Нагельные соединения элементов деревянных конструкций. Нагель деревянный для бруса и бревна. Сборка и особенности соединения

Нагельные соединения элементов деревянных конструкций. 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.

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.

Нагельный болт. Строение и назначение

Нагель по бетону — это специальный шуруп (саморез) в виде металлического стержня с острым наконечником и неравномерно нарезанной резьбой. Метиз выпускается с головками разной формы, но чаще она имеет потайное исполнение с насечками на внутренней стороне. Это раззенковка, обеспечивающая максимальное прилегание крепежного элемента к изделию, фиксируемому на основании с твердой структурой.

Обычно нагель закручивается инструментом с крестовой насадкой или битой, форма которой имеет вид шестиконечной звезды. Это зависит от шлица на головке крепежа. Специалисты вариант под звездочку-шестигранник называют TORX.

Специальный шуруп — это крепеж для работы не только с бетоном, но и с природным камнем, пустотелым и полнотелый кирпичом. При правильном подборе диаметра и соблюдении правил монтажа нагель может даже применяться для крепления в пористых основаниях. Надежность фиксации обеспечивает именно частая резьба с переменной высотой. С помощью метиза крепятся:

• дверные коробки;
• оконные рамы;
• радиаторы;
• вешалки; люстры;
• карнизы для штор;
• полки;
• шкафчики и другие разные навесные элементы интерьера.

Нагели с антикоррозийным покрытием применяются на улице и в помещениях. С их помощью фиксируются деревянные, пластиковые, алюминиевые конструкции. Специальные шурупы популярны из-за возможности повторного использования. Поэтому их применяют для крепления временных изделий. Это приставные лестницы, поручни, леса.

ГОСТ Р 56711-2022 Соединения нагельного типа для деревянных конструкций. Технические условия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

СОЕДИНЕНИЯ НАГЕЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Технические условия

Издание официальное

Москва

Стакдартинформ

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Центральным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом им. В. А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко), отделением ОАО «НИЦ «Строительство»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 ноября 2015 г. No 1795-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0—2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СОЕДИНЕНИЯ НАГЕЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Технические условия

Pin type connection for wooden structures. Specifications

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает технические требования к соединениям нагельного типа (далее — соединения), используемым для крепления элементов деревянных конструкций, а также устанавливает правила по методам испытаний, приемки готовых соединений и дает рекомендации по их применению.

1.2 Стандарт распространяется на соединения с использованием цилиндрических нагелей из металла, дерева и пластмасс (болты, шпильки, нагели, гвозди, шурупы, глухари, винты и т.п.), работающих преимущественно на сдвиг.

1.3 В настоящем стандарте установлены критерии по оценке соответствия нагельных соединений действующим требованиям, а также оценке их несущей способности и деформативности при действии эксплуатационных нагрузок.

1.4 Данный стандарт не распространяется на соединения, в которых в качестве механи-ческих связей используют шпонки, шайбы шпоночного типа, металлические зубчатые пластины (МЗП) и др.

Нагельное соединение. Нагельные соединения

Нагельные соединения применяются для сплачивания сжатых или растянутых элементов (досок, брусьев, бревен), они работают на восприятие сдвигающих усилий. К цилиндрическим нагелям относятся: стальные стержни (штыри, болты), стальные трубчатые стержни, деревянные стержни (из дуба), гвозди, шурупы т.п.

Рис. 8.16. Сечения клееных балок: а) балка из досок, склеенных горизонтально; б) балка из досок, склеенных вертикально и горизонтально; в> балка таврового сечения; г> клееная балка с фанерной стенкой

При расчете нагельных соединений различают симметричные и несимметричные соединения (рис. 8.17). Нагели в соединениях работают на изгиб, а соединяемые элементы — на смятие. При расчете нагельных соединений определяют усилие, воспринимаемое одним нагелем при изгибе, — Т_и и при смятии средних и крайних элементов — Т, Г_а(табл. 8.4) и по наименьшему значению усилия находят требуемое количество нагелей п_н:

где п — число расчетных швов одного нагеля.

Рис. 8.17. Нагельные и гвоздевые соединения: а> симметричное на болтах или штырях; б> несимметричное на болтах или штырях; в> симметричное на гвоздях; г) несимметричное на гвоздях: а — толщина крайних элементов, а также более тонких элементов односрезных соединений, см; с — толщина средних элементов, а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных

соединений, см

Нагели в соединении располагаются рядами или в шахматном порядке, гвозди могут располагаться также и косыми рядами. Расстояние между нагелями определяется в соответствии с указаниями пп. 5.18, 5.19, 5.20, 5.21 СНиП И-25-80.

