Нагель деревянный и металлический: особенности и применение
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:
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:
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.
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.
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.
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.
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.
Нагели – деревянный и металлический крепеж, созданный для соединения столь сообразного материала как бревна и брус. Только такого рода крепеж учитывает особенности древесины.
Что такое нагели и для чего они нужны
Крепёж, противостоящий изгибающим нагрузкам в соединениях, которые работают на сдвиг, именуется нагелем.
1. Типы нагелей и решаемые ими задачи
Дословный перевод слова «нагель» (Nörgeln), с немецкого языка на русский, означает гвоздь. Но это не привычные каждому из нас гвозди, а штыри квадратного, круглого или многогранного сечения, не имеющие шляпки и острия. Обязательное требование гладкая поверхность (резьба не наносится). Подобные изделия имеют еще одно распространённое наименование, шкант.
Эти элементы имеют значительный разброс по длине, которая действующими нормативами не регламентируется. Диаметры, согласно действующему нормативу 30974-2002, должны быть следующими. Для стыковки бруса, толщина которого ≤ 140 мм, (20-25) мм. Более 140 мм, ≥ 30 мм. Материалом для изготовления нагеля может быть дерево (используется чаще всего) или металл.
Основная задача, которую решает использование шкантов, противостояние сдвигу элементов конструкции деревянных сооружений под влиянием изменения влажности и внешних температур, который происходит непропорционально. Его величина зависит от расположения древесных волокон.
1.1. Принцип работы нагеля.
Под действием сдвигающих нагрузок элемент первоначально проворачивается на определённый угол вдоль продольной оси, что обусловлено его обмятием материалом бруса, после чего изгибается.
При этом пропорционально возрастает площадь соприкосновения шканта с древесиной бруса. Это приводит к росту сопротивления его дальнейшему смещению. В процессе происходящего взаимодействия нагель и элементы (соседние брусья), им соединённые, не подвергаются разрушающим деформациям. Изменение объёма бруса в процессе усадки приводит к обратному сдвигу, что снижает давление на шкант, и он принимает исходное положение.
Чтобы не допустить разрушения данного элемента крепления, его выбирают с учётом ожидаемых нагрузок.
1.2. Деревянные нагели
Практика показывает, что в подобных ситуациях нагели из дерева являются более предпочтительным решением по целому ряду причин:
Недостатком деревянного нагеля можно считать меньшую долговечность, относительно металлического аналога. А также меньшую величину нагрузки, которую он может выдержать. Этим объясняются специфические особенности, учитываемые при монтаже.
1.3. Нагели из металла
Несмотря на то, что эти изделия превосходят деревянные аналоги по прочности и долговечности, применяются они реже. Главным недостатком, определяющим это, является излишне прочное крепление, не позволяющее брусу сдвигаться в процессе усушки, что может приводить к зависанию бруса и образованию щелей в стенах.
Достоинствами металлических нагелей является:
К недостаткам относятся:
Наиболее часто используемые нагели выполняются из берёзы. Реже, из дуба или лиственницы.
Работы выполняются аналогично.
3. Сборка профилированного бруса на нагели
Выполнять сборку следует вдвоём. Для минимизации трения можно использовать мыльный раствор.
4. Сборка на гвоздях
Данный вид сборки часто используется при возведении срубов бань и дачных домиков. Главное преимущество их применения, скорость выполнения сборки и её дешевизна (в сравнении с использованием нагелей).
Стандартная длина гвоздей, (200-250) мм. При сборке требуется топить их шляпки в верхний брус на глубину не менее 30 мм. В противном случае, возможно зависание бруса при усадке, либо выдавливание верхнего бруса шляпкой. И в том, и в другом случае в стене образуются щели.
К недостаткам использования гвоздей относится их подверженность коррозии, худшие показатели при работе на изгиб (по сравнению с нагелями из дерева).
Деревянный нагель для бруса: изготовление и установка
Дом из бруса — это удобно и красиво, но недешево. После монтажа дом выстаивается около года. Венцы сруба держатся между собой не только угловыми соединениями. В процессе высыхания и усадки брус будет изгибаться, скручиваться, трескаться. Из-за этого появятся щели, стена развалится. Необходим дополнительный крепеж, который удержит детали на месте и не даст им разрушиться. Таким крепежным элементом является деревянный нагель для бруса.
