Конструирование лестниц

Способы соединения деталей деревянной лестницы

Соединение деталей деревянной лестницы — очень сложная и ответственная задача. Поэтому от правильного выбора способа соединения и хорошей работы. Напрямую зависит качество изготовленной лестницы, ее прочность и устойчивость, а во многих случаях — и внешний вид.

Кто не слышал о мастерах-плотниках, которые строи ли деревянные здания, не применив ни одного гвоздя? Старые мастера на практике показали, что можно так точно подогнать друг к другу отдельные деревянные де тали, что их соединение может служить столетия. И нет необходимости убеждать, что хорошо подогнанные и надежно скрепленные детали лестницы делают ее прочной, красивой, не имеющей скрипов и шатаний. Незафиксированные, подвижные соединения и крепления дадут ша тающуюся и скрипящую лестницу, особенно в.у злах креплений ступеней и стоек перил, что, ко всему прочему, еще и небезопасно.

Во всех разделах данной книги описываются способы соединения деревянных элементов лестницы, однако важность этого вопроса диктует необходимость описания некоторых из них более детально.

В разделе Лестница на тетивах говорится, что ступени лестницы соединяются с тетивами при помощи специальных пазов, выполненных для этой цели в тетивах.

Следует учесть, что пазы должны быть выполнены таким образом, чтобы ступень (проступь) плотно заходила в этот паз, а плоскость в пазах, соприкасающаяся с торцами ступеней, должна быть ровной, глубина пазов в проступях и тетивах должна быть одинаковой, чтобы создать плотное прилегание проступей к тетиве. В этом случае клеевое соединение будет действовать по всей плоскости, что существенно увеличит его прочность и надежность. Это правило следует соблюдать и во всех остальных соединениях деталей лестницы.

В случаях, если ступени заходят в пазы тетивы недостаточно плотно, можно применить метод расклинивания ступеней в пазах. Для этого нужно плоскость паза выполнить с уклоном к задней части тетивы, таким образом, что паз получает форму усеченной трапеции с вершиной в передней части тетивы. После установки проступи в паз она снизу сзади расклинивается деревянным клином, прижимая, таким образом проступь к верней стороне паза. Промазанные места соединения в лазе после застывания клея придадут соединению необходимую прочность и плотность. Такой вид соединения изображен на рисунках 10, 11

Для увеличения надежности такого соединения можно дополнительно скрепить проступь с тетивой при помощи гвоздей или шурупов,- которые забиваются (ввинчиваются) с наружной части тетивы в проступь. При этом следует учитывать, что головки шурупов и шляпки гвоздей придают поверхности тетивы неопрятный вид. Поэтому их лучше, заглублять в потай , а отверстие потая закрыть деревянной пробкой, после чего это место тщательно шлифуется. Пробки можно изготовить и с фигурными головками, которые придадут поверхности тетивы дополнительные декоративные украшения.

Необходимо подчеркнуть, что при любых соединениях на гвоздях для увеличения их надежности забивается минимум два гвоздя, а их направление должно быть под углом друг к другу к плоскости соединения.

Для того, чтобы не портить поверхность тетивы, скрепление гвоздями или шурупами можно производить и с внутренней стороны (рис. 12). При этом длина гвоздей или шурупов подбирается такой, чтобы они имели достаточный заход в обе детали, а их конец не выходил бы на лицевую поверхность проступи или подступенка .

Рис. 10. Фиксация ступеней и подступенков.
1 – балясина; 2 – тетива; 3 – паз из клею в ступени для подступенка;
4 – клинья на клею

Рис. 11. Соединение косоура с простунями и подступенками:
1 – косоур; 2 – пазы для подступенка; 3 – пазы для стоек поручней;
4 – боковая планка; 5 – клин для фиксации проступи; 6 – клин для
Фиксации подступенка; 7 – пазы для фиксации проступи.

Вместо гвоздей или шурупов иногда применяют деревянные шипы (шканты ), которые устанавливаются на клею. При этом шканты изготавливают таким образом, чтобы они плотно заходили в отверстия, а длина их должна быть такой, чтобы в каждую деталь они заходили да расстояние; не меньше 15—20 мм. Изготавливать шканты необходимо из древесины твердых пород. Отверстия под шканты просверливаются сверлом с диаметром, совпадающим с диаметром шканта , при этом должна соблюдаться тугая посадка.

Соединения, выполненные таким образом (рис. 13 и 14), достаточно прочны, надежны и долговечны.

Скрепления проступи и подступенка между собой можно производить тремя методами (рис. 15).

Рис. 12. Скрепление лестницы с внутренней стороны:
1 – клин-распорка между проступью и подступенком; 2 – брусок
треугольной формы на клею и гвоздях; 3 – проступь; 4 – подступенок;
5 – узкая стамеска; 6 – молоток.

