что такое нагель в строительстве деревянного дома
Деревянный нагель для бруса: изготовление и установка
Дом из бруса — это удобно и красиво, но недешево. После монтажа дом выстаивается около года. Венцы сруба держатся между собой не только угловыми соединениями. В процессе высыхания и усадки брус будет изгибаться, скручиваться, трескаться. Из-за этого появятся щели, стена развалится. Необходим дополнительный крепеж, который удержит детали на месте и не даст им разрушиться. Таким крепежным элементом является деревянный нагель для бруса.
Это небольшие штыри квадратного или круглого сечения, используемые при строительстве зданий из материалов естественной влажности.
Для чего нужен деревянный нагель
Существует мнение, что нагеля удерживают всю конструкцию здания. На самом деле они служат вертикальными направляющими при соединении брусьев между собой. Отверстия для крепления в брусе просверливаются заранее на равномерных расстояниях. Поэтому сборка бруса на нагеля гарантирует ровную укладку венцов.
Позже, когда дерево начнет высыхать, деформироваться и трескаться под действием внутренних напряжений, нагеля удержат брусья в изначальном положении, помешают их смещению.
Штыри сами при этом сопротивляются деформации. Если нагрузка слишком сильная, а диаметр слишком мал, они могут сломаться. Выбирать крепеж нужно в соответствии с размером скрепляемого бруса.
Для сборки мебели это могут быть небольшие цилиндры диаметром 8-10 мм с рифленой поверхностью. При строительстве дома из бруса толщина элемента будет не менее 25 мм.
Форма, материал, виды, размеры
Нагель – немецкое слово. В переводе оно значит «гвоздь». Но у этого гвоздя нет привычных шляпки и острого конца. Деревянный нагель может быть круглого или квадратного сечения. Последние используются в основном при установке оконных или дверных блоков. Считается, что, при срезании углов, крепеж может заклинить.
Изредка возникает необходимость в крепежных элементах прямоугольного сечения с узкой стороной.
В качестве материала для изготовления чаще всего используют металл или дерево.
Стальные нагеля применяют в тех случаях, когда хотят удешевить строительство. Они делаются вручную из стального прута — однородные, или трубы – полые.
Металлические детали крепче, а значит, долговечнее. Но они:
Деревянные детали лишены перечисленных минусов. К тому же они высыхают и меняются одновременно с венцами, которые скрепляют. Для этого влажность нагеля должна быть совсем немного ниже влажности бруса.
Со временем деревянный нагель соединяется с брусьями, стена становится однородной.
Для изготовления нагелей рекомендуют использовать:
Но лучше, если это будет такой же материал, как тот, из которого изготовлен брус.
Иногда используют пластик, но это скорее исключение.
Сортамента, регламентирующего размеры нагеля не существует. Длина и диаметр зависят от размера сечения строительного материала и расчетных нагрузок на здание. Расчеты проводятся по методикам из СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
Плюсы и минусы крепления бруса нагелями
Главным преимуществом крепления с помощью нагелей можно назвать схожесть их свойств со свойствами бруса. Они высыхают вместе со стенами, срастаются с венцами, мешая им деформироваться, прогибаться, растрескиваться.
Такое соединение надежно. Оно воспринимает нагрузки на изгиб, не дает брусу сдвигаться по горизонтали. Значит, в стенах не образуются значительные щели.
Деревянный нагель не может стать источником конденсата и не подвержен коррозии.
Стоимость нагелей, даже изготовленных на заводе, очень низкая. Их можно сделать из подходящих отходов своими руками.
Материал для изготовления нужно выбирать внимательно. В нем не должно быть никаких изъянов.
Взявшись за самостоятельный монтаж сруба, надо помнить, что установка нагелей в брусе – процесс достаточно трудоемкий. Элементы должны быть установлены точно вертикально. К определению диаметра и количества тоже нужно отнестись ответственно. В противном случае они теряют свои положительные конструктивные качества.
Самостоятельно изготовить деревянный нагель
Сделать нагель из подручного материала проще всего на токарном станке. Для этого подбирается заготовка, устанавливается в станок и постепенно стачивается до цилиндра нужного диаметра. Затем цилиндр обрезается до определенной длины, на торцах делается фаска.
Если станка нет, то в качестве инструмента подойдет топор. Мастера рекомендуют взять березовую обрезную доску или полено подходящей длины, нарубить на щепки. Затем получившиеся заготовки квадратного сечения обтесать до круглой формы.
Самый простой способ – напилить черенок от ставшего ненужным садового инструмента.
Опытным путем установлено, что для крепления бруса с длиной стороны до 200 мм подходит нагель диаметром 25 мм. Больший размер потребует толщины 30 мм или более частой установки.
Длину советуют вычислять, как полторы ширина сечения скрепляемого бруса.
Технология крепления
Чтобы построить качественный уютный дом, который простоит не одно десятилетие, нужно строго следовать правилам строительства.
