Нагель деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения

Под нагелем в строительной терминологии понимают округлые стержни или бруски, предназначенные для скрепления строительных деталей путем установки в специально подготовленные отверстия. Основное назначение нагельных соединений – противодействие сдвигающим силам за счет упругости тела нагеля.

Деревянный нагель для бруса называют шкантом или деревянным гвоздем, нагельные (шкантовые) соединения используют при возведении срубов жилых домов, бань и хозяйственных построек, применяют при монтаже различных деревянных конструкций. Технология имеет многовековую историю, подобные крепления обнаружены в постройках XVI века на территории современной Австрии и при раскопках в Великом Новгороде.

Преимущества и недостатки нагельных соединений

Достоинства применения деревянных нагельных соединений проверены веками, к ним относят:

• Шканты для бруса устойчивы к деформациям, сохраняют упругость в течение длительного времени, выдерживают значительные нагрузки на изгиб;
• Крепления парируют негативные последствия от усадки, устраняют причины образования трещин, щелей и зазоров между венцами;
• Брус и нагели одинаково реагируют на окружающую влажность и климатические изменения, что позволяет избежать деформации стен;
• Применение деревянных креплений позволяет построить дом без использования строительной техники и специального инструмента.

К недостаткам относят: дополнительные трудозатраты за счет необходимости сверления установочных отверстий, при подборе материала и проведении работ необходимо соблюдать определенные правила.

Коротко о главном

Саморезы для бетона универсальны. С их помощью можно крепить предметы интерьера, бытовую технику, коммуникации, отделочные материалы к бетонной поверхности как снаружи, так и изнутри. Внешне они имеют форму шурупа, различаются по ряду параметров:

• Материалу.
• Виду защитного покрытия.
• Форме головной части.
• Типу резьбы.

При выборе для конкретных условий применения необходимо правильно рассчитать нагрузку, учесть факторы коррозии, а также как крепеж будет сочетаться с дизайном отделки и какова будет его итоговая стоимость. В ходе монтажа необходимо соблюдать ряд правил, в том числе по технике безопасности.

Разновидности деревянных нагелей

Формы сечения нагелей

Шканты для бруса могут иметь круглое, квадратное или прямоугольное сечение. Вырезать в теле бруса посадочное гнездо квадратной формы затруднительно, по этой причине в домашних условиях крепления любой формы устанавливают в круглые отверстия, диаметр зависит от размера шканта и должен обеспечивать установку «в натяг». Каждый вид креплений имеет свои преимущества и недостатки:

1. Нагели круглого сечения (цилиндрические) обеспечивают максимальную площадь соприкосновения со стенками посадочных отверстий, способны выдержать значительные нагрузки, применяются для усиления внешних стен и углов сруба. Установка таких креплений «в натяг» требует значительных усилий. Шканты для бруса округлой формы трудно изготовить в домашних условиях, для этого необходимо иметь токарный станок;
2. Шканты для бруса квадратного сечение используют при возведении легких построек и при кладке внутренних перегородок. При установке «в натяг» вся нагрузка приходится на острые края, которые равномерно сминаются и увеличивают площадь соприкосновения, забить такой шкант гораздо легче. Изготовить крепление квадратной формы можно из обрезка доски своими руками с использованием доступного инструмента;
3. Плоский шкант прямоугольного сечения является облегченным вариантом квадратного шканта, используется при установке дверных и оконных проемов, монтаже легких и декоративных конструкций.

Согласно ГОСТ Р 56711-2015В, нагели цилиндрической формы являются основным крепежным элементом для сплачивания и сращивания цельного и клееного пиломатериала.

Замечание мастера: до настоящего времени нет единой позиции в вопросе о том, какие нагели лучше использовать при кладке сруба, некоторые мастера отдают предпочтение нагелям с квадратным сечением. Такое крепление обеспечивает более свободный ход бруса относительно ребер шканта и предотвращает развитие негативных процессов при усадке.

Требования к материалу

Нагельные соединения подвергаются значительным нагрузкам на срез, изгиб и кручение. По этой причине шканты округлой формы изготавливаются из прочной древесины – это может быть дуб, лиственница и береза. Для заготовок выбирают высокосортную древесину естественной влажности, без сучков с ровными и неповрежденными волокнами. Поверхность готовых креплений подвергается шлифовке с использованием абразива.

При выборе материала необходимо учитывать следующие рекомендации:

• Для брусьев из сосны или ели лучше использовать березовые шканты;
• При строительстве из бруса лиственницы, крепления могут быть из этого же материала;
• Для клееного и LVL-бруса используют дуб камерной сушки.

Шканты для бруса квадратного и плоского сечения можно изготовить из специально отобранного качественного пиломатериала, используемого при строительстве.

