Для чего нужен нагель деревянный. Нагель деревянный и металлический: особенности и применение

В нынешнее время древесина достаточно часто применяется для создания всевозможных конструкций. В большинстве случаев используют профилированный брус, который хорошо подходит в качестве строительного материала для возведения домов и иных построек.

Нагель деревянный начали применять для того, чтобы обеспечить надежность и прочность во время соединения элементов здания. Таким образом, конструкция получает необходимую жесткость, а вероятность деформации древесины отходит на второй план. Помимо этого, будет возможность нормальной усадки дома. Правильная установка даст возможность объединить все элементы, дома не потеряв требуемые свойства конструкции.

Деревянные нагели для строительства дом из бруса Источник es.decorexpro.com

Непосредственное предназначение нагелей

Нагель – это своеобразные штыри, монтаж которых выполняется перпендикулярно оси элементов. Они используются для соединения смежных венцов. Основная задача нагелей для бруса – предотвратить возможность смещения элементов. Это обусловлено тем, что даже сухие элементы деревянного сруба в ходе эксплуатации поддаются деформации, причиной чему становятся разнообразные факторы, к примеру, влажность. Использование данного компонента для крепления не допускает вероятности происхождения деформации дерева, ведь они плотно объединяют венцы сруба друг с другом.

Можно услышать много мнений, что нагель служит для стяжки каркаса, но такое суждение является ошибочным. Этот компонент предназначен для того, чтобы при усадке и сушке бруса, он не утратил исходное положение, дабы конструкцию постройки не повело.

Достоинства и недостатки крепления при помощи деревянных нагелей

«Нагель» в переводе с немецкого – «гвоздь». Он имеет вид штыря, который произведен из деревянной основы. Этот строительный элемент бывает двух основных форм: квадратной и круглой.

При помощи нагеля вероятность смещения бруса устраняется, благодаря чему все элементы возведения постоянно удерживаются на одном уровне.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу строительства деревянных домов . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Самое главное, чтобы данный элемент крепления имел гладкую поверхность, потому как в ином случае имеют возможность появиться щели в стене. Среди преимуществ, которые открываются при использовании нагелей при строительстве деревянных домов, отметим:

Коррозия для них не страшна;

Не деформируются при перемене температурного режима;

Нагеля во время сборки конструкций не становятся помехой для усадки стен.

Такое крепление усыхает вместе со стенами, что весьма немаловажно.

Что касаемо негативных сторон таких «гвоздей» – они отсутствуют. В том случае, когда было принято решение возвести дом из бруса, выбор такого вида крепления будет самым идеальным. Есть лишь один нюанс – выполнение работ с использованием нагелей будет длиться дольше по времени и окажется более затратным, чем при помощи обычных металлических гвоздей.

Виды и формы

Нагели производятся с разным сечением:

Прямоугольные.

Квадратные.

Безусловно, в большинстве случаев применяют крепления круглой формы, потому как под квадратное сечение сделать отверстие довольно затруднительно. По виду нагели делятся на: деревянные и металлические.

Формы нагелей для монтажа брусового дома Источник kamtehnopark.ru

Металл – не совсем выгодно

В том случае, если выбор был отдан металлическому варианту крепления, то он может быть произведен из арматуры или же будет полый внутри. Такой материал новичку покажется достаточно сложным в работе с ним, а помимо этого, есть вероятность навредить недешевому брусу. Именно по этим причинам и предпочитают работать с деревянным крепежом. Также металлический вид нагеля по стоимости обходится дороже, что делает его не совсем подходящим вариантом при постройке конструкций из дерева.

Дерево – лучший выбор

Готовые деревянные нагели для бруса должны быть выполнены из сырого материала, а также обязательно их нужно пропитать специальным средством, не допускающим возможности гниения.

Производство и эксплуатация нагелей во время возведения построек из бруса

Плотники активно применяют нагели при возведении деревянных домов. Чтобы изготовить такой крепежный элемент, используют дерево лишь твердых пород.

Во время изготовления используют токарный станок, при помощи которого и удается выточить изделие. В таком случае, обязательно обращают внимание на то, чтобы не было всевозможных сучков или же повреждений. Стержень в диаметре должен быть не менее 2,5 см.

