что такое нагель и где его применяют
Что такое нагели и для чего они нужны
Крепёж, противостоящий изгибающим нагрузкам в соединениях, которые работают на сдвиг, именуется нагелем.
1. Типы нагелей и решаемые ими задачи
Дословный перевод слова «нагель» (Nörgeln), с немецкого языка на русский, означает гвоздь. Но это не привычные каждому из нас гвозди, а штыри квадратного, круглого или многогранного сечения, не имеющие шляпки и острия. Обязательное требование гладкая поверхность (резьба не наносится). Подобные изделия имеют еще одно распространённое наименование, шкант.
Эти элементы имеют значительный разброс по длине, которая действующими нормативами не регламентируется. Диаметры, согласно действующему нормативу 30974-2002, должны быть следующими. Для стыковки бруса, толщина которого ≤ 140 мм, (20-25) мм. Более 140 мм, ≥ 30 мм. Материалом для изготовления нагеля может быть дерево (используется чаще всего) или металл.
Основная задача, которую решает использование шкантов, противостояние сдвигу элементов конструкции деревянных сооружений под влиянием изменения влажности и внешних температур, который происходит непропорционально. Его величина зависит от расположения древесных волокон.
1.1. Принцип работы нагеля.
Под действием сдвигающих нагрузок элемент первоначально проворачивается на определённый угол вдоль продольной оси, что обусловлено его обмятием материалом бруса, после чего изгибается.
При этом пропорционально возрастает площадь соприкосновения шканта с древесиной бруса. Это приводит к росту сопротивления его дальнейшему смещению. В процессе происходящего взаимодействия нагель и элементы (соседние брусья), им соединённые, не подвергаются разрушающим деформациям. Изменение объёма бруса в процессе усадки приводит к обратному сдвигу, что снижает давление на шкант, и он принимает исходное положение.
Чтобы не допустить разрушения данного элемента крепления, его выбирают с учётом ожидаемых нагрузок.
1.2. Деревянные нагели
Практика показывает, что в подобных ситуациях нагели из дерева являются более предпочтительным решением по целому ряду причин:
Недостатком деревянного нагеля можно считать меньшую долговечность, относительно металлического аналога. А также меньшую величину нагрузки, которую он может выдержать. Этим объясняются специфические особенности, учитываемые при монтаже.
1.3. Нагели из металла
Несмотря на то, что эти изделия превосходят деревянные аналоги по прочности и долговечности, применяются они реже. Главным недостатком, определяющим это, является излишне прочное крепление, не позволяющее брусу сдвигаться в процессе усушки, что может приводить к зависанию бруса и образованию щелей в стенах.
Достоинствами металлических нагелей является:
К недостаткам относятся:
Наиболее часто используемые нагели выполняются из берёзы. Реже, из дуба или лиственницы.
Работы выполняются аналогично.
3. Сборка профилированного бруса на нагели
Выполнять сборку следует вдвоём. Для минимизации трения можно использовать мыльный раствор.
4. Сборка на гвоздях
Данный вид сборки часто используется при возведении срубов бань и дачных домиков. Главное преимущество их применения, скорость выполнения сборки и её дешевизна (в сравнении с использованием нагелей).
Стандартная длина гвоздей, (200-250) мм. При сборке требуется топить их шляпки в верхний брус на глубину не менее 30 мм. В противном случае, возможно зависание бруса при усадке, либо выдавливание верхнего бруса шляпкой. И в том, и в другом случае в стене образуются щели.
К недостаткам использования гвоздей относится их подверженность коррозии, худшие показатели при работе на изгиб (по сравнению с нагелями из дерева).
