Нагель деревянный что это такое

Содержание

Любые расчёты покажут, что при ремонте, строительстве или реконструкции – на долю крепежей, по сравнению с остальными материалами, приходится ничтожно малые расходы. Однако, при неправильном выборе или при неправильном использовании этих комплектующих, мы рискуем надёжностью и функциональностью всего объекта.

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.

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.

Диаметр стандартных нагелей составляет либо 30, либо 25 мм. Выбор производится в зависимости от размеров используемых стеновых материалов. Определяющим порогом принято считать 150 мм. Если диаметр бревна меньше этого значения, то стоит заказать нагель с сечением 25 мм, а если больше – то лучше подойдут шканты в 30 мм.

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.

Есть технология, когда вместо нагелей (в привычном понимании) похожую функцию выполняют резьбовые шпильки. Метровые шпильки крепят одним концом в фундаменте, затем на них надевают венцы. По мере сборки стен шпильки наращивают при помощи муфт. Используя гайки с шайбами, мастера получают возможность плотно соединять штучный стеновой материал, в том числе выполнять дотягивание крепежей по мере усадки.

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 (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. Нагеля по бетону, по металлу и по дереву

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:

Шканты из дерева гораздо эффективнее выдерживают любые нагрузки, так как дерево – материал гибкий;
Так как и нагели для бруса, и сам брус сделаны из древесины, их параметры схожи, и при усушке, переувлажнении или механических нагрузках объем и размеры изменяются одинаково и одновременно, что помогает сохранить целостность конструкции;
При переувлажнении деревянный нагель расширяется, уплотняя и герметизируя соединение.

Недостатки: деревянный шкант служит намного меньше, чем металлический нагель, больших нагрузок выдержать не способен, поэтому использование таких метизов ограничено особенностями зданий и сооружений. Схема соединения деталей нагелями

Металлические нагели сделаны из железного прута, но их увеличенная долговечность и прочность не являются основанием для более частого применения в строительстве деревянных домов. Нагель металлический образует слишком прочное и неподвижное соединение, которое удерживает деревянные детали от необходимых минимальных сдвигов пир усадке, усушке или увлажнении.

Достоинства металлических нагелей в строительстве:

Фиксированный размер – это надежность удержания нагеля в заданном положении без выдавливания или проваливания;
При забивании железных метизов верхних слой древесины не способен деформироваться или коробиться;
На металлические нагеля проще крепить теплоизоляцию, использовать пружинную стяжку.

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. Металлический нагель для соединения деревянных деталей

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:

Гладкий цилиндрический нагель – это круглый симметричный или асимметричный стержень из перечисленных выше материалов. В свою очередь, такие метизы подразделяются на:

Гладкие цилиндрические изделия, которые вбиваются в заранее просверленные отверстия и соединяют элементы конструкции по длине. Для более плотного соединения диаметр нагеля и отверстия делается одинаковым. Кто хоть раз сверлил отверстия под шканты – знает, как важно соблюдать это условие. Из-за точности соблюдения диаметров лучше использовать дрель для сверления бруса под нагели со сверлом по дереву, а не по металлу – так внутренние края отверстия меньше разбиваются;
Стяжной болт с гайкой тоже считается нагелем, и применяется для увеличения сил трения между элементами, что увеличивает несущую способность узла;
Если диаметр отверстий при расчетах соединений оказывается ≤ 6 мм, то используют винтовые нагели. При вкручивании винт разрушает волокна древесины, поэтому такой способ соединения применяют в особых случаях;
Металлические гвозди Ø ≤ 6 мм. Их не вкручивают, а забивают, что намного быстрее. При этом гвоздь раздвигает волокна, не разрушая их. При этом дерево вокруг образующегося отверстия уплотняется и может расколоться;
Пластинчатыми нагелями соединяют сразу несколько бревен или балок по высоте. Длина пластины зависит от нагрузки.