Видео описание

Наглядно про нагели смотрите в видеоролике:

Установка нагеля – достаточно незамысловатое дело. Его забивают в отверстие, но не полностью, чтобы не создать трещину в брусе. Штырь обязан входить в готовое отверстие без излишнего затруднения, чтобы усадка дерева в дальнейшем проходила свободно. Расстояние, которое оставляют между креплениями, необходимо рассчитывать исходя строительной документации. Установку производят в шахматном порядке. Перед монтажом крепления, его смазывают особым строительным клеем, после чего забивают киянкой.

Итог

Сборка бруса на нагеля из твердых пород дерева – наиболее выгодный и оптимальный выбор, когда требуется надежно соединить конструкцию строения. Такой элемент крепления способен обеспечить прочностью и долголетие возведения, а также устранить возможность появления деформаций дерева. Использование такого крепежного элемента незаменимо, ведь он дает возможность не допустить вероятности смещения венцов сруба, что может иметь место вследствие усадки в период эксплуатации. В таком случае усыхание древесины осуществляется равномерно, благодаря чему поддерживается целостность стен домов.

Крепёж, противостоящий изгибающим нагрузкам в соединениях, которые работают на сдвиг, именуется нагелем.

1. Типы нагелей и решаемые ими задачи

Дословный перевод слова «нагель» (Nörgeln), с немецкого языка на русский, означает гвоздь. Но это не привычные каждому из нас гвозди, а штыри квадратного, круглого или многогранного сечения, не имеющие шляпки и острия. Обязательное требование гладкая поверхность (резьба не наносится). Подобные изделия имеют еще одно распространённое наименование, шкант.

Эти элементы имеют значительный разброс по длине, которая действующими нормативами не регламентируется. Диаметры, согласно действующему нормативу 30974-2002, должны быть следующими. Для стыковки бруса, толщина которого ≤ 140 мм, (20-25) мм. Более 140 мм, ≥ 30 мм. Материалом для изготовления нагеля может быть дерево (используется чаще всего) или металл.

Основная задача, которую решает использование шкантов, противостояние сдвигу элементов конструкции деревянных сооружений под влиянием изменения влажности и внешних температур, который происходит непропорционально. Его величина зависит от расположения древесных волокон.

1.1. Принцип работы нагеля.

Под действием сдвигающих нагрузок элемент первоначально проворачивается на определённый угол вдоль продольной оси, что обусловлено его обмятием материалом бруса, после чего изгибается.

При этом пропорционально возрастает площадь соприкосновения шканта с древесиной бруса. Это приводит к росту сопротивления его дальнейшему смещению. В процессе происходящего взаимодействия нагель и элементы (соседние брусья), им соединённые, не подвергаются разрушающим деформациям. Изменение объёма бруса в процессе усадки приводит к обратному сдвигу, что снижает давление на шкант, и он принимает исходное положение.

Чтобы не допустить разрушения данного элемента крепления, его выбирают с учётом ожидаемых нагрузок.

1.2. Деревянные нагели

Практика показывает, что в подобных ситуациях нагели из дерева являются более предпочтительным решением по целому ряду причин:

• Дерево, в сравнении с металлом, обладает существенно большей степенью гибкости, поэтому способно лучше противостоять изгибающим нагрузкам;
• Изменение геометрических размеров и объёма деревянного шканта соразмерно аналогичным изменениям, происходящим в брусе, так как эти характеристики у них сопоставимы;
• При повышении влажности нагель из дерева набухает. Это повышает прочность фиксации и герметичность сборки. Подобный эффект используется при строительстве лодок из дерева.

1.3. Нагели из металла

Несмотря на то, что эти изделия превосходят деревянные аналоги по прочности и долговечности, применяются они реже. Главным недостатком, определяющим это, является излишне прочное крепление, не позволяющее брусу сдвигаться в процессе усушки, что может приводить к зависанию бруса и образованию щелей в стенах.

Достоинствами металлических нагелей является:

• Предупреждение коробления наружных слоёв древесины;
• Стабильность размеров, в отличие от деревянных изделий. Последние, при неверно подобранной длине или диаметре, могут, в процессе усадки сруба, выходить из отверстий, в которые они установлены;
• С ними проще устанавливать теплоизоляцию, допустимо использование пружинных стяжек. Это существенно упрощает сборку и сокращает сроки выполнения работ.