Размеры нагелей и диаметр отверстий

Рекомендации по выбору размеров нагельных соединений изложены в нормативных документах по строительному проектированию (СНиП), в их числе: диаметр сечения круглых нагелей должен составлять не более 1/6 от ширины бруса, длина в 1.5 раза превышать высоту бруса. Диаметр посадочных отверстий делают на 0.5-1.0 мм меньше диаметра шканта.

Несложно посчитать, что при строительстве из бруса180х180 надо использовать шканты диаметром 30 мм, длиной более 270 мм, диаметр отверстий для установки креплений – 31 мм. Специализированные магазины предлагают нагели следующих типоразмеров: цилиндрическийс диаметром от 15 до 30 мм, квадратный со стороной от 20 до 25 мм, длина заготовок – до 1100 мм.

Устройство, назначение

Нагель – это по сути шуруп по бетону. Изготавливается из высокопрочного стального сплава с последующим нанесением антикоррозионного покрытия. На вид может иметь как белый или серебристый, так и желтый или черный оттенок. При этом разница между цветовыми модификациями поверхности по стойкости к ржавлению незначительна. Головка такого шурупа зачастую выполнена в форме потайного конуса с плоским основанием.

Они могут дополняться насечками для лучшего удержания в материале. С наружной стороны основания сделана выемка в форме звезды или креста для вставки биты шуруповерта или отвертки. Резьбовая часть сделана несимметричной, и к тому же снабжена специальными выступающими сегментами по всей длине.

Это позволяет усилить сцепление нагеля с массой материала при вкручивании. Наряду с повышенной частотой шага это дает возможность применять крепежное изделие как в стандартном бетоне, так и в модифицированном с пониженной плотностью, так и для лучшей фиксации материала закрепляемого предмета.

Крепление деревянного бруска на нагель в бетон Источник ytimg.com

Обратите внимание! Изначально нагель предназначается для крепления различных предметов к бетону. Однако специфика устройства позволяет применять его также для любого вида кирпича. Обуславливается это особенностью резьбовой части, в частности, неравномерностью ее распределения.

Как изготовить шкант своими руками

Нагель своими руками

Полный комплект нагелей для постройки дома целесообразно купить, если не хватит несколько штук, шканты можно изготовить самостоятельно. Если в домашнем хозяйстве нет токарного станка, можно использовать черенок от лопаты. Диаметр черенка составляет 39-40 мм – это для нагеля много, лишнее необходимо снять с помощью топора и рубанка. С посадочного края снимается фаска под конус высотой 7-10 мм, поверхность зачищается от неровностей с помощью шлифовальной шкурки. Прямоугольные шканты для бруса нарезают из обрезков доски с помощью циркулярной пилы или электролобзика, с посадочной стороны края ребер спиливаются под углом 45-60 градусов, поверхность подвергается чистовой обработке (шлифовке).

Требования к материалу

Прежде чем приобрести нагели, следует определиться, из какого именно материала они должны быть сделаны. Так, если вы будете использовать их для монтажа конструкций из сосны либо из ели, то тогда предпочтение стоит отдать березовым моделям. Если вы планируете применять нагели для сооружений из лиственницы, то тогда можно приобрести детали из этого же материала.

Для клееного бруса оптимальным вариантом станут образцы, сделанные из дубовой основы камерной просушки.

Технология крепления

Схема устройства нагельного соединения

Для установки нагеля потребуется выполнить ряд операций в следующей последовательности: произвести разметку, просверлить посадочное отверстие, установить крепление в подготовленное отверстие.

Расчеты и разметка

Требования к нагельным соединениям определены СНиП 2.01.07-85, при установке шкантов должны соблюдаться следующие правила:

• Креплению подлежат венцы сруба, углы и места примыкания внутренних стен;
• Посадочные места располагают по всему периметру сруба на расстояние 1.5-2.0 м;
• Каждый брус должен быть скреплен с нижним и верхним рядом отдельным нагелем;
• В каждом венце посадочное отверстие сдвигается на 0.5 м, повторение конфигурации допускается через 2-3 ряда;
• Отверстия высверливаются по центру бруса, глубиной на 15-20 мм превышающей длину нагелей.

Сверление

Для сверления посадочных отверстий диаметром более 12 мм используют низкооборотистые дрели мощностью не менее 1200 Вт с двумя рукоятками. Сверло должно отвечать следующим требованиям: на 30-35 мм превышать длину установочных штырей и обеспечивать отвод стружки. Лучшим решением будет использование фрезерных сверл по дереву. Определиться с диаметром сверла и нагеля необходимо на этапе проектирования, в запасе надо иметь 7-8 сверл.

Отверстие высверливаться сразу в двух венцах, для предотвращения сдвига, верхний и нижний брус должны быть надежно зафиксированы, для этого можно использовать строительные скобы.

Установка

Шканты устанавливаются в посадочные отверстия с натягом, для этого надо приложить значительное усилие, чем глубже стержень входит в отверстие, тем большее усилие надо прикладывать. Опасность заключается в том, что при забивании в брус шкант может треснуть, а верхняя часть размочалиться. Уменьшить трение можно мыльным раствором, использовать для этих целей парафин или технические смазки нельзя.

