Нагели для бруса: виды, преимущества и особенности использования. Нагеля для крепления бруса Какие нагеля лучше деревянные металлические

Деревянные дома – это комфорт, красота, экологичность. Однако сборка сруба требует соблюдения определенных правил. Сруб поле постройки имеет свойство давать усадку, и чтобы избежать соответствующих негативных последствий, используют нагели (другое название — шканты). Ими соединяют соседние венцы. Нагели не дают бревнам/брусьям смещаться по горизонтали во время усадки сруба, в результате происходят только вертикальные подвижки, стена остается ровной и без щелей.

Деревянный крепеж

Для установки нагеля в бревне или брусе через каждые 1,5-2 м сверлят отверстия точно под диаметр шканта, чтобы крепеж заходил плотно, но без лишних усилий. Отверстия делают строго вертикальными и через центральную ось каждого элемента стены. Они проходят сквозь установленный брус/бревно и практически полностью через деталь, расположенную ниже. Длина шкантов должна быть примерно на 3-4 см меньше глубины отверстий, их заколачивают заподлицо и притапливают добойником на пару сантиметров. Данный зазор оставляют, чтобы нагеля после усадки не уперлись в верхний брус или бревно. Существует и более сложная технология, когда соединяют сразу три венца.

Стандартный формат деревянных нагелей в магазинах – пачка хлыстов длиной 1-1,5 м с круглым сечением. Диаметр изделий обычно 25 или 30 мм. Какой вариант выбрать, зависит от толщины стен. Для бревен диаметром до 300 мм подойдут хлысты на 25 мм, а если планируется возвести более массивный сруб, тогда придется нарезать шканты из хлыстов толщиной 30 мм.

Если сравнить популярность нагелей из разных пород древесины, то безоговорочно лидирует береза. Это вполне логично, поскольку сосна недостаточно крепкая для нагелей, а бук и дуб стоят слишком дорого. Оптимальная влажность шкантов должна быть такая же, как у бревен/бруса. В этом случае усушка будет проходить одинаково. По сравнению с металлическими нагелями у деревянных есть пара преимуществ: они не ржавеют, обладают низкой теплопроводностью, а значит, не станут мостиками холода.

Металлический крепеж

Металл, безусловно, прочнее дерева, но для нагеля важна не только прочность, но и другие характеристики. В частности, большую роль играет гладкая поверхность. Некоторые строители соединяют венцы стальной арматурой толщиной 10-12 мм, загоняя ее кувалдами в предварительно просверленные узкие отверстия. В результате ребра арматуры препятствуют свободной усадке, и элементы стены подвисают на металле, что приводит к появлению щелей в стенах.

Если купить гладкие стальные шканты небольшого диаметра, то бревна при усадке их могут погнуть. Поэтому использования мощных гвоздей, как и арматуры, желательно избежать. Другое дело гладкие пруты толщиной от 20 мм или трубы диаметром 25-30 мм. Однако стоит такой крепеж дорого, да и работать с ним тяжелее, чем с деревом.

Также существует альтернативная технология, при которой вместо привычных нагелей используют резьбовые шпильки . Один конец метровой штанги с резьбой закрепляют в фундаменте, а на второй надевают венцы. В процессе сборки деревянных стен шпильки наращивают, для этого применяют муфты. Такая технология позволяет, затягивая гайки, плотно соединять венцы, подтягивать крепеж в процессе усадки. В основном такой способ монтажа применяют, когда сруб собирают из очень сухого профилированного бруса. В противном случае это, скорее всего, лишь усложнит работу.

Шпильки – удачное решение фиксации бревен, когда их нужно соединить торцами. Для этих целей в теле бревен делают пропилы и расширения под гайки. Более примитивное решение оформления соединения в зоне «перерубов» — П-образные скобы .

В качестве альтернативы деревянным нагелям могут использоваться винты-сухари и самонарезные металлические винты. Но поскольку винты-сухари не дают венцам уплотняться, их сфера применения ограничивается сухим клееным профилированным брусом, который практически не меняет свою геометрию со временем.

Для цельного бруса и оцилиндрованного бревна используют продвинутую модификацию самореза-глухаря, который имеет диаметр 1 см и длину 20, 24 или 28 см. Основное преимущество этого крепежа – наличие пружины. Все элементы узла покрыты слоем цинка для защиты от коррозии.

Благодаря пружине на венец оказывается давление до 150 кг/см в каждом месте, где установлен узел. При этом бревна или брусья жестко не фиксируются, такая технология не мешает равномерной усадке сруба. Пружина – удачное решение, объединяющее преимущества обычных нагелей и винтов/шпилек.

