Диаметр сверла идеально соответствует диаметру деревянного нагеля. Перед тем как сделать первое отверстие в бревне, необходимо отступить от его конца на расстояние 20-30 см, чтобы обеспечить правильное соединение и прочность конструкции.
Чем крепить брус: гвозди или нагели?
При строительстве дома из бруса одним из наиболее значимых вопросов становится выбор метода крепления венцов. Этот выбор крайне важен, так как он напрямую сказывается на прочности и надежности будущего жилища, а также на сроке его службы. Обычно выбор сводится к сравнению двух популярных вариантов — гвоздей и круглых деревянных нагелей. Эти два типа крепежа имеют совершенно различные материалы, что приводит к различиям в их свойствах. Давайте подробнее рассмотрим оба варианта, выясним их преимущества и недостатки, и определим, какой из них является более подходящим.
Деревянный нагель — это обработанная палочка, изготовленная из древесины твердых пород. Как правило, он имеет круглое сечение с диаметром от 22 до 25 мм и длиной около 250 мм. Диаметр и длина нагеля подбирается в зависимости от размера используемого бруса, чтобы обеспечить надежное соединение. Порода древесины, из которой изготовлены нагели, существенно влияет на их прочность, долговечность и стоимость, при этом береза является предпочтительным вариантом из-за сбалансированных характеристик.
Процесс установки деревянных нагелей включает несколько этапов. Сначала, после укладки нового венца, необходимо просверлить отверстие в брусе, которое должно быть слегка больше по диаметру и длине, чем диаметр используемого нагеля. Затем, с помощью деревянного или резинового молотка, нагель забивается в отверстие, проходя через верхний венец и соединяясь со следующим снизу. Установку нагелей следует производить в ключевых точках всех венцов, таких как углы и места, где располагаются дверные и оконные проемы.
Теперь рассмотрим преимущества и недостатки деревянных нагелей на основе указанных ранее критериев:
- Стоимость. Деревянные нагели имеют более высокую цену по сравнению с гвоздями, что немного увеличивает общую стоимость строительства.
- Сложность установки. Для каждого нагеля требуется заранее просверлить отверстие, и их установка требует определенных усилий, так как нагели вставляются с небольшим натяжением.
- Время на монтаж. Опытные специалисты установили, что установка одного нагеля занимает в среднем на две минуты дольше, чем установка одного гвоздя. При условии строительства стандартного сруба размером 6×9 м, эта разница во времени может составлять около двух рабочих дней.
- Прочность соединения. При сравнении двух заглублений, соединенных с помощью нагеля и гвоздя, можно заметить, что два образца профилированного бруса, соединенные нагелями, не разорвутся при приложении усилия. В то же время соединение на гвоздях может легко поддаться разрушению.
- Поведение сруба при усадке. При усохании древесины и уменьшении ее объема, нагель просто задвигается в заранее подготовленное отверстие, что предотвращает повреждение конструкции.
- Удобство при отделке. Наличие деревянных нагелей в стенах не создает никаких препятствий для последующего сверления, установки саморезов, забивания гвоздей или проведения штробления.
- Долговечность. Нагели из дерева служат наряду с самим срубом, обеспечивая долгий срок эксплуатации.
В итоге для перечисленных критериев деревянные нагели имеют три условных недостатка — это цена, сложность и время на монтаж.
Из истории нагеля
Не всегда русские строители использовали термин «нагель», в прошлом такие деревянные соединения назывались «куксами». Как правило, одна из сторон кукса была выполнена с продольным или винтовым рифлением, что обеспечивало более надежное соединение. Эти элементы часто использовались как дополнительная вязка и закреплялись на столярный клей, что защищало шип от выворачивания. Соединения устанавливали на уровне 2/5 ширины бруска и в центре бруска с шипом. Ранее нагели часто использовали для соединения импостов деревянных оконных рам, вместо металлических уголков применяли нагели в углах рам. Они устанавливали их плотно и с натягом, а концы не утапливали, а выравнивали по плоскости с помощью стамески или рубанка. Это позволяло сделать место соединения менее заметным.