Рис. 13. Соединение балясины с тетивой на шипах:
1 – балясина; 2 – тетива; 3 –шипы тетивы; 4 – пазы в балясине;
5 – столярный клей

Рис. 14. Дополнительное крепление балясины шурупом:
1 – тетива; 2 – балясина; 3 – шуруп; 4 – гнездо ввинчивания шурупа;
5 – потай для деревянной пробки

Рис. 15. Склеивание древесины:
1 – склеивание встык (на гладкую фугу); 2 – склеивание на встанную
рейку; 3 – склеивание в гребень; 4 – склеивание в паз и гребень;
5 – обшивка ступени фанерой.

Соединение встык — при этом соединении плоскости верхней грани подступенка соприкасаются с нижней пластью верхней проступила плоскость нижней грани подступенка соприкасается с верхней пластью нижней проступи.

Для увеличения прочности соединения можно дополнительно установить деревянную планку треугольного сечения, у которой одна плоскость соприкасается с нижней пластью проступи, а другая плоскость — с внутренней пластью подступенка .

Для увеличения плоскости соприкосновения соединяемых деталей и увеличения жесткости применяют методы соединения в четверть и в паз.

Соединение в четверть — в нижней передней и задней верхней плоскости проступи, а также в верхней задней и нижней передней части подступенка делается выборка, как показано на рис. 75. Размеры выборки в проступи и подступенке должны соответствовать друг другу, чтобы соединение получилось плотным. Такие выборки (в четверть) выполняются зензубелем. Сначала делают разметку, а затем начальную зарезку , отборку и зачистку четверти.

Соединение в паз (шпунт) — заключается в том, что вдоль передней грани в нижней пласти и задней грани верхней пласти ступени делается паз, который соответствует выступу (шпунту), выполненному на верхней и нижней гранях прдступенка . Иногда паз в проступи выполняется на всю толщину подступенка . В этом случае шпунт, в подступенке не изготавливается. Такие методы значительно увеличивают жесткость конструкции, а, следовательно, ее прочность.

Соединение опорных стоек (балясин) перил с тетивами или косоурами выполняется на шипах. Для этого в тетиве или косоуре изготавливаются шипы вдоль нижнего и верхнего торца детали, а в задней плоскости нижней опорной стойки ив передней плоскости верхней опорной стойки делается гнездо (паз), соответствующий шипам тетивы или косоура. Для увеличения прочности данного соединения оно дополнительно скрепляется при помощи шурупа. Головка шурупа при этом входит в выборку и закрывается деревянной пробкой. Аналогичное соединение производят между опорными стойками и поручнями. Для увеличения прочности соединения тетивы или косоура с опорной стойкой иногда применяют укрепление шипового соединения при помощи болтов. Для этого в торец тетивы, снабженной шипами, вкручивают стальной винт-с резьбой, предназначенный для деревянных соединений, а в боковой части стойки делается отверстие для того, чтобы можно было установить шайбу и гайку. После того, как соединение будет закончено, это отверстие закрывается деревянной пробкой.

Следует помнить, что резьба в деревянной конструкции выполняется только в древесинах твердых пород.

Для установки болта в торцевой части тетивы или опорной стойки высверливают отверстие, затем делают выборку, чтобы головка болта ушла в древесину на 10 мм, ввинчивают болт и закрывают опять же деревянной вставкой (рис. 16).

Промежуточные стойки (балясины) перил крепятся при помощи шиповых соединений, которые могут иметь цилиндрическую, прямоугольную форму, форму трапеции с основанием внизу стойки ("ласточкин-хвост ). Такие типы соединений являются наиболее распространенными и надежными. При этом шип изготавливается в стойке перил, а пазы или отверстия (в случае применения цилиндрических шипов) выполняются в верхней грани тетивы или ступени, если лестница изготовлена на косоурах .

Следует помнить, что при изготовлении отверстий в тетиве их необходимо выполнять под углом, соответствующим углу наклона лестничного марша, так как стойки перил располагаются вертикально, а тетива с наклоном, соответствующим наклону марша.

В лестницах на косоурах пазы для шипов делаются в торцовой части проступи. В этом случае после установки стоек торец проступи закрывается накладным валиком.

Установка стоек перил в пазы с распорными планками детально описана в разделе Перила лестницы, поэтому сейчас останавливаться на этом не будем.

При отсутствии досок необходимой ширины для изготовления ступеней возникает необходимость склеивания двух узких досок в одну широкую. Для это цели можно использовать несколько методов.

Рис. 16. Крепление проступей деревянными брусками:
1 – тетива; 2 – деревянный брусок; 3 – ступень; 5 – планка;
6 – дугообразная выборка планки.