Это небольшие штыри квадратного или круглого сечения, используемые при строительстве зданий из материалов естественной влажности.
Для чего нужен деревянный нагель
Существует мнение, что нагеля удерживают всю конструкцию здания. На самом деле они служат вертикальными направляющими при соединении брусьев между собой. Отверстия для крепления в брусе просверливаются заранее на равномерных расстояниях. Поэтому сборка бруса на нагеля гарантирует ровную укладку венцов.
Позже, когда дерево начнет высыхать, деформироваться и трескаться под действием внутренних напряжений, нагеля удержат брусья в изначальном положении, помешают их смещению.
Штыри сами при этом сопротивляются деформации. Если нагрузка слишком сильная, а диаметр слишком мал, они могут сломаться. Выбирать крепеж нужно в соответствии с размером скрепляемого бруса.
Для сборки мебели это могут быть небольшие цилиндры диаметром 8-10 мм с рифленой поверхностью. При строительстве дома из бруса толщина элемента будет не менее 25 мм.
Форма, материал, виды, размеры
Нагель – немецкое слово. В переводе оно значит «гвоздь». Но у этого гвоздя нет привычных шляпки и острого конца. Деревянный нагель может быть круглого или квадратного сечения. Последние используются в основном при установке оконных или дверных блоков. Считается, что, при срезании углов, крепеж может заклинить.
Изредка возникает необходимость в крепежных элементах прямоугольного сечения с узкой стороной.
В качестве материала для изготовления чаще всего используют металл или дерево.
Стальные нагеля применяют в тех случаях, когда хотят удешевить строительство. Они делаются вручную из стального прута — однородные, или трубы – полые.
Металлические детали крепче, а значит, долговечнее. Но они:
Деревянные детали лишены перечисленных минусов. К тому же они высыхают и меняются одновременно с венцами, которые скрепляют. Для этого влажность нагеля должна быть совсем немного ниже влажности бруса.
Со временем деревянный нагель соединяется с брусьями, стена становится однородной.
Для изготовления нагелей рекомендуют использовать:
Но лучше, если это будет такой же материал, как тот, из которого изготовлен брус.
Иногда используют пластик, но это скорее исключение.
Сортамента, регламентирующего размеры нагеля не существует. Длина и диаметр зависят от размера сечения строительного материала и расчетных нагрузок на здание. Расчеты проводятся по методикам из СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
Плюсы и минусы крепления бруса нагелями
Главным преимуществом крепления с помощью нагелей можно назвать схожесть их свойств со свойствами бруса. Они высыхают вместе со стенами, срастаются с венцами, мешая им деформироваться, прогибаться, растрескиваться.
Такое соединение надежно. Оно воспринимает нагрузки на изгиб, не дает брусу сдвигаться по горизонтали. Значит, в стенах не образуются значительные щели.
Деревянный нагель не может стать источником конденсата и не подвержен коррозии.
Стоимость нагелей, даже изготовленных на заводе, очень низкая. Их можно сделать из подходящих отходов своими руками.
Материал для изготовления нужно выбирать внимательно. В нем не должно быть никаких изъянов.
Взявшись за самостоятельный монтаж сруба, надо помнить, что установка нагелей в брусе – процесс достаточно трудоемкий. Элементы должны быть установлены точно вертикально. К определению диаметра и количества тоже нужно отнестись ответственно. В противном случае они теряют свои положительные конструктивные качества.
Самостоятельно изготовить деревянный нагель
Сделать нагель из подручного материала проще всего на токарном станке. Для этого подбирается заготовка, устанавливается в станок и постепенно стачивается до цилиндра нужного диаметра. Затем цилиндр обрезается до определенной длины, на торцах делается фаска.
Если станка нет, то в качестве инструмента подойдет топор. Мастера рекомендуют взять березовую обрезную доску или полено подходящей длины, нарубить на щепки. Затем получившиеся заготовки квадратного сечения обтесать до круглой формы.
