Połączenia drewniane obejmują różne sposoby przenoszenia nacisku, naprężenia i wpływów bocznych pomiędzy elementami drewnianymi. W tekście pokazane są połączenia prasowane i naprężane, zatyczki, nacięcia, podwiązki, połączenia klejone i płytki sękowe.
1. Wciśnięty link
Jeżeli czoło jednego elementu styka się z czołem innego elementu, a montaż jest zabezpieczony przed przemieszczeniami bocznymi, lub czoło jednego elementu styka się z elementem wzdłużnym, wystarczy zamontować kliny zapobiegające ruchom bocznym na powierzchniach elementów lub zamocować liki od zewnątrz. W przypadku stosowania małych kołków należy odjąć od powierzchni zaprasowanych otwory, w które są one dopasowane (rys. 1 i 2). Dlatego pionowe słupy konstrukcji kratowych - szczególnie jeśli są węższe od pasów - całą swoją powierzchnią są zagłębione w pasie o około 2 cm i zabezpieczone poprzez zakrycie kawałka drewna o przekroju trójkątnym (rys. 3).
Obrazy 1–3. Połączenia prasowane elementów drewnianych.
W przypadku przekroczenia dopuszczalnego nacisku prostopadłego do włókien, wstawiane są kawałki ceowników z twardego drewna lub stali (rys. 4). Podobnie powiększenie powierzchni tłoczenia poszczególnych kolumn można osiągnąć poprzez wstawienie nóżek (rys. 5). Na ryc. 6 przedstawia połączenie pionu z pełnymi segmentami ślubnymi, których kontynuacja znajduje się nad nim. Aby uzyskać określoną sztywność połączenia, należy ułożyć stalowe paski w kształcie litery T. Jeżeli słupy z drewna okrągłego lub toczonego mają charakter ciągły i w ich połączeniu występują naprężenia powstałe w wyniku zginania lub skręcania, należy przejąć te naprężenia za pomocą umieszczonych z boku podwiązek drewnianych lub stalowych, za pomocą gwoździ lub wkrętów.
Obrazy 4–6. Wzmocnienia i kontynuacje tłoczonych ogniw.
Często wygodnie jest przykryć zespół tuleją rurową. Aby zapobiec wzajemnemu dociskaniu się włókien do kompozycji, przed osadzeniem górnej części kolumny układa się warstwę półwilgotnej, dobrze zagęszczonej zaprawy cementowej. Jeżeli elementy przebiegają poziomo lub spotykają się pod kątem, należy je zabezpieczyć przed przemieszczaniem się za pomocą lików lub pasków z płaskiej stali oraz przed skręceniem przyciętymi balami narożnikowymi (rys. 8 i 9). Do łączenia podkładów na rusztowaniu stosuje się podwójne policzki drewniane, mocowane za pomocą śrub. Konstrukcja tego typu może przenosić momenty zginające (rys. 10). Prav, czyli ukośną blachę_ stosuje się, gdy kompozycja jest podparta, a nie ma wystarczającej ilości miejsca na podparcie poszczególnych elementów (np. połączenie gzymsu nad łącznikami dachowymi) (rys. 11 i 12). Aby móc przenosić większe siły rozciągające, czasami pomiędzy powierzchniami styku umieszcza się elementy dystansowe.
Obrazy 7–11. Komponenty, podwiązki i liście.
2. Czapka
Kołek służy wyłącznie do zabezpieczenia wzajemnego położenia dwóch elementów drewnianych. Podczas montażu musi utrzymać elementy w odpowiedniej pozycji. Na ryc. 13 przedstawia połączenie pionów i przekątnych z podwójnymi koronami rusztowania. Pod łbem śruby i nakrętką umieszczone są podkładki regulacyjne o wielkości 8/8 do 10/10 cm i grubości 8-10 mm. Śruby należy dokręcać do momentu wyczerpania się ich wytrzymałości na rozciąganie w szyjce, aby przenieść jak największe siły tarcia na powierzchnie styku elementów, powstałe na skutek działania silnego docisku. W ten sposób tworzone są węzły sztywne.
