Виды нагелей: Нагеля для бруса — размеры и крепление: сверление и забивание – Нагель по бетону, для бруса, деревянный, металлический: цена, фото, размеры

Нагеля для бруса — размеры и крепление: сверление и забивание

Дома из натурального дерева сейчас снова обрели популярность. Но древесина – это далеко не однородный материал, поэтому в процессе усадки происходит небольшая деформация, разные части дома принимают окончательный вид неравномерно.

Отсюда вытекает проблема крепления бруса между собой, которое обеспечит надежность, с одной стороны, и равномерную усадку с другой. Решение было найдено очень давно – нагели. Элемент отличается по размеру, форме сечения (круг или квадрат), материалу изготовления.

Виды нагелей

Разновидностей крепежного элемента много, но условно их делят на группы по материалу и форме. Рассмотрим этот вопрос подробней.

Материал изготовления

Активно используются два вида:

1. Деревянный. Большинство специалистов настоятельно рекомендуют использовать именно деревянный шип при возведении конструкций из дерева. Приводятся главные преимущества при выборе такого крепежа:
   • Равномерное высыхание. Брус и нагель должны быть приблизительно одной влажности. Это позволит пройти процессу усадки практически без видимых изменений;
   • Не подвержен действию перепадов температур. Дерево практически не меняет линейные размеры при различных температурах, поэтому крепежный элемент будет всегда на своем месте;
   • Отсутствует ржавчина. Металл со временем ржавеет, что приводит к гниению соприкасающихся с ним деревянных поверхностей;
   • Отсутствует конденсат. На стали при резком изменении температуры образовывается влага, которая совсем ни к чему внутри несущей стены.
   • Шкант срастается со стеной. Через определенное время дом станет монолитным, деревянные поверхности спаиваются.
2. Металлический. Этот вариант также относится к бюджетному способу крепления, часто используются отходы (трубы, арматура). Хотя специалисты отдают предпочтение предыдущему способу, у металлического нагеля есть свои преимущества:
   • Верхние слои древесины защищены от кручения;
   • Долговечность конструкции.

Форма

Также выделяют несколько основных форм:

1. Округлое сечение. С учетом того, что отверстия под крепление в бревне выполняются сверлом, то круглый нагель обеспечит максимальную площадь соприкосновения, гарантируя надежность и долговечность конструкции;
2. Квадрат. Сделать такой элемент проще, стоит он также дешевле. Но на этом положительные стороны заканчиваются. При входе в отверстие края шипа деформируются, а общая площадь контакта остается минимальной. Строить таким образом дом опасно;
3. Узкий прямоугольник. Наиболее простой в изготовлении вариант. Берется доска определенной толщины, распускается на прямоугольники. Единственное преимущество – очень небольшая толщина. Подходит для узкого бруса, но монтаж крайне затруднен.

Изготавливаем нагель своими руками

Этот вид крепежа продается в магазинах, но без особого труда можно сделать его и дома. Деревянный элемент изготавливается следующим образом:

• берутся обрезки досок, из которых нарезаются брусья размером 25 на 25 сантиметров;
• изготавливаются колья, длинной 1,5 толщины строительного бруса, диаметром 2,5 сантиметра;
• топором срезаются углы, для придания округлой формы.

Но необходимо принимать во внимание следующее:

• древесина для крепежа должна быть тверже бруса. Сейчас для этих целей чаще всего используется береза;
• нагель не должен значительно отличаться влажностью от основного элемента конструкции;
• категорически запрещено использовать шкант с сучком.

Проводим расчеты

В зависимости от выбранной технологии крепления, можно с достаточной точностью определить количество нагелей, вычислить их правильные характеристики.

Определяемся с размерами

Существует много научных трудов, которые помогут определиться с диаметром шканта. Но в профессиональной среде плотников-строителей уже сформировались определенные правила:

• для бруса толщиной 20 сантиметров и менее используется нагель диаметром 25 миллиметров;
• более толстый брус крепится шипом размером 3 сантиметра;
• брус толще 0,2 метра можно крепить шкантом 2,5 см, но при условии уменьшения шага до метра.

Длина определяется еще проще – наиболее распространенный и рекомендованный способ – крепление двух бревен нагелем длиной в полтора бруса.

Считаем количество

Даже небольшая баня потребует довольно большого количества шипов, которые необходимо приобрести или сделать, что может занять много времени. Поэтому количество крепежных элементов лучше знать заранее.

Существуют правила крепления:

• первый шкант вставляется на расстоянии от 20 до 70 сантиметров до угла;
• шаг составляет от полутора до 2 метров;
• скрепляются два соседних по высоте бревна обязательно.

Зная эти хитрости, высоту строения, диаметр бруса, можно с легкостью вычислить количество необходимых для строительства нагелей.

Технология крепления

Сверление

Используется мощная дрель, если необходимо делать отверстия непосредственно на строительной площадке либо станок, если брус подготавливается заранее.

Второй способ распространен на западе и позволяет собрать конструкцию практически любого дома за несколько дней. Но требуется внимательность, точный чертеж, профессионализм.

