Деревянные шканты и их применение в строительстве.

Введение

Деревянный крепеж

Тренаил (также тренель, треннель или труннель) — это деревянный штифт, клин или палец, используемый для соединения деревянных деталей, особенно в деревянных каркасах, крытых мостах, деревянном судостроении и строительстве лодок. Он вбивается в отверстие, просверленное сквозь две (или более) конструктивные деревянные детали (шип и паз).

История и общее использование

Использование дерева в качестве нагеля можно проследить более чем на 7000 лет назад, поскольку археологи обнаружили следы деревянных клиньев при раскопках ранних германских поселений. Нагели чрезвычайно экономичны и легко доступны, что делает их распространенным ранним строительным материалом. Для изготовления нагелей традиционно использовали дуб английский в Европе благодаря его прочности и устойчивости к гниению, а в зданиях часто применяли красный дуб. Традиционно нагели и шканты изготавливали путем раскалывания полена с помощью клина-колуна и придания им формы с помощью ножа на козлах. Нагели вырезают из цельного куска дерева, и они хорошо работают благодаря естественной текстуре древесины. Направление волокон нагеля перпендикулярно волокнам гнезда, что повышает прочность конструкции. Обычно нагели имеют диаметр и вырезаются вручную с грубыми гранями. Гнездо сверлят немного меньшим диаметром, чем нагель, чтобы обеспечить плотную посадку и использовать силу трения. Если нагель имеет длину или больше, его следует сделать немного тоньше в одной половине. В этом случае гнездо сверлят в два этапа: меньшим сверлом для более тонкой части нагеля и обычным сверлом для стандартной части. Некоторые нагели имеют коническую форму, при этом более широкий конец длиннее гнезда. После того, как нагель забит в гнездо, его можно обрезать, расколоть и заклинить небольшим кусочком дуба, что увеличивает силу трения. В качестве альтернативы клину в центр нагеля можно вставить пробку или пуансон, расширяющие его по всей окружности. Хотя этот метод предотвращает протечки, уменьшая зазоры, пробки и пуансоны с большей вероятностью выпадают при низких температурах. В идеале, кончик нагеля должен выступать на 4–5 см из древесины перед обрезкой. В отличие от металлических гвоздей, нагели нельзя удалить (без значительных усилий) или повторно использовать. При сжатии или расширении древесины волокна создают трение, которое надежно фиксирует нагель в гнезде. Если нагель сломался или вышел из строя, но древесина, которую он крепит, осталась неповрежденной, оставшуюся часть нагеля можно вырезать и заменить на более крупный, который плотно входит в гнездо. Кроме того, нагели со временем могут перемещаться, сохраняя при этом свою структурную целостность.

The use of wood as a tenon can be traced back over 7,000 years, as archaeologist have found traces of wood nails in the excavation of early Germanic sites. Trenails are extremely economical and readily available, making them a common early building material. and English Oak in Europe due to their strength and rot resistance, while red oak is typical in buildings. Traditionally treenails and pegs were made by splitting bolts of wood with a froe and shaping them with a drawknife on a shaving horse. Treenails are cut from a single piece of wood and perform well because of the natural grain. The grain of the treenail runs perpendicular to the grain of the receiving mortises which adds structural strength. Treenails are typically in diameter and are hand whittled with rough facets. The mortise is drilled smaller than the treenail to create a tight fit and take advantage of friction in the mortise. In cases where the treenail is or longer, the treenail should be shaped smaller than the other half. In the same case the mortise is drilled in two parts, with a smaller auger for the smaller part of the treenail and a typical auger for the standard part. Other trenails are tapered with the large end being longer than the mortise. After treenails are hammered into the mortise, they can be trimmed, split, and wedged with a small piece of oak that increases friction force. As an alternative to the wedge, the treenail can receive a plug or a punch to the center that expands the entire circumference. While this method prevents leaks by reducing gaps, plugs and punches are more likely to fall out in cold temperatures. Ideally, the nose of the treenail is driven 4–5 cm clear of the timber before being trimmed. Unlike metal nails, trenails can not be removed (without great effort) or reused. As the wood shrinks or expand the fibers create a friction that interlocks it into the mortise snugly. If a treenail breaks or fails but the wood it is fastening remains intact the remaining trenail can be cut out and replaced with a larger treenail that fits snugly. In addition, treenails have the ability to move over time and retain structural integrity.

Использование в строительных конструкциях

В ранних фермах с пролетом менее 30 футов (9 м) использовались деревянные шканты. При использовании в ферме соединительные пазы сверлились со смещением, чтобы при вставке шканта создавалось более плотное соединение. Из-за большого количества шкантов, необходимых в ферме, их могли изготавливать на токарном станке с головкой и коническим концом, часто оставляя их достаточно длинными для обеспечения наилучшей посадки. Нижняя обвязка часто требует 2–3 шканта и является самой слабой частью фермы. Поэтому шканты не могут предотвратить разрушение при пролетах более 30 футов (9 м). В случаях, когда возможна значительная усадка, может потребоваться использование железных U-образных скоб или усилений.

Использование на судах

В древности для соединения частей корабля использовались деревянные шканты. Они имели преимущество в том, что не вызывали «болезни гвоздей» – термин, обозначающий ускоренную и локализованную гниль вокруг металлических крепежей. Увеличение влажности заставляло древесину расширяться, благодаря чему шканты сжимали доски сильнее по мере впитывания воды. Однако, если шкант был изготовлен из породы дерева, отличной от досок обшивки, это обычно приводило к гниению. Деревянные шканты и железные гвозди были наиболее распространены до 1780-х годов, когда медные гвозди поверх медной обшивки стали более популярными. Вплоть до 1870-х годов на торговых судах использовались деревянные шканты и железные болты, а на судах более высокого качества – медные и латунные болты и заклепки. В 1870-х годах деревянные шканты обычно использовались в соотношении четыре шканта к одному болту, хотя иногда применялось и большее количество болтов. В более поздних корветах это соотношение было изменено на два шканта к одному болту.

Использование в железных дорогах

Подобные деревянные клиновые соединения использовались как альтернатива металлическим шпилькам для крепления опорных "кресел" железнодорожных рельсов к деревянным шпалам в раннюю викторианскую эпоху. Клиновые соединения широко применялись при строительстве железных дорог в Северной Англии.