Что такое нагеля в срубе
Как установить деревянный нагель в срубе, что такое нагель и для чего он нужен?
На рис. 1 изображен деревянный нагель
Еще с древних времен на Руси, мастера, работая с деревом, применяли березовые нагели, клинья, шпонки и шканты для соединения деталей из дерева в своих изделиях. Использование деревянных крепежных элементов при рубке дома объясняется природной несовместимостью дерева и стали между собой. На протяжении многих столетий применение металлических скоб и гвоздей было плохим тоном и непрофессионализмом среди строителей бревенчатых домов.
Своеобразными деревянными гвоздями можно считать наиболее популярный крепеж, который в наши дни массово используется среди профессиональных строителей бревенчатых домов — это нагели.
В переводе с немецкого, слово нагель переводится как «деревянный гвоздь».
Нагель представляет собой деревянный стержень, благодаря которому осуществляется крепёж и фиксация венцов сруба по высоте.
Для изготовления нагеля используют ровную древесину без сучков, влажностью не более 12%, как правило, это такие породы дерева как дуб, берёза, ясень, сосна.
Нагели бывают различные по сечению: круглые, квадратные, а также восьмигранные и даже треугольные. Считается, что круглые стержни надежнее и прочнее за счет большей площади сопряжения рабочих поверхностей. Как правило, толщина нагелей составляет 25-30 мм, всё зависит от диаметра бревна.
Если ссылаться на ГОСТ 30974-2002, то толщина нагеля должна быть 20-25 мм., если диаметр бревна не превышает 140 мм., и толщина нагеля в 30 мм должна быть в случае, если диаметр бревна свыше 140 мм. По длине нагелей никаких гостов нет, но по общепринятому стандарту их длина обычно составляет 120-150 мм.
Крепление нагелями осуществляется следующим образом:
начиная с горба верхнего бревна, строго вертикально высверливаются сквозные отверстия (если высверлить не вертикально, то можно получить подвешивание венца), проходя насквозь 3 венца по диаметру нагеля таким образом, что бы сам нагель плотно входил в высверленное отверстие. Как правило, сверление отверстий делают отступив 300-500 мм. от угла сруба, далее сверления идут в шахматном порядке через 1500-2000 мм. друг от друга.
Нагель должен входить в отверстие с небольшим усилием, если диаметр нагеля больше отверстия,грамотный плотник не будет использовать такой нагель, если нагель имеет люфт — то его можно просто замочить в антисептике. Перед тем как загнать нагель в отверстие, его необходимо антисептировать, в некоторых случаях нагели вгоняют с клеем. Фиксация венцов сруба нагелями исключает смещение и выгибание брёвен при усушке. Так же нагели берут на себя часть напряжения, возникающего при усушке брёвен.
На рис 2. схематично показано, как правильно крепить венцы сруба при помощи нагеля.
Необходимо помнить, что при естественной усушке, сруб даёт усадку, и для того, что бы не произошло подвисание венцов сруба, длину нагеля делают короче длины отверстия на 20-30 сантиметров.
При строительстве бревенчатого дома, не важно, каких размеров он будет, ни в коем случае нельзя пренебрегать правилами монтажа нагелей, ведь нагель — это дополнительный гарант качества и сохранности Вашего сруба.
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 деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения
30 июня 2020 
нагель, нагель деревянный, березовый нагель
Нагель деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения
Немецкое слово «Nagel» переводится как «гвоздь», что есть это любой гвоздь, не зависимо от материала или формы и размера. Если же гвоздь сделан из дерева, то это будет « Holznagel». Как и лафет, нагель настолько плотно вошел в обиход, что даже в нормативные документы вошло отдельное понятие «нагельные соединения»
Нагельное соединение (ГОСТ Р 56711 – 2015) – это соединение элементов конструкции, выполненное с применением цилиндрических или пластинчатых нагелей из разных материалов, которые плотно устанавливаются в предварительно подготовленные отверстия и работают на сдвиг, который сопровождается изгибом нагеля.
Сращивание бревна в чаше с помощью нагеля
Сращивание бревна в чаше с помощью железной скобы
По описанию нагельное соединение очень напоминает соединение дюбелем: также предварительно сверлится отверстие. Но, если дюбель работает в совокупности с другим крепежным элементом: винтом, саморезом, гвоздем, то нагель и есть этот крепежный элемент. Кроме этого нагель работает на сдвиг, поперечное смещение, а дюбель на вырывание.
Нагель может изготавливаться из материалов, обладающих достаточной упругостью: дерево, металл, пластмасса.