Нагель по бетону: применение, классификация и особенности монтажа
Высокая прочность и долговечность повлияли на популярность использования бетона при возведении несущих стен, перегородок и создании перекрытий. Однако недостатки не обошли этот материал стороной. Высокая плотность не позволяет на бетонных поверхностях легко закрепить строительные конструкции, навесные детали интерьеров, инженерное оборудование и отдельные элементы коммуникаций. Чтобы упростить монтажно-отделочные процессы и обеспечить надежную фиксацию, был изобретен нагель по бетону. Благодаря метизу особой конструкции удается сэкономить время при выполнении монтажных, строительных и отделочных работ.
Строение и назначение
Нагель по бетону — это специальный шуруп (саморез) в виде металлического стержня с острым наконечником и неравномерно нарезанной резьбой. Метиз выпускается с головками разной формы, но чаще она имеет потайное исполнение с насечками на внутренней стороне. Это раззенковка, обеспечивающая максимальное прилегание крепежного элемента к изделию, фиксируемому на основании с твердой структурой.
Обычно нагель закручивается инструментом с крестовой насадкой или битой, форма которой имеет вид шестиконечной звезды. Это зависит от шлица на головке крепежа. Специалисты вариант под звездочку-шестигранник называют TORX.
Специальный шуруп — это крепеж для работы не только с бетоном, но и с природным камнем, пустотелым и полнотелый кирпичом. При правильном подборе диаметра и соблюдении правил монтажа нагель может даже применяться для крепления в пористых основаниях. Надежность фиксации обеспечивает именно частая резьба с переменной высотой. С помощью метиза крепятся:
Нагели с антикоррозийным покрытием применяются на улице и в помещениях. С их помощью фиксируются деревянные, пластиковые, алюминиевые конструкции. Специальные шурупы популярны из-за возможности повторного использования. Поэтому их применяют для крепления временных изделий. Это приставные лестницы, поручни, леса.
Классификация нагеля по бетону
Шуруп по бетону или нагель выпускается в нескольких вариантах. Каждый из видов крепежа отличается используемым металлом для изготовления, формой головки, конструкцией резьбовой части, типом покрытия и ценой.
Металл изготовления
Нагель или шуруп по бетону создается из следующих материалов:
Саморез по бетону из углеродистого металла — самый распространенный вариант нагеля. Этот вид стали позволяет создавать крепеж, который не деформируется даже во время вкручивания в прочное бетонное основание.
Форма головки
Стальные нагели выпускаются с потайными и выступающими головками. Шляпки метизов могут иметь следующее исполнение:
Вид шляпки влияет на способ монтажа нагеля. Большинство типов специальных шурупов можно вкручивать без предварительной подготовки отверстия. Исключением являются саморезы с крюком или шпилькой. Для них необходимо заранее подготовить отверстие и установить пластиковый дюбель.
Конструкция резьбы
Стальные саморезы по кирпичу и бетону в зависимости от конструкции резьбовой части выпускаются в следующем исполнении:
В России чаще используется переменная разновидность метиза с насечками. Строители его еще называют турбошурупом. В основном применяется крепеж с потайной шляпкой, которая закручивается насадкой Torx. Наименьшая вырывающая нагрузка этого нагеля составляет 2,5 кН. Он применяется в стенах из бетона с различной плотностью. Рекомендуется во время монтажа создавать крутящий момент максимум 20-25 Нм.
Тип покрытия
Цвет нагеля позволяет определить тип покрытия:
На стоимость специальных шурупов по бетонным поверхностям в основном влияет длина крепежа и тип защитного слоя. Самая высокая цена у оцинкованных метизов, а дешевле всего стоят зачерненные саморезы.
Особенности монтажа
До начала применения самореза по бетону нужно подготовить инструмент:
На следующем этапе выполняется определение мест сверления и бурения отверстий. После создания каналов в бетоне проводится их очистка от пыли. Затем метизы вкручиваются через закрепляемую конструкцию в подготовленные отверстия.
Рекомендуется придерживаться следующих правил:
При необходимости в каналах предварительно размещаются пластиковые дюбели. Они позволяют увеличить надежность крепления. Их нужно применять, если основание имеет пористую структуру. Саморезы по бетону без дюбелей можно использовать, когда на метиз не будет большой нагрузки. Одной из таких ситуаций является крепление картины.