Как расположить деревянный нагель
Прежде всего, нужно рассчитать, сколько нагелей потребуется поставить для бруса определенной ширины. Определить их месторасположение, расстояние между ними. Исходя из этого, сделать нужное количество крепежных элементов. Лучше выполнить подготовительную работу, чтобы в процессе монтажа не отвлекаться, если крепежа вдруг не хватит.
Каждый нагель скрепляет между собой два бруса. Специалисты рекомендуют следовать следующим советам:
Сверлить отверстия нужно ровно по центру бруса. Положение работника должно быть устойчивым, чтобы оно получилось строго вертикальным. Диаметр выбирают равным толщине крепежа, чтобы впоследствии тот можно было забить киянкой. Это помогает избежать провисания конструкции из-за небольшой вертикальной нагрузки.
Глубина определяется как длина штыря плюс 2-3 см. Это компенсирует нагрузку при усадке стены.
Дрель для сверления бруса под нагели выбирают мощностью не менее полутора киловатт с большим набором сверл.
Забивание
Нагеля должны входить в отверстия легко, с небольшим натягом. Если приходится прикладывать силу для забивания, вместо того, чтобы снимать напряжение, деталь его добавит. Древесина может потрескаться еще на этапе строительства.
Хорошо снижает трение при забивании мыльный раствор.
Иногда во время строительства по разным причинам приходится принимать неординарные решения. Это обогащает опыт начинающего мастера.
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 ».
Зачем нужны нагеля в строительстве домов из бруса
При строительстве дома из бруса используются различные дополнительные элементы, которые призваны поддерживать единство конструкции. К таким элементам относятся нагели. Это специальные штыри, устанавливаемые перпендикулярно оси бревна или бруса. Они предназначены для соединения соседних венцов и препятствуют их смещению относительно друг друга. Смещение в деревянном срубе возникает при высыхании и усадке элементов. Этому подвержены все материалы из дерева, в том числе и профилированный брус.
Несмотря на то, что у профилированного бруса имеются гребни и пазы для соединения, под влиянием внешних условий он может деформироваться и сдвигаться. Нагели выполняют роль крепежных элементов и препятствуют этому. Деформации могут происходить под воздействием изменяющихся температур и влажности. Скрепление венцов между собой играет важную роль.
Часто можно видеть, что нагели предлагается использовать для постройки дома из бруса. Но использование их совместно с профилированным брусом, уменьшает количество возможных дефектов, сокращает необходимость последующих доработок, т.е. уменьшает количество и стоимость работ.
В строительстве применяют нагели из различных материалов. Они могут быть деревянные, стальные и даже пластмассовые. По форме эти элементы можно разделить на два вида: пластинчатые и цилиндрические. Чаще всего применяют деревянные нагели с квадратным и круглым сечением, а также круглые стальные. Все остальные виды применяются значительно реже.
Если сравнивать деревянные и стальные нагели, то первые оказываются предпочтительнее. Дело в том, что стальные элементы чаще всего изготавливают из арматуры. Она имеет рифленую поверхность, что может привести к зависанию бруса при усадке. Результатом станет заметный зазор между венцами. Это значительный дефект, поскольку снижаются все качественные характеристики здания. Уменьшается теплоизоляция, увеличивается риск возникновения очагов гниения и прочее. Деревянные нагели имеют гладкую поверхность и риск возникновения подобных дефектов значительно ниже.
Изготавливаются деревянные нагели из твердых пород древесины. Для этого может применяться дуб, но значительно чаще используют березу. Чтобы установить нагели, в брусе просверливаются отверстия. Располагаются нагели строго перпендикулярно, через полтора или два метра, в шахматном порядке. Чаще всего встречаются березовые нагели круглые с диаметром 24-25мм. Также распространенными являются квадратные сечением 25х25мм. Следует учитывать, что влажность древесины бруса и нагеля должны примерно совпадать.
Если сравнивать по характеристикам круглые и квадратные нагели, то оказывается, что квадратные предпочтительнее. Многие выбирают круглые исходя из стереотипного мышления: круглая дырка просверлена, значит, нужен круглый нагель. Но в то же время квадратный меньше соприкасается со стенками отверстия. Это уменьшает опасность возникновения зависания.
Нагели для бруса: виды, преимущества и особенности использования
Деревянные дома не такая уж редкость в современном строительстве. Поэтому все, кто планирует возводить деревянное жилье, дачу или просто небольшую баню, должны понимать технологию крепления, при которой используется нагель для бруса. Принцип соединения деталей простой, поэтому сам процесс строения сложным не покажется. Если нагель купить качественный, выполнить правильно соединение деталей, тогда можно быть уверенным в прочности и долговечности здания. Изучив досконально это непростое занятие, можно открыть для себя новые интересные возможности.
Многие впервые сталкиваются с понятием нагель деревянный и плохо представляют, что он собой представляет. Элемент напоминает штырь или кант, который устанавливают внутри брусьев или бревен, используемых при строительстве коттеджей. Нагель помогает сохранить отличную прочность деревянных стен, ведь в процессе усыхания наблюдается деформация бруса и его начинает крутить. Без нагелей конструкцию бы попросту повело. Избежать этого позволят нагеля березовые, купить которые важно в достаточном количестве для крепления определенной площади стены. Именно нагель березовый считается оптимальным выбором, который позволит предупредить растрескивание, что способствует долговечности строения.