Стоит отметить, что узел Сила нередко используется при монтаже сруба не как альтернатива, а как дополнение деревянным нагелям. Если березовый шкант полностью справляется со своей задачей при соединении нижних и средних венцов, то верхние слабо нагруженные ярусы лучше стабилизировать пружинными винтами.

Нагель (шкант) в строительном деле обозначает крепеж в виде штыря, и служит он для предотвращения смещения элементов строительной конструкции, так как при изменении температуры и влажности древесина также меняет свои характеристики – разбухает, усыхает, деформируется. Конструктивно нагель деревянный изготавливается круглым или прямоугольным, длина метиза – 120-150 мм. Также в домах из дерева может применяться не только деревянный нагель, но и железный или пластиковый. Для панельных строительных объектов производятся нагели по бетону.

Разновидности и характеристики нагелей

Теперь, когда мы знаем, что такое нагеля, можно рассмотреть их параметры и классификацию. При применении деревянных нагелей в соединении бруса, балок, бревен или других элементов конструкции штыри удерживают от непропорционального изменения размеров соединяемые детали при усушке дерева. Вбитый в древесину нагель для бруса при приложении изгибающих, сдвигающих или прямых нагрузок проворачивается из-за смятия древесины, и изгибается, увеличивая площадь соприкосновения и сопротивление нагрузке.

Если древесина набирает влажность, то ее объем увеличивается, и в месте нахождения нагеля для бруса начинается обратный сдвиг, то есть, нагрузка на метиз уменьшается, и нагель вновь занимает первоначальную позицию. Поэтому именно для деревянных конструкций, более подверженных изменениям геометрии и физических характеристик, деревянные нагеля предпочтительнее других типов метизов.

Преимущества, которыми обладают деревянные нагели:

1. Шканты из дерева гораздо эффективнее выдерживают любые нагрузки, так как дерево – материал гибкий;
2. Так как и нагели для бруса, и сам брус сделаны из древесины, их параметры схожи, и при усушке, переувлажнении или механических нагрузках объем и размеры изменяются одинаково и одновременно, что помогает сохранить целостность конструкции;
3. При переувлажнении деревянный нагель расширяется, уплотняя и герметизируя соединение.

Недостатки: деревянный шкант служит намного меньше, чем металлический нагель, больших нагрузок выдержать не способен, поэтому использование таких метизов ограничено особенностями зданий и сооружений.

Металлические нагели сделаны из железного прута, но их увеличенная долговечность и прочность не являются основанием для более частого применения в строительстве деревянных домов. образует слишком прочное и неподвижное соединение, которое удерживает деревянные детали от необходимых минимальных сдвигов пир усадке, усушке или увлажнении.

Достоинства металлических нагелей в строительстве:

1. Фиксированный размер – это надежность удержания нагеля в заданном положении без выдавливания или проваливания;
2. При забивании железных метизов верхних слой древесины не способен деформироваться или коробиться;
3. На металлические нагеля проще крепить теплоизоляцию, использовать пружинную стяжку.

Недостатки: из-за высокого коэффициента теплопроводности железа в местах креплений часто появляются «мостики холода». При этом жесткое крепление помогает появлению и накоплению конденсата вокруг метизов, а резьбовая поверхность, разрушая при вкручивании древесину, облегчает впитывание влаги в деревянные элементы конструкции брусового сооружения.

Классификация нагелей

Деталь нагель что это такое? Конструктивно и как деталь, имеющая определенные формы и размеры, эти метизы подразделяются на несколько подгрупп.

По функциональной принадлежности:

1. Гладкий цилиндрический нагель – это круглый симметричный или асимметричный стержень из перечисленных выше материалов. В свою очередь, такие метизы подразделяются на:
   1. Гладкие цилиндрические изделия, которые вбиваются в заранее просверленные отверстия и соединяют элементы конструкции по длине. Для более плотного соединения диаметр нагеля и отверстия делается одинаковым. Кто хоть раз сверлил отверстия под шканты – знает, как важно соблюдать это условие. Из-за точности соблюдения диаметров лучше использовать дрель для сверления бруса под нагели со сверлом по дереву, а не по металлу – так внутренние края отверстия меньше разбиваются;
   2. Стяжной болт с гайкой тоже считается нагелем, и применяется для увеличения сил трения между элементами, что увеличивает несущую способность узла;
   3. Если диаметр отверстий при расчетах соединений оказывается ≤ 6 мм, то используют винтовые нагели. При вкручивании винт разрушает волокна древесины, поэтому такой способ соединения применяют в особых случаях;
   4. Металлические гвозди Ø ≤ 6 мм. Их не вкручивают, а забивают, что намного быстрее. При этом гвоздь раздвигает волокна, не разрушая их. При этом дерево вокруг образующегося отверстия уплотняется и может расколоться;
   5. Пластинчатыми нагелями соединяют сразу несколько бревен или балок по высоте. Длина пластины зависит от нагрузки.