Видео
Заключение
Рынок строительных материалов предлагает широкий ассортимент нагелей по бетону, отличающихся размерами и конструкцией. Это позволяет подобрать крепеж для конкретного вида работы с учетом нагрузок и нюансов фиксации. Метизы для твердых оснований упрощают монтажные и строительные работы, существенно сокращают время их выполнения.
А вы уже пробовали работать с нагелем по бетону?
Нагель деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения
30 июня 2020 
нагель, нагель деревянный, березовый нагель
Нагель деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения
Немецкое слово «Nagel» переводится как «гвоздь», что есть это любой гвоздь, не зависимо от материала или формы и размера. Если же гвоздь сделан из дерева, то это будет « Holznagel». Как и лафет, нагель настолько плотно вошел в обиход, что даже в нормативные документы вошло отдельное понятие «нагельные соединения»
Нагельное соединение (ГОСТ Р 56711 – 2015) – это соединение элементов конструкции, выполненное с применением цилиндрических или пластинчатых нагелей из разных материалов, которые плотно устанавливаются в предварительно подготовленные отверстия и работают на сдвиг, который сопровождается изгибом нагеля.
Сращивание бревна в чаше с помощью нагеля
Сращивание бревна в чаше с помощью железной скобы
По описанию нагельное соединение очень напоминает соединение дюбелем: также предварительно сверлится отверстие. Но, если дюбель работает в совокупности с другим крепежным элементом: винтом, саморезом, гвоздем, то нагель и есть этот крепежный элемент. Кроме этого нагель работает на сдвиг, поперечное смещение, а дюбель на вырывание.
Нагель может изготавливаться из материалов, обладающих достаточной упругостью: дерево, металл, пластмасса.
Нагель ( в строительстве ) – механическая связь цилиндрической или пластинчатой формы для восприятия сдвигающих усилий. В деревянном домостроении под нагелем понимают деревянное крепежное изделие разной длины, диаметра и формы. Фактически нагель и шкант – это одно и то же, но, если последний чаще применяется для торцевых соединений (это видно даже из названия «кант»
«торец»), то нагель – для плоскостей.
Нагель деревянный
В строительстве домов применялся и рекомендуется применять деревянный нагель, как максимально близкий к материалу стены, а значит и «ведет» себя аналогично. В противовес деревянному нагелю металлические нагеля могут ржаветь, давать конденсат при перепаде температур, что повышает риск распространения гнили в деревянной стене.
Важно понимать. Уважающий себя и, тем более клиента – заказчика, в срубах из бревна и бруса не будет применять металлические нагели. По этой причине в дальнейшем под нагелем в статье будет пониматься только деревянный нагель.
Виды деревянных нагелей
Цилиндрический березовый нагель
Различаются деревянные нагели и по форме сечения. Наиболее распространены варианты с круглым сечением или цилиндрические нагели. Они достаточно просты в изготовлении, так как легко вытачиваются на станках. Кроме этого для них просто сделать посадочное отверстие.
Помимо цилиндрических нагелей существуют нагели с квадратной, прямоугольной, треугольной, шестигранной формами, которые, это очень важно, имеют свое место применения. Изготовление отверстий такой формы большой глубины сложно, а порой не возможно. Как правило, место их применения в столярном деле, а не деревянном строительстве.
Применение нагелей в деревянном домостроении
Необходимо заметить, что в строительстве домов из массива дерева нагель может применяться в нескольких случаях. Перечислим три основных момента, хотя круг значительно шире.
1. Скрепление венцов бревен и брусьев при строительстве домов и бань по срубовой усадочной технологии.