В первом и втором случае незыблемым остается правило – отверстие должно быть строго вертикальным.

Диаметр сверла и толщина шканта должны совпадать, а для верхних ярусов бруса отверстие должно быть даже на миллиметр два больше. Так избавляются от провисания несущей конструкции из-за небольшой вертикальной нагрузки. Отверстие делается на 2 сантиметра длиннее необходимого, чтобы шип мог спокойно ходить во время усадки.

Забивание

Обычно используется кувалда весом несколько килограмм. Нагель вгоняется внутрь ниже кромки бруса до конца отверстия, для этого используются насадки (обычно из латуни).

Правильное расположение

Идеальным считается вариант, когда нагели расположены в шахматном порядке. Но строго вертикальное направление по параллельным линиям также допускается и на прочность влияет не существенно.

Рекомендуется зазор до начала проема не менее тридцати сантиметров. Расстояние крепежа до угла не должно превышать 70 сантиметров. Шаг может варьироваться от метра до 3, в зависимости от материала, из которого сделан брус (твердые сорта требуют меньший шаг).

 Преимущества и недостатки

Как и любой другой крепежный элемент, нагель обладает рядом положительных сторон, а также пассивом из недостатков.

Преимущества:

1. Шип придает надежное сцепление, предотвращает провисание венца;
2. Обеспечивает долговременную надежность при нагрузках на изгиб, чем не могут похвастаться гвозди и болты;
3. Способствует равномерной усадке дома. Крепежный элемент свободно ходит по вертикальной плоскости, предотвращая горизонтальные деформации;
4. Деревянное изделие не подвергается образованию влаги и коррозии, исключая процесс гниения;
5. Предельная дешевизна. Даже покупка готовых нагелей не слишком ударит по карману, позволяя минимизировать бюджет.

Но есть и недостатки:

1. Сложность монтажа. Абсолютное вертикальное расположение, идеальный подбор диаметра, подразумевает наличие приличных навыков строительства;
2. Серьезные требования качества. Наличие сучков или неоднородность материала могут привести к плачевным последствиям;
3. Чрезмерное приложение силы при забивании часто приводит к трещинам в брусе. После чего его необходимо менять.

Блиц-советы

Существует набор хитростей при монтаже, позволяющих построить дом своей мечты, который прослужит долгие годы:

1. Шахматный порядок. Условие не обязательное, но настоятельно рекомендованное плотниками всех мастей;
2. Во избежание провисания, необходимо пользоваться деревянными нагелями округлой формы. Квадратные изделия в основном продвигаются производителями, так как они проще в изготовлении;
3. При забивании можно и нужно снижать трение. Для этого достаточно использовать мыльный раствор;
4. Рекомендуется использовать крепеж из березы. Это гарантирует надежность конструкции, придает определенный шарм, при этом не увеличивает себестоимость строительства;
5. Сходная влажность между шипом и брусом – принципиальное условие долговечности конструкции. На это нужно обращать пристальное внимание;
6. Не стесняйтесь использовать дополнительные элементы крепления. Наука не стоит на месте, современные приспособления могут значительно облегчить задачу.

Статья была полезна?

5,00 (оценок: 2)

Нагели. Типы нагелей

Типы нагелей. Нагелями называются стержни или пластинки, которые воспринимают сдвигающие силы в швах сопрягаемых элементов, работая сами в основном на изгиб. Так как древесину можно рассматривать как упругую среду, то нагель будет работать на изгиб, как стержень или пластинка, находящиеся в упругой среде. Нагели бывают цилиндрические и пластинчатые.

 

К цилиндрическим нагелям относятся: а) стальные нагели, представляющие собой отрезки из круглой стали, и болты; б) дубовые нагели, вытачиваемые из брусков квадратного сечения на круглопалочном станке на нужный диаметр; в) гвозди; г) шурупы и глухари, у которых цилиндрическая часть оканчивается винтовой нарезкой.

Стальные и деревянные цилиндрические нагели вставляются (забиваются) в просверленные в пакете отверстия. Гвозди забираются в древесину без предварительной рассверловки; однако при диаметрах гвоздей более 6 мм необходима предварительная рассверловка отверстий, так как такие толстые гвозди трудно забираются и при забивке часто гнутся.

Шурупы и глухари вставляются в предварительно рассверленные отверстия на меньший диаметр на неполную глубину и завинчиваются. В головках шурупов с формой шарового сегмента есть прорезь для завинчивания их отверткой, а глухари имеют квадратную или шестигранную головку для завинчивания их гаечным ключом. Шурупы и глухари применяются для прикрепления металлических элементов к деревянным, например в стыках растянутых элементов, перекрываемых металлическими накладками.

Пластинчатые нагели представляют собой дубовые пластинки и применяются для воспринятая сдвигающих сил в швах составных балок. Разрешается изготовлять пластинки и из других твердых лиственных пород (береза, бук, граб), но при условии обязательного сплошного антисептирования их.