Нагель может быть деревянным или металлическим. Нагель деревянный купить будет более разумно длякрепления деревянных элементов. Изделия из древесины разных пород считаются более практичными, чем железные, так как они способны работать на изгиб. Металлический прут на это не способен. Для производства нагеля используют твердые породы дерева. Желательно покупать нагель из той породы дерева, из которой создана стена. При использовании нагелей крепление осуществляется перпендикулярно в шахматном порядке. В первую очередь создается отверстие, в которое с усилием забивают деревянный нагель. Важно в процессе забивания крепления оставлять зазоры, благодаря которым не будет осуществляться давление на венец. Это давление часто может быть причиной образования трещин. Отверстия могут быть круглыми и квадратными, как и сами нагеля. Чаще используют сечения квадратной формы, так как вероятность зависания бруса в процессе усадки сруба у них заметно меньше. Диаметр нагеля выбирают в соответствии с сечением бруса. Обычно диаметр составляет 25-55 мм. Длина элемента должна быть такой, чтобы надежно захватывались и соединялись два ряда брусьев.
Нагеля обычно выбирают более сухие, чем основной материал. Это необходимо для того, чтобы в процессе усыхания строения нагель заклинивало в отверстии, и он мог прочно держать конструкцию. Отмечено, что при использовании деревянных нагелей в качестве элементов соединений, усадка дома происходит более равномерно. Важно и то, что дерево в дереве создает однородную среду, в которой влага распределяется равномерно.
В современном строительстве очень популярны нагели из березы. Промышленные предприятия часто используют именно эту породу дерева для производства элементов, так как стоимость древесины доступна и есть немало предприятий, которые занимаются её изготовлением. Береза — это качественный и сравнительно недорогой материал, который имеет плотную структуру и невысокую естественную влажность. Нагели из березы способны обеспечить отличную прочность соединений. Часто используется береза для крепления оконных рам, дверей.
Конечно, нельзя не отметить великолепное качество, прочность и долговечность нагелей из дуба. Правда, высокая стоимость делает их не слишком популярными в строительстве. На рынке также представлены элементы из сосны и ели. Но так как хвойные породы дерева очень мягкие, использовать нагели из них в строительных работах не желательно. Они не смогут гарантировать прочность соединения.
Нагель при сборке деревянного коттеджа – это важный, незаменимый элемент. Особенно сложно обойтись без нагеля при угловых соединениях. Поэтому от качества материала, от правильности выбора породы древесины и размеров нагеля зависит напрямую качество и долговечность всего строения, а вместе с этим комфорт и безопасность владельцев.
Плотники и краснодеревщики в своей деятельности часто применяют соединения из нагелей, шпонок, шкантов и клиньев. Разные способы применяют в ситуациях, когда нужно точно и плотно соединить зафиксируя между собой ка деревянные детали некоторой конструкции, например сруба дома или какой-то ее отдельной части.
Деревянные нагели – это по сути гвозди из дерева.
Нагель (от немецкого слова Nagel, то есть, гвоздь) – это стержень, который помещается в технологическое отверстие, для предотвращения сдвига соединенных деталей между собой.
Дерево и сталь – это абсолютно разнородные материалы и что вступают в «конфкликт» между собой. Поэтому бытует мнение это применение гвоздей или других металлических креплений считается признаком не самой высокой квалификации плотника. Но нужно не забывать, что могут иметь место нагеля и из других материалов.
Что собой представляет
Нагели отличаются от большинства видов крепежа: у них отсутствуют шляпки, нет резьбы
. Внешне это прямые деревянные или металлические штыри длиной в 12–15 см и диаметром от 10 до 30 мм. Предназначены они для работы с древесиной, хотя существуют нагели и для бетонных конструкций. Помещенные в просверленные отверстия прутья предотвращают горизонтальные сдвиги фрагментов.
Древесина имеет свойство изменяться в объемах при колебаниях температуры или влажности
. Особенно это характерно для свежих материалов. В зависимости от структуры, брус или бревна могут увеличиваться и уменьшаться в размерах. Как только фрагменты дерева начинают расходиться, поверхность их соприкосновения с нагелями увеличивается: штыри под давлением незначительно изгибаются, возрастает сопротивление дальнейшим подвижкам. Когда происходит усыхание дерева, штырь перестает испытывать высокое давление и вновь возвращается в начальное положение.
Для того чтобы крепеж не был разрушен в ходе эксплуатации, требуется грамотно подбирать нагели, совмещая по диаметру с отверстиями в древесине. В результате стены сохраняются ровными, деформирование не происходит. Нагельные соединения более гибкие, в отличие от тех, что обеспечивают гвозди
. Крепления препятствуют расшатыванию и смещению построек.
Так как нагели используются преимущественно для работы с древесиной, изготавливают их чаще из дерева. Применяются и металлические прутья. Допускается один или несколько видов крепежа из различных материалов.