Металлические гвозди: плюсы и минусы
Множество профессиональных строителей высказывают мнение, что использование металлических гвоздей при монтаже сруба оказывает негативное влияние на качество сооружения. Главные аргументы в пользу такого мнения заключаются в наличии очевидных недостатков данного вида крепежа. Однако, зачастую не учитывается важный факт: при правильном выборе и грамотном использовании гвоздей возможно минимизировать, а в некоторых случаях и полностью устранить эти проблемы. Например:
- Подверженность коррозии. Эту проблему можно решить, используя гвозди с оцинкованным покрытием или из нержавеющей стали, хоть это и потребует большего финансового вложения;
- Жесткость фиксации, что может приводить к образованию трещин и деформациям в процессе усадки. Негативное влияние можно снизить правильным расположением забиваемых гвоздей и их утапливанием на 3-5 мм в материал, что убережет от зависания венцов при усыхании древесины;
- Риск повреждения бруса при забивке гвоздей. Чтобы избежать этого, гвозди вставляются в предварительно просверленные отверстия с меньшим диаметром. Также длина отверстий должна превышать длину самих гвоздей для предотвращения деформации материала.
При обсуждении недостатков использования гвоздей и методов их устранения важно не забывать о очевидных преимуществах данного вида крепежа. Преимущества заключаются в скорости монтажа и минимальном количестве трудозатрат, что ведет к снижению общей стоимости работ.
Что это такое и зачем нужны?
Данный тип крепежа находит применение почти во всех сферах строительства. Это стало возможным благодаря его уникальным свойствам, которые оказались крайне полезными в данной области.
Нагель представляет собой вид штыревого крепления, который защищает конструкции от негативных деформаций, возникающих под воздействием нагрузок, таких как изгибающее давление и смещения. Этот крепеж используется для соединения в конструкциях, выполненных из различных материалов — будь то древесина или бетонные блоки, из которых возводятся стены зданий.
Нагельное крепление является своеобразным гвоздем, который может выполняться как в форме металлического самореза, так и в форме деревянного стержня без резьбы, шляпки и заточенного конца.
Из-за существования множества разновидностей нагелей, их характеристики могут значительно различаться. Каждому материалу штырей соответствуют определенные свойства, которые необходимо учитывать при выполнении любых работ. При строительстве домов из бруса часто применяются деревянные нагели, так как они отлично выполняют свою роль в соединении деталей.
Если требуется выполнять монтаж бетонных конструкций, нагели также пригодятся. Они становятся особенно необходимыми, когда другие варианты крепления не могут быть реализованы — например, если стандартный шуруп не вкручивается в слишком твердый бетон.
Чем отличаются от шканта?
Для различных типов крепежа предъявляются разные требования. Таким образом, не для каждой конструкции подойдет один вид крепежа. Среди прочих типов крепления используются шканты. Рассмотрим, что это такое и в чем их отличие от нагелевых соединений.
Шканты также используются для сборки различных конструкций, включая мебель и срубовые деревянные сооружения. Нагели могут иметь большую длину и не имеют заостренных концов. Несмотря на некоторые различия в конструкции и размерах нагелей и шкантов, оба они эффективно выполняют задачу соединения необходимых частей.
При применении шкантов обеспечивается максимальный контакт между штырем и материалом, что исключает возможность движения крепежного элемента в конструкции: диаметр отверстия под шкант равен или меньше диаметра самого штыря. При установке нагелей отверстия изготавливаются с большим диаметром, чем сам нагель.
Материалы
Чаще всего строители используют деревянные нагели, реже встречается металлический крепеж. Наиболее редким вариантом является крепеж из конструкционных стеклопластиков.
Сооружение дома из бруса на деревянных нагелях стало одной из наиболее распространенных практик.
Ценность деревянного крепежа в деревянном домостроении объясняется следующими факторами: древесина обладает неоднородной внутренней структурой. При усушке дерево может деформироваться, что приводит к смещению венцов. Если используется деревянный нагель, такое смещение становится невозможным, так как нагель будет изменять свои размеры вместе с брусом.
При изменении влажности стен сруба нагель, как и сам сруб, либо усыхает, либо расширяется, что положительно сказывается на герметичности всей конструкции. В нашем климате, в котором часто наблюдаются дожди и снег, это особенно актуально.
Таким образом, главный плюс деревянных нагелей заключается в гибкости, способности адаптироваться к сложным условиям и проявлять лучшие эксплуатационные характеристики в таких ситуациях.
Металлический крепеж, хотя и встречается реже в деревянном строительстве, все же используется, но обладает отсутствием той же гибкости.
Однако у металлических метизов есть свои значительные преимущества:
- Исключены риски коробления верхнего слоя древесины.
- Максимальная эффективность при сочетании с пружинными стяжками. Пример — Пружинный узел Сила и его аналоги.
При этом стоит учитывать, что неизменность размеров металлических крепежей создает риск выхода крепежа из отверстий при высыхании древесины. При использовании металлических метизов необходимо предусматривать запас по высоте (потай).