Нагель ( в строительстве ) – механическая связь цилиндрической или пластинчатой формы для восприятия сдвигающих усилий. В деревянном домостроении под нагелем понимают деревянное крепежное изделие разной длины, диаметра и формы. Фактически нагель и шкант – это одно и то же, но, если последний чаще применяется для торцевых соединений (это видно даже из названия «кант»
«торец»), то нагель – для плоскостей.
Нагель деревянный
В строительстве домов применялся и рекомендуется применять деревянный нагель, как максимально близкий к материалу стены, а значит и «ведет» себя аналогично. В противовес деревянному нагелю металлические нагеля могут ржаветь, давать конденсат при перепаде температур, что повышает риск распространения гнили в деревянной стене.
Важно понимать. Уважающий себя и, тем более клиента – заказчика, в срубах из бревна и бруса не будет применять металлические нагели. По этой причине в дальнейшем под нагелем в статье будет пониматься только деревянный нагель.
Виды деревянных нагелей
Цилиндрический березовый нагель
Различаются деревянные нагели и по форме сечения. Наиболее распространены варианты с круглым сечением или цилиндрические нагели. Они достаточно просты в изготовлении, так как легко вытачиваются на станках. Кроме этого для них просто сделать посадочное отверстие.
Помимо цилиндрических нагелей существуют нагели с квадратной, прямоугольной, треугольной, шестигранной формами, которые, это очень важно, имеют свое место применения. Изготовление отверстий такой формы большой глубины сложно, а порой не возможно. Как правило, место их применения в столярном деле, а не деревянном строительстве.
Применение нагелей в деревянном домостроении
Необходимо заметить, что в строительстве домов из массива дерева нагель может применяться в нескольких случаях. Перечислим три основных момента, хотя круг значительно шире.
1. Скрепление венцов бревен и брусьев при строительстве домов и бань по срубовой усадочной технологии.
2. Возможно применение нагелей в безусадочных деревянных технологиях. Чаще это соединения торца с пластью, то есть принцип шканта. Например, нагель имеет место в фахтверке для соединения горизонтальных и вертикальных элементов массивного каркаса, но чаще применяется монолитный шип в одном из элементов.
3. Нагель может применяться в крупных отдельных изделиях. Например, в лестницах, где ступени – плахи также могут крепиться нагелем.
Наибольшее количество споров и обсуждений существует вокруг срубов и усадочной технологии.
Сборка сруба на нагеля
Быть или не быть нагелю в срубе? Вопрос интересный и жаркий! С одной стороны, встречаются столетние и более строения из бревна с применением березового или соснового нагеля, в то же время в других домах аналогичного возраста их нет. С другой стороны, в современной действительности кто-то утверждает, что ставить нагеля обязательно, а кто-то наотрез отрицает ее необходимость.
Интересно, но факт. Статей об установке нагеля в срубе из бревна практически нет. Вся информация «крутится» вокруг бруса. Почему? Для этого необходимо вспомнить особенности соединений, которые применяются с этими материалами, а также специфику самих материалов.
Рубленное бревно
Межвенцовый паз и чаша, особенно в канадской рубке, препятствуют изгибанию и кручению бревна. Слабыми местами оказываются только места стыковки бревен и выпилы под дверные и оконные проемы, где есть только межвенцовый паз, а обсада еще не установлена. Именно по этой причине проемы раньше или не выпиливали заранее, или сразу ставили обсадную коробку с учетом усушки и усадки сруба. Смещение, при условии, что стена установлена вертикально, практически исключено.
Калиброванное или оцилиндрованное бревно
Бревно производится на станках по двум принципиально разным технологиям. На станках проходного типа бревно движется через роторную головку, в результате чего получается оцилиндрованное бревно с повторением кривизны исходника. На станках позиционного типа вращается само бревно исходник, а на выходе получается ровный цилиндр, у которого заболонь снята неравномерно.
В результате в первом случае уже имеется кривизна, которая при усушке будет только увеличиваться, а во втором будет высокая склонность к деформации из-за разных сил напряжения. В ряде случаев кручение одного единственного бревна способно приподнимать угол и образовывать щель до 1 – 2 см.
Чаша и межвенцовый паз также противодействуют кручению и смещению, но противодействие деформации бревна им существенно больше.
Строганый и нестроганый брус
Самым дешевым вариантом дома из массива дерева является дом нестроганного бруса – это брус сразу после пилорамы. Так как у него спилены округлости бревна, которые, по сути, работают как ребра жесткости, то склонность к деформации на изгибание и кручение у него, как и у любого бруса вообще, значительно выше. Строганый брус отличается только дополнительной обработкой лицевых сторон.