Нагели из дерева
Деревянные нагели или шканты – это хлысты с гладкой цилиндрической поверхностью. Диаметр их сечения от 10 до 35 мм. Длина может быть любой: до 1,5 м и больше. При забивании в бревна применяют обычно отрезки 10–15 см. Реже используют крепеж из тонких обрезных брусков квадратного или прямоугольного сечения. Лучшим сырьем для производства нагелей являются твердые породы
Преимущества деревянных нагелей:
Деревянные шканты подходят для постройки лодок, плотов, надворных сооружений, бань, одноэтажных домов из сруба, уличной мебели и других конструкций из древесины.
Недостатки деревянных штырей:
Этот вид крепежа не столько стягивает фрагменты конструкций, сколько служит закладным элементом, обеспечивая устойчивость относительно друг друга. Работа с деревянными нагелями занимает много времени, требует определенных навыков, довольно сложна в исполнении.
Нагели из металла
Для обеспечения более жесткого соединения, способного противостоять высоким нагрузкам, требуется материал прочнее, чем деревянные штыри. При постройке стен крупных сооружений для скрепления бревен используют металлические прутья. Производство аналогического шканта из стали почти невозможно по причине дороговизны – нагельный крепеж диаметром в 25–30 мм для возведения дома обошелся бы в несколько сотен тысяч рублей. Железные прутья такого объема служат, как бы мощными мостиками холода при снижении температуры.
Большая, чем у букового или березового шканта, прочность позволяет использовать металлические прутья при работе не только с деревом, но и с бетонными конструкциями.
Нагели из металла имеют больше вариантов по размерам и конфигурациям, в зависимости от назначения:
Нередко в ходе строительства в качестве нагелей применяют обычные отрезки арматуры или труб диаметром в 10–12 мм.
Изготовление
Промышленный деревянный шкант выпускается из сухого материала высшего или первого сортов, не содержащего свилеватостей или сучков. Структура готового крепежа должна быть полностью однородной. Параметры промышленных штырей регламентируются условно
По ГОСТу в ходе работ диаметр шкантов должен составлять ⅙ от диаметра бревна. Штыри стандартной длины используются для соединения двух бревен, для скрепления нескольких требуются более длинные нагели.
По окончании изготовления нагели обрабатывают антисептиками.
При наличии подходящей древесины шканты можно выточить самостоятельно в домашних условиях на деревообрабатывающем станке. Изготовленный таким образом крепеж может иметь любые параметры. Рекомендуется делать длинный, а позже нарезать по необходимости. Лучше использовать хорошо высушенный негигроскопичный материал
Нагели квадратного сечения делаются просто: доску распиливают вдоль волокон на длинные бруски по 20–30 мм в диаметре, грани отрезков шлифуют.
Для получения округлых штырей квадратные бруски чуть больше необходимого размера закрепляют в токарном станке и обтачивают резцом. В процессе заданный диаметр несколько раз выверяют штангенциркулем, иначе есть риск чрезмерно истончить материал. Заточенные бруски нарезают и делают фаски на концах штырей.
Свойства и материалы нагелей
Деревянный шкант должен изготавливаться из более прочной древесины, чем соединяемые детали. Например, при соединении элементов из хвойных пород дерева нагели должны изготавливаться из дуба, березы, бука, ясеня, лиственницы, и т.д.
Особенности монтажа
Необходимо помнить, что нагели должны быть обязательно прочнее соединяемого материала. Например, для скрепления сосновых бревен подойдут штыри из лиственницы, а березовую древесину необходимо скреплять не менее тяжелым материалом: березой или дубом. Бревна и крепеж должны быть одинаковой степени сухости, иначе механизм изменения давления и изгиба будет нарушен, крепеж растрескается.
Выстроить баню или сруб под дом в одиночку проблематично. Для работы с нагелями нужно привлекать нескольких работников.
Основные требования, которые нужно соблюдать при монтаже:
Наибольшая трудность при сборке конструкций из древесины заключается в правильном направлении или размере производимых отверстий. У неопытных строителей они нередко получаются искривленными или не соответствующими диаметру нагелей. Выполнить правильные соединения в таких случаях бывает проблематично.
Поэтому существует неписаное правило: «нельзя экономить на крепежах и на расходниках». Но что интересно, иногда самое доступное и недорогое решение может оказаться наиболее удачным. Так получилось с нагелями — специальными деталями для сборки срубов, которые могут быть изготовленными из древесины, полимеров или металла. Какой вариант из этого лучше и почему, попробуем разобраться.
Технология крепления бруса в деревянном доме
Во избежание смещения бревен относительно друг друга, кроме крепления «в чашу» и усадочный паз, используют нагели. Их применение позволяет обеспечить необходимую вертикальность стен. Деталь представляет собой деревянный или металлический стержень, удерживающий от сдвига соседствующие бревна. Элемент устанавливается в шахматном порядке, с шагом примерно 2м, в заранее высверленные отверстия. Длина детали должна быть на 2-3 см меньше посадочного места, толщина — такой, чтобы обеспечивать небольшой натяг.