Применение пластинчатых нагелей

Основные геометрические формы нагелей: круглые и сложные (фигурные). Цилиндрические метизы на практике применяются чаще, особенно в деревянных объектах.

Круглый стержень обеспечивает надежное соединение;
Квадратный нагель имеет меньшую площадь контакта с элементом, поэтому деталь будет закреплена не жестко;
Шестиугольные нагели объединяют преимущества первых двух вариантов;
Метизы сложной конфигурации специального назначения.

Нагели сложной формы

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.

Согласно нормативам СНиП, при изготовлении деревянных нагелей можно пользоваться древесиной высшего или первого сорта, без сколов, трещин, сучков и отверстий от них, свилеватости и т.д. влажность такой древесины не должна быль более 12%;
Все метизы необходимо пропитывать антисептическими и антипиреновыми составами;
Геометрические размеры шкантов не устанавливаются точно – требования ГОСТ 30974-2002 определяют диаметр или сечение нагеля не более 1/6 от диаметра или сечения соединяемого изделия – бруса, балки, бревна. Например, при соединении бревен Ø ≤ 140 мм используют метизы Ø 20-25 мм, при Ø ≥ 140 мм – нагели Ø ≥ 30 мм;
По длине шканты могут быть произвольными, но строительная практика показала, что длина в среднем нагелей берется в диапазоне 120-150 мм для скрепления двух элементов. При соединении трех и более деталей длина метиза увеличивается соответственно.

Соединение нагелями трех и более бревен

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:

При соединении двух бревен отверстие под шкант в верхнем бревне делают сквозным, в нижнем – на половину диаметра;
Отверстие под нагель сверлят вертикально с таким расчетом, чтобы бревно или брус передвигались при насаживании на шкант. Располагаться отверстие должно строго точно по центру соединяемой Детали
Если шкант вставляется на углу, то от угла пир сверлении отверстия следует отступить на 30-40 см. Следующие по длине отверстия сверлятся через 150-200 см, располагать их необходимо в шахматном порядке;
По глубине отверстие должно быть больше длины метиза на 20-30 мм, чтобы при усадке бревен они не зависли на шкантах;
Нагель в отверстие забивают деревянной киянкой, поэтому диаметр отверстий и диаметр нагелей должен совпадать.

Назначение крепежа далеко не так однозначно как кажется. В зависимости от назначения нагрузка на строительные конструкции может быть весьма разной, и для элементов, противостоящих внешнему давлению, или соединения, работающего на сдвиг, крепеж должен быть разным.

Нагельным соединением называют любую связь, противостоящую изгибу в соединениях, работающих на сдвиг. Крепеж для такого рода соединений называют нагелями. И сегодня о них поведем речь. В сданной статье мы расскажем о размерах и ценах деревянных и металлических нагелях по бетону, по дереву, для бруса, расскажем как пользоваться такими изделиями.

Что такое нагель

Нагель в переводе с немецкого языка означает гвоздь, однако гвоздь не совсем типичный. Собственно говоря, он представляет собой штырь круглого или квадратного сечения без острия и шляпки и обязательно гладкий: резьба в нагельных соединениях нежелательна. Длина изделия обычно колеблется в пределах 120–150 мм. На практике форма и длина нагелей не регламентируется.

«Гвоздь» может быть изготовлен как из дерева, так и из металла. Первый вариант встречается намного чаще, поскольку традиционно используется при сооружении деревянных домов.

Более того, изменяют размеры непропорционально и в зависимости от направления волокон. При этом соединенные детали начинаются сдвигаться в разные стороны. Удерживающий их штырь сначала делает некоторый поворот, обусловленный обмятием древесины, а затем изгибается. При этом площадь соприкосновения нагеля и дерева увеличивается, что пропорционально увеличивает и сопротивление дальнейшему сдвигу. При этом ни соединяемые элементы, ни сам нагель разрушающим деформациям не подвергается.