Если дом или баня из такого бруса собираются в чашу, то она частично противодействует кручению, но при большой длине бруса все решает только общий вес, а он меньше, чем в случае с бревном.
Но в подавляющем большинстве случаев дома из такого материала собираются не в чашу, а встык, «в шпонку» или в «коренной шип» (теплый угол). При этих способах кручению бревна противодействуют только верхние ряды, а изгибанию по горизонтали и смещению не препятствует ничто.
Профилированный брус
Описанная выше ситуация характерна и для профилированного бруса, за исключением ситуации с изгибанием. Этот вид деформации находится «под контролем» у профилированных пазов. Но если кручение выведет брус из пазов, то и изгибание будет возможно.
Деформация бруса при кручении
Деформация профилированного бруса при кручении
Клееный брус
Сама технология изготовления клееного бруса направлена на то, чтобы исключить процессы деформации бревна, которые характерны для других видов бруса. Ламели предварительно просушиваются в камерах, строгаются, затем склеиваются. Но именно это может оказаться «проблемой» клееного бруса в срубе, так как при влажности меньше 12% он будет стремиться набрать влагу из воздуха. В результате клееный брус может деформироваться еще до укладывания в сруб.
Применение нагеля позволяет компенсировать недостатки строительных материалов, оказывая сопротивление их деформации.
Соединения на нагелях по ГОСТ
ГОСТ 300974-2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Классификация, конструкция, размеры» обязывает установку деревянных шкантов (нагелей) в угловых и Т-образных соединениях брусьев с коренным шипом и на шпонках. Это соединения, где нет чаши. Нагель при этом ставится в центр углового соединения.
Диаметр нагеля зависит от ширины бруса:
Диаметр отверстия должен быть равен диаметру нагеля, но с учетом допустимых отклонений:
отверстие может быть на 1 мм больше диаметра нагеля. Длина нагеля не оговаривается.
Влажность нагелей не должна сильно отличаться от влажности древесины стен. Влажность нагеля может быть ниже не более чем на 2-3%, так как при большей влажности отбудет забирать ее из стенового материала, увеличиваться в размерах и заклинивать брус, препятствуя его свободной усадке.
Перечисленные в ГОСТ 300974-2002 требования касаются только угловых соединений, но это не решает проблемы линейных искривлений. Они лишь оговаривают требования, влияющие на целостность конструкции.
В тоже время существует ГОСТ Р 56711-2015 «Соединения нагельного типа для деревянных конструкций. Технические условия» сказано, что для гладких цилиндрических нагелей сверлят отверстия такого же диаметра, как и у нагелей, а в отдельных случаях, для увеличения плотности их посадки, диаметр отверстия выбирают на 0,2-0,5 мм меньше диаметра нагеля. Влажность соединяемых элементов и используемых деревянных нагелей должна соответствовать ожидаемой эксплуатационной с целью исключения высыхания древесины и ослабления соединений.
Ситуация обязательной установки нагеля согласно ГОСТ 300974-2002
Исправление кривизны бруса за счет установки нагелей
На первый взгляд возникает противоречие во влажности и диаметре отверстий. На самом деле ГОСТ Р 56711-2015 и СП 64.13330.2017 говорит о жестко соединенных деревянных конструкциях, а ГОСТ 300974-2002 о конструкциях подвижных, в которых происходит усадка.
Установка нагелей
Для срубовых конструкций нет жестких требований по необходимости установки нагелей, однако такая потребность может возникать при применении, в первую очередь, материалов естественной влажности.
Сначала разберем, как правильно установить деревянный нагель-шкант, а затем, где его лучше ставить.
Правила установки нагеля
Установка нагелей в срубе
Для установки может применяться нагель длиной две толщины венца для установки на 2 среза (в трех венцах), но просверлить строго вертикально такое отверстие очень сложно. Такой вариант установки допустим только для опытных плотников и применяется чаще в брусе с высотой 140-150 мм.
Места и шаг установки нагеля
Место и шаг установки нагеля зависит от материала сруба и способа соединения угла.
Установка нагелей на стыке бревен: с перекрытием следующим венцом и до перекрытия
Установка нагелей на свободном конце бревна
Установка нагелей на простенке между проемами
Процесс установки нагелей в срубе не сложный, но требующий большой ответственности и аккуратности. С целью экономии эту процедуру можно избежать и нагеля не ставить. Но если Вы берете на себя такую ответственность, то будьте готовы и к возможным последствиям.
