки по отношению к соединяемым элементам различают: продольные, поперечные, косые продольные и шпонки с натяжкой (рис. 2). Поперечные шпонки (по сравнению с продольными) обеспечивают менее прочное соединение, так как древесина поперек волокон обладает меньшим сопротивлением, чем вдоль волокон.

Составные балки на шпонках изготовляют из хорошо высушенной древесины. Если шпонка установлена в гнезде с зазором, то она не будет воспринимать силы сдвига и передаваемая нагрузка будет передана на другие шпонки. Механизированное изготовление шпонок и гнезд гарантирует появление зазоров. Поперечное сечение составных балок не должно быть ослаблено гнездами более чем на 1/3 по высоте элемента. При симметричном расположении по противоположным сторонам гнезд их глубина не должна превышать более 1/6 части толщины элемента, но не менее 2 см. Для соединения брусьев применяют продольные шпонки и болты (рис. 2, д). Прочное и плотное соединение получают, применяя две клиновидные шпонки с натягом (рис. 2,г), действующие как клинья. Преимущества таких шпонок в том, что в процессе эксплуатации клиньями возможно восстанавливать натяг. Соединения на шпонках используют для усиления балок перекрытий и балок Деревягина (рис. 3).

Рис. 1. Установка вставных шипов: а – установка на клею цилиндрического деревянного щипа (шканта); б – напряженное угловое соединение на двух цилиндрических шипах; в – напряженное угловое соединение на трех прямоугольных деревянных шипах.

Рис. 2. Затяжка болтами двух соединенных шпонками брусьев: а – продольными шпонками; 5 – поперечными шпонками; з – поперечными шпонками, расположенными по диагонали; г – клиновидными шпонками; д – пропущенными через шпонки болтами.

Рис 3. Составная балка конструкции Деревягина: а – вид спереди и поперечный разрез; б - фрагмент расположения шпонок в составной балке.