В продаже строительных магазинов можно обнаружить как пластиковые и стеклопластиковые соединения, так и металлические варианты, наряду с традиционными деревянными нагелями. Давайте рассмотрим, какие из них лучше подходят для строительства.
Чем крепить брус: гвозди или нагели?
При возведении домов из бруса одним из самых актуальных вопросов становится выбор крепежа для венцов. Это решение имеет критическое значение, поскольку оно непосредственно влияет на прочность и надежность будущего жилья, а также на срок его службы. Как правило, выбор стоит между гвоздями и нагелями. Эти оба типа крепежа сделаны из различных материалов, что обуславливает их существенно разные свойства. В данной статье мы более подробно рассмотрим оба типа крепежа, оценим их плюсы и минусы и попытаемся ответить на вопрос — какой же из них лучше?
Деревянный нагель представляет собой высококачественно изготовленную деревянную палочку, выполненную из твердых пород древесины. Обычно такой нагель имеет круглое сечение, с диаметром от 22 до 25 мм и длиной около 250 мм. Диаметр и длина нагелей подбираются индивидуально в зависимости от размера бруса, который используется для сборки сруба. Порода древесины, из которой производят нагели, также играет важную роль и влияет на их прочность, долговечность и, соответственно, на цену. Наилучшим выбором по всем этим критериям традиционно считается береза.
Технология установки деревянных нагелей выглядит следующим образом: после того как очередной венец установлен, сверлится отверстие, которое должно быть немного большего диаметра и длины, чем сам нагель. Затем с помощью деревянного или резинового молотка нагель забивается в это отверстие. В результате нагель должен пройти сквозь верхний венец и углубиться в следующий, находящийся снизу. Нагели устанавливаются в стратегических точках всех венцов, таких как углы, а также в области дверных и оконных проемов.
Теперь давайте рассмотрим преимущества и недостатки деревянных нагелей по перечисленным выше критериям:
- Стоимость. Деревянные нагели стоят дороже, чем гвозди, что немного увеличивает общие затраты на строительство деревянного дома.
- Сложность монтажа. Для каждого нагеля требуется предварительно просверлить отверстие. Кроме того, нагели забиваются с невысокой натяжкой, что требует определенных усилий.
- Время монтажа. По данным специалистов, время, затрачиваемое на установку каждого нагеля, в среднем на две минуты больше, чем на установку гвоздя. При строительстве стандартного сруба размером 6×9 м, это может составить разницу в два рабочих дня.
- Прочность соединения. Если сравнить соединения двух образцов профилированного бруса, скрепленные нагелем и гвоздем, то соединение на нагель окажется значительно прочнее – разорвать его просто так не получится, в то время как соединение на гвоздь может быть разрушено с малым усилием.
- Поведение сруба при усадке. При уменьшении размеров бруса в процессе высыхания, нагель просто вдавливается в отверстие, которое было сделано с учетом запаса по длине.
- Удобство при отделке. Наличие деревянных нагелей в стенах не создает затруднений, когда требуется сверлить, вкручивать саморезы, забивать гвозди или штробить канавки.
- Долговечность. Деревянные нагели служат столько же, сколько и сам сруб.
В итоге, можно сказать, что по указанным выше критериям деревянные нагели имеют три явных недостатка – это цена, сложность и время монтажа.
Из истории нагеля
В России не всегда использовалось импортное слово «нагель», раньше подобные деревянные соединения именовались «куксами». Обычно одна из сторон кукса имела продольное или винтовое рифление, что обеспечивало более надежное соединение. Часто их использовали для дополнительной вязки и фиксировали на столярный клей, таким образом шип защищался от выворачивания. Соединения устанавливали на расстоянии 2/5 ширины бруска и по центру бруска с шипом. Ранее нагели активно использовались для крепления импостов деревянных оконных рам, вместо металлических уголков размещались нагели. Их ставили плотно и натяжением, избегая утопления концов, что позволило делать их почти незаметными, хорошо вписывающимися в общую конструкцию.
