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.

Нагель (фото)

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.