Расчет цилиндрических нагелей. В сопряжениях элементов деревянных конструкций встречаются две основных схемы работы цилиндрических нагелей: симметричная и несимметричная (рис. 36). При обеих схемах сам нагель работает на изгиб, как стержень, находящийся в упругой среде, каковой является древесина сопрягаемых элементов. Древесина сопрягаемых элементов в нагельном гнезде работает на смятие.

Если бы нагель был абсолютно жестким, то в каждом деревянном элементе напряжения смятия распределялись бы по его толщине равномерно. В действительности нагель при работе сопряжения изгибается и вызывает далеко не равномерное распределение напряжений в нагельных гнездах. Наибольшие напряжения концентрируются у бортов.

Рис. 36. Симметричные и несимметричные виды работы нагелей

В работе нагельного соединения, сопрягаемые деревянные элементы разделяют на крайние и средние, толщины которых обозначают через а и с. Расчет нагельного сопряжения сводится к тому, чтобы обеспечить необходимую прочность самого нагеля на изгиб и необходимую прочность древесины на смятие как в крайнем (а), так и в среднем (с) элементах.
Расчет нагеля как стержня, находящегося в упругой среде, по теории балок на упругом основании очень трудоемок и для целей практики непригоден. Действующими ныне нормами (НиТУ-122-55) принята упрощенная методика расчета нагельных соединений.

Нагель деревянный что это такое

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:

1. Шканты из дерева гораздо эффективнее выдерживают любые нагрузки, так как дерево – материал гибкий;
2. 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;
3. 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:

1. Фиксированный размер – это надежность удержания нагеля в заданном положении без выдавливания или проваливания;
2. При забивании железных метизов верхних слой древесины не способен деформироваться или коробиться;
3. 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:

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

1. 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;
2. Стяжной болт с гайкой тоже считается нагелем, и применяется для увеличения сил трения между элементами, что увеличивает несущую способность узла;
3. 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;
4. 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;
5. 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.

1. Круглый стержень обеспечивает надежное соединение;
2. Квадратный нагель имеет меньшую площадь контакта с элементом, поэтому деталь будет закреплена не жестко;
3. Шестиугольные нагели объединяют преимущества первых двух вариантов;
4. 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.

1. 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%;
2. Все метизы необходимо пропитывать антисептическими и антипиреновыми составами;
3. 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;
4. 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:

1. При соединении двух бревен отверстие под шкант в верхнем бревне делают сквозным, в нижнем – на половину диаметра;
2. 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
3. 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;
4. По глубине отверстие должно быть больше длины метиза на 20-30 мм, чтобы при усадке бревен они не зависли на шкантах;
5. 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.

Нагель деревянный: виды, 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:

• ржавеют;
• при значительном изменении температуры меняют размеры;
• при резком падении температуры на них оседает конденсат, что плохо сказывается на древесине.

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:

• хвойные породы;
• бук;
• ясень;
• березу;
• дуб;
• лиственницу.

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:

1. Чтобы отметить первое отверстие, от края бруса отступают 300-700 мм.
2. В зависимости от диаметра нагеля, шаг отмеряют 1,5 – 2 м.
3. Элементы лучше располагать в шахматном порядке.

Сверление

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.

На забитые в отверстия крепления надевается следующий венец.

Иногда во время строительства по разным причинам приходится принимать неординарные решения. Это обогащает опыт начинающего мастера.

ГОСТ Р 56711-2015 Соединения нагельного типа для деревянных конструкций. Технические условия, ГОСТ Р от 13 ноября 2015 года №56711-2015

ГОСТ Р 56711-2015

ОКС 91.080.20
ОКПО 53 6660

Дата введения 2016-05-01

1 РАЗРАБОТАН Центральным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко), отделением ОАО «НИЦ «Строительство»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 ноября 2015 г. N 1795-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает технические требования к соединениям нагельного типа (далее — соединения), используемым для крепления элементов деревянных конструкций, а также устанавливает правила по методам испытаний, приемки готовых соединений и дает рекомендации по их применению.

1.2 Стандарт распространяется на соединения с использованием цилиндрических нагелей из металла, дерева и пластмасс (болты, шпильки, нагели, гвозди, шурупы, глухари, винты и т.п.), работающих преимущественно на сдвиг.

1.3 В настоящем стандарте установлены критерии по оценке соответствия нагельных соединений действующим требованиям, а также оценке их несущей способности и деформативности при действии эксплуатационных нагрузок.

1.4 Данный стандарт не распространяется на соединения, в которых в качестве механических связей используют шпонки, шайбы шпоночного типа, металлические зубчатые пластины (МЗП) и др.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 427-75 Линейки металлические измерительные. Технические условия

ГОСТ 2140-81 Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения

ГОСТ Р ИСО 3951-1-2007 Статистические методы. Процедуры выборочного контроля по количественному признаку. Часть 1. Требования к одноступенчатым планам на основе предела приемлемового качества для контроля последовательных партий по единственной характеристике и единственному AQL

ГОСТ 4028-63 Гвозди строительные. Конструкция и размеры

ГОСТ 6449.4-82 Изделия из древесины и древесных материалов. Допуски расположения осей отверстий для крепежных деталей

ГОСТ 16588-91 (ИСО 4470-80) Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности

ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры

ГОСТ 33080-2014 Конструкции деревянные. Классы прочности конструкционных пиломатериалов и методы их определения

ГОСТ 33081-2014 Конструкции деревянные клееные несущие. Классы прочности элементов конструкций и методы их определения

ГОСТ 33082-2014 Конструкции деревянные. Методы определения несущей способности узловых соединений

СП 64.13330.2011 СНиП II-25-80 Деревянные конструкции

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 нагельное соединение: Соединение элементов конструкций, выполненное с использованием цилиндрических или пластинчатых нагелей из различных материалов, плотно установленных в предварительно подготовленные отверстия или прорези и работающих на сдвиг, сопровождающийся изгибом нагеля и смятием древесины.