Металлические гвозди: плюсы и минусы
Многие профессиональные строители считают, что использование гвоздей при монтаже сруба может негативно сказаться на качестве строения. Главные доводы в пользу этого мнения основаны на нескольких очевидных недостатках гвоздей. Тем не менее, иногда не учитываются факторы, которые показывают, что при правильном подходе к выбору и использованию гвоздей можно свести к минимуму или полностью устранить указанные проблемы.
- Подверженность коррозии. Для решения этой проблемы используются гвозди с оцинкованным покрытием или из нержавеющей стали, цена на такие гвозди несколько выше;
- Жесткость фиксации, которая может привести к образованию трещин и деформациям в процессе усадки. Минимизация негативного воздействия достигается правильным расположением забиваемых гвоздей и их утапливанием в материал на 3-5 мм, что позволяет предотвратить «зависание» венцов при высыхании древесины;
- Риск повреждения бруса при забивке гвоздей. Чтобы избежать этого, гвозди следует забивать в предварительно просверленные отверстия, которые должны быть чуть меньшего диаметра. Длина отверстий должна превышать длину гвоздей.
Хотя у гвоздей есть свои недостатки и способы их устранения, нельзя не отметить и их явные преимущества. Они заключаются в высокой скорости монтажа и минимальных трудозатрат, что, в свою очередь, положительно сказывается на общей стоимости работ.
Что это такое и зачем нужны?
Данный тип крепежа получил широкое применение во всех областях строительства. Это стало возможным благодаря выявленным ценным свойствам нагелей, которые очень полезны при возведении различных конструкций.
Нагель – это вид штыревого крепежа, который защищает здания от негативных деформаций, вызываемых нагрузками, а также противостоит различным опасным факторам, например, изгибающее давление и смещение. Этот крепеж используется для соединения конструкций из самых разных материалов, таких как брусья и бетонные блоки, из которых строятся стены зданий.
Нагельное крепление представляет собой разновидность гвоздя, который может иметь как металлический саморез, так и выглядеть как деревянный стержень, не имеющий никакой резьбы, шляпки и заточенного кончика.
С учетом того, что существует несколько разновидностей нагелей, их характеристики могут показать значительные отличия. Разные материалы штырей обладают характерными для них свойствами, которые критически важны для всех видов работ. При строительстве из бруса часто используются деревянные нагели, которые отлично справляются со своей задачей соединять детали.
Когда возникает необходимость монтажа в бетонных конструкциях, снова на помощь приходят нагели. Они становятся особенно востребованными, когда другие способы крепления не подходят — например, когда требуется ввинтить обычный шуруп в слишком твердый бетон.
Чем отличаются от шканта?
Разные типы крепежей имеют свои требования и предназначение. Таким образом, не каждая конструкция подходит для использования одного и того же типа крепежа. Среди множества доступных вариантов выделяются шканты. Рассмотрим, что такое шканты и чем они отличаются от нагельных соединений.
Шканты могут использоваться для сборки самых различных конструкций: мебели и бревенчатых строений. Обычно нагели длиннее и не имеют заостренных концов. Несмотря на различия в конструкции и размерах нагелей и шкантов, оба типа крепежа успешно соединяют необходимые элементы.
Когда применяются шканты, создается самый прочный контакт между штырем и материалом. Это означает, что никакие движения крепежного элемента в конструкции не предусмотрены: диаметр отверстия под шкант равен или меньше диаметра самого штыря. При установке нагелей делают отверстия, которые шире, чем диаметр нагеля.
Технология монтажа нагелей
Для установки деревянных нагелей необходимо просверлить отверстия. Крепежный элемент забивается в отверстие с помощью деревянной киянки, однако важно не делать это до конца, иначе можно повредить древесину и вызвать трещины. Перед установкой нагели опционально смазывают строительным клеем. Штырь должен свободно входить в отверстие, чтобы избежать растрескивания бруса в результате усадки конструкции. Необходимое количество нагелей и расстояние между ними указывается в проектной документации здания.
Использование нагелей помогает избежать деформаций, которые могут быть вызваны усушкой бруса. При строительстве деревянных домов применяются нагели, изготовленные из твердой древесины. Они соединяют друг с другом соседние венцы. Крепления обеспечивают равномерную усадку сруба и предотвращают потерю формы стен. Разумная установка нагелей гарантирует прочность и длительный срок эксплуатации сруба. Иногда, для контроля усадки, дополнительно устанавливаются подвижные компенсаторы.