Самый простой способ – напилить черенок от ставшего ненужным садового инструмента.
Опытным путем установлено, что для крепления бруса с длиной стороны до 200 мм подходит нагель диаметром 25 мм. Больший размер потребует толщины 30 мм или более частой установки.
Длину советуют вычислять, как полторы ширина сечения скрепляемого бруса.
Технология крепления
Чтобы построить качественный уютный дом, который простоит не одно десятилетие, нужно строго следовать правилам строительства.
Как расположить деревянный нагель
Прежде всего, нужно рассчитать, сколько нагелей потребуется поставить для бруса определенной ширины. Определить их месторасположение, расстояние между ними. Исходя из этого, сделать нужное количество крепежных элементов. Лучше выполнить подготовительную работу, чтобы в процессе монтажа не отвлекаться, если крепежа вдруг не хватит.
Каждый нагель скрепляет между собой два бруса. Специалисты рекомендуют следовать следующим советам:
Сверлить отверстия нужно ровно по центру бруса. Положение работника должно быть устойчивым, чтобы оно получилось строго вертикальным. Диаметр выбирают равным толщине крепежа, чтобы впоследствии тот можно было забить киянкой. Это помогает избежать провисания конструкции из-за небольшой вертикальной нагрузки.
Глубина определяется как длина штыря плюс 2-3 см. Это компенсирует нагрузку при усадке стены.
Дрель для сверления бруса под нагели выбирают мощностью не менее полутора киловатт с большим набором сверл.
Забивание
Нагеля должны входить в отверстия легко, с небольшим натягом. Если приходится прикладывать силу для забивания, вместо того, чтобы снимать напряжение, деталь его добавит. Древесина может потрескаться еще на этапе строительства.
Хорошо снижает трение при забивании мыльный раствор.
Иногда во время строительства по разным причинам приходится принимать неординарные решения. Это обогащает опыт начинающего мастера.
Нагель — что это такое, виды и особенности применения
Основные породы древесины
Вся древесина разделяется на две большие группы: на древесину из хвойных пород и на древесину из лиственных пород дерева.
Хвойная древесина отличается высокой прочностью и устойчивостью к гниению. Древесина подобного типа обладает относительно небольшим весом.
Чаще всего в стране используют древесину сосны. Применяют ее для производства столбов, пиломатериалов, шпона, фанеры, для выработки целлюлозы, бумаги.
Древесина кедра обладает теми же свойствами, что и сосна, но используют кедр преимущественно для производства мебели.
Древесина ели используется реже всего — в основном для изготовления музыкальных инструментов. Пихта идет на изготовление дощечек для кровли. Древесина лиственницы содержит большое количество смолистых веществ, из-за чего плохо поддается гниению, в т.ч. при помещении ее в землю.
Для изготовления нагелей чаще всего используют древесину лиственных пород:
И только если нет выбора, разрешено использовать лиственницу и сосну. Если дом строится из древесины лиственницы, предпочтение отдают и нагелям, изготовленным из этого дерева. Ель для изготовления штырей не подходит. Лучшим деревом для изготовления нагелей считается береза. Для соснового бруса берут нагели из акации или дуба.
Соединение деталей шкантами и шурупами в нагель L-120 означает, что при сборке используют нагели, длиной 120 мм. Соответственно, надпись соединение шкантами и шурупами в нагель L-150 означает, что детали соединяются с использованием нагеля, длинной 150 мм. Значение, идущее за нагелем, означает длину штыря, о котором идет речь.
Техника безопасности при работе
Чтобы избежать неприятных травм, необходимо всегда придерживаться правил элементарной безопасности, чтобы защитить свой организм от повреждений.
Нужно при работе строго следовать нескольким указаниям:
Соблюдайте эти простые правила техники безопасности и работа доставит только удовольствие.
Таким образом, с конструктивной точки зрения, шуруп, который применяется для крепежа к бетону, представляет собой стержень с резьбой, которая может быть высокое, или попеременно становиться, то низкой, то высокой. А также нагель имеет потайную головку, внутренняя сторона которой оснащена насечкой. Обычно такие виды крепежа используются для прикручивания пластиковых и деревянных окон, коробок двери к какому-то твёрдому основанию. При работе всегда необходимо сначала качественно произвести просверливание отверстий на нужную глубину, а затем уже можно ввинтить нагель, который плотно разместится в детали. Все крепления можно производить самостоятельно.