К недостаткам относятся:

• Высокая теплопроводность металла, что может стать причиной возникновения мостиков холода;
• Излишняя жёсткость фиксации;
• Появление в местах крепления конденсата.

2. Монтаж нагелей

2.1. Деревянных

• высверливается отверстие под его установку (верхний брус сверлится насквозь, нижний примерно вполовину);
• гнездо под установку должно выполняться строго вертикально и по центру бруса. Это обеспечивает ему свободное перемещение по высоте в процессе усадки;
• для выполнения первого отверстия от углового крепления требуется отступить не менее 300-500 мм. Остальные выполняются в шахматном порядке с шагом 1500-2000 мм;
• глубина отверстия на 20-30 мм должна превышать длину нагеля. Это исключает вероятность провисания бревна в процессе усадки;
• шкант забивается в гнездо киянкой. Плотно, но без натяга.

Наиболее часто используемые нагели выполняются из берёзы. Реже, из дуба или лиственницы.

2.2. Металлических

Работы выполняются аналогично.

3. Сборка профилированного бруса на нагели

• В отверстие, выполненное в нижнем брусе, вставляется шкант, и осаживается киянкой;
• Верхний брус, с просверленными сквозными отверстиями, надевается на установленные нагели, и осаживается киянкой до упора.

Выполнять сборку следует вдвоём. Для минимизации трения можно использовать мыльный раствор.

4. Сборка на гвоздях

Данный вид сборки часто используется при возведении срубов бань и дачных домиков. Главное преимущество их применения, скорость выполнения сборки и её дешевизна (в сравнении с использованием нагелей).

Стандартная длина гвоздей, (200-250) мм. При сборке требуется топить их шляпки в верхний брус на глубину не менее 30 мм. В противном случае, возможно зависание бруса при усадке, либо выдавливание верхнего бруса шляпкой. И в том, и в другом случае в стене образуются щели.

К недостаткам использования гвоздей относится их подверженность коррозии, худшие показатели при работе на изгиб (по сравнению с нагелями из дерева).

Итак, что же такое нагель? Проще говоря, нагель - это штырь (крепёж), выполненный из дерева или метала. Нагеля бывают круглого, квадратного или прямоугольного сечения. Основная задача нагеля - предотвращение смещения друг от друга строительных конструкций, в частности брусов (брёвен) в срубе. Для изготовления деревянного нагеля, как правило, используется более плотная древесина (например берёза) без сучков и внешних изъянов с желательно меньшей влажностью на 4-5%. Поверхность нагеля должна быть гладкой, чтобы он позволял беспрепятственно усаживаться венцам сруба.

Сама технология сборки домов без единого гвоздя с использованием деревянных нагелей известна с древних времён. Немало таких построек хранит исторический комплекс Кижи, демонстрируя профессионализм древних зодчих. На Руси нагеля назывались куксами, и выполняли абсолютно ту же роль. Название нагель (nagel) пришло к нам в 17 веке из Германии вместе с деревянным кораблестроением. Деревянные нагеля помогали плотно состыковать корабельные элементы. При набухании от морской воды нагеля плотно заполняли монтажные отверстия, препятствуя протечкам. Попытки использовать металлические нагеля не увенчались успехом, т.к. морская соль пагубно сказывалась на металле, разъедая его в первые годы эксплуатации судна. Так в наш обиход плотно вжился именно деревянный нагель, вытеснив металлического собрата. В прочем, зря, ведь прочностные характеристики железа в разы выше.

Монтаж нагелей круглого сечения

Как писалось ранее, основная задача нагеля - предотвращение поперечного смещения венцов относительно друг друга. Отверстия для нагеля выполняется строго вертикально, дабы исключить зависание венцов сруба и не препятствовать плотной усадке. Диаметр отверстия и нагеля подбирается так, чтоб нагель не болтался и не входил туго. Загнанный в тугую нагель может препятствовать усадке сруба. Длина нагеля рассчитывается из толщины двух венцов, при том, она должна быть на пару сантиметров меньше длины отверстия. Первый нагель устанавливается на расстоянии 50 см от угла сруба. Все последующие нагеля монтируются с шагом 1,5-2 метра. На всех последующих рядах нагеля монтируются в разбежку, исключая совпадения с предыдущими венцами.