3.2 несущая способность соединения: Предельные величины усилия (нагрузки) и деформаций, при которых не происходят разрушение или недопустимые деформации соединения.

3.3 деформативность соединения: Зависимость взаимного смещения соединяемых элементов соединения от величины нагрузки.

3.4 нагель: Механическая связь цилиндрической или пластинчатой формы для восприятия сдвигающих усилий.

3.5 цилиндрический нагель: Нагель цилиндрической формы, изготовленный из металла, пластмасс или древесины, — нагель, болт, шпилька, винт, гвоздь.

3.6 пластинчатый нагель: Нагель в виде пластинки, изготовленный из металла, пластмасс или древесины.

3.7 винт: Крепежная деталь, представляющая собой стержень с головкой и спиральной нарезкой, служащий для соединения деталей путем ввинчивания.

3.8 шуруп: Винт со стержнем конической формы и прорезью в головке для завинчивания его в деревянные элементы.

3.9 глухарь: Шуруп большого диаметра с квадратной или шестигранной головкой.

3.10 саморез: Винт, ввинчиваемый непосредственно в деревянный элемент без предварительного сверления.

3.11 гвоздь: Крепежная деталь, представляющая собой стержень, заостренный на одном конце, устанавливаемый в соединяемые элементы путем забивания.

3.12 болт: Крепежная деталь, представляющая собой стержень, имеющий на одном конце головку, а на другом конце — резьбу, на которую навинчивается гайка.

3.13 шпилька: Крепежная деталь, представляющая собой стержень, имеющий на обоих концах резьбу, на которую навинчиваются гайки.

4 Сокращения

В настоящем стандарте приняты сокращения, приведенные в таблице 1.


Таблица 1 — Сокращения

Обозначение по настоящему стандарту	Определение
S	шаг расстановки нагелей вдоль волокон древесины
S	шаг расстановки рядов нагелей поперек волокон древесины
S	расстояние оси нагеля от кромки соединяемого элемента
d	диаметр нагеля
с	толщина среднего соединяемого элемента
а	толщина крайнего соединяемого элемента
L	свободная длина образца
Р	нагрузка при испытании соединения

5 Общие положения

5.1 Нагельные соединения являются наиболее распространенным видом соединений элементов деревянных конструкций и относятся к соединениям на механических связях.

Они предусматривают использование нагелей в качестве связей сдвига при их работе преимущественно на изгиб, а сами соединения являются безраспорными.

5.2 Для работы нагельных соединений характерна их вязкая податливость, связанная с работой древесины на смятие, что за счет выравнивания напряжений (усилий) в элементах соединений исключает преждевременное их хрупкое разрушение от разрыва или скалывания древесины.

5.3 Основными условиями надежности используемых соединений должны быть контроль качества нагелей и соединяемых элементов, а также применяемые методы их расчета и методы испытаний соединений, подтверждающие результаты расчетов.

5.4 Основными конструктивными размерами соединений, которые должны учитываться при их изготовлении и расчете, являются расчетные размеры нагелей, размеры посадочных отверстий, а также регламентированные схемы их расстановки.

5.5 На практике использования нагельных соединений применяют следующий диапазон размеров нагелей:

— диаметр гладких цилиндрических нагелей и болтов: от 8 до 24 мм;

— диаметр гвоздей: от 2 до 6 мм;

— диаметр винтов, шурупов или саморезов: от 6 до 16 мм;

— диаметр глухарей: от 12 до 20 мм;

— толщина и высота пластинчатых нагелей: соответственно, 12 и 50 мм.

5.6 Посадочные отверстия для гвоздей, а также винтов, шурупов или саморезов диаметром до 6 мм, как правило, не устраивают.

Для гладких цилиндрических нагелей и болтов сверлят отверстия такого же диаметра, как у нагелей, а в отдельных случаях, для увеличения плотности их посадки, диаметр отверстия выбирают на 0,2-0,5 мм меньше диаметра нагеля.

5.7 Основные размеры расстановки нагелей: шаг, расстояние между рядами и минимальное расстояние оси нагеля до края соединяемого элемента, как правило, обосновываются экспериментально-теоретическими методами и регламентируются нормами с целью предотвращения преждевременного разрушения соединений при их работе от скалывания или разрыва древесины.

5.8 Конструктивные требования к расстановке нагелей изложены в СП 64.13330.2011 (раздел 7).