Основные разновидности нагелей по материалу: деревянный крепеж
Деревянный нагель обладает множеством плюсов. Во-первых, такой штырь изменяется в объеме и размерах, а происходит это соразмерно деревянному брусу, ведь характеристики у материала и крепежа схожи.
Во-вторых, древесина является более гибким материалом по сравнению с металлом. Поэтому подобное изделие способно лучше противостоять нагрузке на изгиб.
В-третьих, при воздействии на штырь влаги происходит его расширение, что способствует повышению герметичности всей конструкции. Подобный эффект на протяжении многих веков использовался при строительстве лодок.
Но стоит учесть, что деревянный нагель не отличается длительным сроком эксплуатации в отличие от металлического штыря. Он не будет способен претерпевать высоких нагрузок на давление, что объясняет особенности монтажа.
Как выбрать нагель по бетону
Разновидности
Если верно отдать предпочтение какой-либо разновидности нагельных соединений, то результат стройки порадует вас прочным креплением перекрытий и перегородок.
Для работы по кирпичу, бетону используются металлические виды нагелей, потому что только такое устройство способно при значительных нагрузках крепко удерживать на весу различные предметы. Может показаться, что нагель выглядит как обычный шуруп и никаких конструкционных отличий не имеет. Это не так, кроме того, специальные штыри лучше справляются с фиксацией.
Саморезы по бетону различаются типами покрытия.
Латунные. Отличаются от других золотистым покрытием и сферой использования при монтаже небольших лёгких сооружений, внутри помещения. Благодаря красивому цвету могут быть смело применены в декоративных конструкциях. Однако легко деформируются и поддаются коррозии.
Не всегда под нагель предварительно выполняется отверстие в бетоне
В работе с пористыми материалами важно обеспечить качественный контакт между саморезом и основанием. Это правило действует для газобетона, а также пеноблоков
Нагель препятствует смещению бруса по горизонтали и при этом не мешает усадке дома по вертикали – таким образом, не получится зависания и не образуются щели
Обращать внимание стоит на породу древесины. Она должна как минимум соответствовать породе венцов или же быть чуть более прочной
Делаются берёзовые, дубовые нагели, нередко встречаются и лиственничные.
Штырь должен иметь возможность меняться вместе с бревном – так осуществляется надёжное крепление. Фиксация выполняется оттёсанными нагелями различной формы: сечение может быть в виде звезды, квадрата. Наиболее популярны цилиндрические крепления.
Тип крепления зависит от условий, в которых оно будет служить. Необходимо оценить урон от таких внешних факторов, как влажность и нагрузки. Для долговечной службы построек нужно подбирать виды, размеры, покрытие нагелей, основываясь на их назначении.
По назначению
В любом доме или бане есть как минимум один оконный и дверной проём. Их нужно тоже дополнительно усиливать, так как существует риск того, что концы брусьев начнут смещаться в разные стороны. Нагели исключают возможность того, что венцы вдруг поведёт при усадке.
Плюсом нагелей является то, что они полезны на любой стройке благодаря широкому ассортименту.
Для крепления ПВХ-окон можно взять железный шуруп по бетону, с их применением больше не существует угрозы расшатывания окон
Для пластиковых окон характерна высокая звуко- и теплоизоляция, но чтобы эти свойства смогли проявиться, важно правильно провести монтаж с использованием нагелей
Болты, гайки и самые простые гвозди – распространенное крепление, однако следует помнить о том, что такие фиксаторы не работают на изгиб, с ними дерево может портиться, и со временем крепёж станет неэффективным.
Фиксация предметов на стенах, эксплуатация при возведении кровли домов и в прочих строительных работах, укрепление конструкций – далеко не полный перечень вещей, в которых нагельные соединения незаменимы.
По форме
Область использования определяется также формой резьбы саморезов, штырей и головок. Форма сечения крепежных элементов бывает круглой. Выпускают цилиндрические стальные пруты, струны. Из металла нагели делают также полыми внутри – по виду как трубы.