Сборка сруба на нагеля квадратного сечения - достаточно редкий случай, ввиду сложного подбора комфортного сочетания толщины нагеля и диаметра отверстия. Сама же технология монтажа квадратных нагелей полностью идентична технологии монтажа круглых нагелей.

Монтаж плоских (прямоугольного сечения) нагелей

Отличительной особенностью данной технологии является более частое расположение нагелей с шагом в 50-60 см в разбежку, чередуя отверстия по уличной и внутренней сторонам. Отверстия выполняются бензопилой и выпиливаются на всю ширину цепной шины. В качестве нагелей используются деревянные полоски из доски или фанеры. Данная технология является более бюджетной и простой в монтаже, так как стоимость комплекта нагелей значительно ниже стоимость круглых берёзовых нагелей заводского изготовления.

Хотя «нагель» и означает в переводе с немецкого «гвоздь», это несколько иной вид крепежа. В отличие от шурупов, и винтов в соединениях он слабо противостоит внешнему давлению, больше работая на сдвиг и препятствуя изгибам конструкций. Применяется обычно при постройке деревянных сооружений из бревен, бруса или досок.

Что собой представляет

Нагели отличаются от большинства видов крепежа: у них отсутствуют шляпки, нет резьбы . Внешне это прямые деревянные или металлические штыри длиной в 12–15 см и диаметром от 10 до 30 мм. Предназначены они для работы с древесиной, хотя существуют нагели и для бетонных конструкций. Помещенные в просверленные отверстия прутья предотвращают горизонтальные сдвиги фрагментов.

Древесина имеет свойство изменяться в объемах при колебаниях температуры или влажности . Особенно это характерно для свежих материалов. В зависимости от структуры, брус или бревна могут увеличиваться и уменьшаться в размерах. Как только фрагменты дерева начинают расходиться, поверхность их соприкосновения с нагелями увеличивается: штыри под давлением незначительно изгибаются, возрастает сопротивление дальнейшим подвижкам. Когда происходит усыхание дерева, штырь перестает испытывать высокое давление и вновь возвращается в начальное положение.

Для того чтобы крепеж не был разрушен в ходе эксплуатации, требуется грамотно подбирать нагели, совмещая по диаметру с отверстиями в древесине. В результате стены сохраняются ровными, деформирование не происходит. Нагельные соединения более гибкие, в отличие от тех, что обеспечивают гвозди . Крепления препятствуют расшатыванию и смещению построек.

Виды

Так как нагели используются преимущественно для работы с древесиной, изготавливают их чаще из дерева. Применяются и металлические прутья. Допускается один или несколько видов крепежа из различных материалов.

Нагели из дерева

Деревянные нагели или шканты – это хлысты с гладкой цилиндрической поверхностью. Диаметр их сечения от 10 до 35 мм. Длина может быть любой: до 1,5 м и больше. При забивании в бревна применяют обычно отрезки 10–15 см. Реже используют крепеж из тонких обрезных брусков квадратного или прямоугольного сечения. Лучшим сырьем для производства нагелей являются твердые породы : или . Из-за относительной дороговизны этих материалов чаще используется или . Хвойные виды для этих целей не подходят из-за своей податливости. Вытачивают нагели только из сухого материала с влажностью не выше 12%. Применяют для работ как с мягкими, так и с твердыми породами древесины.

Преимущества деревянных нагелей:

Деревянные шканты подходят для постройки лодок, плотов, надворных сооружений, бань, одноэтажных домов из сруба, уличной мебели и других конструкций из древесины.

Недостатки деревянных штырей:

• невысокая биостойкость;
• подверженность разрушениям;
• неспособность противостоять высокому давлению.

Этот вид крепежа не столько стягивает фрагменты конструкций, сколько служит закладным элементом, обеспечивая устойчивость относительно друг друга. Работа с деревянными нагелями занимает много времени, требует определенных навыков, довольно сложна в исполнении.

Шканты округлой формы создают лучшее сцепление с поверхностью, его рекомендуется использовать при постройке несущих стен . Квадратный крепеж менее прочен, так как упирается в материал только углами. Его применяют при сборке легких деталей или стен, не испытывающих массивных нагрузок.