Obrazy 12–15. Arkusze, wtyczki i złącza tubowe.
Jeśli krokwie dachowe nie opierają się na kalenicy, ich mocowanie odbywa się za pomocą wideł lub kołków z pełnym otworem (rys. 14). W niektórych przypadkach wtyki narażone są na zginanie prostopadle do ich kierunku, np. poprzez zginanie. jako kołek środkowy na poprzeczkach konstrukcji antresoli (rys. 15). Ściany wokół wpustu muszą być wystarczająco grube, aby uniknąć rozpryskiwania drewna.
3. Wycięcie
Wycięcie służy do tworzenia mocnego połączenia, które jest w stanie wytrzymać nacisk prętów stykających się ukośnie. Zwykłą konstrukcję reprezentuje cięcie czołowe, którego korpus a-b dzieli narożnik zewnętrzny, natomiast kąt bac jest zwykle większy niż 90o (rys. 16). W ten sposób uzyskuje się najkorzystniejsze warunki napięciowe dla skosu i progu. Wartości dla a:
a ≤ 50o, głębokość karbu t = 0,25h
a ≥ 60o, głębokość karbu t = 0,17h
Pomiędzy kątami 50o i 60o wykonywana jest interpolacja liniowa. W przypadku, gdy a jest mniejsze niż 50o, wykorzystanie przekroju pręta będzie lepsze, jeśli zostanie zastosowane podwójne nacięcie (rys. 17). Nieufność wobec tego sposobu łączenia jest uzasadniona, ponieważ nieczęsto spotyka się niezbędną dokładność konstrukcji.
Obraz 16. Geometria wycięcia przedniego.
Naprężenia ścinające na powierzchni a-e dla drewna iglastego nie powinny przekraczać 900 kPa. Minimalna długość zwisu przedniego powinna wynosić 15 cm. Jeśli długość jest ograniczona, stosuje się cięcie pośrodku, czyli cięcie z tyłu. Ze względu na obracanie się pałeczek, miejscowe zgniatanie i proces kurczenia się drewna może się zdarzyć, że siła zostanie przeniesiona tylko na przód nacięcia, a złącze otworzy się z tyłu; konsekwencją jest mimośrodowe obciążenie helisy. W najmniejszym stopniu dzieje się to na połączeniu z wycięciem pośrodku, które pełni w przybliżeniu funkcję złącza i podczas obracania pręta wyklucza powstawanie dużego mimośrodu. W przypadku nacięcia tylnego istnieje ryzyko złamania zęba (szczególnie w przypadku pęknięć na skutek skurczu drewna), w wyniku czego skos się ześlizgnie.
Obrazy 17–20. Warianty kołpaka karbowanego i skośnego.
Aby uniknąć zbyt głębokich nacięć, dodano wzmocnienia boczne i wstawki (rys. 19). Ponadto, oprócz nacięcia, część siły przenoszona jest przez przybite po obu stronach podwiązki; w ten sposób węzeł uzyskuje pewną sztywność pod względem sił poprzecznych. Nie zaleca się wykonywania potrójnego nacięcia, ponieważ wyklucza się równomierne i jednoczesne przenoszenie siły na trzy powierzchnie czołowe.
4. Wtyczka skośna
W porównaniu z wycięciem, wtyk pochylony (rys. 20) ma tę zaletę, że połączenie z wpływami bocznymi wykazuje większą sztywność. Z drugiej strony cięższa konstrukcja, zmniejszona wytrzymałość i zwiększona odkształcalność, zwłaszcza przy dużych kątach łączenia, nie wskazują, aby ich stosowanie było zalecane.
5. Ciasne połączenie
Podwiązki drewniane lub stalowe służą do zakrycia końcówek narażonych na rozciąganie; te drugie są przeważnie droższe, ale ze względu na lepszy wygląd i zwiększone bezpieczeństwo w przypadku dużych sił są bardziej odpowiednie. Na ryc. 21 przedstawia połączenie podwójnie naprężonego drążka, wykonanego z trzech drewnianych podwiązek i mózgów w stawach.
