Základní principy spojování dřeva
Pravděpodobně jste již slyšeli o dřevěných domech, které se dříve stavěly v kopcovitých oblastech bez jediného hřebíku. Stavba takových domů vyžadovala hodně trpělivosti a zručnosti při sestavování dílů. Příklad těchto domů nám ukazuje, že dřevěné díly lze „ušít“ tak, aby k sobě těsně přiléhaly a přitom pevně stály. Můžeme to použít i v případě, kdy jsou spoje upevněny: hřebíky, vruty, lepidlem, studeným lepidlem atd.
Nýtování (obr1, část1) dobře drží spoj pouze v případě, kdy se provádí dvěma hřebíky. To platí i pro spoj provedený vruty do dřeva. Kolem jediného hřebíku nebo šroubu do dřeva lze díly otáčet jako kolem čepu.
Dřevěné spoje
Přesah a okrajové spoje
Nejjednodušší způsob spojování dřeva je přeplátovaný spoj, kdy se dva materiály přeloží přes sebe a spoj se zatmelí, zajistí hřebíky nebo vruty (obrázek 1, část 2a). Spoj je odolnější, pokud je z každého dílu diagonálně odstraněna jedna vrstva, takže vznikne šikmý Z spoj (obrázek 1, část 2b). Pokud bude spoj vystaven tlaku ve směru spoje, pak je lepší odstranit polovinu tloušťky z každého dílu na spoji a provést spoj podle obrázku 1, díl 2c. Tento spoj může pevně držet i jen jeden šroub a posunutí spoje zabraňuje řezání.
Obrázek 1 — Nýtování a základní spoje přeplátované, hranové a pero-drážka.
Ozubená klapka tvoří pevný napínací spoj bez použití šroubů. Nevýhodou tohoto spoje je, že spojení dvou kusů lze provést pouze z boku (obrázek 1, část 2d).
U větších kusů je bezpečnější spojovat okrajovým zářezem nebo perem a drážkou (obrázek 1, díl 3). Pro vytvoření spoje se na jednom kusu vytvoří pero a na druhém drážka (tyto typy spojů se vyskytují u dřevěných podlah nebo parket). U těchto spojů musí být lícování přesné a díly musí být přesně opracovány dlátem, pilou a profilovací hoblíkem. Tímto způsobem je připevněna lišta s pevným okrajem poblíž rýsovacího prkna.
Snazší je spoj hrana-zářez, kde jsou oba díly vrubovány stejným způsobem. Pomocí profilového hoblíku je potřeba udělat pouze okrajový zářez.
Spoje s dřevěnými zátkami
Spojování dřevěnými hmoždinkami (obrázek 2, část 1) se provádí kulatými nebo čtvercovými dřevěnými hmoždinkami. Takové spoje lze vidět u stolů a židlí. U kulatých hmoždinek, které jsou dělené nebo vyrobené na soustruhu, se otvory vyvrtají do druhé části spoje. Do obou částí spoje je možné vyvrtat otvory a hmoždinky vyrobit samostatně z tvrdého dřeva. Důležité je, aby ve spoji byly alespoň dvě zátky (kolem jedné zátky je možnost rotace materiálu jako kolem nějaké hřídele) a aby otvory byly hlubší než délka špuntů. V opačném případě se zátka opírá o dno otvoru a spojení nelze utáhnout.
Hmoždinka vyrobená dlátem (obrázek 2, díl 2) je náročnější na výrobu, stejně jako potřebný otvor pro ni, ale ke spojení s takto vyrobenou zástrčkou stačí pouze jedna hmoždinka. Vyrábí se v případech, kdy se dílec nesmí otáčet kolem své osy. Je třeba dbát na to, aby kolem otvoru zůstala dostatečná tloušťka, aby se díl vlivem zatížení nezlomil.
Obrázek 2 — Spoje s dřevěnými zátkami, rybinou a perem a drážkou.
Rybina, pero a drážka
Pro spojení delších kusů po stranách se aplikuje lichoběžníkový spoj (rybinový spoj) (obr.2, část 3). Výroba tohoto spoje vyžaduje hodně trpělivosti a dobrý nástroj. Používá se při spojování polic. Hlavní nevýhodou tohoto druhu spojování je, že spojování lze provádět pouze ze strany. “Rybinovina” musí vstupovat do drážky, která je příčná ke směru vláken, jinak dojde k roztržení, zlomení spojovaného dílu.