Сборка бруса с использованием нагелей осуществляется в следующем порядке:
Задачи, которые решаются нагелем
Всегда считалось, что традиционное деревянное зодчество на Руси обходилось «без единого гвоздя». Но даже потомственные мастера высшего пилотажа кое-что используют. Это — нагеля.
Если быть более точным, то нагели, которые также называются «шкантами» — это не совсем крепёж в традиционном понимании. Всё дело в том, что шкант работает иначе, чем например, гвоздь, винт или штифт.
Для его установки в каждом элементе собираемой деревянной стены через 1,5-2 метра сверлятся отверстия, по диаметру сопоставимые с сечением нагелей (чтобы нагель заходил без излишних усилий). Сверление осуществляют строго вертикально и строго по оси стены.
Отверстия эти проходят насквозь через только что установленный брус (или бревно) и почти полностью — через брус/бревно, что располагается ниже. Нужно отметить, что существует технология, когда прошивается не два, а три венца.
Затем шканты забивают в эти отверстия и добойником притапливают на 3-5 сантиметров, чтобы по мере усадки дома, шканты не упирались в вышестоящий брус/бревно.
Установленный на своё место нагель не скрепляет и не стягивает брёвна или брусья между собой. Он служит закладным элементом, который не даёт венцам перемещаться друг относительно друга. К горизонтальному сдвигу и «выворачиванию» брёвна склонны во время усадки сруба, так как при потере влажности древесину начинает коробить. То есть нагель, позволяет сохранить стену ровной, но при этом он не должен препятствовать свободному вертикальному ходу элементов стены, чтобы венцы не подвисали, и впоследствии не образовывалось щелей между венцами.
Ещё раз подчеркнём: одним из самых главных условий правильной работы нагеля является чёткое соответствие диаметра крепежа — диаметру высверленного посадочного места.
Что собой представляет деревянный нагель
Нагели, купить которые можно в многочисленных торговых точках нашей страны, в большинстве случаев деревянные. Это — хлысты длиной от одного до полутора метров, обладающие круглым сечением. В некоторых случаях в качестве шканта строители используют обрезной брусок, но он, упираясь в стенки гнезда только гранями, может со временем сильно расшататься. К тому же общая площадь сечения (а значит, и прочность) у него будет значительно меньше, чем если бы в то же отверстие забивался нагель круглый.
Если говорить о применяемых породах древесины, то лучшим вариантом ожидаемо окажется недешёвый дуб или бук, так как их древесина наиболее стойкая к механическим нагрузкам. В свою очередь, ель, сосна и осина находятся на другом полюсе — изделия из них недороги, но будут слишком мягкими для использования в данных целях. Золотой серединой выступает берёза. Выточенные берёзовые нагели даже при наличии сучков, хорошо могут справляться с поставленными задачами.
К достоинствам берёзовых нагелей относится выгодная цена и доступность. Если они обладают той же влажностью, что и материал венцов — они будут работать как единое целое, а если и будут меняться в размерах, то одинаково. Кроме того, в отличие от металлов дерево обладает низкой теплопроводностью, из-за чего данная закладная деталь никогда не станет мостиком холода, не начнёт ржаветь, покрываться конденсатом…
Металлические нагели и крепеж для сборки срубов
Нагель из металла по определению будет прочнее такого же по сечению деревянного, но не всё так однозначно. Это утверждение будет верным, только если используется полный аналог по размеру сечения. Например, нередко можно увидеть, как строители применяют стальную арматуру 10-12 мм, причём с рифлением, которую с огромным сопротивлением кувалдами забивают в узкие отверстия. В итоге, из-за впившихся в древесину рёбер венцы не могут свободно усаживаться и подвисают на металле — появляются щели, стены дома начинаются продуваться всеми ветрами.
Из-за небольшого сечения стальных шкантов и пластичности обычной чёрной стали, брёвна во время усадки изгибают и расклинивают даже гладкие металлические нагеля. Поэтому мощные гвозди — тоже не лучший вариант, хотя используются они довольно часто.
Этой проблемы не возникло бы, если бы в ход шли гладкие пруты сечением от 20 мм, либо трубы сечением 25-30 мм. Но стоимость таких металлических нагелей получилась бы просто неподъёмной.
В основном подобное решение нашло применение при работе с очень сухим профилированным брусом. В обычных условиях они только усложняют работу.
Шпильки хорошо подходят, когда нужно зафиксировать брёвна, которые стыкуются друг с другом торцами. Для этого в теле венцов выполняется пара пропилов и пара треугольных/круглых расширений под гайки.
Аналогичную стягивающую работу в зоне «перерубов» выполняют калёные П-образные скобы, но они обеспечивают несколько менее надёжное соединение.
Аналогами деревянных нагелей могут выступать самонарезные металлические винты и винты-сухари. Но так как при свинчивании венцов последние не могут уплотняться по мере усадки — то сфера использования таких крепежей ограничивается исключительно клееным профилированным брусом с минимальным процентом влажности, стены из которого практически не усаживаются.
