М. Н. Торгонский

Основы строительного дела

Торгонский М. Н. Основы строительного дела. М.—Л., ГОСЛЕСБУМИЗДАТ, 1961.

Глава XVI


ДЕРЕВЯННЫЕ И КАМЕННЫЕ РАБОТЫ

§ 39. ДЕРЕВЯННЫЕ РАБОТЫ

с. 166 Деревянные работы, точнее работы на дереве, можно разделить на плотничные и столярные. К первым относятся работы по черновой обработке лесоматериалов — отеска бревен; опиловка досок и брусьев, т. е. такие работы с древесиной, при которых можно обойтись пилой и топором. Ко вторым относятся работы, требующие лучшей отделки, тщательной острожки поверхностей, более тщательной обработки древесины, для изготовления деталей и изделий с меньшими, чем в плотничных работах, допусками.

К плотничным работам относятся заготовка и установка опалубки под железобетонные конструкции, рубка стен, заготовка и установка стропил, устройство полов, простых дверных полотнищ, постройка деревянных мостов и т. п.

К столярным работам относятся: изготовление оконных и дверных коробок, оконных переплетов, наличников, поручней и т. п. деталей. Столярные работы выполняются из древесины более высокого качества, чем плотничные, т. е. менее сучковатой и более сухой.

Кроме заготовки изделий, вроде перечисленных выше, при возведении зданий и сооружений производятся следующие работы, относящиеся также к деревянным:

установка столярных изделий в проектное положение, т. е. установка оконных и дверных коробок, навеска и установка переплетов и дверных полотнищ, установка плинтусов, наличников, поручней и т. п.;

установка в проектное положение сборных плотничных конструкций — стропильных ферм, наслонных стропил, обрешетки, половых балок и лаг, щитов перегородок и наката перекрытий, опалубных щитов для бетона, подмостей и лесов.

Плотничные работы

Общие сведения и набор ручных инструментов. Плотничные работы по дереву характеризуются более грубой обработкой древесины.

с. 167 При производстве плотничных работ встречаются следующие виды обработки древесины: рубка, обтесывание (отеска), распиловка, строгание, сверление, долбление и др. Основной инструмент для плотничных работ — топоры, пилы, долота, сверла, рубанки. В современном строительстве получили широкое распространение механические инструменты, приводимые в действие электрическими и пневматическими двигателями. Широко применяется также стационарное деревообрабатывающее оборудование: пилы, строгальные и сверлильные станки и т. д., на которых заготовляются элементы конструкций. Механизированная обработка древесины в плотничных работах значительно повышает точность изготовления деревянных деталей и элементов деревянных конструкций.

Производительность труда плотников во многом зависит от обеспечения их необходимым инструментом. Из большого разнообразия инструментов (рис. 61, ае) приводим только ручные струги.

Рис. 61. Ручные струги:
а — одинарный рубанок; б — двойной рубанок; в — фуганок; г — зензубель; д — фальцгобель; е — горбачи: 1 — железа; 2 — колодка; 3 — клин; 4 — горбатик.

Соединение элементов деревянных конструкций можно разделить на следующие основные виды:

соединения элементов, оси которых совпадают, — наращивание и сращивание;

соединения элементов, оси которых пересекаются под прямым или острым углом;

соединения элементов, оси которых параллельны, — сплачивание.

Рис. 62. Главнейшие типы лобовых врубок:
а и б — врубки, применяемые при наращивании и сращивании сжатых элементов; в — лобовая врубка с одним зубом; г — лобовая врубка с двумя зубьями; д — соединение элементов под прямым углом; е — примыкание двух сжатых наклонных элементов к третьему горизонтальному, осуществляемое при помощи подушки; ж — «коротыш», работающий на смятие и скалывание вдоль волокон; з — пример соединения подушек с основным элементом болтами.

На рис. 62 приведены главнейшие типы врубок, имеющие наиболее широкое распространение. На рис. 62, а и б показаны врубки, применяемые при наращивании и сращивании сжатых элементов. Накладки на болтах или гвоздях в данном случае ставятся для придания врубке боковой устойчивости. На рис. 62, б показано сращивание вполдерева, являющееся основным типом врубок для бревенчатых балок. Боковая устойчивость достигается стягиванием болтами.

