Co i jak łaczymy

    Jak się patrzy na konstrukcje wykonaną z drewna to się wydaje że jest to kilka belek skręconych ze sobą bez większej filozofii. Obliczenia takich elementów nie są skomplikowane norma do obliczeń elementów drewnianych jest dosyć precyzyjna i zrozumiała. Ale czy tak jest napewno, jak wspomniałem obliczenie samego przekroju nie sprawia większego problemu ale problem pojawia się wtedy gdy trzeba zaprojektować połączenie dwóch elementów zgodnie z przyjętym schematem statycznym i nagle się okazuje, że niejednokrotnie to właśnie sposób połączenia determinuje nam wielkość przekroju a nie warunek zginania czy ściskania.

    Kilkanaście lat temu uczono mnie, że są dwa sposoby na łączenie elementów drewnianych tj. ciesielskie i inżynieryjne. Na chwile obecną nie spotykam się ani w artykułach, ani w literaturze, ani w katalogach ze stwierdzeniem połączenie inzynierskie do drewna, wszędzie natomiast pisze się o połączeniach ciesielskich. Według mojej wiedzy połączenie inżynieryjne drewna jest to połączenie za pomoca elementu trzeciego tj. śruby, okucia, blach stalowych, wkrętów itp, a połączenie ciesielskie jest wykonane za pomocą zacięć, zaciosów zakładek itp. Może moja wiedza nie jest w tym względzie precyzyjna więc czekam na komentarze i wasze uwagi.

Zacznijmy od połączeń ciesielskich czyli połączeń na wręby, zaciosy itp.   

Zacznijmy od tego co każdy by chciał mieć u siebie czyli tak zwanych przeze mnie połączeń ciesielskich. Czyli połączenia na wszelakie wręb, zaciosy itp. W czasach kiedy nie było elektronarzędzi, maszyn CNC, gotowych rozwiązań stalowych były stosowane masowo nadając konstrukcji pięknego kształtu. Ostatnimi czasu tego rodzaje połączenia przeżywają swoisty renesans ze względu na masę programów obliczeniowych, coraz szerszą dostępność maszyn CNC które są wstanie wykonać takie połączenia bez udziału wykwalfikowanego cieśli. Mamy kilka rodzajów połączeń ciesielskich, które mają swoją specyfikę pracy i zastosowania. Z przerażeniem zdarza mi się widzieć, że co drugie połączenie na zakładki nazywane jest połączeniem na jaskółczy ogon. Zdarza się to nawet w specjalistycznych programach do modelowania i obliczania takich połączeń, więc teraz postaram si wymienić znane mi połączenia ciesielskie i je opisać.

1. połączenie zakładkowe proste

Chyba najprostrze z połączeń stosowanych w budownictwie mające poprostu przedłuzyć belki ewentualnie zmienić ich kierunek za razem zachowując wszystkie wysokości i płaszczyzny. Zakład najcześciej wzmacniai się gwoździem, srubą, wkrętem rzadziej kołkiem drewnianym.

2. połączenie widełkowe

Odmiana połączenia zakładkowego z tą różnicą,  że w jednej z belek tworzymy tak zwane widełki, niech w tym przypadku rysunki to opiszą

3. połączenie na czop

Połączenie inżynierskie jest najczęściej stosowane na konstrukcje drewniane w przemyśle, wielkogabarytowych konstrukcjachi i przez osoby, które nie mają umiejętności lub sprzętu do wykonywania połączeń ciesielskich.

1. drobne elementy stalowe

Wbrew pozorom połączenia inżynierskie wykonane z cienkich blaszek świetnie sprawdzają się we wszelakich połączeniach typu drewno- drewno, drewno- żelbet czy drewno-stal. Producenci proponują tysiące “siodełek”, blaszek, kątowników itp. które można zastosować praktycznie w każdym rozwiązaniu. Gdy się weźmie taki wspornik belki do reki wydaje się on lichy i mało wytrzymały, lecz przy odpowiednim doborze łącznika okazuje się posiada on naprawdę sporą nośność. Producenci oferują dziś kompletne rozwiązania zestawione w tabelach, pokazujące sposób pracy, możliwe zastosowania i wytyczne dotyczące sposobu montażu. Ponadto są one tak skonstruowane, że spełniają one wszelkie wymogi normowe takie jak odległości gwoździ od siebie. Moim skromnym zdanie jest to świetne rozwiązanie dla projektantów i wykonawców konstrukcji.