Для строений из оцилиндрованного бревна и цельного бруса разработана специальная модификация самореза-сухаря, а именно — подпружиненный глухарь, диаметром 10 мм и длиной 200, 240 и 280 мм. Изюминкой данного крепежа является использование пружины, зажатой на штоке двумя шайбами. Все его элементы оцинкованы, что позволяет не беспокоиться о коррозии.
Благодаря такому конструктивному решению, после просверливания гнезда и ввинчивания крепежа — на венец сразу оказывается сдавливающая нагрузка (до 150-ти килограмм на сантиметр в каждой точке крепления). Но при этом свободный ход у брёвен и брусьев остаётся, что очень важно для обеспечения правильной равномерной усадки сруба. По сути, в этой детали удалось объединить достоинства винтов/шпилек и обычных нагелей.
Нагель — элемент для создания подвижного соединения между соседними деталями, в частности между брусьями и бревнами при возведении дома. Также встречается при производстве окон, в судостроении и т.д. Не многие слышали о таком приспособлении, но без него не обходится строительство деревянных домов и создание элементов привычных конструкций даже при том, что эти соединения нам не видны.
Что нужно знать о нагеле
Другое название нагеля — шкант. Слово «нагель» немецкого происхождения, означает «гвоздь», чем, по сути, и является. «Шкант» пришло в нашу речь с Вятки, где около 300 лет назад началось активное строительство деревянных домов из бревна. Уже тогда столяры внедрили в привычную технологию применение деревянных крепежей для устойчивости сруба, которые не видно при собранных конструкциях.
Изначально нагель деревянный, в настоящее время применяются крепежи из древесины и стали. Они служат на объектах с разным уровнем ответственности, поскольку могут воспринимать разную нагрузку.
У шканта круглое или квадратное сечение разного размера, который определяется расчетом.
Как крепить нагеля
Деревянные шканты в строительстве применяются редко – в основном для соединения деталей деревянного дома из бревен или бруса, поэтому схема и технология соединения зависит только от технологии укладки бревен или бруса. Как правильно монтировать нагель:
Изготовление нагелей
Лучший деревянный нагель березовый или дубовый. Эти виды древесины обладают твердостью и достаточной жесткостью, чтобы удержать сруб любого размера. Материал должен быть тщательно просушен, в идеале — совпадать с брусом в содержании воды для равномерной усадки объема после сборки. Рекомендуется использовать принудительно просушенную древесину для снижения риска усушки, которая повлечет за собой ослабление соединения.
Квадратный нагель изготавливают на распиловочном станке строго по установленным размерам, поскольку в дальнейшем для них нужно будет проделывать отверстие в брусе или бревне по аналогичным параметрам. Часто используют унифицированные размеры: например, заказывают сруб с готовыми отверстиями под нагель, а крепеж заказывают отдельно, но того же сечения. Совпадение параметров необходимо для нормальной и быстрой работы, чтобы не пришлось подгонять изделия на месте.
Для изготовления шканта с круглым сечением рационально использовать токарный станок. С его помощью изготовить крепеж можно самостоятельно. Для этого используем деревянную заготовку подходящего размера, крепим ее на крутящий механизм станка и понемногу снимаем лишние слои ствола. Чтобы не убрать лишнего, постоянно сверяем диаметр полуфабриката штангенциркулем. Также важно, чтобы заготовка равномерно обрабатывалась по всей длине, чтобы изделие смогло без труда войти в подготовленное для него отверстие.
Нагель металлический изготавливают из стали разных марок и из готовых прокатов методом отливки или прокатки. Форма сечения у изделия может быть разной: круглой, квадратной, многоугольной. Стальной шкант более подходит для сборки металлических и бетонных конструкций. Сделанный из арматуры, крепеж при усадке древесины травмирует бревно, на месте разрыхления в последствии развивается плесень, ржавчина, что значительно снижает несущие характеристики конструкции.
Классификация нагелей
Деталь нагель что это такое? Конструктивно и как деталь, имеющая определенные формы и размеры, эти метизы подразделяются на несколько подгрупп.
По функциональной принадлежности:
Основные геометрические формы нагелей: круглые и сложные (фигурные). Цилиндрические метизы на практике применяются чаще, особенно в деревянных объектах.
Какой нагель выбрать
Нагель для бруса может быть металлическим или деревянным, квадратным или круглым. Какой же выбрать для строительства дома из бревна и бруса?
Дерево или металл
Для бревна лучше использовать деревянный шкант. Металл хоть и обладает большим запасом прочности, все же со временем ржавеет и портит древесину. Влажностью ржавые очаги подпитывает само бревно, которое несколько лет просыхает, а потом начинает интенсивно намокать-сохнуть.
Деревянный нагель обладает теми же характеристиками, что и бревно, потому диссонанса между элементами не возникнет.