Склеивание встык (на гладкую фугу) — для этого две доски с ровными сторонами после острожки и промазывания клеем склеиваемых поверхностей соединяют между собой> крепко сжимают при помощи струбцин и так оставляют до полного застывания лелея . Время застывания зависит от вида применяемого клея. При этом склеиваемые поверхности должны плотно прилегать друг к другу.

Склеившие в паз и гребень — при этом методе на склеиваемых сторонах доски делают вырезы пилообразной или прямоугольной формы таким образом, чтобы выступы одной доски (гребень) полностью совпадали с пазами на другой доске.

Склеивание на вставную рейку заключается в том, что в склеиваемых торцах (плоскостях) досок выполняют пазы, в которые вставляется рейка соответствующего профиля. При точной подгонке деталей и соблюдении технологии склеивания получается достаточной прочное соединение. Обычно эти методы применяют для склеивания досок при изготовлении ступеней (подступенков ). Но их можно применять и для изготовления тетивы.

В некоторых случаях для изготовления торцевой части тетивы (при изготовлении лестницы с забежными ступенями), применяют болтовое соединение. Этот метод описан в разделе Перила лестницы для соединения поручней. Однако при этом необходимо учесть, что нагрузка на тетиву будет гораздо больше нагрузок, возникающих в поручнях, поэтому одного болтового соединения на стыке досок тетивы может быть недостаточно. В любом случае тетива, изготовленная таким образом, в домашних условиях не будет обладать той прочностью, которую имеет целая доска. Вывод — пользоваться этим методом следует осторожно.

Но в любом случае для соединения деревянных дета лей лестницы кроме гвоздей, шурупов и болтов очень широко применяются клеи. Исходя из этого, на вопросе склеивания деревянных деталей следует остановиться более подробно.

Условно, по условиям применения можно разделить клеи на теплые и холодные Из теплых (разогреваемых) клеев наилучшими являются костный и мездровый которые разводят в воде в пропорции 1:3. В продажу эти клеи поступают в виде плиток. На поверхности плитки клея не должно быть пятен масла и краски, раковин и трещин.

Клей разводят непосредственна перед употреблением. Чаще всего куски клея замачивают в воде примерно на 5—6 часов. За это время всплывают вредные примеси, жиры, масла. Когда клей размягчился, лишнюю воду сливают. Клей нагревается до температуры 55-60°С. Лучше всего баночку с клеем поместить в наполненную водой емкость (водяная баня) и в таком виде нагревать. При этом необходимо следить, чтобы температура подогрева не превышала 70°С. Клей необходимо постоянно помешивать, пока он полностью не растворится. Нанесенный на склеиваемые детали клей засыхает через 5—25 минут (в теплом месте еще быстрее), поэтому его нужно использовать сразу после приготовления. Количество заготавливаемого клея должно соответствовать предполагаемому объему работы.

Холодный (неразогреваемый ) клей (например, казеиновый) сохнет медленно, но он изменяет окраску деревянных поверхностей, которые содержат дубильную кислоту. Преимуществом холодного клея является то, что он обладает хорошими гидроизоляционными свойствами и перед употреблением не требует подогрева.

Холодный клей растворяют в воде с добавлением щелочи при постоянном помешивании (2 кг клея растворяется в 1,5—2 литрах воды примерно за 30 минут). Температура воздуха в помещении не должна быть ниже 10—20°С

При помешивании холодный клей быстро густеет, но через некоторое время снова приобретает необходимую консистенцию, поэтому ее надо спешить подливать в него воду. На 1 м 2 древесины равномерным слоем надо наносить 50 г холодного клея. Хорошо перемешанный холодный клей можно использовать даже через 5 часов после приготовления.

Из клеев на основе синтетических смол широко применяют эпоксидный клей. Он используется для склеивания соединений, требующих особой прочности. При комнатной температуре эпоксидный клей засыхает (в результат реакции полимеризации) за 24 часа

Рекомендуемые клеи для склеивания деревянных деталей лестниц:

1. Натуральные клей:

- столярный (костный, мездровый);

- казеиновый;

- Синдетикон (на основе костного клея)

2. Растительный клей — Декстрин

3. Синтетические клеи:

- поливинилацетатные (ПВА, ГИДК-61, ГИПК-141);

- эпоксидные (ЭДП,Э ПО, ЭНЦ-1);

- фенолформальдегидные (БФ-2у БФ-4Г БФР-2, БФ-6, КМЦ, ХКС, СКС, ОРТО, ЮКЦ, клей герметик Дубок. Момент, Марс, 88НГ, Номикс , Уни кум);

- нитроцеллюлозные (Суперцемент, Бустилат М, Акрилркс , Гумилакс , Синтелакс).