Obraz 21. Ścisła więź z drewnianymi podwiązkami i mózgiem.
Dźwigary stalowe mocuje się: tylko za pomocą wkrętów obliczeniowych, kołków ze śrubami (rys. 22), kołków nitowanych lub spawanych do dźwigarów stalowych lub wkrętów do drewna. Każdy drewniany element łączący wierci się oddzielnie, zgodnie z odpowiednim szablonem. Dokładność wiercenia ręcznego nie jest wystarczająca.
Obrazy 22–23. Stalowe podwiązki i krawaty ze skośnym zakładkiem.
W przypadku konstrukcji klejonych nie można stosować zwykłych stężeń. W tym miejscu w pierwszym rzędzie wchodzą w grę ukośne połączenia zakładkowe. Na łączonych elementach stosunek wysokości skosu do długości, na którą rozciąga się skos, powinien wynosić co najmniej 1:5 do 1:8. Ponadto konieczne jest przyjęcie jak najmniejszych wymiarów przekrojów łączonych elementów.
Obraz 24. Skosy klinowe elementów drewnianych.
Zdjęcie 23 przedstawia dwa zespoły prefabrykowane wykonane z ukośnym zagięciem. Docisk niezbędny do klejenia wytwarzany jest za pomocą śrub. Stosuje się również połączenia ze skosami klinowymi (połączenia czołowe, rys. 24).
Rysunek 25 przedstawia połączenie podwójnego pręta ukośnego i podwójnego pasa (elementy leżą w tych samych płaszczyznach) z bocznymi wzmocnieniami i wstawkami. Do połączenia części dodatkowych z pasem (obciążenie ukośne do włókien) potrzebna jest większa liczba stężeń niż do połączenia ich z przekątną. Aby mózgi się zmieściły, szerokość dodanych kawałków musi być większa niż szerokość pręta wypełniającego. Pręty wypełniające konstrukcje drewniane są zwykle mocowane bezpośrednio do pasów.
6. Cięcie
Obrazy 25–26. Ukośne połączenie pręta i nacięcie paska.
Ciasne pręty (przeważnie podwójne) przecinane paskiem są wiązane bezpośrednio. Pręty są tak nacięte, że przenoszą swoje siły pionowo lub ukośnie (poprzez nacięcie) na pas. (rys. 26). W przestrzeni pomiędzy pasem podwójnym można zamontować również drążek pełnego naciągu. Cięcie jako bezpośrednie połączenie elementów można zastosować jedynie w przypadku małej siły, dla której pręty są najczęściej przewymiarowane ze względów konstrukcyjnych. Uważaj, aby patyczki miały całkowicie ostre krawędzie.
7. Połączenia elementów z płytami węzłowymi
Jeśli w węźle spotyka się kilka prętów lub jeśli pasy konstrukcji kratowej gwałtownie pękają, stosuje się płyty węzłowe imitujące blachy węzłowe konstrukcji stalowych; pod względem ekonomicznym nie zawsze są one zalecane. Stalowe blachy sękowe stosowane są z dźwigarami stalowymi o przekroju kołowym, grubości 20 mm i długości 80 mm, do mocno obciążonych mostów dużych mostów o dużych rozpiętościach i małej wysokości konstrukcyjnej, które zwykle uginają się w dużym stopniu pod wpływem postępującego suszenia drewna. Często stosuje się płyty łączące ze sklejki.
Oprócz wymienionych tutaj połączeń elementów drewnianych, istnieje również duża liczba połączeń, które są wykonywane wyłącznie ręcznie przez stolarzy; zasłanianie, dopasowanie, „karma” itp. W przypadku tych połączeń „cechowych” istnieje tendencja do przyjmowania, jeśli to możliwe, sił napinających, aby uniknąć rozsuwania się elementów. Jeśli takie połączenia zostaną zweryfikowane za pomocą obliczeń, okaże się, że siły, które można przyjąć w najkorzystniejszym przypadku, są bardzo skromne. Połączenia ciesielskie, które często są bardzo starannie wykonane i wymagają wysokiego stopnia kunsztu, w wielu przypadkach nie są już obecnie odpowiednie.