По форме:

Основные геометрические формы нагелей: круглые и сложные (фигурные). Цилиндрические метизы на практике применяются чаще, особенно в деревянных объектах.

1. Круглый стержень обеспечивает надежное соединение;
2. Квадратный нагель имеет меньшую площадь контакта с элементом, поэтому деталь будет закреплена не жестко;
3. Шестиугольные нагели объединяют преимущества первых двух вариантов;
4. Метизы сложной конфигурации специального назначения.

Свойства и материалы нагелей

Деревянный шкант должен изготавливаться из более прочной древесины, чем соединяемые детали. Например, при соединении элементов из хвойных пород дерева нагели должны изготавливаться из дуба, березы, бука, ясеня, лиственницы, и т.д.

1. Согласно нормативам СНиП, при изготовлении деревянных нагелей можно пользоваться древесиной высшего или первого сорта, без сколов, трещин, сучков и отверстий от них, свилеватости и т.д. влажность такой древесины не должна быль более 12%;
2. Все метизы необходимо пропитывать антисептическими и антипиреновыми составами;
3. Геометрические размеры шкантов не устанавливаются точно – требования ГОСТ 30974-2002 определяют диаметр или сечение нагеля не более 1/6 от диаметра или сечения соединяемого изделия – бруса, балки, бревна. Например, при соединении бревен Ø ≤ 140 мм используют метизы Ø 20-25 мм, при Ø ≥ 140 мм – нагели Ø ≥ 30 мм;
4. По длине шканты могут быть произвольными, но строительная практика показала, что длина в среднем нагелей берется в диапазоне 120-150 мм для скрепления двух элементов. При соединении трех и более деталей длина метиза увеличивается соответственно.

Как крепить нагеля

Деревянные шканты в строительстве применяются редко – в основном для соединения деталей деревянного дома из бревен или бруса, поэтому схема и технология соединения зависит только от технологии укладки бревен или бруса. Как правильно монтировать нагель:

1. При соединении двух бревен отверстие под шкант в верхнем бревне делают сквозным, в нижнем – на половину диаметра;
2. Отверстие под нагель сверлят вертикально с таким расчетом, чтобы бревно или брус передвигались при насаживании на шкант. Располагаться отверстие должно строго точно по центру соединяемой Детали
3. Если шкант вставляется на углу, то от угла пир сверлении отверстия следует отступить на 30-40 см. Следующие по длине отверстия сверлятся через 150-200 см, располагать их необходимо в шахматном порядке;
4. По глубине отверстие должно быть больше длины метиза на 20-30 мм, чтобы при усадке бревен они не зависли на шкантах;
5. Нагель в отверстие забивают деревянной киянкой, поэтому диаметр отверстий и диаметр нагелей должен совпадать.

Для строительства дома из бруса используются специальные направляющие элементы из древесины или металла – нагели.

Нагель – это небольшой крепежный элемент, который может быть как круглым, так и квадратным по сечению. Используются при постройке сруба дома или бани при материале естественной влажности.

Так как сруб сохнет и дает усадку течение 12 месяцев и более, то с нагелями он не деформируется, и его не поведет.

Описание

Несмотря на то, что варианты крепежа бывают разными, нагели чаще выбирают из древесины. Для этого используют лес твердых пород, чаще березу.

Иногда в строительстве используются арматура или трубы, но дело в том, что металл слишком жесткий материал, и он не дает той естественной усадки, какое может дать нагель из дерева. Он позволяет больше гибкости для стен.

Кроме этого дерево не подвержено ржавчине, и даже при намокании не портится, а наоборот обеспечивает лучшее сцепление с соседним материалом.

Ни в коем случае нельзя использовать саморезы или гвозди. Они только ухудшат всю конструкцию

Нагель выполняют чуть короче отверстия, высверленного в брусьях, и несколько меньшего диаметра, чтобы усадка произошла ровнее.

Данная конструкция захватывает сразу два бруса и устанавливается по периметру в шахматном порядке.