На рис. 62, в изображена лобовая врубка с одиночным зубом. Площадка смятия ab часто располагается под прямым углом к оси примыкающего сжатого элемента. Лобовые врубки с одним зубом являются наиболее простыми в изготовлении и надежными в работе. Наличие одной, а не нескольких рабочих площадок скалывания исключает неопределенность в распределении усилия между отдельными площадками.

Углы β и γ во врубках зубом следует делать равными. Такая врубка называется «биссектрисной»; в этом случае напряжение на смятие по площадке ab в обоих примыкающих элементах будет одинаковым, а оба элемента равнопрочными.

Если расчетное усилие не может быть воспринято одной площадкой смятия, т. е. одиночным зубом, лобовая врубка делается с двумя зубьями (рис. 62, г). При недостаточно точном с. 168 изготовлении один из зубьев может частично или даже полностью выключиться из работы, что вызовет перегрузку другого зуба.

Второй от торца зуб врезается на большую глубину, чем первый, с таким расчетом, чтобы его плоскость скалывания располагалась ниже плоскости скалывания первого зуба.

с. 169 На рис. 62, д показано примыкание одного элемента к другому под прямым углом. Примыкание двух сжатых элементов к третьему, горизонтальному, осуществляется при помощи подушки, показанной на рис. 62, е. Так как усилие на подушку действует поперек волокон, она должна быть дубовой.

«Коротыш» на рис. 62, ж работает на смятие и скалывание вдоль волокон. Горизонтальный элемент скалывается по трем плоскостям — d, f и h.

Подушки обычно прикрепляются к основным элементам болтами (рис. 62, ж, з). Примыкание раскосов к стойке (рис. 62, з) осуществлено неполным торцовым упором. Недостатком такого соединения является опирание подкоса двумя плоскостями, что сделать сложнее, чем опирание одной плоскостью, как при биссектрисном примыкании подкоса к коротышу.

Составные балки могут соединяться на шпонках, болтах и нагелях.

Соединения шпонками в настоящее время не рекомендуются как нерациональные, сложные и трудоемкие, требующие много металла. Шпонками называют деревянные или металлические вкладыши, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов.

Вследствие внецентренного приложения сил к шпонке последняя стремится повернуться в гнезде. Для восприятия распора в соединении ставятся стяжные болты, которые являются неотъемлемой рабочей частью шпоночного соединения.

Наиболее распространенными типами нагелей являются: круглый стальной стержень, гвоздь, круглый дубовый нагель и пластинчатый металлический дубовый или березовый нагель (в защищенных от увлажнения конструкциях).

Нагельные соединения применяются главным образом при стыковании растянутых элементов деревянных конструкций (круглая сталь), при продольном сплачивании досок или брусьев в составных сечениях, работающих на поперечный изгиб и сжатие с изгибом (пластинчатые нагели), и в узловых сопряжениях сквозных (фермы) конструкций при слабо работающей решетке (гвозди, круглая сталь).

Круглые нагели ставятся в два ряда, а при широких досках и малых диаметрах нагелей — в четыре ряда. Три нагеля в одном ряду (перпендикулярном оси доски) не ставятся, так как средний нагель при этом попадает в сердцевину доски и работает хуже остальных.

Стальные нагели являются доступным и широко распространенным соединением, обладающим большой мощностью и достаточной надежностью.

Применение нагелей целесообразно и при стыковании брусчатых элементов.

К недостаткам нагелей в сверленых отверстиях относятся появление зазоров между нагелями и стенками отверстия, что с. 171 может в процессе эксплуатации конструкций повлечь начальные смещения при нагрузке.

Рис. 63. Дубовые пластинчатые нагели.

Пластинчатые нагели представляют собой дубовые (рис. 63) или стальные пластинки, которые, будучи поставлены в долбленные гнезда, испытывают под нагрузкой напряжения смятия и изгиба, т. е. работают как любой нагель.

Применение дубовых пластинчатых нагелей, впервые предложенных В. С. Деревягиным, было обусловлено появлением ручных электрифицированных цепнодолбежных станков. Так как эти станки имеют глубину хода фрезерной цепочки до 150 мм, этой величиной и ограничивается ширина пластинки. Если ширина сплачиваемых брусьев превышает 150 мм, пластинки вставляются в глухие гнезда попеременно с каждой стороны, что, вообще говоря, сложнее.

Толщина пластинок должна точно соответствовать гнезду. Пластинки изготовляются из сухого дуба на столярном рейсмусовом станке, поэтому пластинчатые нагели можно применять при заводском изготовлении конструкции.