При изменении объема деревянных деталей, происходит обратный сдвиг, при котором давление на гвоздь ослабевает и штырь возвращается в первичное положение. Понятно, что нагель необходимо выбирать в соответствии с предполагаемой нагрузкой, иначе давление окажется критичным, и штырь разрушится. Но такое соединение однозначно оказывается более практичным при постоянном сдвиге деталей.

Деревянные и металлические нагели можно найти в большинстве строймагазинов. Довольно редко, но встречаются также и пластиковые нагели, хотя область их применения невелика. О том, что лучше, деревянные нагеля, шурупы или гвозди, расскажем далее.

Деревянный

Деревянный нагель в этой ситуации обладает рядом достоинств:

древесина – материал куда более гибкий, чем металл, а потому нагрузке на изгиб противостоит лучше;
деревянный штырь изменяется в объеме и размерах соразмерно изменениям деревянного бруса, так как эти характеристики у крепежа и материала близки;
при намокании штыри расширяются, что повышает герметичность конструкции. Этот эффект использовался при строительстве лодок.

Однако деревянный гвоздь далеко не так долговечен, как металлический штырь, не выдерживает существенных нагрузок на давление и обуславливает некоторые особенности монтажа.

О том, как правильно пользоваться нагелями, расскажет это видео:

Металлический

Металлические нагели – по сути, прут, используются реже, несмотря на их долговечность и явно большую прочность. К главным недостаткам их относят образование чересчур прочного крепления, которое не позволяет дереву сдвигаться.

К преимуществам металлических нагелей относится:

неизменность размеров: деревянные шканты при высыхании склонны выходить из отверстий;
металлические штыри предупреждают коробление верхнего слоя дерева;
облегчается установка утеплителя, возможно применение пружинных стяжек, что значительно упрощает строительство.

Однако металл отличается очень высокой теплопроводностью, что приводит к образованию холодовых мостиков. Слишком жестко удерживает дерево, а разница в теплопроводности приводит к появлению конденсата в местах крепления. К тоже же, металлический штырь имеет рифленую поверхность, что приводит к повреждению древесины.

На практике оба вида крепежа зачастую комбинируют.

Их классификации

Нагель – вовсе не такой простой крепеж и одними лишь деревянными шкантами не ограничивается. Дело в том, что под нагелем подразумевается крепеж для особого вида соединения, а последний может быть разным. Классифицируются изделия как по конструкции, так и по внешнему виду.

По назначению

В зависимости от вида соединений изготавливаются нагели разной формы и конструкции.

Цилиндрические гладкие – имеют самый традиционный вид: круглые стержни из металла, дерева, пластмассы. Могут быть симметричными и несимметричными. Относят сюда несколько видов изделий:

собственно гладкие цилиндрические – тот же шкант. Устанавливаются в предварительно изготовленные отверстия, предполагают соединение по длине. Размер отверстия, как правило, равен диаметру стержня, чтобы обеспечить максимально плотное соединение;
болты с гайками – подразумеваются стяжные болты. Используют их благодаря более высокой несущей способности, образующейся за счет трения. На практике же этот эффект заметно меньше и может даже полностью исчезнуть, поскольку в процессе усадки и усушки дерева трение может исчезнуть;
винты – при диаметре менее 6 мм применяются для крепления. Винты завинчивают, но поскольку он перерезает волокна, то такой способ крепления считается непрактичным и используется лишь в крайних случаях;
гвозди – изготавливаются из металла, резьбы не имеют, диаметр до 6 мм. Удобство их состоит в возможности забивать в дерево без высверливания отверстий. Благодаря относительной тонкости и гладкой поверхности гвоздь не перерезает, а раздвигает волокна, что не нарушает структуры древесины. Однако вокруг гвоздя дерево со временем уплотняется, что может привести к скалыванию. К тому же на изгиб металлический нагель «работает» намного хуже.

Пластинчатые – используются при стыковке 2 или 3 бревен, составленных по высоте. Отверстие для пластинчатого нагеля прорезают цепнодолбежным станом. Размер пластинки определяется рассчитываемой нагрузкой.