5.9 Качество соединений должно быть обеспечено современным уровнем технологии их изготовления и системой приемочного контроля в процессе их производства.

6 Виды нагельных соединений

6.1 В качестве основного вида нагелей в соединениях используют цилиндрические нагели*.
________________
* В нагельных соединениях также могут быть использованы пластинчатые нагели. Однако, ввиду их не технологичности и редкого использования в современных условиях, в настоящем стандарте они не рассматриваются.

6.2 Наиболее распространенными соединениями с применением цилиндрических нагелей являются соединения на:

— гладких цилиндрических нагелях — стержнях, болтах, шпильках;

— гвоздях;

— винтах;

— шурупах, саморезах, глухарях.

6.3 Нагели применяют преимущественно для устройства различных видов узловых соединений элементов из цельной древесины хвойных пород, клееной древесины, LVL или перекрестно клееной древесины типа CLT и др. для сплачивания в поперечном направлении элементов конструкций, сращивания элементов в продольном направлении, а также для крепления к таким элементам деталей из металла, фанеры, пластика и других материалов.

6.4 По характеру действующих усилий и количеству швов сдвига (срезов) между сопрягаемыми элементами различают следующие схемы работы соединений (рисунок 1):

— симметричные — двухсрезные и многосрезные;

— несимметричные — односрезные, двухсрезные и многосрезные.

6.5 Для крепления накладок из различных материалов используют болты, шпильки, винты различных типов и гвозди (рисунок 2), для крепления прокладок — нагели, болты и шпильки (рисунок 3).

Рисунок 1 — Виды соединений по конструктивному сочетанию нагелей и соединяемых деревянных элементов

а) симметричные; б) несимметричные

Рисунок 1 — Виды соединений по конструктивному сочетанию нагелей и соединяемых деревянных элементов

Рисунок 2 — Нагельные соединения с накладками

а — на болтах и шпильках; б — на глухих цилиндрических нагелях; в — на глухих цилиндрических нагелях, установленных в торец клееного элемента

Рисунок 2 — Нагельные соединения с накладками

Рисунок 3 — Нагельные соединения с прокладками

а — на нагелях; б — на нагелях и шпильках

Рисунок 3 — Нагельные соединения с прокладками

7 Технические требования к соединениям

7.1 Требования к нагелям и соединяемым элементам

7.1.1 В качестве цилиндрических нагелей используют гладкие стержни из стали, стеклопластика, алюминия, твердых пород древесины и др., а также готовые изделия (болты, гвозди, винты, шурупы, шпильки и др.).

Прочностные показатели, размеры и качество стержней и готовых изделий должны соответствовать требованиям действующих стандартов.

7.1.2 Гвозди изготавливают из холоднотянутой проволоки в соответствии с ГОСТ 4028. Также могут быть использованы гвозди с кольцевой и винтовой накаткой.

7.1.3 Винты подразделяются на шурупы, самонарезающие винты (саморезы) и винты, завинчиваемые в предварительно просверленные отверстия. Винты со стержнем конической формы называются шурупами, а шурупы большого диаметра с квадратной или шестигранной головкой — глухарями.

7.1.4 Для изготовления соединений в качестве деревянных элементов следует использовать цельную и многослойную клееную древесину, а также другие массивные изделия (LVL, CLT) и древесные плитные материалы (фанера, ДСП, ДВП, OSB, ЦСП), выпускаемые в соответствии с действующими стандартами.

7.1.5 Качество цельной и многослойной клееной древесины должно соответствовать требованиям ГОСТ 33080 и ГОСТ 33081.

7.2 Требования к несущей способности и деформациям соединений

7.2.1 Для обеспечения несущей способности соединений исходной является расчетная несущая способность нагеля на один шов сплачивания (условного среза), подтвержденная результатами испытаний соединений в соответствии с требованиями настоящего стандарта, регламентированные величины которой установлены действующими нормами проектирования деревянных конструкций.

7.2.2 Несущая способность соединения должна быть определена с учетом напряженного состояния его конструкционных частей (нагелей и соединяемых элементов) при восприятии расчетных нагрузок: изгиба нагеля и смятия элементов, а также физико-механических свойств этих частей: расчетных сопротивлений и предельных деформаций, в зависимости от их вида и материала.

7.2.3 Величина деформаций нагельных соединений при полном использовании их несущей способности не должна превышать 2 мм, а при неполном — пропорциональна действующему на соединение усилию.

7.2.4 При установлении несущей способности и деформативности соединений с использованием методов испытаний по настоящему стандарту должен учитываться фактор длительности действия расчетных нагрузок согласно требованиям ГОСТ 33082.

7.3 Требования к изготовлению соединений

7.3.1 Соединения должны быть изготовлены при строгом соблюдении требований рабочих чертежей.

7.3.2 Основные требования по изготовлению соединений должны обеспечить точность расстановки и плотность посадки нагелей, для чего большинство соединений необходимо изготавливать с применением шаблонов и стяжных болтов.

7.3.3 Влажность древесины соединяемых элементов и используемых деревянных нагелей и пластинок должна соответствовать ожидаемой эксплуатационной равновесной влажности с целью исключения высыхания древесины и ослабления соединений.