2. połączenia na okucia stalowe

Mimo ogromnego wyboru w drobnych okuciach stalowych, nie wszystkie połączenia udaje się za ich pomocą wykonstruować. Przykładem są połączenia w konstrukcjach wielkogabarytowych z drewna klejonego dźwigara z podkonstrukcją żelbetową. W tym z pomocą przychodzą nam wszelkie elementy stalowe z których można wyspawać tak zwaną podporę do oparcia dźwigarów

Mamy kilka rodzajów podpór i postaram sie teraz przybliżyć

2.1) podpora przegubowa nieprzesuwna

Może występować jako podpora widełkowa obejmująca dźwigar i skręcona na śruby lub podpora z jednym mieczem ukryta w elemencie drewnianym. Na poniższych rysunkach przedstawiam kilka takich rozwiązań i najważniejsze rzeczy, o których należy pamiętać.

2.2) podpora przegubowa przesuwna

Wszelkie jej wytyczne są praktycznie takie samę jak w pkt. 2.1 z tą różnica że przesuw zapewnia się poprzez zastosowanie otworów fasolkowych a nie okragłych na śruby. Niech i tu rysunki same za siebie przemówią.

2.3) Utwierdzenie

Jest to najbardziej problematyczna podpora i należy jej unikać w miarę możliwości. Obliczenie nośności może nastręczać w jej przypadku kilku problemów. Jeżeli się już przebrnie przez obliczenia, problemem najczęściej jest wielkość okucia. Jak przy całych konstrukcjach ramowych trzeba gdzieś zastosować taką podporę to już przy łączeniu elementów belkowych doradzał bym unikać takich połaczeń wielu projektantów podważa odpowiedni sposób pracy takiej podpory po kilku latach jej pracy kiedy drewno przejdzie kilkanaście cyklów wilgotnościowych. Mimo to podaje tu kilka przykładów takich podpór.

3. połączenia na drobne wkręty

Nie wiedzieć czemu bardzo nie lubiane połączenie często poddawanie w wątpliwości jeśli chodzi o ich nośność. Oczywiście jak zawsze rozbija się wszystko o odpowiednie zastosowanie, ponieważ jeśli “coś jest do wszystkiego to jest do niczego” i nie inaczej jest z wkrętami. Na rynku mamy masę wkrętów o przeróżnym gwintowaniu i nacięciach. Wydawało by się, że wkręt to nic innego jak nagwintowany kawałek drutu, ale za tym niepozornym rozwiązaniem kryje się masa badań prowadzonych przez lata i nie ma tam nic przypadkowego. Więcej o wkrętach i różnicach miedzy nimi w oddzielnym artykule.

PS

Jeśli chodzi o wkręty do połączeń konstrukcyjnych to mogą wystąpić problemy z uzyskaniem od producenta znaku CE, jest to związanie z wyjście bardzo rygorystycznej normy dotyczącej produkcji, odchyłek wymiarowych i stosowanego materiał co spowodowało że producenci wystawiają tylko deklaracje zgodności, a nie firmują się znakiem CE. Oczywiście ten stan rzeczy może się zmienić z dnia na dzień jeśli jeszcze się nie zmienił.

4. połączenia na gwoździe i zszywki

Są to chyba najstarsze sposoby łączenia elementów drewnianych i mimo upływu wieków nadal aktualne na każdej budowie jak i w każdym domu. Podobnie jak wkrętów mamy mase gwoździe. Są gwoździe bardzo krótkie i cienkie, stosowanie w modelarstwie, po gwoździe mające długość 40 cm służące do przybijania krokwi (nie wiem czemu ale nadal do tego służą, a skutki takiego stosowanie widzimy co jakiś czas w telewizji gdy przejdzie wichura). Gwoździe mogą być okrągłe jak i kwadratowe, gładkie i karbowane. Podobnie jak przy wkrętach należy się pierw zastanowić co musimy zrobić, a dopiero potem jakiego gwoździa użyć. 


mgr inż. Michał Ziętara