2. Возможно применение нагелей в безусадочных деревянных технологиях. Чаще это соединения торца с пластью, то есть принцип шканта. Например, нагель имеет место в фахтверке для соединения горизонтальных и вертикальных элементов массивного каркаса, но чаще применяется монолитный шип в одном из элементов.
3. Нагель может применяться в крупных отдельных изделиях. Например, в лестницах, где ступени – плахи также могут крепиться нагелем.
Наибольшее количество споров и обсуждений существует вокруг срубов и усадочной технологии.
Сборка сруба на нагеля
Быть или не быть нагелю в срубе? Вопрос интересный и жаркий! С одной стороны, встречаются столетние и более строения из бревна с применением березового или соснового нагеля, в то же время в других домах аналогичного возраста их нет. С другой стороны, в современной действительности кто-то утверждает, что ставить нагеля обязательно, а кто-то наотрез отрицает ее необходимость.
Интересно, но факт. Статей об установке нагеля в срубе из бревна практически нет. Вся информация «крутится» вокруг бруса. Почему? Для этого необходимо вспомнить особенности соединений, которые применяются с этими материалами, а также специфику самих материалов.
Рубленное бревно
Межвенцовый паз и чаша, особенно в канадской рубке, препятствуют изгибанию и кручению бревна. Слабыми местами оказываются только места стыковки бревен и выпилы под дверные и оконные проемы, где есть только межвенцовый паз, а обсада еще не установлена. Именно по этой причине проемы раньше или не выпиливали заранее, или сразу ставили обсадную коробку с учетом усушки и усадки сруба. Смещение, при условии, что стена установлена вертикально, практически исключено.
Калиброванное или оцилиндрованное бревно
Бревно производится на станках по двум принципиально разным технологиям. На станках проходного типа бревно движется через роторную головку, в результате чего получается оцилиндрованное бревно с повторением кривизны исходника. На станках позиционного типа вращается само бревно исходник, а на выходе получается ровный цилиндр, у которого заболонь снята неравномерно.
В результате в первом случае уже имеется кривизна, которая при усушке будет только увеличиваться, а во втором будет высокая склонность к деформации из-за разных сил напряжения. В ряде случаев кручение одного единственного бревна способно приподнимать угол и образовывать щель до 1 – 2 см.
Чаша и межвенцовый паз также противодействуют кручению и смещению, но противодействие деформации бревна им существенно больше.
Строганый и нестроганый брус
Самым дешевым вариантом дома из массива дерева является дом нестроганного бруса – это брус сразу после пилорамы. Так как у него спилены округлости бревна, которые, по сути, работают как ребра жесткости, то склонность к деформации на изгибание и кручение у него, как и у любого бруса вообще, значительно выше. Строганый брус отличается только дополнительной обработкой лицевых сторон.
Если дом или баня из такого бруса собираются в чашу, то она частично противодействует кручению, но при большой длине бруса все решает только общий вес, а он меньше, чем в случае с бревном.
Но в подавляющем большинстве случаев дома из такого материала собираются не в чашу, а встык, «в шпонку» или в «коренной шип» (теплый угол). При этих способах кручению бревна противодействуют только верхние ряды, а изгибанию по горизонтали и смещению не препятствует ничто.
Профилированный брус
Описанная выше ситуация характерна и для профилированного бруса, за исключением ситуации с изгибанием. Этот вид деформации находится «под контролем» у профилированных пазов. Но если кручение выведет брус из пазов, то и изгибание будет возможно.
Деформация бруса при кручении
Деформация профилированного бруса при кручении
Клееный брус
Сама технология изготовления клееного бруса направлена на то, чтобы исключить процессы деформации бревна, которые характерны для других видов бруса. Ламели предварительно просушиваются в камерах, строгаются, затем склеиваются. Но именно это может оказаться «проблемой» клееного бруса в срубе, так как при влажности меньше 12% он будет стремиться набрать влагу из воздуха. В результате клееный брус может деформироваться еще до укладывания в сруб.
