Нагель деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения

 30 июня 2020     нагель, нагель деревянный, березовый нагель

Рубленный дом Киров

Нагель деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения

В русском деревянном зодчестве закрепилось большое количество иностранных слов. Они так крепко вошли в обиход, что начали менять свое начальное значение. Одним из таких слов является «нагель». Разберемся: «Что такое – нагель?»

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 нагеля

Сращивание бревна в чаше с помощью железной скобы

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

Для изготовления нагелей в промышленных условиях применяются твердые породы деревьев: береза, бук, дуб, лиственница, так как они обладают большей упругостью. Наиболее популярен березовый нагель, потому что он дешевле, но его прочности достаточно, тем более, что суммарная нагрузка на нагели должна рассчитываться и корректироваться количеством и диаметром.

Цилиндрический березовый нагель

Цилиндрический березовый нагель

Размеры нагелей

Размеры нагелей

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

С поверхности снята только кора, да и та, как правило, не полностью (часть луба остается при обработке скобелем). В результате верхние слои самой древесины не повреждены. Если бревно подобрано и уложено в сруб правильно, то риски его кручения вокруг оси минимальны. и возрастают к верху сруба, где его вес меньше.

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 бруса при кручении

Деформация профилированного 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:
  • если ширина меньше 140 мм, то применяется нагель с диаметрами от 20 до 25 мм,
  • если ширина равна или больше 140 мм, то используется нагель с диаметром 30 мм.

Диаметр отверстия должен быть равен диаметру нагеля, но с учетом допустимых отклонений:

  • для диаметра шканта -0,5 мм
  • для диаметра отверстия -+0,5 мм

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

Ситуация обязательной установки нагеля согласно ГОСТ 300974-2002

Исправление кривизны бруса за счет установки нагелей

Исправление кривизны бруса за счет установки нагелей

О сухой древесине нагеля говорится и в СП 64.13330.2017 (замена СНиП II-25-80 Деревянные конструкции). Так в этих правилах сказано, что древесина нагелей должна быть прямослойной, без сучков и пороков, а влажность не должна превышать 12%. Дополнительно нагеля из малостойких к загниванию пород (бук, береза) должны обрабатываться антисептиком.

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

  1. Применяется нагель с влажностью ниже на 2-3% стенового материала.
  2. Диаметр нагеля для стенового материала до 140 мм 20 – 25 мм, 140 и более – 30 мм.
  3. Отверстие делается сверху по центру строго вертикально, чтобы не препятствовать усадке
  4. Диаметр отверстия равен или на 1 мм больше диаметра нагеля (должен входить без видимых затруднений, только цилиндрической формы).
  5. Длина нагеля примерно равна 1,5 диаметра бревна или толщины бруса (при установке на один срез, то есть в двух венцах).
  6. Глубина сверления на 5 см. больше длины нагеля.
  7. При забивании нагель утапливается на 2-3 до 5 см от поверхности бревна.
Установка нагелей в срубе

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.

  1. Брус с соединением встык, в шпонку, в коренной шип соединяется нагелем непосредственно в центре углового и Т-образного соединения. Этот случай крепления обязателен!
  2. Брус или бревно сращиваемые в чаше фиксируются нагелем в 30 см от стыка. Этот случай в ГОСТ прямо не оговорен, но по принципу он схож с коренным шипом, поэтому крайне желательно нагель установить.
  3. Свободные концы оконных и дверных проемов из бруса и бревна, не зафиксированные обсадной коробкой также обязательно скрепить нагелями на расстоянии 15 – 20 см от края проема.
  4. Обязательно устанавливать нагеля в межоконных простенках и фронтонах без перерубов.
  5. В остальных частях по длине венца нагеля могут устанавливать по желанию. Делается это в шахматном порядке с шагом 1,5 метра с брусе и оцилиндрованном бревне и 2 метра в бревне ручной рубки.
Установка нагелей на стыке бревен

Установка нагелей на стыке бревен - ситуация схожая с коренным шипом

Установка нагелей на стыке бревен с перекрытием следующим рядом

Установка нагелей на стыке бревен: с перекрытием следующим венцом и до перекрытия

Установка нагелей на свободном конце бревна

Установка нагелей на свободном конце бревна

Установка нагелей на простенке

Установка нагелей на простенке между проемами

В заключении

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».


Дом ручной рубки - Дом «Кедр» - 213.1 м²
Дом «Кедр»
213.1 м²

от руб.

Сруб: кедр

Посмотреть проект →
Дом ручной рубки - Дом «Агатис» - 220 м²
Дом «Агатис»
220 м²

от руб.

Сруб: кедр

Посмотреть проект →
Дом ручной рубки - Дом с гаражом «Вереск» - 192 м²
Дом с гаражом «Вереск»
192 м²

от руб.

Сруб: кедр

Посмотреть проект →
Канадская рубка срубов | Строительная компания «Рубленный дом Киров»
Канадская рубка срубов или канадская чаша. Особенности технологии
Читать статью →
Строительство рубленной бани из бревна под ключ
Баня «под ключ»
Читать статью →