Круг или квадрат
Форма сечения может быть определена расчетным методом. Если вкратце, то круглый нагель подходит для установки на небольшие дома облегченной конструкции, квадратный более надежен, потому применяется для фиксации бруса и бревна у больших коттеджей. Минимальный диаметр, который следует выбрать — 25 мм, можно больше.
Какой вариант выбрать
Металлические нагели оптимально подойдут в ситуациях, когда особое внимание уделяется именно надежности стяжки бруса. Для минимизации негативного влияния детали на конструкцию в целом рекомендовано использовать шканты, изготовленные из коррозионо стойких сталей. Компенсировать неспособность изделия справляться с нагрузкой «на изгиб» поможет покупка нагелей типа «пружинный узел» — крепежного элемента, состоящего из болта с пружиной.
Во всех иных случаях отдают предпочтение деревянному соединению. Оно обеспечит равномерную усадку всего дома, хорошую теплоизоляцию строения.
Нагель (шкант) в строительном деле обозначает крепеж в виде штыря, и служит он для предотвращения смещения элементов строительной конструкции, так как при изменении температуры и влажности древесина также меняет свои характеристики – разбухает, усыхает, деформируется. Конструктивно нагель деревянный изготавливается круглым или прямоугольным, длина метиза – 120-150 мм. Также в домах из дерева может применяться не только деревянный нагель, но и железный или пластиковый. Для панельных строительных объектов производятся нагели по бетону.
Сверление отверстий под нагели
Расстояние между внутренними креплениями должно быть не более 1,5-2,0 метров. В обозначенных местах на собранном в несколько поясов срубе насквозь просверливается отверстие. Это можно сделать мощной дрелью с двумя ручками и с насадкой-сверлом большого диаметра по дереву.
На практике часто фиксируют по 2 бревна в шахматном порядке, но лучше пустить нагель на глубину 3-4 бревна. Получается, одно бревно связано и с верхним, и с нижним соседом через шаг.
Ширина отверстий в бревне для круглого и квадратного сечения нагеля должна быть меньше фактической на 2-3 мм. Для квадратного нагеля 25мм — отверстие 32мм. Запас берется с учётом предполагаемой величины усушки крепежа и стены. После сверления нагели забивать в отверстия будет непросто, особенно в случае с квадратным сечением: всегда есть риск даже незначительного смещения бруса относительно пояса на 1-2 мм, тогда процесс вбивания затрудняется. Если планируется внутренняя фиксация по 3-4 бревна, лучше заранее заказать сруб с уже пропиленными в заводских условиях отверстиями.
Технология монтажа и расчёт нагелей
1. Важно: отверстия сверлятся строго вертикально
2. Диаметр сверла, а значит и отверстия должен быть равен диаметр нагеля или на 1-2 мм больше
3. Деревянный нагель должен без усилий входить в отверстие (использовать можно усилие деревянной киянки)
4. Нагель шкант должен быть на 4-5 см меньше по длине, чем просверленное отверстие (это нужно, что сруб «не повис» на нагелях,а нормально осел)
5. Длину нагеля берут так, что бы соединить два,а иногда сразу три венца между собой.
6. Первый нагель ставят на расстояние 30-50 см от угла
7. Расстояние между нагелями берут обычно 1,5-2,0м.
8. Нагеля ставят в шахматном порядке
Сборка на нагеля: важные нюансы
Когда крепеж готов и отверстия высверлены, пора приступать к сборке основной конструкции. Важно помнить:
В строительстве из бруса есть другая технология насаживания бревен и сруба:
Нагели для дома из бруса или бревна вещь необходимая. Пусть их не видно в объеме дерева, зато можно ощутить прочность строения и быть полностью в нем уверенным.
В зависимости от назначения нагеля, нагрузка на строительную конструкцию может быть разной. Эти элементы призваны противостоять давлению и обеспечивают связь, которая исключает изгиб. Крепеж предлагается к продаже в нескольких разновидностях. Классифицировать его можно по материалу в основе, форме и назначению.
Что такое нагель
Если вас заинтересовал нагель, что это такое, вы должны узнать. В переводе с немецкого это слово означает «гвоздь», но он не является типичным. Изделие представляет собой штырь, который может обладать круглым или квадратным сечением. У крепежа нет ни шляпки, ни острия. Он гладкий, а резьба в некоторых соединениях и вовсе нежелательна. Длина может составить 150 мм максимум. Но размеры не регламентируются на практике.
Если вы хотите приобрести нагели, что это такое, вы должны знать. В эту информацию входит и материал в основе изделий. Обычно это металл или древесина. Последний вариант встречается чаще, ведь используется для возведения деревянных построек. В качестве основной задачи, которую строители пытаются достичь при установке деревянных нагелей, выступает противостояние сдвигу.
Доски, бревна и брусья изменяют размеры при воздействиях внешних факторов по типу влажности и температуры. Происходит это непропорционально, что зависит от направления волокон. Детали в процессе эксплуатации сдвигаются в разные стороны. Если же использовать штырь, удерживающий их, то будет происходить поворот, объясняемый сминанием материала.
После осуществляется изгибание. Площадь соприкосновения крепежа с древесиной увеличивается, растет и сопротивление сдвига. Соединяемые элементы и нагель не подвергаются разрушающим деформациям.