Применение нагеля позволяет компенсировать недостатки строительных материалов, оказывая сопротивление их деформации.
Соединения на нагелях по ГОСТ
ГОСТ 300974-2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Классификация, конструкция, размеры» обязывает установку деревянных шкантов (нагелей) в угловых и Т-образных соединениях брусьев с коренным шипом и на шпонках. Это соединения, где нет чаши. Нагель при этом ставится в центр углового соединения.
Диаметр нагеля зависит от ширины бруса:
Диаметр отверстия должен быть равен диаметру нагеля, но с учетом допустимых отклонений:
отверстие может быть на 1 мм больше диаметра нагеля. Длина нагеля не оговаривается.
Влажность нагелей не должна сильно отличаться от влажности древесины стен. Влажность нагеля может быть ниже не более чем на 2-3%, так как при большей влажности отбудет забирать ее из стенового материала, увеличиваться в размерах и заклинивать брус, препятствуя его свободной усадке.
Перечисленные в ГОСТ 300974-2002 требования касаются только угловых соединений, но это не решает проблемы линейных искривлений. Они лишь оговаривают требования, влияющие на целостность конструкции.
В тоже время существует ГОСТ Р 56711-2015 «Соединения нагельного типа для деревянных конструкций. Технические условия» сказано, что для гладких цилиндрических нагелей сверлят отверстия такого же диаметра, как и у нагелей, а в отдельных случаях, для увеличения плотности их посадки, диаметр отверстия выбирают на 0,2-0,5 мм меньше диаметра нагеля. Влажность соединяемых элементов и используемых деревянных нагелей должна соответствовать ожидаемой эксплуатационной с целью исключения высыхания древесины и ослабления соединений.
Ситуация обязательной установки нагеля согласно ГОСТ 300974-2002
Исправление кривизны бруса за счет установки нагелей
На первый взгляд возникает противоречие во влажности и диаметре отверстий. На самом деле ГОСТ Р 56711-2015 и СП 64.13330.2017 говорит о жестко соединенных деревянных конструкциях, а ГОСТ 300974-2002 о конструкциях подвижных, в которых происходит усадка.
Установка нагелей
Для срубовых конструкций нет жестких требований по необходимости установки нагелей, однако такая потребность может возникать при применении, в первую очередь, материалов естественной влажности.
Сначала разберем, как правильно установить деревянный нагель-шкант, а затем, где его лучше ставить.
Правила установки нагеля
Установка нагелей в срубе
Для установки может применяться нагель длиной две толщины венца для установки на 2 среза (в трех венцах), но просверлить строго вертикально такое отверстие очень сложно. Такой вариант установки допустим только для опытных плотников и применяется чаще в брусе с высотой 140-150 мм.
Места и шаг установки нагеля
Место и шаг установки нагеля зависит от материала сруба и способа соединения угла.
Установка нагелей на стыке бревен: с перекрытием следующим венцом и до перекрытия
Установка нагелей на свободном конце бревна
Установка нагелей на простенке между проемами
Процесс установки нагелей в срубе не сложный, но требующий большой ответственности и аккуратности. С целью экономии эту процедуру можно избежать и нагеля не ставить. Но если Вы берете на себя такую ответственность, то будьте готовы и к возможным последствиям.
Строительные компании, несущие ответственность за свою работу и гарантирующие высокий результат, как правило, установку нагелей включают обязательно в стоимость сруба. По этой причине, при прочих равных, сруб может получаться дороже. Но такие затраты обоснованы.
Вопрос установки нагелей – это ситуация из пословицы « Скупой платит дважды ».
Нагель деревянный
В переводе с немецкого, нагель – это гвоздь. Нагель деревянный представляет собой крепежный элемент цилиндрической или квадратной формы. Он часто используется в строительной отрасли в процессе сборки домов и бань из дерева, бруса, бревна.