О том, что из себя представляют нагели по бетону, расскажет это видео:

По форме

Все изделия можно разделить на 2 группы: круглого сечения и фигурного. Чаще используется первый вариант.

Круглый – обычного вида стержни, обеспечивающих прочность соединения.
Квадратного сечения – считается, что у квадратного площадь соприкосновения с площадью отверстия меньше, поэтому меньше риск жесткого закрепления бревна.
С сечением в виде шестиугольника – промежуточный вариант.
Сложной формы – в виде звезды, например. Это нагели специального назначения и встречаются очень редко.

Материалы и характеристики

Не всякое дерево годится для изготовления нагеля. Крепеж по сравнению с соединяемым материалом должен быть сделан из чего-то более прочного. Поэтому при стыковке элементов из относительно мягких пород дерева – сосны, например, нагели предпочтительнее использовать из пород твердых – березы, бука.

По требования СНиП для производства нагелей допускается использовать древесину только высшего или первого сорта без сучков, свилеватости и тому подобного. Допустимый уровень влажности – не выше 12%.
Для производства используют дуб, бук, березу, ясень, лиственницу, реже сосну. Гвозди из березы или ясеня обязательно обрабатываются антисептиком, поскольку эти породы не так устойчивы к влаге и грибкам как лиственница или дуб.
Размеры изделий регламентируются довольно условно. Согласно ГОСТ 30974-2002 диаметр крепежа должен составлять 1/6 от диаметра бревна. Так, для стыковки бревен менее 140 мм требуется нагель диаметром от 20 до 25 мм, а свыше 140 мм – более 30 мм.
Длина изделия не регламентируется. В среднем для скрепления двух бревен нужны деревянные гвозди длиной в 120–150 мм. Но если диаметр бруса выше, или предполагается соединение 3 элементов, то и длина изделия значительно возрастает.

О том, чем закрутить нагель по бетону, по дереву, и как ими пользоваться, читайте ниже.

Монтаж

Применение деревянных нагелей сегодня довольно ограниченно – сооружение деревянного дома, а, вернее говоря, сруба. Так что особенности монтажа целиком связаны с особенностями укладки бревна или бруса.

Отверстие под крепление делают так: верхнее бревно просверливают насквозь, а нижнее – наполовину.
Гнездо для крепления делают строго вертикально: при этом брус будет свободно скользить по стержню при усадке. Отверстие располагается точно по центру бруса.
Отступ от угла при креплении составляет 30–50 см. Остальные отверстия просверливают в шахматном порядке через 150–200 см.
Глубина отверстия должна превышать длину нагеля на 2–3 см. Это делается для того, чтобы при усадке бревно не подвисло на нагеле.
Стержень должен входить в гнездо плотно, но без особенных усилий – забивается киянкой. Однако и болтаться в отверстии крепеж не должен.

О том, как производится монтаж нагеля, расскажет данный видеоролик:

Производители и цены

Изготавливают деревянные нагели множество деревообрабатывающих фабрик. Российские изготовители чаще всего предлагают березовые деревянные гвозди, поскольку этот вариант оптимален по соотношению цены и качества.

Стоимость зависит от сорта дерева и длины изделия. Так, цена березового нагеля 1 сорта с длиной в 30 см колеблется от 4 до 8 р. за 1 шт. Цена такого же изделия с длиной в 60 см – от 8 до 10 р. При длине в 120 см стоимость возрастет до 11–15 р. за 1 шт.
Нагель из древесины «Экстра» при длине в 110 см стоит от 25 р. за шт, а при увеличении диаметра до 30 мм «потянет» на 40 р.
Крепеж из лиственницы ценится выше благодаря высокой стойкости древесины к действию влаги. 1 нагель при длине в 25 мм из лиственницы 1 сорта обойдется в 30 р.

Нагели – деревянный и металлический крепеж, созданный для соединения столь сообразного материала как бревна и брус. Только такого рода крепеж учитывает особенности древесины.