Для чего они нужны

Крепеж позволяет закрепить венцы между собой точно по заданной траектории. Некоторые думают, что нагели стягивают между собой каркас дома, но это не так. Они дают возможность при сушке и усадке бруса удержать его в исходном состоянии, чтобы строение не повело.

Данный метод монтажа используют не только при строительстве домов, но и в том числе при изготовлении мебели.

С какими отрицательными последствиями позволяет бороться нагель:

• Усыхание и деформация.
• Расшатывание и смещение.

При установке крепежа строение остается стабильным и устойчивым даже через несколько десятков лет. Главное, сделать это правильно.

Виды и размеры нагелей

Нагели бывают круглого, квадратного и прямоугольного сечения. Естественно, что больше всего пользуются спросом круглые формы, ибо под квадрат очень сложно высверлить отверстие.

Виды:

• Из древесины.
• Металлические.

Металл – прочно, но затратно

Если предпочтение отдается металлу, то он может быть как полый внутри, так и из арматуры, но работать с таким материалом новичку сложно, можно повредить дорогостоящий брус. Поэтому все чаще предпочитают крепеж из дерева.

Кроме этого есть специальный пружинный узел «Сила», который также используется в качестве нагеля. Однако стоимость его довольно велика, и дом может обойтись в приличную сумму. (В среднем это 46 тысяч для дома размером 6х6)

Почему все-таки дерево

Готовый материал должен быть выполнен не из сырой древесины и лучше, если он будет пропитан специальным составом от гниения. В противном случае его придется досушивать. Работать с сырым материалом нельзя, он должен быть тверже и суше, чем брус.

Цены

Цены на данную продукцию зависят от диаметра крепежа. Много зависит от объема закупки, но в среднем:

• Нагель диаметром 25 мм до 500 штук обойдется по 16 рублей, а до 1000 штук по 11 рублей.
• Если диаметр выбран 30 мм, то цены соответственно будут 25 рублей за 500 штук и 18 рублей за 1000 штук.

При оптовой закупке цены снижаются до 30%, но это больше подходит для строительных компаний. В одной упаковке готовой продукции бывает от 30 до 50 штук нагелей.

Изготовление нагелей

• При необходимости их можно выточить самостоятельно на токарном станке из древесины высшего или первого сорта.
• Обратите внимание, чтобы она была без большого количества сучков и повреждений.
• Нельзя выполнять нагель из гигроскопичного материала.
• Диаметр данного стержня должен быть больше 2, 5 см.
• Длина может быть произвольной, от 1, 5 до 2 метров, в любом случае используется лишь часть продукта.

Пошаговое руководство по изготовлению из древесины

Для изготовления нагелей необходим токарный станок и резцы нужной конфигурации. После чего выбирается подходящий материал.

Процесс изготовления:

1. Подбирается заготовка нужного диаметра и размера.
2. Закрепляется в станок.
3. При помощи резца придается нужная округлая форма.
4. Необходимо постоянно проводить замеры штангенциркулем диаметра обтачиваемой заготовки, чтобы не снять лишнего материала.
5. Заготовка обрезается по длине и делается фаска.
6. Повторяем то же самое действие с другой деталью.

Можно сделать еще проще – распилить доску на пилораме на тонкие брусочки размером 25х25 мм. После чего для строительства применять квадратные нагели.

Как использовать нагеля при строительстве дома из бруса

• Нагель необходимо забивать не до конца, чтобы он не допустил трещины в брусе.
• Отверстия в верхнем венце под крепеж должно быть чуть шире, это не даст брусу провиснуть.
• Сам штырь должен входить в отверстие свободно, это необходимо для усадки дерева.
• Отверстия под них сверлятся перпендикулярно поверхности и расположены по оси бруса.
• Расстояние между креплениями штырей рассчитывается согласно документации по строительству.

Преимущества крепежа:

• Надежное сцепление и целостность конструкции.
• Возможность противостоять усадке, природным явлениям.
• Долгий срок службы дома.
• Минимизация щелей между брусом.

Как правильно устанавливать (сверление и крепеж)

Расчет количества крепежа осуществляется из принципа 2 метра между каждым последующим креплением.

Чтобы закрепить брус нагелями необходимо:

• Просверлить отверстие по диаметру крепежа на глубину в 1, 5 размера бруса.
• Нагель должен быть короче глубины на 30 или 40 мм, его забивают в данное отверстие на 10 мм. Расстояние в 30 мм в нижнем из двух брусе понадобится для возможной усадки, чтобы брус не завис.
• Забиваем в шахматном порядке, расстояние от 1 тысячи до 1, 5 мм.
• Отступ от проемов или чаш необходимо делать не менее 300 мм.
• Влажность крепежей лучше всего должна быть такой же, как и материал стен.