Под влиянием различных негативных факторов портиться эстетическая привлекательность деревянных зданий, а тепло плохо сохраняется в доме. Для снижения влияния таких факторов применяют деревянные нагели из твердых сортов древесины.
Нагель для бруса
Нагели могут иметь диаметр 24-25 мм или сечение 25х25 мм, а также длину от 1,2 м. такой крепежный элемент предотвращает смещения венцов деревянного дома относительно друг друга. Самой важной характеристикой нагеля можно назвать его гладкость. Поверхность нагеля должна быть идеально гладкой, чтобы отдельные брусья не зависали на нем или не поднимались, с образованием зазоров между венцами.
Главная задача нагеля заключается в снижении искривления бруса во время усадки, вследствие того, что он хорошо работает на изгиб. Высокой прочности соединения специалисты достигают использованием нагелей с одинаковым уровнем влажности с брусом или чуть суше. Таким образом получается, что во время усыхания бруса нагель надежно заклинивается между венцами.
Для срубов из мягких сортов лесоматериалов, к примеру, сосна или ель, применяют нагель из березы. У березы твердая древесина, а само дерево очень широко распространенно на территории России, по этой причине создавать из нее крепежные элементы не затратное дело. Помимо этого, береза имеет невысокую естественную влажность и плотную структуру. Естественно, и стоить нагель березовый будет на порядок ниже, чем дубовый, грабовый или буковый.
Применение деревянных нагелей можно назвать универсальным вариантом при сборке срубов из дерева, потому что главным отличием от металлических крепежных элементов они не подвержены коррозии и не оказывают влияния на структуру дерева. На заключительном этапе производства нагели обязательно пропитывают или обрабатывают антисептическими растворами против гниения.
Соединение в нагель
Монтаж нагелей происходит в шахматном порядке на расстоянии от края бруса от 200-600 мм и между деревянными стержнями 1,5-2 м. Отверстие под нагель необходимо выполнить одного с ним диаметра или немного меньше. Чтобы усадка происходила правильно, на нагелях ось отверстий должна находиться в вертикальной плоскости. При этом отверстия должны иметь глубину при соединении двух венцов как минимум две трети от толщины бруса, если отверстия под нагель сделаны на предприятии, то нагель можно монтировать на три-четыре ряда. Протяженность деревянного стержня, чаще всего, не более 1,25 м. Отметим также, что на предприятии, не всегда удается создать точную ось отверстий, потому что в процессе сверления прямо при сборке сруба, бревна, уложенные друг на друга дают нагрузку и лежат ровно по отношению друг к другу. Тогда как в станок бревна попадают по одному и часто имеют искривление, влияющее на ось отверстия.
При помощи деревянной киянки рабочие забивают нагель в брус. Внизу отверстия необходимо оставить небольшой зазор 8-10 мм, чтобы в процессе усадки нагель не уперся в венец и не образовались трещины на брусе. Деревянный стержень необходимо утопить на 4-5 см в брус, или оставить выступающим на это расстояние, чтобы можно было на него крепить следующий брус.
Последовательность сборки на нагели:
Расчет нагелей
Отверстия для нагелей из древесины мастера просверливают через все деревянные части, нуждающиеся в соединении. Прежде чем начать сверление, необходимо такие элементы стянуть болтами или прочими крепежными элементами. В другом случае, у мастеров не получится монтировать нагели плотно. Сечение отверстий для стяжных (нерабочих) болтов необходимо сделать на 1-2 мм больше, чем диаметр болтов.
Цель использования нагелей – не допустить смещения брусьев (или бревен) в поперечном направлении. При этом нагели, ни в коем случае, не должны создавать помех для перемещения их в вертикальном направлении. Иначе, возможно образование щелей между бревнами (или брусьями). Специалисты сверлят отверстия для деревянных нагелей строго вертикально.
Нагели бывают двух видов:
Выбираются нагели в каждом конкретном случае согласно особенностям коттеджа или другого сооружения.