Склейка дает возможность получить монолитные элементы любых сечения и длины из маломерных досок. Прочность таких элементов обычно превышает прочность составляющих их досок; прочность клеевого шва может быть выше прочности древесины.

Применение клея дало возможность осуществлять балочные, арочные, шпренгельные и рамные конструкции. Клееные конструкции не требуют качественного леса и дают экономию по сравнению с другими системами в расходе материала в связи с возможностью применения рациональных профилей (например, двутаврового и криволинейного очертания). Однако для их изготовления требуются заводские условия и воздушно-сухая древесина, тщательный контроль склейки, квалифицированный технический персонал, поэтому стоимость клееных конструкций несколько превышает стоимость обычных деревянных конструкций.

Столярные работы

К столярным работам относятся: разметка, механическая обработка- древесины, склеивание, фанерование, сборка столярных изделий и их отделка. Столярные работы по изготовлению изделий из древесины хвойных и мягких лиственных пород называются белодеревными; из древесины твердых лиственных пород или с применением фанерования — краснодеревными.

с. 172 В современном механизированном производстве основными столярными работами являются сборочные операции: склейка и зачистка рамок, ящиков, коробок; врезка крепежных деталей (стяжек, петель), полкодержателей и фурнитуры (замков, ручек и т. п.), облицовка (крепление раскладок, обкладок и т. п., а также накладок из металла и пластмассы, вставка стекол, филенок); сборка изделий в целом и их зачистка. В предприятиях полукустарного типа и при изготовлении штучных изделий в мастерских в столярные работы включаются операции отделки: грунтование, подмазка, шпаклевание, окраска, крашение, вощение, лакирование, полирование, располирование. Резные изделия и инкрустации обычно выполняются специалистами резчиками и инкрустаторами и лишь иногда включаются в число столярных работ.

К основным видам столярных соединений относят: клеевые, столярные вязки, соединения металлическими крепежными элементами.

Склеиванием древесных материалов могут быть получены неразъемные брусья и плиты любых размеров; для большей стабильности формы и размеров плит их делают переклейными из нескольких слоев, с таким расчетом, чтобы волокна древесины в смежных слоях были взаимно повернуты на 90°.

Для склеивания древесины применяются животные, растительные и смоляные клеи.

Склеиваемые элементы выдерживают под давлением несколько часов в зависимости от свойств клея, формы склеиваемых элементов и температуры в помещении. Для ускорения склеивания деталей смоляными клеями применяется искусственный обогрев запрессованных Деталей: конвекционный, контактный, индукционный (в электрическом поле токов высокой частоты); длительность запрессовки в этих случаях значительно сокращается.

Столярные вязки характеризуются (рис. 64, аг) наличием у одной из деталей выступающего элемента — шипа, входящего в соответствующее ему гнездо или проушину другой детали. Шипы бывают одинарные и двойные, сквозные и глухие, т. е. выходящие и невыходящие на противоположную поверхность сопрягаемой детали. Столярные вязки часто осуществляются посредством вставных (заготовленных отдельно) шипов, обычно круглых, иногда плоских. При вязке рамок из брусков их концы часто срезают под углом 45° — вязка на ус. Щиты сплачивают в шпунт, иногда на вставных шипах. При вязке столярных изделий обычно применяется клей, если же необходимы разборные соединения, — клей не применяется.

Размеры, количество, форма и расположение шипов и гнезд зависят от требуемой прочности соединения, поперечных сечений соединяемых брусков и других условий. Существенное преимущество столярных вязок — отсутствие необходимости с. 173 выдерживать собранные узлы под давлением до затвердения клея; недостаток — ослабление сечения сопрягаемых деталей вследствие вырезания шипов и гнезд.

Рис. 64. Вязка брусков:
а — угловая вполдерева; б — угловая прямым сквозным одинарным шипом; в — тавровая трапецоидальной накладкой; г — крестовая вполдерева.

К металлическим крепежным элементам, применяющимся в столярных соединениях, относятся: шурупы, глухари, болты, гвозди, заклепки и др. Преимущество соединений на металлических крепежных элементах заключается в малой трудоемкости выполнения соединений; недостатком их является местный характер получаемого сопряжения, приводящий к концентрации напряжений и возможному ослаблению соединения. Шурупы и гвозди нередко используются в комбинации с клеевыми соединениями, чем устраняется необходимость выдерживать склеенные узлы под давлением и вместе с тем усиливается сопряжение деталей.