Нагели из металла

Для обеспечения более жесткого соединения, способного противостоять высоким нагрузкам, требуется материал прочнее, чем деревянные штыри. При постройке стен крупных сооружений для скрепления бревен используют металлические прутья. Производство аналогического шканта из стали почти невозможно по причине дороговизны – нагельный крепеж диаметром в 25–30 мм для возведения дома обошелся бы в несколько сотен тысяч рублей. Железные прутья такого объема служат, как бы мощными мостиками холода при снижении температуры.

Большая, чем у букового или березового шканта, прочность позволяет использовать металлические прутья при работе не только с деревом, но и с бетонными конструкциями.

Нагели из металла имеют больше вариантов по размерам и конфигурациям, в зависимости от назначения:

• полые внутри прутья круглого сечения напоминают по форме деревянные шканты, но имеют меньший диаметр;
• пластинчатые предназначены для крепления сразу нескольких бревен;
• прутья шестиугольного или звездчатого сечения – крепеж специального назначения, используется редко;
• подпружиненные глухари: вид оцинкованных саморезов диаметром 10 мм, длиной от 20 до 28 см, конструкция крепежей предусматривает использование зажатых шайбами пружин, что позволяет элементам выдерживать нагрузку в местах соединений более 150 кг на 1 см²;
• П-образные каленые скобы и шпильки используются для стягивания и фиксации бревен с торцевых сторон;
• нагели для работы по бетону имеют вид шурупов с переменной резьбой, диаметром в 7,5 мм, длиной от 70 до 200 мм. В полотно вкручиваются ударными шуруповертами, предварительного сверления материала при работе с ними не требуется.

Нередко в ходе строительства в качестве нагелей применяют обычные отрезки арматуры или труб диаметром в 10–12 мм.

Металлический крепеж более прочен и долговечен, стабилен, препятствует короблению древесины, не выпадает из просверленных отверстий . Многообразие форм выпускаемых нагелей позволяет подобрать их под любой вид стяжки. Недостаток металлических изделий – слишком жесткое крепление. Из-за этого в течение некоторого времени брусья и бревна могут подвисать, между ними появляются щели. Железные рифленые штыри нередко расщепляют и портят поверхность дерева, разница в теплопроводности приводит к накоплению конденсата.

Изготовление

Промышленный деревянный шкант выпускается из сухого материала высшего или первого сортов, не содержащего свилеватостей или сучков. Структура готового крепежа должна быть полностью однородной. Параметры промышленных штырей регламентируются условно .

Распространенные размеры:

• диаметр 20, 25, 30 мм;
• длина 120, 150 мм.

По ГОСТу в ходе работ диаметр шкантов должен составлять ⅙ от диаметра бревна. Штыри стандартной длины используются для соединения двух бревен, для скрепления нескольких требуются более длинные нагели.

По окончании изготовления нагели обрабатывают антисептиками.

При наличии подходящей древесины шканты можно выточить самостоятельно в домашних условиях на деревообрабатывающем станке. Изготовленный таким образом крепеж может иметь любые параметры. Рекомендуется делать длинный, а позже нарезать по необходимости. Лучше использовать хорошо высушенный негигроскопичный материал .

Нагели квадратного сечения делаются просто: доску распиливают вдоль волокон на длинные бруски по 20–30 мм в диаметре, грани отрезков шлифуют.

Для получения округлых штырей квадратные бруски чуть больше необходимого размера закрепляют в токарном станке и обтачивают резцом. В процессе заданный диаметр несколько раз выверяют штангенциркулем, иначе есть риск чрезмерно истончить материал. Заточенные бруски нарезают и делают фаски на концах штырей.

Особенности монтажа

Необходимо помнить, что нагели должны быть обязательно прочнее соединяемого материала. Например, для скрепления сосновых бревен подойдут штыри из лиственницы, а березовую древесину необходимо скреплять не менее тяжелым материалом: березой или дубом. Бревна и крепеж должны быть одинаковой степени сухости, иначе механизм изменения давления и изгиба будет нарушен, крепеж растрескается.

Выстроить баню или сруб под дом в одиночку проблематично. Для работы с нагелями нужно привлекать нескольких работников.