Деревянные нагели делают с круглым сечением.
Шурупы по бетону различают по виду плоских головок, которые бывают:
Главная особенность нагелей по бетону – особая резьба.
Соблюдение правил
Минимально допустимые расстояния между осями нагелей зависят от их материала. Подобные расстояния высчитываются, исходя из диаметров нагеля
Чтобы точно рассчитать несущую способность нагеля, необходимо обратить внимание на многие факторы. Прежде всего это относится к напряжению сжатия и изгиба
Такой расчет сложен и громоздок. Для практического применения эту формулу упростили. При расчете ввели ряд допущений, но было установлено, что:
Виды и размеры
В зависимости от типа головки все саморезы можно разделить на несколько самостоятельных групп.
Разновидности с потайной головкой. Такие модели чаще всего имеют коническое оформление со шлицами крестообразного типа. Для работы с такой разновидностью предварительно нужно подготовить посадочное место. Для этого необходимо сделать небольшую фаску, которая позволит разместить торец таким образом, чтобы он оказался в плоскости материала. Модели с таким строением головки не будут выступать над поверхностью бетона после установки. Сегодня выпускаются разновидности с уменьшенной головкой. Они обладают меньшим диаметром, обеспечивают более надежное крепление, но при их монтаже следует применять больше усилий.
Саморезы могут также подразделяться на отдельные категории в зависимости от их защитного покрытия. Многие модели производятся со специальным оксидированным напылением. Последнее имеет вид тонкой оксидной пленки, которая придает деталям черную окраску. Подобные варианты способны выдерживать значительные нагрузки, но при этом нельзя забывать, что они в процессе эксплуатации не должны контактировать с влагой.
Также существуют модели, покрытые фосфатированными составами. Данные разновидности, как и предыдущий вариант, будут окрашены в черный цвет. Они тоже способны фиксировать материал значительного веса, при этом обладают хорошей устойчивостью к воздействиям воды. Стоимость таких моделей будет выше по сравнению с остальными типами.
Оцинкованные саморезы по бетону могут быть белого или желтого цвета, но при этом они практически не отличаются друг от друга по важным свойствам. Данные модели чаще всего применяют для установки изделий, которые будут расположены на открытом воздухе, так как эти саморезы имеют особую устойчивость к различным атмосферным воздействиям.
Саморезы классифицируются и в зависимости от материала, из которого они изготовлены. Наиболее распространенным вариантом является высокопрочная и качественная углеродистая сталь. Такая основа считается достаточно прочной. Чаще всего она используется вместе с примесями. Кроме того, этот металл отличается особой долговечностью. Крепежные приспособления, изготовленные из этого металла, имеют относительно небольшую стоимость.
Также для производства таких саморезов может использоваться и обычная нержавеющая сталь. Данный материал станет оптимальным вариантам в том случае, если в дальнейшем возможен контакт крепежных элементов с влагой. Ведь модели из такого материала не заржавеют и не потеряют свои свойства.
Как правило, саморезы из легированной нержавеющей стали не покрываются дополнительными защитными нанесениями. Ведь в составе такого металла имеется никель и хром, которые и так обеспечивают отличные антикоррозийные свойства изделий.
Существуют также особые типы декоративных саморезов. Их чаще всего изготавливают из дерева, пластмассы или из различных цветных металлов. Но такие образцы крайне редко берутся для бетонных поверхностей, поскольку они не могут выдерживать слишком большие нагрузки.
Размеры саморезов по бетону могут быть разными. Их выбирают в зависимости от толщины поверхности и от того, какого диаметра должны быть сделанные отверстия.
У инструментов может быть различная конфигурация резьбы.
Длина этих приспособлений может варьироваться от 50 до 185 мм. Глубина находится в пределах от 2,3 до 2,8 мм. Высота шляпки достигает значений в 2,8-3,2 мм. Диаметр таких саморезов может составлять от 6,3 до 6,7 мм
Важное место занимает и шаг резьбы. Для разных моделей он может достигать значения в 2,5-2,8 мм