Специалисты также отмечают, что именно с использованием металлического крепежа проще всего работать, когда используются теплоизоляционные материалы в процессе возведения деревянного дома. Однако стоит отметить, что у самого металла (как материала) высокая теплопроводность. Разница в теплоемкости между древесиной и металлом значительна. Это может привести к образованию мостиков холода и конденсата. Если древесина была обработана специальными средствами, это не создаст проблем, но в противном случае может начаться гниение.
Что касается применения крепежа из конструкционных стеклопластиков, то такие изделия чаще всего используются в мебельном производстве и для монтажа окон и дверей. В этой области они находят применение в основном при работе с легкими элементами.
Разновидности
Крепежные изделия производятся в различных формах:
- Цилиндрические. Это наиболее распространенный вариант, который используется в строительстве в различных технологиях.
- Квадратные. Применяются тогда, когда важно минимизировать площадь соприкосновения с отверстием. Чаще всего квадратные нагели применяются при возведении срубов из лафета.
- Шестиугольные. Используются в столярном деле, но порой создание отверстий для подобных крепежей просто невозможно.
Деревянные крепежные изделия могут быть изготовлены из различных пород древесины. Самыми качественными считаются крепежи из дуба, лиственницы и бука, которые не требуют дополнительных защитных средств. Более доступные по стоимости — из березы.
Нагели из дерева
Наиболее прочной древесиной, которая способна противостоять движению бруса, является дуб. Именно из него чаще всего изготавливают нагели. Его свойства сохраняются на протяжении длительного времени и помогают поддерживать ровность стен.
На деревянные нагели, как и на сам брус, влияют различные внешние факторы. Они также могут разбухнуть от высокой влажности или усохнуть от солнечного света. Нагель из дерева является неотъемлемой частью системы соединения брусьев. Его гладкость обеспечивает правильное скольжение брусьев, что предотвращает образование зазоров в стенах при усадке.
Деревянные нагели легко проходят в подготовленные отверстия, благодаря небольшому весу, и их просто установить. Их производят на токарных станках, и на строительные площадки поступают уже готовые изделия. Толщина нагелей не должна быть меньше 2.5 см, а материал должен быть качественно обработан — отсутствие сучков, остатков коры и неровностей является обязательным условием. Нагели также должны находиться в состоянии естественной влажности и, как и брус, должны пройти усадку.
Установка нагелей из дерева
При установке нагель должен свободно входить в подготовленное отверстие, чтобы брусья могли должным образом двигаться. Забивать нагель с чрезмерным усилием нельзя, так как это может привести к повреждению как нагеля, так и бруса. Для облегчения задачи нагель можно предварительно обработать специальными средствами.
Расположение нагелей рассчитывается с учетом нескольких параметров: габаритов брусьев, их влажности и так далее. Нагели располагаются по шахматной схеме, что обеспечивает объединение каждого венца с соседним в нескольких точках. Расположение нагелей в одной линии не будет правильным, так как это приведет к образованию зазоров в местах соединения.
Нагели из дуба стоят довольно дорого, поэтому их часто заменяют нагелями из других твердых пород деревьев. Обычно деревянные нагели более высокие по стоимости, чем металлические, однако это компенсируется отсутствием недостатков, присущих метизам.
Нагель деревянный
В процессе строительства домов отдается предпочтение деревянному нагелю, так как он наиболее близок к материалу стен и ведет себя соответственно. В отличие от металлических нагелей, деревянные нагели не подвержены ржавлению и не способствуют образованию конденсата при перепадах температуры, что, в свою очередь, снижает риск гниения в деревянной стене.
Важно отметить: Уважающий себя, а также своих клиентов, подрядчик при строительстве сруба из бревна и бруса не будет применять металлические нагели. Поэтому в дальнейшей части статьи под термином «нагель» будет подразумеваться исключительно деревянный нагель.
Виды деревянных нагелей
При производстве нагелей в промышленных условиях используют твердые породы деревьев: береза, бук, дуб и лиственницу, так как они обладают высокой упругостью. Наибольшее распространение получил березовый нагель, так как он имеет более низкую стоимость, но при этом его прочности вполне достаточно, особенно если правильно рассчитать количество и диаметр нагелей для определенной нагрузки.
Цилиндрический березовый нагель.
Деревянные нагели также различаются по форме сечения. Наиболее распространены нагели с круглым сечением, или цилиндрические нагели. Их легко производить, так как они просто вытачиваются на станках, что облегчает создание посадочных отверстий.
Кроме цилиндрических нагелей, существуют также нагели с квадратной, прямоугольной, треугольной и шестигранной формами, каждая из которых имеет свое определенное место применения. Создание отверстий такой формы большой глубины может быть сложным или даже невозможным, поэтому они, как правило, используются в столярных работах, а не в деревянном строительстве.