8 Методы испытаний соединений

8.1 Испытания проводят в целях:

— определения или уточнения расчетной несущей способности соединения при использовании новых типов нагелей;

— определения или уточнения расчетной несущей способности соединения при использовании новых видов соединяемых элементов;

— проведения контрольных испытаний соединений.

8.2 Испытания соединений также следует проводить при освоении производства, изготовлении соединений новых конструктивных решений, проведении сертификационных испытаний или при периодическом независимом экспертном контроле.

8.3 Испытания соединений должны быть проведены на растяжение, сжатие вдоль и под углом к волокнам древесины по схемам и с соблюдением требований ГОСТ 33082.

8.4 Виды и размеры образцов для испытаний приведены на рисунках 4-6. Размеры S, S, S по расстановке нагелей должны соответствовать требованиям СП 64.13330.2011 (раздел 7).

Испытания образцов позволяют определить расчетную несущую способность соединений по предельным значениям смятия в крайних и центральном соединяемых элементах или изгибе нагеля для симметричных соединений при одно- или двухсрезной работе нагеля.

8.5 Подготовка образцов, режимы их нагружения и обработка результатов испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ 33082.

Рисунок 4 — Образец для испытания соединений при сжатии (растяжении) вдоль волокон древесины

а — односрезных нагелей; б — двухсрезных нагелей

1 — направление волокон древесины; 2 — базовые точки для определения сдвига; 3 — нагели

Рисунок 4 — Образец для испытания соединений при сжатии (растяжении) вдоль волокон древесины

Рисунок 5 — Образец для испытания односрезных соединений при смятии поперек волокон древесины

а — крайних элементов; б — среднего элемента

1 — направление волокон древесины; 2 — базовые точки для определения сдвига; 3 — нагели

Рисунок 5 — Образец для испытания односрезных соединений при смятии поперек волокон древесины

Рисунок 6 — Образец для испытания двухсрезных соединений при смятии поперек волокон древесины

а — крайних элементов; б — среднего элемента

1 — направление волокон древесины; 2 — базовые точки для определения сдвига; 3 — нагели

Рисунок 6 — Образец для испытания двухсрезных соединений при смятии поперек волокон древесины

9 Методы контроля

9.1 Предприятие-изготовитель обеспечивает и подтверждает качество соединений:

— входным контролем используемых элементов соединений;

— пооперационным контролем параметров элементов на основных технологических операциях;

— приемочным контролем изготовленных соединений.

9.2 Порядок и планы входного контроля элементов и приемочного контроля изготовленных соединений устанавливают в технической документации, а пооперационного контроля — в технологической документации предприятия-изготовителя, утвержденных в установленном порядке.

9.3 Размеры элементов измеряют металлическими линейками по ГОСТ 427, штангенциркулями по ГОСТ 166 с учетом требуемой точности измерений.

9.4 Геометрические размеры деревянных элементов соединений определяют по ГОСТ 24454, влажность — по ГОСТ 16588, пороки древесины — по ГОСТ 2140.

9.5 Точность расстановки нагелей контролируют согласно ГОСТ 6449.4.

9.6 Результаты измерений, оценок, испытаний должны быть оформлены соответствующими документами (протоколами, актами).

10 Правила приемки

10.1 Изготовленные соединения должны быть приняты службой технического контроля предприятия партиями. Партией считается любое количество соединений, оформленное одним документом о качестве.

10.2 Приемку используемых для изготовления соединений деревянных элементов, а также нагелей осуществляют при входном контроле по показателям согласно требованиям стандартов, по которым они изготовлены.

10.3 Приемку соединений осуществляют:

— на соответствие требованиям рабочих чертежей;

— по результатам текущих контрольных испытаний до разрушения выборочного числа образцов соединений, предусмотренных инструкцией системы заводского контроля качества.

Выборочные контрольные испытания соединений следует осуществлять согласно требованиям ГОСТ Р ИСО 3951-1.

11 Указания по применению

11.1 Болтовые соединения применяют со стяжными, растянутыми или изгибаемыми болтами.

Соединения со стяжными болтами служат для плотного соединения отдельных элементов в основном при их поперечном сплачивании. При этом возникают незначительные усилия, расчет болтов не требуется, а их размеры назначаются конструктивно, но диаметром не менее 1/20 общей толщины соединяемых элементов.

Соединения с растянутыми болтами применяют при анкерном креплении конструкций к опорам, при подвеске к конструкциям перекрытий и оборудования в узловых соединениях. При этом болт рассчитывается на растяжение от действующего усилия.

Соединения с изгибаемыми болтами широко применяют в стыках и узлах конструкций для сопротивления взаимным сдвигам соединяемых элементов.

11.2 Гвоздевые соединения являются простыми и доступными и наиболее широко применяются в построечных условиях изготовления деревянных конструкций.

Применяют соединения с так называемыми конструктивными гвоздями для крепления дощатых обшивок и настилов, где действуют минимальные усилия и расчет гвоздей не требуется, а также соединения с выдергиваемыми и изгибаемыми гвоздями с особенностями работы, аналогичными болтовым соединениям.