Kratší kusy jsou spojeny s perem a drážkou (obr2, část 4). Spoje, které jsou zde kratší, jsou provedeny stejně jako u patosových desek, jen zde jsou kratší. Upravenou formou tohoto spoje pro spojování delších kusů je spoj pomocí zubů (obr3, část1).
Obrázek3— Ozubený kloub, úhlové klouby a kolíkové spojení.
Rohové a rozebíratelné spoje
Pro rohové spoje se používá šikmý spoj pero-drážka (obr3, část2) nebo trojúhelníkový konektor se zapuštěnou drážkou nebo externě připevněná trojúhelníková výztuha (obr.3, část3). Používá se hlavně při výrobě obrazových rámů.
Spoje, které lze bez obtíží demontovat, jsou vyrobeny zátkou a klínem (obr3, část4). Utahují a povolují se podle libosti.
Pokud z nějakého důvodu nemůžeme udělat zásuvkový spoj, pak pevného spoje lze dosáhnout použitím kolíku z tvrdého dřeva s úhlem mezi2a5° nebo kovový kolík, kladiva do zástrčky, která byla předtím vložena do otvoru (obr4, část1). Klín roztáhne zástrčku a tím zpevní spojení. Příkladem tohoto spojení je připojení hlavy kladiva k rukojeti. Zástrčka musí stát čepelí kolmo ke směru vláken jak v otvoru, tak v zátce, jinak může místo upevnění prasknout spoj.
Rozložení zatížení
Podpora a přenos sil v nosnících
Nakonec si ukážeme několik příkladů samonosné konstrukce. Na obrázku4, část2, můžete vidět šikmý paprsek. Takto vytlačený nosník ze sloupů neklouže a síly, které se vyskytují v podporách, jsou kolmé k podélné ose a nezpůsobují šikmé ohyby sloupů.
Obrázek4— Upevnění zátky klínem a přenos sil ve spojích nosníku.
Na obrázku4, část3, je znázorněno naklonění nakloněného paprsku o vodorovný. Při takovém spojení se šikmá síla rozdělí na vodorovnou a svislou. Vertikální síla působí na horizontálně umístěný nosník, zatímco horizontální síla působí na “nos” nosníku. Při tvarování spoje tímto způsobem musíme dbát na to, aby byl „nos“ vodorovného nosníku dostatečně pevný, aby se působením vodorovné síly nezlomil a dokonce ani nesklouzl a nezbortil celou konstrukci.
Samonosná konstrukce dveří
Na obrázku5je zobrazena “zátěžová” a “samonosná” konstrukce dveří. (Samonosná je konstrukce, kterou není třeba zpevňovat, držet samostatně.)
Obrázek 5 — Deformace a vyztužení dveří pomocí diagonální desky nebo ocelového lanka.
Na obrázku výše můžete vidět, že vlivem hmotnosti dveří dochází k deformaci pantů (dveře sestupují). Horní držák se vytáhne, zatímco spodní je zatlačena do zdi.
Prostřední obrázek ukazuje, jak lze dveře vyrobit jako samonosné stisknutím. Váhu dveří přebírá vyztužená diagonální deska Z, a proto je musíme spojit s horním a spodním prknem nosovým vývodem, aby nedošlo k posunutí. Obrázek níže ukazuje samonosnou konstrukci po vytažení ocelového lanka.
Přesná výroba dřevěných spojů
Je důležité vyrobit spojovací díly dřeva co nejpřesněji, tzn. aby zátka přesně zapadla do otvoru, zub do otvoru pro zub atd. Abychom toho dosáhli, musíme buď přesně změřit a označit, použít speciální nástroj, nebo vyrobit šablonu nebo…atd. Nejjednodušším řešením je ale vyrobit nejprve jeden díl a ten pak použít jako šablonu pro označení druhého dílu. Tímto způsobem, ačkoli vyrobený první díl není nejpřesnější, druhý díl bude vhodně upraven (obrázek 6).
Obrázek 6 — Přenos měření z první do druhé části spoje pro přesné lícování.