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.

Стоимость

Стоимость изделия будет зависеть от длины, а также параметров покрытия. К примеру, омедненное изделие обойдётся чуть дороже затемнённого, а за 150-миллиметровый метиз заплатить придётся больше, чем за 70-миллиметровый. Но в любом случае приобретение таких шурупов не будет наносить большого ущерба кошельку, поскольку нагель стоит не слишком дорого, а для строительных работ этих изделий нужно не слишком много. Поэтому можно идти в первый попавшийся строительный магазин и выбрать именно те метизы, которые подойдут для конкретной ситуации.

Разновидности деревянных 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.

Можно ли крепить тяжелые конструкции

Нагель по бетону используют при работе с конструкциями из разных материалов. Его применяют для металлических, пластиковых или деревянных изделий. Также с его помощью крепят алюминиевые и пластиковые окна к бетонным стенам и балкам. Выполненные насечки на рабочей поверхности самореза исключает произвольное выкручивание.

Нагелями крепят алюминиевые профили, дверные коробки, кровли, лестницы, навесы, ограждения, пожарозащитные двери. При выборе длины рабочей части следует учитывать, что шуруп размером 7,5х72 мм выдерживает конструкцию в 10 килограмм. Чтобы закрепить конструкцию весом более 100 килограмм, необходимо использовать нагель не меньше 152 мм. Несущая способность самореза зависит от длины рабочей части. Материал, из которого он изготовлен, позволяет применять его в квартирном ремонте, строительстве и промышленности.

Для бетона нагель является самым надежным креплением. Его невысокая цена и простота в использовании станет отличным помощником в строительстве и ремонте. Минимум инструментов для монтажа и различные типы шурупов упростят ремонт и сделают крепление надежным и крепким.

Первые шурупы по бетону, которые также называются нагелями, появились ещё в то время, когда строились только деревянные конструкции. На сегодняшний день нагель часто используется для крепления оконных рам или иных деревянных сооружений к массивным бетонным конструкциям. Такой крепёжный элемент очень прост в использовании, однако весьма надёжен, а потому его широко используют в строительных кругах. Если нужно прикрепить к бетону какую-то конструкцию, необходимо использовать именно такой метиз. Он обладает большой прочностью, надёжностью и долговечностью, а потому строители очень любят применять его.

Рано или поздно в квартире или частном доме придётся сделать ремонт, и тут не обойтись без надёжных метизов. А потому так важно разобраться во всех нюансах работы с таким строительным элементом.

Как изготовить шкант 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).

Основные размеры шурупов, которые можно купить в магазинах

Технология крепления

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

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.

Характеристики

У нагелей имеются несколько важных параметров, которые необходимо знать при использовании:

1. Наружное сечение может быть от 7,35 до 7,65 мм.
2. Шаг резьбы выбирается от 2,5 до 2,75 мм.
3. Наружный диаметр бывает от 6,3 до 6,7 мм.
4. Внутреннее сечение — от 5,15 до 5,45 мм.
5. Диаметр шляпки — от 10,82 до 11,82 мм.
6. Высота головки составляет от 2,8 до 3,2 мм.
7. В шурупах имеются шлицы торкс 30.
8. Глубина варьируется от 2,3 до 2,7 мм.
9. Длина шурупов может быть размерами от 50 до 184 мм.
10. Диаметр применяемого сверла должен составлять 6 мм.

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.

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:

1. Ни в коем случае нельзя приступать к сверлению без защитных очков, поскольку кусок бетона может отколоться и попасть в глаз. Если это произошло, то необходимо сразу же промыть повреждённый участок водой и попросить, чтобы кто-то в доме произвёл тщательный осмотр и удалил все инородные тела. Если через несколько часов всё ещё будет беспокоить боль, тогда следует обратиться за помощью к специалистам.
2. С дрелью нельзя работать в перчатках, поскольку её может накрутить на вращающееся сверло. Таким образом можно сильно повредить свои пальцы.
3. Не пытайтесь сразу же после сверления поменять сверло, ведь оно будет очень горячее. Так можно сильно обжечься. Для начала следует охладить сверло в воде.
4. Не подпускайте детей к приборам. Если малыш бегает рядом, то все инструменты, которые подключаются к электросети, следует положить на таком расстоянии, чтобы ребёнок не достал до них. А также уберите подальше все режущие и колющие предметы.

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.

Правила использования шурупов по бетону

Правильная последовательность действий при установке:

1. Определить требуемые монтажные параметры, прикладывая изделие.
2. Перенести на плоскость полученные монтажные размеры.
3. Просверлить отверстие с запасом в пару мм, учитывая бетонную пыль, которая собирается при вкручивании.
4. Удалить остатки из отверстия.
5. Установить элемент на место фиксации.
6. Шуроповертом или отверткой провести ввод самореза в плоскость.

За счет крестообразной засечки можно пользоваться для установки отверткой. Вставляют шурупы с дюбелями и сам метиз с резьбой «под елочку» в том случае, если предполагаются большие нагрузки. Нагель с переменной резьбой не предусматривает использование дюбеля. Осуществлять монтаж деталей или изделий можно и после закручивания, одевая их на головку цилиндрического шурупа.

«>

Характеристики саморезов

Внешний вид шурупа говорит о применении конкретного сплава. Серебристый цвет связан с использованием цинка, такое гальванопокрытие применяют как с внешней, так и с внутренней стороны сооружения, и считают универсальным. Желтый цинк на элементах используют ограниченно, такие саморезы подходят исключительно для внутренних работ в помещении, чаще всего для газобетона. Он изготовлен из углеродовместимой стали с потайной головкой со шлицом Torx, двухзаходной резьбой и острым кончиком (FRS-S). Крепеж черной окраски, который достигается химическим оксидированием, считают довольно прочным, но применяют только внутри здания с нормальным процентом влажности. Анкерные головки для бетона бывают:

Шурупы с головкой torx под звездочку позволяют добиться максимально плотного прилегания крепежа к изделию.

• с крестообразным шлицем;
• прямоугольные;
• с крюком;
• с головкой torx под звездочку;
• шестигранные;
• шпилеобразные.