11.3 Соединения на винтах и шурупах применяют в основном для крепления стальных накладок, обшивок и деталей из различных материалов к основным деревянным элементам. Работать в соединении винты и шурупы могут аналогично рассмотренным выше болтам или гвоздям.

12 Гарантии изготовителя

12.1 Предприятие-изготовитель должно гарантировать соответствие соединений требованиям настоящего стандарта и условиям договора на их поставку.

12.2 Гарантийный срок службы соединений устанавливают в проектной документации на конструкции.

12.3 Условия гарантии качества соединений и гарантийный срок их службы следует вносить в паспорт на конструкции.

УДК 624.011.1:006.354	ОКС 91.080.20	ОКПО 53 6660
Ключевые слова: нагельные соединения, механические связи, изгиб нагеля, смятие нагельного гнезда, несущая способность нагельного соединения, схема расстановки нагелей

Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2016

виды, крепление, особенности монтажа, советы

Что такое нагель
Преимущества и недостатки
Виды нагеля
Изготавливаем нагель своими руками
Особенности монтажа бруса при помощи нагеля
Советы специалистов

Дома из бруса – современная альтернатива бревенчатым домам. При всех их плюсах нужно помнить, что древесина – достаточно неоднородный материал, и в процессе строительства возможна небольшая деформация. На помощь приходят нагеля для бруса.

Что такое нагель

Нагель – это деревянный или металлический штырь, скрепляющий брус. Под воздействием влаги древесина разбухает, и нагель плотнее скрепляет два бревна или бруса. Их также используют при строительстве лодок: морская вода разъедает доски, а гвозди не обеспечивают должного скрепления.

Главное назначение нагеля для бруса – препятствовать деформации досок. Однако он не мешает естественной продольной деформации. Как доски, так и бревно имеют свойство немного оседать после завершения постройки.

Преимущества и недостатки

Из плюсов можно выделить:

• несложный монтаж;


• надежное и плотное крепление;


• равномерная усадка объекта;


• изготовить нагеля для бруса можно своими руками.

При всех плюсах специалисты выделяют ключевые недостатки использования нагелей:

• чтобы установить нагели, требуется хотя бы минимальный строительный опыт;


• качество нагелей должно быть очень высоким, без сучков и неровностей;


• если забивать шканты с большим усилием, в брусе могут появиться трещины, и он станет непригодным.

Виды нагеля

По типу материала выделяют два основных вида: деревянные и металлические. Деревянные более предпочтительны при возведении деревянных домов, так как:

• они равномерно сохнут;


• на них не влияют перепады температуры и коррозия;


• шкант срастается со стеной, со временем постройка становится монолитной.

Металлические менее подходят для деревянных конструкций. Но при этом они долговечны и защищают верхние слои древесины от скручивания.

По форме также различают нагеля для бруса:

• круглые;


• квадратные;


• прямоугольные.

Изготавливаем нагель своими руками

Нагели для бруса можно приобрести в любом строительном магазине, но можно сделать и своими руками. Работа эта несложная:

1. взять обрезки досок и вырезать из них брусья 25х25 см;


2. изготовить колья диаметром 2,5 см и длиной, равной 1,5 толщины брусьев;


3. придать изделиям округлую форму, срезав углы.

При работе следует не забывать о следующем:

• шкант с сучком не подходит для крепежа;


• нагель должен быть изготовлен из материала, по влажности схожего с основным элементом конструкции;


• древесина для крепежных деталей должна быть тверже, чем брус. Например, можно использовать березу.

Особенности монтажа бруса при помощи нагеля

Скрепление бруса должно производиться в определенном порядке:

1. нагели следует устанавливать вдоль всего периметра бруса. Расстояние между креплениями составляет около 50 см;


2. перфоратором проделать отверстия для нагелей;


3. аккуратно монтировать крепежи, стараясь не повредить сруб и не пораниться. Сооружение для этого лучше скрепить паклей или лентами.

Советы специалистов

Профессиональный строители советуют подходить к работе основательно, так как малейшее нарушение технологии может повлечь за собой будущую деформацию дома:

• каждый ряд должен крепиться отдельно;


• отверстия в дереве следует проделывать под углом 90 градусов;


• от угла нагели нужно забивать не ближе чем 30-50 см;


• нагель соединяет два элемента. В третий он может быть заколочен не глубже 7 см.

Виды нагелей, способы их изготовления и использования при строительстве деревянных домов

Нагель, что это такое?

Нагель (nagel) – в переводе с немецкого обозначает большой гвоздь, которым крепятся между собой различные деревянные конструкции срубов. По материалу изготовления могут быть металлическими (отрезок трубы или арматуры различного сечения) или деревянными. По сечению – квадратными или круглыми. В статье мы главное внимание уделим деревянным нагелям, именно они в последнее время прочно «вошли в моду» во время строительства деревянных срубов различного назначения.