Строительные компании, несущие ответственность за свою работу и гарантирующие высокий результат, как правило, установку нагелей включают обязательно в стоимость сруба. По этой причине, при прочих равных, сруб может получаться дороже. Но такие затраты обоснованы.
Вопрос установки нагелей – это ситуация из пословицы « Скупой платит дважды ».
Нагели для сруба. Характеристики деревянных нагелей
Деревянный нагель в срубе работает в основном на изгиб, но также и сопротивляется сдвигающим усилиям в межвенцовых сопряжениях. Сруб при усадке претерпевает различные деформации, но «древесная среда», в которой находится нагель – скорее упругая, чем жесткая и поэтому основные нагрузки, действующие на стрежневой нагель – все-таки изгибающие. По этим причинам деревянные нагели для крепежа сруба и изготавливают из древесины твердых пород – это дуб и береза, но вторая «встречается» в виде круглых деревянных нагелей намного чаще. Нагель вытачивается из бруска квадратного сечения на станке, и хотя технически возможны любые диаметры нагелей, березовые нагели для сруба не имеют смысла, если они тоньше 25 мм. Размеры нагелей и их диаметр – расчетные, и расчет достаточно сложен, но для различных видов соединений в срубе с учетом размеров бруса, породы дерева, нагрузок на стены (этажность, вес, другие факторы) – у проектировщиков имеются типовые узлы и размеры нагелей. В частной строительной практике это сводится к еще большему упрощению: нагели для срубов в основном березовые и имеют диаметр от 2,5 см.
Классический сруб собирают не на «железо» (анкера, гвозди, штыри и др. металлические крепежи), а только на деревянные нагели. Конечно, с металлом строить быстрее и дешевле, но плотники-профессионалы нередко называют подобный подход халтурой, хотя не все специалисты с этим согласятся: у металлических нагельных соединений множество плюсов. Да и трудно спорить с тем, что физические характеристики металлов во много раз превышают скромные параметры дерева. Тем не менее, металл – изначальный антагонист дерева, и это никакая не сказка, а физика:
Но есть и аргументы против деревянных нагелей в пользу металлических. Один из них – это сопротивление конструкционной стали изгибу, скручиванию, сдвигу и растяжению, и с этим спорить невозможно. Несовместимость, или вражда дерева с железом в таком контексте представляется сказочно-рекламным ходом, и нужно сказать, что далеко не все специалисты по деревянному зодчеству считают березовые круглые нагели непревзойденным крепежом. Но тем не менее, именно деревянные нагели сегодня в тренде для срубов из бруса и бревен, это диктуется и интересом потребителей к чистой экологии, и традиционной практикой возведения деревянных домов, древность которой впечатляет – более 1000 лет. Пожалуй, древность проверенной технологии и обусловила хорошую долю интереса к домам «без единого гвоздя».
Интересны также некоторые моменты работы нагельных соединений в срубах. Древесина сопрягаемых венцов в «нагельном гнезде» работает на смятие, а сам нагель, как уже говорилось – на изгиб. При этом напряжения смятия в деревянных узлах сруба не могут быть равномерны, ведь нагель из березы – не абсолютно жесткий элемент, он сгибается; а отсюда и разница в распределении напряжений в гнезде – у бортиков они максимальны. Это учитывается при расстановке нагелей по венцу, а также и в выборе места соединения: это должен быть «идеальный» участок бруса без пороков древесины, свилеватости, сучков и так далее. Работа плотника в этом плане достаточно творческая и требует и опыта, и интуиции.
Характеристики деревянных нагелей
Важен и сорт древесины, и сечение, и влажность нагеля. Породы дерева используют только твердые, а вот сечение нагеля непринципиально, лишь бы было симметричное – может быть как круглым так и квадратным, и даже многоугольным (мебельный нагель). Но под квадратный нагель засверливать брус в срубе очень долго и трудоемко, поэтому квадратные нагели и применяются для домов так редко. Еще несколько нюансов изготовления нагелей:
Правильный нагель в срубе удержит венцы не только на период монтажа, но и при сильных усадочных деформациях, выдержит и выгибание, и выкручивание, и сдвиг брусьев – порой незаметные на глаз, но достаточно мощные нагрузки, что бывает заметно на неудачных, щелястых срубах. После выравнивания усилий в сопряжении соседние брусья, по выражению плотников, прирастают и сруб работает как единая, прочная и пластичная деревянная конструкция.