Гвоздь дерева , также треннель, траннель или туннель, представляет собой деревянный колышек, штифт или дюбель, используемый для скрепления кусков дерева вместе, особенно в деревянных каркасах , крытых мостах , деревянном кораблестроении и судостроении . [1] Его вбивают в отверстие, просверленное через два (или более) куска конструкционной древесины ( паз и шип ).
Использование дерева в качестве шипа насчитывает более 7000 лет: археологи обнаружили следы деревянных гвоздей при раскопках ранних германских памятников. [2] Гвозди чрезвычайно экономичны и легко доступны, что делает их распространенным строительным материалом. [3] Черная акация является излюбленной древесиной при изготовлении туннелей в судостроении в Северной Америке [4] [5] и английского дуба в Европе [6] [7] из-за их прочности и устойчивости к гниению, тогда как красный дуб типичен для строительства.
Традиционно гвозди и колышки изготавливались путем раскалывания деревянных болтов с помощью фрезы и придания им формы с помощью волочильного ножа на бреющей лошади . Их также можно изготовить с помощью формирователя зубьев - полой металлической трубки с расширяющимся фланцем на одном конце и острой кромкой на другом, обычно устанавливаемой с помощью фланца на низкой скамейке, называемой табуреткой для вождения. Каждый деревянный болт грубой формы кладут над острым концом трубы и ударяют деревянным молотком , но не настолько сильно, чтобы молоток ударялся об острый край трубы; следующая заготовка пробивает предыдущую до конца, и та падает через дыру в верстаке в ведро.
Гвозди вырезаны из цельного куска дерева и хорошо работают благодаря натуральной текстуре. Волокно гвоздя проходит перпендикулярно волокну приемных пазов, что увеличивает прочность конструкции. Гвозди обычно имеют диаметр 1,25–1,5 дюйма (32–38 мм), выструганы вручную с грубыми гранями. Паз сверлится на 1 ⁄ дюйма ( 1,6 мм) меньше, чем гвоздь, чтобы обеспечить плотную посадку и использовать преимущество трения в пазе. В тех случаях, когда длина гвоздя составляет 24 дюйма (61 см) или длиннее, его форма должна быть на 1 ⁄ 8 дюйма (3,2 мм) меньше, чем другая половина. В том же случае паз сверлится из двух частей: меньшим шнеком для меньшей части гвоздя и обычным шнеком для стандартной части. Другие гвозди имеют коническую форму, при этом большой конец на 1 ⁄ 8 дюйма (3,2 мм) длиннее паза. После того, как гвозди забиты в паз, их можно подрезать, расколоть и заклинить небольшим кусочком дуба, который увеличивает силу трения. [8] В качестве альтернативы клину гвоздь может иметь пробку или пробойник в центре, который расширяет всю окружность. Хотя этот метод предотвращает утечки за счет уменьшения зазоров, заглушки и пробойники с большей вероятностью выпадут при низких температурах. В идеале перед обрезкой кончик гвоздя следует отодвинуть от древесины на 4–5 см. [9]
В отличие от металлических гвоздей, гвозди нельзя снять (без особых усилий) или использовать повторно. Когда древесина сжимается или расширяется, волокна создают трение, которое плотно фиксирует ее в пазе. Если гвоздь сломался или вышел из строя, но древесина, к которой он крепится, осталась неповрежденной, оставшийся гвоздь можно вырезать и заменить гвоздем большего размера, который плотно прилегает. Кроме того, гвозди обладают способностью перемещаться с течением времени и сохранять структурную целостность.
В ранних врезных и шиповых фермах с пролетами менее 30 футов (9 м) использовались гвозди. При использовании в ферме соединительные пазы сверлятся не от центра, так что при вставке гвоздя создается более плотное соединение. Из-за большого количества гвоздей, необходимых для фермы, гвозди можно выточить на токарном станке с головкой и коническим концом, часто оставляя очень длинными для наиболее плотного прилегания. Нижний пояс часто требует 2–3 колышков и является самой слабой частью фермы. Следовательно, гвоздь не может предотвратить разрушение пролетов длиной более 30 футов (9 м). В случаях, когда может произойти значительная усадка, может потребоваться использование железных U-образных ремней или арматуры. [10]
В древнем судостроении для скрепления лодок использовались древесные гвозди. Их преимущество заключалось в том, что они не вызывали «болезни ногтей» - термина, обозначающего ускоренный распад, сконцентрированный вокруг металлических застежек. Повышенное содержание воды приводит к расширению древесины, поэтому гвозди крепче сжимают доски , впитывая воду. [11] Однако, когда гвоздь был из другой породы дерева, чем доска, это обычно вызывало гниение. Древесные и железные гвозди были наиболее распространены до 1780-х годов, когда медные гвозди поверх медной обшивки стали более популярными. [3] Еще в 1870-х годах на торговых судах использовались гвозди и железные болты, в то время как на кораблях более высокого качества использовались болты и отвалы из меди и желтого металла . В 1870-х годах гвозди обычно использовались в соотношении четыре гвоздя к одному болту, хотя иногда использовалось больше болтов. В более поздних корветах соотношение было изменено на два гвоздя на один болт. [12]
Подобные деревянные крепления из гвоздей использовались в качестве альтернативы металлическим шипам для крепления «стульев» железнодорожных рельсовых опор к деревянным шпалам ( шпалам ) в ранние викторианские времена . Древесные гвозди широко использовались при строительстве железных дорог в Северной Англии. [13]
wood architecture treenails.