Нагель деревянный
В строительстве домов используется и рекомендуется применять деревянный нагель, который наилучшим образом подходит по своим характеристикам к материалау стен, что означает, что он ведет себя аналогично дереву. В противовес этому, металлические нагели подвержены ржавению и могут вызывать конденсацию при температурных колебаниях, что увеличивает риск появления гнили в деревянной стене.
Важно отметить. Профессионалы, уважающие себя и, тем более, своих клиентов, в срубах из бревна и бруса не используют металлические нагели. Поэтому далее в статье будем подразумевать только деревянный нагель.
Виды деревянных нагелей
Для производства нагелей в промышленных условиях применяются твердые породы дерева, такие как береза, бук, дуб и лиственница, поскольку они обладают высокой упругостью. Наиболее распространенным является березовый нагель, так как он имеет доступную цену, но при этом обладает достаточной прочностью, особенно если учитывать сумму нагрузок, которую могут выдержать нагели, что обязательно рассчитывают в зависимости от их количества и диаметра.
Цилиндрический березовый нагель.
Деревянные нагели различаются и по форме сечения. Наиболее общепринятыми являются нагели с круглым сечением или цилиндрические нагели. Они достаточно легко изготавливаются и могут быть выточены на станках, что упрощает процесс их производства и создания посадочных отверстий.
Кроме цилиндрических нагелей, существуют также нагели с квадратной, прямоугольной, треугольной и шестигранной формами, которые имеют свое специфическое применение. На практике, изготовление отверстий такой формы с большой глубиной может быть сложным, а иногда и невозможным, поэтому они чаще всего применяются в столярных работах, нежели в строительстве из дерева.
Применение нагелей в деревянном домостроении
Следует отметить, что деревянные нагели могут использоваться в различных случаях при строительстве деревянных домов. Перечислим три ключевых момента, хотя на самом деле их значительно больше:
1. Скрепление венцов бревен и брусьев при возведении домов и бань по срубовой усадочной технологии.
2. Нагели могут быть использованы также в безусадочных деревянных технологиях. Чаще всего это соединения торца с пластью, аналогично принципу шканта. Например, нагели применяются в фахтверке для соединения горизонтальных и вертикальных элементов массивного каркаса, но чаще используются монолитные шипы в составе одного из элементов.
3. Нагелями могут также крепиться крупные отдельные изделия, например, в лестницах, где плоские ступени могут соединяться нагелем.
Наибольшее количество споров и обсуждений возникает вокруг срубов и усадочной технологии.
Сборка сруба на нагеля
Вопрос о том, стоит ли использовать нагели в срубе, является нестандартным и довольно спорным! С одной стороны, встречаются многовековые строения из бревен с применением березовых или сосновых нагелей, по сравнению с другими зданиями того же возраста, где их нет. С другой стороны, в современности некоторые специалисты категорически утверждают, что нагели необходимы, в то время как другие полностью отрицают это требование.
Интересно, но факты свидетельствуют: статей о монтаже нагелей в срубах из бревна практически нет. Вся информация сосредоточена исключительно на брусе. Чтобы понять это, необходимо учитывать особенности соединений, которые применяются с данными материалами, а также специфику самих материалов.
Рубленое бревно
На поверхности рубленого бревна удаляется лишь кора, а порой и та остается не полностью (часть луба может сохраняться при обработке ножом-съёмником). В результате верхние слои древесины остаются нетронутыми. Если бревно было правильно подобрано и уложено в сруб, риски его кручения вокруг оси минимальны, но они могут увеличиваться к верхним венцам, где вес древесины меньше.
Межвенцовые пазы и чаши, особенно в конструкциях канадской рубки, предотвращают изгибание и кручение бревен. Самыми уязвимыми местами остаются места стыковки бревен и прорезей под окна и двери, где присутствует только межвенцовый паз и не установлена обсада. Именно поэтому ранее такие проемы либо не вырезались заранее, либо сразу ставили обсадные коробки, учитывая усадку и усушку сруба. С учетом вертикальной установки стены, вероятность смещения почти отсутствует.