Преимущества и недостатки крепления бруса нагелями

У нагелей, как и у другого крепежа, есть свои преимущества и недостатки.

Из преимуществ можно отметить:

• Нагель не дает провисать венцам.
• Он не подвергается коррозии, как метал.
• Подходят больше для строительства жилого дома, чем для сруба на дачу.
• Лучше работают на изгиб, чем гвозди или арматура.

Однако есть и свои недостатки:

• Сборка сруба будет более медленной.
• Неправильная подборка сечения не обеспечит крепости конструкции, а большая может привести к разрушению бруса.
• Без должных навыков с нагелями работать трудно, сложно добиться совмещения крепежа с отверстием, необходима помощь 2-3-х людей.
• Очень много зависит от качества самой продукции, которая должна быть без сучков, иметь пропитку и быть не гигроскопичной.

С данным крепежом лучше всего работают профессионалы, мастерам одиночкам лучше использовать металл.

• Гвозди, саморезы и другой металл будет портить древесину изнутри, поэтому если есть возможность лучше использовать дерево. Иначе из-за различной теплопроводности материалов накапливается конденсат, и это ведет к появлению ржавчины на арматуре и гниению древесины. Не зря старинные корабли строились полностью из дерева, да и примеры зодчества говорят о том же. Храм в Кижах, построенный без единого гвоздя стоит уже много веков, и, тем не менее, все так же крепок.
• Не забывайте про шахматный порядок установки нагелей , для этого и нужен проект дома, чтобы рассчитать не только количество крепежа, но и места его монтажа.
• Чтобы не было зависаний бревен и всей конструкции дома, лучше не использовать металлические и квадратные деревянные нагели. Опытные мастера советуют использовать круглую крепежную конструкцию стандартного типа из березы. Это позволит добиться не только крепости, но и красоты постройки в целом.
• Кроме нагелей для равномерной усадки сруба можно использовать и такие конструкции как: винтовые домкраты и скользящее крепление стропил из металла.
• Влажность крепежей должна совпадать с влажностью бруса.
• Для снижения трения при забивании стержней профессионалы используют мыльный раствор.

Строительство дома самостоятельно довольно сложный и ответственный этап. Однако если не торопиться и выполнять все согласно рекомендациям, то можно вполне с этим справиться.

Если такая работа кажется слишком трудоемкой, тогда есть смысл обратиться к профессиональным строительным компаниям, специализирующихся на возведении . Они помогут возвести дом быстро и грамотно, а также смогут гарантировать, что он будет выполнен по всем необходимым нормам.

Нагелями называются вкладыши, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов и работающие в основном на изгиб. По форме нагели бывают цилиндрическими и пластинчатыми. К цилиндрическим нагелям относятся: болты, штыри, гвозди и винты. К пластинчатым нагелям относятся дубовые пластинки (закладываемые в гнездо) и стальные пластинки (закладные и забивные).

Область применения нагелей: болты и штыри - в стыках элементов для сплачивания составных сжатых элементов, в узловых соединениях; гвозди - для сплачивания составных сжатых элементов из досок, реже - в узловых соединениях; пластинчатые нагели - для сплачивания брусьев в составных балках; глухари и шурупы - в соединениях со стальными накладками.

В зависимости от вида деформации нагелей (относительно середины их длины) различают: симметричные соединения (рис. 59) и несимметричные (рис. 60). По числу плоскостей сдвига между соединяемыми элементами соединения делятся на односрезные, двухсрезные и многосрезные. Здесь понятие «срез» не относится к характеру работы и разрушения нагеля, а означает только место пересечения им плоскости сдвига.

Работа нагельного соединения

В правильно запроектированном нагельном соединении происходит смятие древесины гнезда (вязкость соединения) и изгиб нагеля (рис. 61, а), при жестком нагеле может произойти раскалывание древесины между гнездами (хрупкое разрушение) (рис. 61, б). Поэтому применять жесткие нагели не рекомендуется. Нагельные соединения отличаются плотностью. На рис. 62 показана работа различных видов односрезных нагельных соединений и схемы действия на них сдвигающих сил в виде распределенных напряжений смятия σ см, эпюр изгибающих моментов М и поперечных сил Q. Нагельные соединения (безраспорные) - Т 1 е 1 = Т 2 е 2 .

