Нагель деревянный и металлический: особенности и применение

Нагель деревянный и металлический: особенности и применение

Назначение крепежа далеко не так однозначно как кажется. В зависимости от назначения нагрузка на строительные конструкции может быть весьма разной, и для элементов, противостоящих внешнему давлению, или соединения, работающего на сдвиг, крепеж должен быть разным.

Нагельным соединением называют любую связь, противостоящую изгибу в соединениях, работающих на сдвиг. Крепеж для такого рода соединений называют нагелями. И сегодня о них поведем речь. В сданной статье мы расскажем о размерах и ценах деревянных и металлических нагелях по бетону, по дереву, для бруса, расскажем как пользоваться такими изделиями.

Устройство и назначение

По большому счету, нагель по бетону — это тот же самый саморез, представляющий собой стержень с переменной резьбой и острым наконечником. Крепежное изделие, изготовленное из закаленной стали и покрытое защитным цинковым или медным слоем, как правило, имеет потайную головку, на которую нанесены внутренние насечки. Для монтажных работ, где используются нагели, применяют шестигранную биту.

На фоне других шурупов по бетону нагель выделяется своим специфическим строением, а именно — неравномерным шагом резьбы. Такое конструкционное решение обусловлено повышенной прочностью бетона, в котором стандартный шуруп надежно закрепить попросту невозможно. У некоторых видов нагелей есть специальные насечки для улучшения сцепления с бетонным основанием, поэтому саморез надежно фиксируется даже в пористом материале.

Что касается сфер применения, то крепежный элемент используют в самых разных технологических операциях, предусматривающих соединение бетонных структур с различными деталями (оконные рамы, электротехнические приборы, полки, картины). Области применения такого крепежа по бетону ограничиваются лишь размером самого шурупа.

Процесс подготовки включает в себя:

  • Расчет нагрузки и выбор нагеля. Для того чтобы крепление было надежным, необходимо определить вес, место использования (внутренние или внешние помещения; с высокой влажностью или нет). Зная это, выбираем необходимый диаметр, длину и покрытие нагеля.
  • Подготовка поверхности крепления. Поверхность, на которой будет производиться монтаж, необходимо зачистить, удалить пыль. Разметить, отступив от края около 65 мм, шаг между шурупами оставить 60 см. Обратить внимание следует на прохождение проводки.
  • Подготовка инструмента для монтажа. Для крепления могут понадобиться перфоратор или дрель, шуруповёрт, молоток, сверло, отвертка, также нужно пользоваться очками для защиты глаз от пыли и мелких предметов.

Закрепить крепеж в бетоне можно, используя дюбель, или без него — это зависит от структуры основания (пористое, ячеистое). Дюбель благодаря распоркам придает сцеплению добавочную прочность, что делает крепление более надежным.

Чтобы произвести монтаж одного нагеля, необходимо подготовить отверстие: просверливать его стоит чуть меньше по ширине, чем сам шуруп. Продуть отверстие от оставшегося мусора, затем аккуратно молотком забить нагель. Сцепление будет крепким, но для повторного пользования нагель будет не годен.

Отличие монтажа с использованием дюбеля только в том, что отверстие для крепежа делаем не под метиз, а под оболочку, удлиняя его на 3-4 мм. Продуваем и молотком заводим дюбель, а уже в него крутим шуруп.

Чтобы соединение было основательным и отвечало требованиям по надежности и прочности, пригодится нагель по бетону. Его быстро найти и просто применить. Это делает ремонт более простым и понятным.

Источники информации:

Характеристики

Основные параметры метизов:

  • наружное сечение не превышает 7,65 мм;
  • шаг резьбы варьируется от 2,5 до 2,75 мм;
  • внутреннее сечение достигает 5,45 мм;
  • высота головки не превышает 3,2 мм;
  • диаметр шляпки — до 11,82 мм;
  • при наличии головки всегда предусматривается шлиц;
  • длина крепежного элемента варьируется в широком диапазоне, верхний предел которого составляет 184 мм;
  • отверстие под шуруп всегда меньше внешнего сечения крепежа;
  • глубина отверстий в бетонном массиве больше на 1,5 см, чем длина метиза;
  • регламентируется и минимально допустимое расстояние между рядом стоящими шурупами, при установке крепежа в наиболее прочный материал (бетон) допускается оставлять не менее 3 см между отверстиями.

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.

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 σсм, эпюр изгибающих моментов М и поперечных сил Q. Нагельные соединения (безраспорные) — Т1е1 = Т2е2.

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 kα (табл. 12) при расчете по смятию древесины гнезда и на √kα 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

Читайте также  Керамзитобетон пропорции

где Rcp — 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;
Тмин — расчетная несущая способность одного среза;
nср — 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 s2, между нагелями в ряду s1 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;
Fнт — расчетная площадь ослабленного отверстиями сечения;
Fбр — площадь брутто сечения накладки;
φ — коэффициент продольного изгиба при гибкости накладки, определенной на расчетной длине между точками закрепления;
d — диаметр отверстия;
δн — толщина накладки (прокладки);
nн — число отверстий;
Rp, Rc, Rсм — расчетные сопротивления материала накладок (прокладки) растяжению, сжатию, смятию.

Особенности монтажа бруса с помощью нагелей

Монтаж бруса с помощью нагелей имеет ряд своих особенностей.

  1. В первую очередь используя, сверлильный стакан мы делаем углубление необходимого нам диаметра. В это отверстие будет устанавливаться наш крепеж.
  2. Если вы сделали отверстие слишком большое и крепеж, там, можно сказать, болтается, то толку от него никакого не будет, так как из-за своего свободного размещения он не сможет выполнять свою соединительную функцию, а если он будет усажен чересчур плотно, то деревянный кант может деформироваться в процессе проседания здания.
  3. В процессе обработки отверстия внимательно следите за тем, чтобы сверло было перпендикулярным основания. Такая небольшая хитрость поможет избежать множества проблем, связанных с соединением всех деталей в одну конструкцию.
  4. После того как отверстие будет готово в него нужно будет вставить кнопки-керны. Предназначены они для того, чтобы можно было быстро разметить расположение отверстия на другой доске. Далее, нужно будет просто плотно прижать 2 бруса друг к другу и прорисовать место для дальнейшей обработки сверлильным стаканом. Также для этой же цели можно использовать разметочный рейсмус.

Нагели из металла

Наиболее часто для изготовления металлических нагелей используется арматура, толщина которой составляет 12-14 мм. Главными преимуществами стальных шкантов выступают простота использования в сочетании с надежностью получаемой конструкции и доступной ценой изделий. При этом металл требуется обязательно защищать от коррозии.

Весомый недостаток получаемого при использовании металлических нагелей узла соединения – неоднородность. Это часто становится причиной деформации конструкции, так как металл и древесины по-разному реагируют на перепады температурных и влажностных параметров окружающей среды.

Как применять и устанавливать мебельные нагели (технология применения нагелей)

Забивка (посадка) нагеля проводится достаточно плотно. Диаметр отверстия практически совпадает с диаметром этого крепежного элемента, который смазывается столярным клеем и забивается киянкой (деревянным молотком).

В длину нагель выступает на 1 – 2 сантиметра из просверленного отверстия и на эти штыри крепится вторая часть конструкции, например, столешницы для обеденного стола. Сборка мебели при помощи нагелей проводится в сборочном цехе быстро и качественно.