Применение нагелей в деревянном домостроении
Следует отметить, что в строительстве домов из массивного дерева нагели могут использоваться в различных случаях. Перечислим три основных направления, хотя список может быть гораздо шире.
1. Скрепление венцов бревен и брусьев при возведении домов или бань по срубовой усадочной технологии.
2. Использование нагелей в безусадочных деревянных технологиях. Чаще всего это произошло при соединениях торцевых частей с пластью, как в случае шканта. Например, нагели используются в фахтверке для соединения горизонтальных и вертикальных элементов каркасной конструкции, хотя чаще встречаются монолитные шипы в одном из элементов.
3. Нагели применяются в крупных отдельных изделиях. Например, в лестницах, где ступени, выполненные из плах, также могут крепиться с использованием нагелей.
Наибольшее количество споров и дискуссий касается применения нагелей при строительстве срубов и усадочной технологии.
Сборка сруба на нагеля
Существует немало вопросов о необходимости использования нагелей в срубах — быть или не быть? Этот вопрос действительно интересен и зачастую вызывает жаркие дискуссии! С одной стороны, существуют здания, простоявшие более ста лет, которые были построены с использованием березовых или сосновых нагелей, однако есть и здания аналогичного возраста, где нагелей нет. С другой стороны, в современном строительстве одни утверждают, что использование нагелей обязательно, тогда как другие настойчиво отрицают их необходимость.
Интересно, но почти нет статей, посвященных установке нагелей в срубе из бревна. Вся информация в основном касается использования нагелей при работе с брусом. Почему так? Это связано с особенностями соединений, используемых для этих различных материалов, а также с самими характеристиками этих материалов.
Рубленое бревно
При обработке рубленого бревна снимается только кора, и то не полностью (часть луба может остаться после обработки). Результатом является то, что верхние слои древесины остаются невредимыми. При правильном подборе и укладке бревен в сруб риски их кручения вокруг оси минимальны, а вероятность увеличивается в верхней части сруба, где вес бревна меньше.
Межвенцовые пазы и чаши, особенно в канадской рубке, снижают вероятность изгибания и кручения бревна. Слабыми местами остаются только места стыковки между бревнами и выпилы в проемах для дверей и окон, где менее устойчивы только межвенцовые пазы, так как не установлена обсадная коробка. Именно поэтому раньше проемы могли либо не выпиливать заранее, либо сразу устанавливать обсадную коробку, учитывая процессы усадки сруба. Смещение, при условии, что стена была установлена вертикально, практически невозможно.
Калиброванное или оцилиндрованное бревно
Бревно производится на специализированных станках двумя принципиально разными технологиями. В процессе используются проходные станки, где бревно продвигается через роторную головку, что приводит к созданию оцилиндрованного бревна, которое сохраняет кривизну исходного материала. Или на станках позиционного раздела, на которых вращается само бревно, что приводит к получению ровного цилиндра, в котором заболонь снята неравномерно.
В результате в первом случае уже изначально присутствует кривизна, которая может увеличиться при высыхании, а во втором случае имеется высокая вероятность деформации из-за различных сил, действующих на материал. Например, кручение одного единственного бревна может вызвать поднятие угла и образование зазора до 1-2 см.
Чаши и межвенцовые пазы также способствуют сопротивлению кручению и смещению, но их воздействие на деформацию бревна гораздо существеннее.
Строганый и нестроганый брус
Самый доступный по цене вариант дома из массива дерева — это нестроганный брус, который получен сразу после распиловки. В этом случае у бруса срезаны окружности, которые, по своей сути, выполняют роль ребер жесткости. В результате, склонность к кручению и деформации у такого бруса значительно высока. Строганый брус отличается лишь дополнительной обработкой лицевых сторон.
Если дом или баня из строганного бруса собирается в чашу, такая конструкция может частично противодействовать кручению, но учитывая большую длину бруса, его общий вес, который меньше, чем у бревна, становится решающим.
Тем не менее, в подавляющем большинстве случаев строения из этого материала собираются не в чашу, а встык, в шпонку или с использованием коренного шипа (теплый угол). В таких случаях кручению бревна препятствуют только верхние ряды, а изгибанию по горизонтали и смещению ничего не противостоит.
Профилированный брус
Ситуация, описанная выше, также актуальна для профилированного бруса, за исключением вероятности изгибания. Этот вид деформации контролируется профилированными пазами. Тем не менее, если кручение выведет брус из пазов, это может привести к возникновению и изгибания.