Соединения на цилиндрических нагелях. Стальные цилиндрические нагели изготовляются диаметром 12...24 мм с градацией через 2 мм, дубовые - диаметром 12...30 мм с градацией через 4 мм (вытачиваются из брусков). Нагели вставляются в отверстия равного с ними диаметра.

Нагели и болты могут выполняться также из других материалов. Металлические нагели неприемлемы при работе конструкций в химически агрессивной среде и для этих условий нагели изготовляются полностью деревянными или деревопластмассовыми, например, из ориентированного прессматериала АГ-4С и из ДСП-Б. Из этих материалов прессованием изготовляются болты, нагели, гайки и шайбы.

Винты и шурупы диаметром до 10 мм и глухари диаметром до 20 мм завинчиваются в предварительно рассверленные сверлом меньшего диаметра отверстия.

Гвозди диаметром до 6 мм забиваются в цельную древесину; при большем диаметре гвоздей предварительно просверливаются гнезда сверлом меньшего диаметра (нерекомендуемое соединение).

Расчет соединения . Ввиду плотности нагельного соединения, деформации нагеля и древесины тесно связаны между собой. Поэтому несущая способность нагельного соединения определяется тем видом сопротивления (т. е. изгибом нагеля или смятием древесины стенок гнезда), который раньше достигает предельного состояния и находится для одного среза нагеля по формулам:

По смятию гнезда

по изгибу нагеля
В этих формулах с и а - толщины соединяемых элементов, k - коэффициенты, принимаемые по табл. 11. За расчетную несущую способность на один срез принимается минимальная из полученных величин.

По формулам (65) и (66) рассчитываются соединения, работающие вдоль волокон. В тех случаях, когда передаваемое нагелем усилие направлено под углом а к волокнам элементов, расчетная несущая способность находится по указанным формулам с умножением на коэффициент k α (табл. 12) при расчете по смятию древесины гнезда и на √k α при расчете по изгибу нагеля. Угол принимается равным большему из углов смятия нагелем элементов, прилегающих к рассматриваемому шву.

В соединении на нагелях из пластмасс кроме смятия древесины гнезда и изгиба нагеля может произойти срез нагеля. Несущая способность нагеля на один срез при этом виде сопротивления находится по формуле
где R cp - расчетное сопротивление материала нагеля срезу.

За расчетную несущую способность нагеля на один срез в этом случае принимается минимальное значение, получаемое по формулам (65), (66) и (67).

При проектировании соединений элементов, работающих при повышенной влажности или температуре, при проверке соединений на воздействие только постоянной и временной длительной нагрузок или рассчитываемых на воздействие кратковременных нагрузок, несущую способность на один срез следует определять по формулам (65)...(67) с умножением на соответствующие поправочные коэффициенты по табл. 1, 2, 3, 4 при расчете из условия смятия древесины и на корень квадратный из их коэффициентов при расчете из условия изгиба нагеля.

Число нагелей в соединении определяется по формуле

где N - расчетное усилие в соединении;
Т мин - расчетная несущая способность одного среза;
n ср - число срезов нагеля.

Конструирование соединения . Нагели в соединении размещаются с учетом предотвращения разрушения древесины от раскалывания в результате недопустимого ослабления соединяемых элементов. Нормативные расстояния между рядами нагелей s 2 , между нагелями в ряду s 1 зависят от типа нагеля, от толщины соединяемого пакета и от способа расстановки (рис. 63 и табл. 13). Чем толще пакет, тем больше опасность искажения правильной разбивки нагелей на обратной стороне пакета (из-за увода сверла при сверлении). Поэтому в толстых пакетах при b>10d, принимаются увеличенные расстояния между нагелями.

Нагели следует размещать, как правило, по двум, реже - четырем продольным рядам. Размещение нагелей по одному или трем продольным рядам не допускается, чтобы избежать совпадений среднего ряда с сердцевинной плоскостью элемента, где появляется усушечная трещина.

Размещение нагелей в шахматном порядке не рекомендуется. Трудоемкий процесс разметки облегчает применение шаблонов. Рассверливание отверстий электросверлами с направляющей рамой также облегчает работу и повышает качество отверстий. Рассверливание ведется через весь пакет досок, временно соединяемых струбцинами или гвоздями.

Забивают нагели в отверстия равного диаметра легкими ударами молотка. Забивка нагелей в отверстия меньшего диаметра может вызвать раскалывание древесины по рядам отверстий.

В нагельных соединениях должны быть поставлены стяжные болты: в растянутых стыках с деревянными накладками в размере 25...40% от общего числа нагелей; в растянутых стыках со стальными накладками в размере 50% от общего числа нагелей; в узловых соединениях ставят не менее одного стяжного болта в центре узла.

