Добрый день, уважаемые читатели! Сегодня мы подробно разберем одну из фундаментальных технологий в строительстве и столярном деле.
Что такое нагель и как он работает?
Нагельное соединение по праву считается одним из древнейших способов скрепления элементов, дошедших до наших дней. Термин «нагель» происходит от немецкого слова «Nägel», что переводится как «гвоздь». Однако важно понимать, что это не привычный нам гвоздь со шляпкой, а скорее стержень, шпилька или шкант цилиндрической формы. Исторически эта технология широко применялась в кораблестроении для надежного соединения деревянных балок корпуса судна.
В современном строительстве без нагельных соединений не обходится практически ни одна конструкция. По своей сути, нагель — это крепежный элемент (цилиндрический или пластинчатый), который устанавливается в предварительно подготовленное отверстие в соединяемых деталях. Важно развеять распространенное заблуждение: нагель — это не просто крепеж в бытовом понимании. Это любой стержневой элемент, который, проходя через несколько деталей, препятствует их взаимному смещению. В этой роли могут выступать не только специализированные деревянные шканты, но и металлические гвозди, шурупы, болты, шпильки и даже элементы мебельной фурнитуры.
Главная задача нагеля — воспринимать так называемые срезные нагрузки. То есть он работает на сопротивление смещению скрепляемых элементов относительно друг друга.
Принцип работы на срез
Срез — это вид деформации, при котором к телу (в нашем случае — к нагелю) приложены силы, действующие перпендикулярно его оси и стремящиеся сместить одну часть детали относительно другой.
На иллюстрации наглядно показан срез нагеля в соединении двух балок внахлест. Представьте себе деревянную балку или стропильную ногу под нагрузкой. Она изгибается, и ее части стремятся сдвинуться в противоположные стороны. Именно нагель, установленный поперек этого смещения, удерживает конструкцию, испытывая нагрузку на срез.
Резьбовые шпильки: удобство и скрытые недостатки
Резьбовые шпильки (метизы) стали чрезвычайно популярны в строительстве благодаря своей универсальности и доступности. Нужен крепеж длиной 30, 40 или 50 сантиметров? Нет проблем — шпильку можно нарезать на любой размер, причем резьба будет идти по всей ее длине. Это действительно удобно для монтажа.
Обратите внимание: Служит такое соединение отлично.
Однако у такого удобства есть и обратная сторона, которая выражается в двух существенных технических недостатках.
Недостаток №1: Заниженный рабочий диаметр
В профессиональном строительстве все узлы рассчитываются и указываются в проектной документации. Если в проекте записано: «нагельное соединение диаметром 12 мм», то использование стандартной шпильки М12 будет ошибкой. Почему? Потому что ее рабочий диаметр (диаметр тела без учета высоты резьбы) составляет примерно 10 мм. Аналогично: шпилька М10 имеет рабочий диаметр около 8 мм и так далее.
Это приводит к снижению прочности соединения примерно на 25-30%. Этот недостаток можно компенсировать, взяв шпильку большего номинального диаметра, но следующий минус является более критичным.
Недостаток №2: Проседание (смятие) в зоне соединения
Резьба — это, по сути, множество острых кромок. Для эффективной работы нагеля необходим плотный контакт по всей поверхности стержня со стенками отверстия в древесине. Под действием постоянных и динамических нагрузок (вибрации, усадка) резьбовая часть шпильки начинает работать как микроскопический рубанок, постепенно сминая и прорезая волокна дерева.
В результате в соединении образуется недопустимый люфт. Если в некоторых конструкциях это может быть терпимо, то, например, в стропильной системе такой люфт приведет к постоянным скрипам и постепенному расшатыванию всей конструкции.
Оптимальная альтернатива: болты и глухари
Именно поэтому опытные плотники и строители для создания ответственных нагельных соединений выбирают болты или так называемые глухари (шурупы для дерева большого диаметра), которые имеют неполную резьбу.
У этих метизов гладкая (безрезьбовая) часть стержня как раз и является рабочим телом нагеля. Она плотно, без зазоров, входит в подготовленное отверстие. Ключевой момент: зона среза должна приходиться именно на эту гладкую часть. Резьбовая же часть служит только для затяжки и фиксации гайкой или вкручивания в одну из деталей. Такое соединение является классическим и подробно описано в строительных нормативах и учебниках.
Итог: можно ли использовать шпильки?
Да, использовать резьбовые шпильки можно, но с важной оговоркой. Такое соединение требует дополнительного усиления. Например, место стыка можно «сшить» несколькими (5-6 штук) длинными гвоздями диаметром 4-5 мм. Эти гвозди, имея большую площадь контакта с деревом, примут на себя основную срезную нагрузку, разгрузив тем самым резьбовую шпильку, которая в этом случае будет выполнять больше стягивающую функцию.
На этом все. Благодарю за внимание и надеюсь, эта информация была для вас полезной!
Больше интересных статей здесь: Строим.
Источник статьи: Нагельное соединение — одно из древнейших соединений.