Основные требования, которые нужно соблюдать при монтаже:

1. Отверстия в центральных частях венцов просверливают строго вертикально – по оси стен. Верхнее бревно обычно прошивают насквозь, подлежащее – по ½ его толщины. В случаях применения длинных нагельных соединений просверливают сразу 3 бревна. Диаметр отверстий должен быть таким, чтобы штыри не входили свободно, но и не застревали, проникали с небольшим сопротивлением.
2. Для первого отверстия от углов постройки отступают приблизительно на 40–50 см, дальнейшие отверстия делают через каждые 1,5–2 метра. На следующем уровне они должны располагаться в шахматном порядке.
3. В глубину отверстия должны превышать длину штырей на 2–3 см. Такая особенность предохранит брусья от подвисания при сезонных разбуханиях, а нагели – от деформации и разрушения.
4. При забивании крепежа желательно использовать не молоток, а деревянную киянку, аккуратно вгоняя ею штыри.

Наибольшая трудность при сборке конструкций из древесины заключается в правильном направлении или размере производимых отверстий. У неопытных строителей они нередко получаются искривленными или не соответствующими диаметру нагелей. Выполнить правильные соединения в таких случаях бывает проблематично.

Плотность бетона по многим параметрам является очень высокой, что делает его идеальным стройматериалом для строительства стен и перекрытий. Однако в нем очень сложно вмонтировать крепеж для полки, люстры и других «навесных» деталей интерьера. В данной статье мы будем искать решение данной проблемы, и поможет в этом нагель.

Что это и где применяется

Он представляет собой обычный саморез с усиленным стержнем и шестигранной головкой, который можно вкручивать в бетон.

Помимо мелких предметов, с их помощью можно укрепить:

• дверные коробки ;
• рамы ;
• ограждения ;
• трубопроводы ;
• радиаторы отопления .

Ниже разберемся более подробнее с разновидностями подобного крепежа, а также с тем, как пользоваться нагелем по бетону правильно.

Виды

Метизные изделия, применяемые для монтажа в поверхности из бетона, обычно классифицируют по следующим признакам:

Форма головки непосредственно влияет монтаж самореза. К примеру, шурупы в виде крюков и шпилек разрешено устанавливать лишь в отверстие, предварительно рассверленное и с дюбелем. Другие без сверления или с ним.

Например, шурупы с шестигранной или потайной головкой вкручиваются без рассверливания посадочного отверстия. Однако под такой монтаж подходит не каждый бетон.

Совет: лучшим является ячеистый бетон, а железобетон для данного способа монтажа не подходит.

Цена саморезов зависит от сферы их применения, формы и шага резьбы, влияет на нее также и длина метизов. С «елочкой» изделия будут стоить дешевле нагелей и универсальных, а шуруп длиной 12 мм обойдется дешевле 200 мм, так как на него будет затрачено меньше материала и рабочего времени

Выбираем и устанавливаем саморез

Обычно шурупы для бетона подбирают по величине нагрузки, которую им придется выдерживать из-за веса детали интерьера. Например, для поддержки 100 кг понадобиться саморез длиной от 160 мм и Ø10 мм, а вот полку массой 5 кг удержит саморез длиной до 25 мм и Ø3 мм.

После определения типа и габарита изделия, можно приступать к процедуре монтажа. В данном случае нагели и универсальные шурупы разрешается вкручивать в стену (пол или потолок) сразу, не делая предварительное рассверливание основания, в тоже время с саморезом с резьбой «елочка» придется повозиться.

Совет: шуруп с «елочкой» следует устанавливать в посадочное отверстие, диаметр и длина которого должны превышать его габариты на 5 мм.

Связано это с тем, что после высверливания, в него требуется установить дюбель (желательно в натяг). Он может быть из полимерных материалов или древесины, его основная обязанность — принять и удержать крепеж. Вкрутить саморез в дюбель можно своими руками обычной отверткой.

Совет: после высверливания отверстия уберите из него пыль.

Важно правильно использовать саморез, иначе его можно просто обломать. Закручивать шуруп с не потайной головкой необходимо с определенным усилием, следя за тем, чтобы во время процесса его не сломать, элементарно перетянув. Также можно обломать головку из-за высокой температуры нагрева тела