В строительстве довольно часто используются нагели, что это такое, вы должны знать, если планируете возведение деревянного дома. Вам должно быть известно, что при изменении объема деревянных деталей произойдет обратный сдвиг. При этом давление на крепеж снизится, а штырь вернется в первичное положение.
Нагель подбирается с учетом предполагаемой нагрузки. В противном случае давление может быть критичным и штырь разрушится.
Подобное соединение более практично при сдвиге деталей, который происходит постоянно. Решая вопрос о том, что это такое — нагель, вы должны знать, что данный крепеж предлагается к продаже еще и в виде изделий из пластика. Но они распространены сегодня не столь широко.
Разновидности и характеристики нагелей
Теперь, когда мы знаем, что такое нагеля, можно рассмотреть их параметры и классификацию. При применении деревянных нагелей в соединении бруса, балок, бревен или других элементов конструкции штыри удерживают от непропорционального изменения размеров соединяемые детали при усушке дерева. Вбитый в древесину нагель для бруса при приложении изгибающих, сдвигающих или прямых нагрузок проворачивается из-за смятия древесины, и изгибается, увеличивая площадь соприкосновения и сопротивление нагрузке.
Если древесина набирает влажность, то ее объем увеличивается, и в месте нахождения нагеля для бруса начинается обратный сдвиг, то есть, нагрузка на метиз уменьшается, и нагель вновь занимает первоначальную позицию. Поэтому именно для деревянных конструкций, более подверженных изменениям геометрии и физических характеристик, деревянные нагеля предпочтительнее других типов метизов.
Преимущества, которыми обладают деревянные нагели:
Недостатки: деревянный шкант служит намного меньше, чем металлический нагель, больших нагрузок выдержать не способен, поэтому использование таких метизов ограничено особенностями зданий и сооружений.
Металлические нагели сделаны из железного прута, но их увеличенная долговечность и прочность не являются основанием для более частого применения в строительстве деревянных домов. образует слишком прочное и неподвижное соединение, которое удерживает деревянные детали от необходимых минимальных сдвигов пир усадке, усушке или увлажнении.
Достоинства металлических нагелей в строительстве:
Недостатки: из-за высокого коэффициента теплопроводности железа в местах креплений часто появляются «мостики холода». При этом жесткое крепление помогает появлению и накоплению конденсата вокруг метизов, а резьбовая поверхность, разрушая при вкручивании древесину, облегчает впитывание влаги в деревянные элементы конструкции брусового сооружения.
Основные разновидности нагелей по материалу: деревянный крепеж
Деревянный нагель обладает множеством плюсов. Во-первых, такой штырь изменяется в объеме и размерах, а происходит это соразмерно деревянному брусу, ведь характеристики у материала и крепежа схожи.
Во-вторых, древесина является более гибким материалом по сравнению с металлом. Поэтому подобное изделие способно лучше противостоять нагрузке на изгиб.
В-третьих, при воздействии на штырь влаги происходит его расширение, что способствует повышению герметичности всей конструкции. Подобный эффект на протяжении многих веков использовался при строительстве лодок.
Но стоит учесть, что деревянный нагель не отличается длительным сроком эксплуатации в отличие от металлического штыря. Он не будет способен претерпевать высоких нагрузок на давление, что объясняет особенности монтажа.
Свойства нагелей из дерева
Металлический штырь
Металлический крепеж представляет собой прут, который применяется намного реже. Этот факт остается правдивым, несмотря на долговечность и более высокую прочность таких изделий. Среди основных недостатков следует выделить высокую прочность крепления, которая исключает сдвиг древесины.
Но металлические нагели имеют множество плюсов, а именно:
Что касается первого фактора, то этого нельзя сказать о деревянных нагелях, которые при высыхании будут выходить из отверстий. Если для вас важным моментом является простота монтажа, то вы выберете металлический крепеж, так как при его установке возможно использование пружинных стяжек, что упрощает строительство. Но металл имеет высокую теплопроводность, что непременно становится причиной возникновения мостиков холода.
Древесину такой крепеж удерживает чрезвычайно жестко, тогда как разница в теплопроводности становится причиной появления конденсата в тех местах, где был осуществлен крепеж. Обычно металлические штыри обладают рифлеными поверхностями, что влечет повреждение материала. Для того чтобы добиться положительных результатов, довольно часто строители комбинируют описываемые выше крепежи.
Применение
Применение нагеля для бруса весьма ограничено. С его помощью выстраиваются деревянные здания. Именно поэтому особенности монтажа связаны с укладкой бруса или бревна. Отверстия для крепления просверливают сверху бревна насквозь, а снизу — лишь наполовину. Гнездо выполняется вертикально.
Брус должен скользить по стержню в процессе усадки. Отверстия должны быть расположены по центру. Нагель для бруса обычно устанавливается с отступом от угла в 50 см. Остальные отверстия проделываются в шахматном порядке. Минимальное расстояние между ними должно составить 150 см.