Соединяемые элементы проверяются на прочность с учетом ослабления отверстиями.

Применение нагельных соединений с тонкими прокладками, стальными или пластмассовыми накладками (рис. 59, б, г и рис. 60, г) допустимо, если нагели в отверстия поставлены плотно. Это достигается сквозным просверливанием пакета. Прокладки и накладки проверяются на растяжение по ослабленному сечению, на продольный изгиб, на смятие стенок отверстий по формулам:

здесь N - расчетное усилие в прокладке или одной накладке;
F нт - расчетная площадь ослабленного отверстиями сечения;
F бр - площадь брутто сечения накладки;
φ - коэффициент продольного изгиба при гибкости накладки, определенной на расчетной длине между точками закрепления;
d - диаметр отверстия;
δ н - толщина накладки (прокладки);
n н - число отверстий;
R p , R c , R см - расчетные сопротивления материала накладок (прокладки) растяжению, сжатию, смятию.

Гвоздевые соединения

Нормальной толщиной пробиваемого элемента следует считать с = 10 гв, при которой s 1 ≥15d гв, минимальной толщиной является с = 4d гв, при которой s 1 = 25d гв. Для промежуточных значений с наименьшее расстояние s 1 определяется по интерполяции. Для элементов, не пробиваемых гвоздем насквозь, независимо от их толщины, принимается s 1 ≥15d гв. Расстояние вдоль волокон от гвоздя до торца элемента во всех случаях должно быть не менее 15d гв. При расстановке гвоздей косыми рядами в шахматном порядке расстояние s 2 может быть уменьшено до 3d гв.

Встречная забивка гвоздей с противоположных сторон пакета допускается лишь в том случае, когда их концы заглубляются в средний элемент пакета не более чем на 2/3 его толщины.

Забивка гвоздей в древесину твердых лиственных пород и в лиственницу не допускается из-за опасности появления трещин.

Расстояние между гвоздями вдоль волокон древесины в элементах, выполненных из осины, ольхи и тополя, следует увеличивать до 50% по сравнению с указанными выше.

Нагели из круглой стали в соединениях с листовыми шарнирами

Соединения с листовыми шарнирами применяются в основном для крепления массивных растянутых элементов в узлах и стыках (рис. 64).

Стальная полоса к элементу крепится болтами и штырями. Число болтов должно составлять 25...50% от общего числа нагелей. Для обеспечения необходимой плотности соединения сверление отверстий для нагелей производится сверлом для металла через древесину и стальную полосу, заранее вставленную в прорезь деревянного элемента.

В соединениях с листовыми шарнирами применяются двухсрезные симметричные нагели. Несущая способность одного среза нагеля, кН, определяется по формуле

где d - диаметр нагеля, см;
α = h/2d - коэффициент, равный отношению половины толщины соединяемого элемента к диаметру нагеля d.

Несущая способность одного двухсрезного нагеля Т н = 2T 1 .

Для обеспечения равнопрочности нагеля по смятию и изгибу значения коэффициента α рекомендуется принимать в пределах 4...5. Размеры поперечного сечения полосы определяются из условия прочности ее на разрыв по ослабленному нагелями сечению.

Размещают нагели в соединениях с листовым шарниром по общим правилам размещения нагелей из круглой стали, причем расстояния между нагелями вдоль волокон и от крайнего нагеля до торца элемента принимаются s 1 ≥7,5d.

Бетон за счет высокой прочности и долговечности является одним из лучших материалов для стен, перегородок и перекрытий. Однако некоторые недостатки у него есть. Например, неудобство монтажа на таких ограждающих конструкциях каких-либо навесных деталей – люстр, полок или обычного карниза.

Помочь решить эту проблему поможет специальное крепежное изделие, называемое нагель по бетону. Недорогие по цене и несложные в монтаже эти предметы позволят вам сэкономить множество времени, потраченного при попытках применения других способов крепления к бетону.

Особенности и назначение

Шурупы или нагели по бетону представляют собой стержни, имеющие переменную резьбу и острые наконечники. Как правило, изделие снабжено потайной головкой c внутренними насечками, для работы с которой понадобится специальная бита, выполненная в виде шестиконечной звезды. Насечки же позволяют шурупам держаться на основании еще плотнее.

В основном нагели предназначены для того, чтобы крепить различные конструкции к таким основаниям, как бетон. Среди них – шкафчики, рамы, дверные косяки, отопительные радиаторы и различные коммуникации. Впрочем, тот же крепеж подойдет и для кирпича (полнотелого или пустотелого). А надежность крепления при помощи изделия объясняется неравномерностью его резьбы, надежно фиксирующей шуруп-нагель в любой подходящей поверхности, в том числе и бетонной.