Под рукой надо иметь деревянную или резиновую киянку, тяжелый и легкий молоток. Удары наносятся строго вертикально, при пользовании металлическим инструментом, необходимо использовать защитную прокладку из обрезка тонкой доски или многослойной фанеры. Если в процессе установки в стержне образовалась трещина, его надо высверлить и повторить операцию.

Расчет количества

Чтобы посчитать количество нагелей для бревна или бруса, необходимых для сборки сруба, нужно знать следующие параметры:

• периметр здания;
• длину внутренних стен дома;
• число венцов (можно посчитать на калькуляторе для бревна или бруса);
• шаг установки соединительных стержней.

Для расчета числа нагелей для сруба количество венцов умножается на сумму периметра и длины внутренних стен дома и делится на шаг установки. Чтобы не тратить время на расчеты, просто введите исходные данные в форму калькулятора и нажмите кнопку «Рассчитать». Вы получите точное количество.

Распечатать или поделиться:

• Print
• VK

Разница между деревянными и металлическими гвоздями

На различных строительных форумах часто задают вопрос: можно ли деревянный нагель для бруса заменить металлическими гвоздям или стержнями. Несмотря на то, что с металлическими гвоздями работать легче, такая замена недопустима по следующим причинам:

• Основное назначение нагельных соединений – сопротивление сдвигающим силам за счет упругости, металлический гвоздь массового производства такими свойствами не обладают;
• Металлический крепеж образует жесткую сцепку деревянных деталей, такое скрепление препятствует процессам усадки и может привести к перекосу стен, способствует образованию щелей и трещин;
• При забивании, гвозди разрывают древесные волокна, образуются глубокие внутренние трещины, в совокупности с металлом это способствует образованию мостиков холода.

Характеристики, размеры

Нагель по бетону – размеры (диапазон значений):

• Диаметр резьбовой части – 2,5-7,5 мм.
• Длина – 30-200 мм.

Параметры строго регламентируются стандартами ГОСТа. При этом для эффективного применения в конкретных условиях необходимо знать следующий ряд технических характеристик метиза:

1. Общая длина.
2. Диаметр резьбы.
3. Диаметр стержня без резьбовой части.
4. Шаг резьбы.
5. Габариты шляпки.
6. Размеры и геометрия шлица.
7. Максимальная нагрузка.

Пример технических характеристик шурупа по бетону Источник porta-chel.ru

Наращивание длины

Длину бруса промышленного изготовления определяет ГОСТ 24454-80, из множества размеров бруса, наиболее востребованы 3- и 6-метровые заготовки. При сращивании торцы стыкуемых брусьев крепят различными способами:

• Соединение в полдерева;
• На коренной шип;
• Прямой накладной замок;
• Косой накладной замок;
• Косой прируб.

Выбор крепления для соединяемых брусьев зависит от поставленных задач. Для настилов применяют прямой замок, для вертикальных опор – замок в полдерева или на коренной шип, для сооружения 3D-конструкций – косые замки. Замки усиливают строительными скобами, нагелями и шпонками, для несущих опор применяют болтовые крепления. С целью сохранения однородности поверхностной фактуры клееного бруса, длину наращивают методом зубчатого соединения или встык на шпонку, стыки усиливают водостойким клеем.

Продольный монтаж брусовых стропил кровельных перекрытий, имеет свои особенности – необходимо учитывать воздействие разнонаправленных нагрузок. Для соединения применяют косой прируб, усиленный болтовым креплением диаметром 10-12 мм.

Шипы для фиксирования бруса: какие выбрать и для чего?

Самыми востребованными являются шканты, созданные из твердых сортов древесины. Максимально прочными вариантами выступают шипы из дуба либо березы. Их не представляется возможным деформировать, согнуть, сломать. Однако существует одно условие. Они должны быть правильно зафиксированы. Какова их форма и размеры? Оптимальное решение – детали округлых контуров. Их длина не должна превышать 25 мм. Деревянные нагели обязаны быть гладкими, ровными не только в точке монтажа, а по всей поверхности. Именно такие гвозди гарантируют максимально долгий срок службы.

Установка шкантов в брус – это обязательное правило для брусовых и бревенчатых конструкций. Шипы из березы являются самым распространенным вариантом. Такие нагели не могут стать аналогом саморезов или примитивных гвоздей. Если их использовать, то гарантировать устойчивость и надежность сооружения невозможно. Также стоит отказаться от применения арматуры. Металлические версии могут привести к ряду негативных последствий, что объясняется непосредственным взаимодействием материалов с разными параметрами теплопроводности. К чему может привести использование нагелей из металла? Это может быть:

• образование конденсата;
• покрытие поверхности шипов ржавчиной;
• загнивание всего слоя древесины.