Круглые нагели

Эксплуатационные отличия деревянных нагелей

Не стоит верить рекламным статьям, которые описывают только одни преимущества деревянных нагелей. Их явные преимущества были заметны только во время постройки старинных лодок, использование металлических крепежных материалов было нецелесообразным по нескольким причинам:

• Морская соленая вода существенно ускоряла коррозионные процессы, что делало рискованным использование металлических крепежных элементов.
• Деревянные нагеля во время намокания расширяются, что повышает герметичность соединения, минимизируются риски образования протечек.

По остальным физическим характеристикам деревянные нагели существенно уступают металлическим. Почему они сейчас пользуются таким большим спросом во время строительства деревянных домов? Прежде всего, по нашему мнению, такое влияние оказывает умело организованная реклама. Нам рассказывают об «экологичных домах», отличных «физических характеристиках» и пр. ерунде, которая имеет весьма отдаленное отношение к действительности.

Интересно, какой вред здоровью может принести отрезок металлического стержня в бревне или деревянном пиломатериале? Неужели пластиковые покрытия, применяемые для внутренней отделки, менее вредны? Неужели физические показатели любой породы древесины на растяжение, изгиб или срез «существенно превосходят» физические характеристики конструкционных сталей? Это риторический вопрос, ответа не требует. Но, раз уж статья о деревянных нагелях, поговорим более подробно именно о таком способе крепления между собой венцов деревянных срубов.

Виды деревянных нагелей

По сортам древесины используются твердые породы, по сечению могут быть круглыми (наиболее часто используются) и квадратными (применяются довольно редко). Под квадратные нагели сложно проделывать отверстия в бревнах, именно этим объясняется их редкое употребление. А не «количеством ребер», как можно прочитать в некоторых странных статьях.

Круглые нагели вытачиваются на токарных станках по дереву, используется только сухая древесина высшего или первого сорта, без видимых дефектов и грибковых повреждений. С минимальным количеством сучков, с нормальным строением древесины, без свилеватости и т. д. Диметр нагеля подбирается с учетом параметров бревен, но в любом случае он должен быть более 2,5 сантиметра.

Правила установки нагелей

Главное назначение нагелей – удерживать венцы сруба от поперечных деформаций и смещений и при этом не препятствовать естественной продольной усадке дома во время высыхания. Именно этими задачами и объясняются технологии использования нагелей.

• Обязательно необходимо крепить каждый угловой венец сруба, глубина привязки – минимум два ряда.
• Диаметр отверстия под нагель должен быть на 2÷3 мм больше, чем диаметр нагеля. Это позволит исключить заклинивание крепления во время высыхания и усадки деревянного сруба. Если случится заклинивание – брус может зависнуть, образуются крайне неприятные щели, нарушится герметизация всего строения.
• Отверстия в бревнах или брусьях необходимо сверлить строго вертикально. Любые нарушения этого условия существенно увеличивают риски провисание нескольких рядов сруба.
• Глубина высверливаемого под нагель отверстия должна быть на 2÷3 см больше, чем длина нагеля. Это полностью исключает провисание радов сруба во время подсыхания.

Нагель в конструкции работает только на срез или на изгиб, скольжение вдоль бревен должно быть свободным.

Установка нагелей

 

Немного истории нагеля-кукса

Не всегда на Руси использовали «заморское» слово «нагель», наши предки называли такие деревянные соединение куксами. Как правило, одна из сторон кукса имела продольное или винтовое рифление, что обеспечивало более надежную устойчивость здания. Часто их применяли как дополнительную вязку и садили на столярный клей, таким образом шип предохранялся от выворачивания. Соединения устанавливались на расстоянии 2/5 ширины бруска и посередине бруска с шипом. Раньше часто нагелями крепили импосты деревянных оконных рам, вместо металлических уголочков устанавливали нагели и по всем углам деревянной рамы. Устанавливали их плотно, с натягом. Концы не утапливали, а снимали в плоскость при помощи стамески или рубанки. Это позволяло делать место соединения невидимым.

Небольшой деревянный нагель в форме многоугольника и до сих пор применяется в некоторых моделях мебели. Особенно той, которая изготавливается по старинным технологиям. Влажность нагеля всегда должна быть на 4÷5% меньше, чем у основной древесины. За счет этого обеспечивается постоянное усилие сцепления вне зависимости от усыхания изделия.

На парусных судах нагель имел цилиндрическую форму, большого диаметра, вставлялся в кофель-планку. Использовался для крепления тросов небольшого диаметра, обрабатывался специальными составами, замедляющими процессы гниения.

Расчет необходимого количества нагелей для крепления срубов 

Крепление нагелями следует выполнять в шахматном порядке, расстояние между креплениями не должны превышать двух метров. Кроме того, на каждом угловом соединении обязательно устанавливается крепление. Общее количество подсчитывается путем простых арифметических действий по указанным параметрам с учетом размеров деревянного дома.

Нагель при сборке дома из профилированного бруса

Обязательное условие – все используемые для крепления нагели не должны иметь видимых дефектов, при малейших сомнениях в качестве крепление должно выбраковываться. Запрещается изготовление нагелей из гигроскопичных пород древесины, это ограничение действует при любой твердости дерева.