Классификация нагелей

Основная классификация, согласно которой отличают различные виды нагелей, зависит от формы их головки. Есть еще несколько вариантов разделения изделий, хотя все они имеют меньшее значение при монтаже навесных изделий – тип покрытия крепежа, размеры и цена.

По форме головки нагели по бетону бывают:

• потайными, т.е. коническими и имеющими крестообразные шлицы;
• прямоугольными или в виде крюка (петли), иногда округлого типа;
• шестигранными с внутренней резьбой и крестообразной шлицей, предназначенными под накидные и рожковые ключи;
• в виде шпильки, имеющей резьбовой сгон для гайки.

От формы головок в какой-то степени зависят и особенности их монтажа. Так, например, нагель, заканчивающийся крюком или шпилькой, допускается устанавливать только в заранее рассверленные отверстия с установленным дюбелем. Остальные варианты разрешается вкручивать без предварительного сверления.

Для шурупов, имеющих потайную или шестигранную головку, подготовка посадочных отверстий не требуется, хотя такое бывает возможным не для каждого бетона.

Тип покрытия

По типу покрытия нагели могут быть:

• оцинкованными;
• омедненными;
• зачерненными.

Выбор типа покрытия нагеля по бетону зависит от того, как им будут пользоваться. Первый вариант имеет серебристый цвет и подходит для монтажа в любых местах как снаружи, так и внутри. Омедненные шурупы используют для выполнения только внутренних работ. А зачерненный нагель подходит для условий с невысоким уровнем влажности и, естественно, не может устанавливаться ни на улице, ни в подвалах.

Несмотря на то, что каждый шуруп-нагель имеет переменную резьбу (отличаясь этим от остальных вариантов крепежа) и одинаковый диаметр 7.5 мм, существуют отличия в длине изделий.

Она варьируется от 70 до 200 мм (72–202 мм с учетом размеров головки) с шагом в 20 мм, кроме 30-миллиметрового промежутка между 150 и 180 мм. От длины зависит время закручивания шурупа в стену, и, соответственно, прочность смонтированного на нем изделия.

Стоимость материалов

Стоимость нагелей по бетону зависит в основном от их длины и параметров покрытия. Например, омедненные изделия обойдутся дороже зачерненных, а за 150-миллиметровые придется заплатить больше, чем за 70-миллиметровые. В любом случае приобретение шурупов не нанесет особого ущерба вашему бюджету, так как стоит нагель недорого, а для строительных работ этих изделий обычно нужно немного.

Основных стадий установки нагелей всего три. Это – подготовительные работы, расчет количества и размеров изделия и непосредственно монтаж.

Для каждой из них следует знать некоторые особенности.

Подготовительные работы

Устанавливая шуруп-нагель, не получится обойтись без сверления дополнительных отверстий. Диаметры таких проходов в бетоне должны быть меньшими по сравнению с резьбовой зоной крепежного изделия примерно на 15–20 процентов. После того, как отверстия просверлены, их обязательно следует прочистить от пыли.

Расчеты размеров и количества

Размеры нагелей по бетону чаще всего выбираются исходя из той нагрузки, которую им необходимо выдержать. Например, вес в 100 кг потребует установки саморезов длиной около 150 мм. А маленькую полку весом до 10 кг легко удержат и небольшие нагели, длина которых не превышает 70 миллиметров. Не стоит вешать новую конструкцию на нагели, предназначенные для подвешивания более легкого предмета.

Определение количества нагелей проводится по расстоянию между ними. Обычно его принимают равным 70–100 мм в каждом из направлений. То есть, например, для шкафчика размером 60×90 мм понадобится установка по углам 4 шурупов, а для конструкции со сторонами 120×150 мм – уже восемь штук.

Монтаж

В отверстие, предназначенное для установки нагеля по бетону, вставляется дюбель соответствующего размера. Материалом его изготовления может быть и пластмасса, и древесина, а главной характеристикой – возможность выдержать крепеж и надежное закрепление в перекрытии или стене. Для вкручивания следует пользоваться специальной отверткой, параметры которой зависят от формы головки нагеля.

Правильное вкручивание самореза позволит избежать его обламывания. Поэтому делать это следует аккуратно, не перетягивая. Также стоит избегать и слишком быстрого вкручивания, которое приводит к перегреву головки шурупа и ее разрушению.