Калиброванное или оцилиндрованное бревно
Производство оцилиндрованного бревна осуществляется на станках, работающих по двум принципиально различным технологиям. На проходных станках бревно перемещается через роторную головку, что обеспечивает получение оцилиндрованного бревна с соблюдением кривизны исходного материала. На позиционных станках бревно вращается, после чего выходит ровный цилиндр, у которого заболонь может сниматься неравномерно.
Таким образом, в первом случае уже имеется исходная кривизна, которая только увеличится при усушке, тогда как во втором случае может возникнуть высокая склонность к деформациям из-за различных напряжений. В некоторых ситуациях кручение может поднять угол и создать щель до 1-2 см.
Чаши и межвенцовые пазы также помогают предотвратить кручение и смещение, однако сопротивление деформациям в данном случае значительно увеличивается.
Строганный и нестроганный брус
Самым экономичным вариантом деревянного дома является строительство из нестроганного бруса — это брус, который был обработан сразу после пилорамы. Так как у него удалены округлости бревна, которые по сути помогают работать как ребра жесткости, он имеет большую склонность к деформациям, как изгибанию, так и кручению. Строганый брус лишь немного улучшает ситуацию, так как подвергается дополнительной обработке лицевых сторон.
Если строится дом или баня из подобного бруса в чашу, это поможет частично предотвратить кручение, однако в случае большого пространства все будет зависеть от общего веса, который меньше по сравнению с бревном.
В большинстве случаев дома из такого материала собираются не в чашу, а встык, в шпонку или на коренной шип (так называемый теплый угол). При этом способе кручению бревна противодействуют лишь верхние ряды, а изменению расположения по горизонтали не препятствует ничто.
Профилированный брус
То же самое касается и профилированного бруса, за исключением изгибания. Эта деформация контролируется благодаря профилированным пазам. Однако, если кручение приведет к высвобождению бруса из пазов, это может стать причиной изгибания.
Сверление отверстий под нагели
Расстояние между внутренними креплениями не должно превышать 1,5-2,0 метров. В указанных местах на собранном срубе просверливаются отверстия с помощью мощной дрели с двумя ручками и насадкой-сверлом большого диаметра по дереву.
На практике часто можно увидеть соединение по два бревна в шахматном порядке, но лучше предоставить нагель на глубину 3-4 бревен. Это обеспечит связь одного бревна как с верхним, так и с нижним элементом путем нагеля.
Диаметр отверстия для круглого и квадратного сечения нагеля должен быть на 2-3 мм меньше фактического диаметра. Для квадратного нагеля размером 25 мм требуется отверстие в 32 мм. Такой запас необходимо делать с учетом предполагаемой величины усушки как нагеля, так и самой стены. После сверления забивать нагели в отверстия будет непросто, особенно в случае использования квадратного сечения, где всегда существует риск незначительного смещения бруса относительно пояса на 1-2 мм, что может затруднить процесс вбивания. Если предусмотрена внутренняя фиксация на 3-4 бревна, лучше заранее заказать сруб с уже заводскими отверстиями.
Сборка на нагеля: важные нюансы
Когда крепеж готов, и отверстия вырезаны, можно переходить к сборке основной конструкции. Необходимо помнить следующее:
- Не требуется применять никаких прокладок или смазок в гнезде перед установкой нагеля.
- Использование столярного клея недопустимо, чтобы брус и нагель имели возможность свободно двигаться относительно друг друга при усадке.
- Шканты должны устанавливаться строго вертикально, чтобы брус оставался фиксированным в одной плоскости и не смещался при усадке по горизонтали.
- Забивать нагели следует с помощью деревянной или резиновой киянки. Использование металлического молотка может повредить древесину и вызвать ее порчу.
При строительстве из бруса существует еще одна технология насаживания бревен и сруба:
- 1) В ярусе нижней обвязки просверливаются отверстия, в которые вставляются нагели.
- 2) Следующие ряды обвязки нанизываются на установленные нагели, для этого в брусе или бревне нужно заранее высверлить отверстия для монтажа.
Использование нагелей в строительстве домов из бруса или бревен является необходимым. Хотя их не видно в объеме древесины, их присутствие обуславливает надежность всего строения, что внушает уверенность в его прочности и долговечности.