Выполняя нагельное соединение на стальных цилиндрических нагелях, часть штырей заменяют болтами (25—40%), что препятствует расслоению соединяемых элементов. Длина штырей принимается равной толщине соединяемых элементов, концы штырей закругляют. Нагели, за исключением гвоздей диаметром до 6 мм, ставятся в заранее просверленные отверстия диаметром на 0,2—0,5 мм меньше диаметра нагеля. Гвозди диаметром до 6 мм забиваются без сверления отверстий.

Конструирование и Расчет соединений деревянных конструкций на нагелях. 7 Расчет соединений элементов деревянных конструкций

      Общие указания

7.1 Действующее на соединение (связь) усилие не должно превышать расчетной несущей способности соединения (связи).

7.2 Расчетную несущую способность соединений, работающих на смятие и скалывание, следует определять по формулам:

а) из условия смятия древесины

;                                                          (57)

б) из условия скалывания древесины

,                                                            (58)

где- расчетная площадь смятия;

- расчетная площадь скалывания;

- расчетное сопротивление древесины или LVL смятию под угломк направлению волокон;

- расчетное среднее по площадке скалывания сопротивление древесины или LVL скалыванию вдоль волокон, определяемое в 7.3.

7.3 Среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины или LVL скалыванию следует определять по формуле

,                                                               (59)

где- расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон (при расчете по максимальному напряжению);

- расчетная длина плоскости скалывания, принимаемая не более 10-кратной глубины врезки в элемент;

- плечо сил скалывания, принимаемое равным 0,5при расчете элементов с несимметричной врезкой в соединениях без зазора между элементами (рисунок 6, а ) и 0,25при расчете симметрично загруженных элементов с симметричной врезкой (рисунок 6, б ); (- полная высота поперечного сечения элемента);

- коэффициент, принимаемый равным 0,25 при расчете соединений, работающих по схеме, показанной на рисунке 5, г * и0,125 при расчете соединений, работающих по схеме согласно рисунку 5, в *, если обеспечено обжатие по плоскостям скалывания.

_______________

* Нумерация рисунков соответствует оригиналу. - Примечание  изготовителя базы данных.

Рисунок 6 - Врезки в элементах соединений

Отношение должно быть не менее 3.

Расчетная несущая способность одного пластинчатого нагеля зависит от. 4. Расчет нагельных соединений

Требуемое количество нагелей n в соединениях определяется по формуле (2.9). Точный расчет несущей способности нагеля с учетом всего сложного комплекса взаимосвязанных напряжений смятия и изгиба довольно сложен и громоздок. Проведенные исследования позволяют упростить расчет при введении следующих допущений: предельная деформация нагельного соединения – 2 мм; нагель рассматривается как балка малой изгибной жесткости на упругопластичном основании, каковым является древесина; силы трения не учитываются ввиду возможности появления зазора между соединяемыми элементами при усушке их поперек волокон. С учетом этих допущений несущая способность нагеля н> на один срез определяется по формулам табл. 2.2 исходя из трех условий: изгиба самого нагеля, смятия древесины в крайних элементах, смятия древесины в средних элементах, а в формулу (2.9) подставляется минимальное значение н>. В тех случаях, когда передаваемое нагелем усилие направлено под углом  к волокнам соединяемых элементов, н> умножается на коэффициент К _ при расчете из условия смятия древесины и на  К _ при расчете на изгиб самого нагеля. Коэффициент К _определяется по табл. 19 СНиП 2, зависит от угла  и диаметра нагеля. При определении н> учитывается также порода древесины и все необходимые коэффициенты условий работы. Величина н> умножается на эти коэффициенты при расчете из условия смятия древесины нагельного гнезда, а при расчете из условия изгиба самого нагеля – на корень квадратный из произведения этих коэффициентов.

Сп деревянные конструкции. Деревянные конструкции

Источник: https://balki-v-interere.postroivsesam.info/stati/68osnovy-tehnologii-izgotovleniya-derevyannyh-konstrukciy-podgotovka-materialov

С.

1.1 Настоящий свод правил распространяется на методы проектирования и расчета конструкции из цельной и клееной древесины (далее - ДК), применяемых в общественной, жилищной, промышленной и других отраслях строительства.

1.2 Нормы не распространяются на проектирование ДК гидротехнических сооружений, мостов, фундаментов и свай.

1.3 При проектировании деревянных конструкций следует предусматривать защиту их от увлажнения, биоповреждения, от коррозии (для конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред) в соответствии с нормами по проектированию защиты строительных конструкций от коррозии и от воздействия огня в случае пожара:

1.4 Деревянные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (первая группа предельных состояний) и по деформациям, не препятствующим нормальной эксплуатации (вторая группа предельных состояний), с учетом характера и длительности действия нагрузок.

1.5. ДК следует проектировать с учетом особенностей изготовления, а также условий их эксплуатации, транспортирования и монтажа.

1.6 Долговечность ДК должна обеспечиваться конструктивными мерами в соответствии с указаниями разделанастоящих норм и, в необходимых случаях, защитной обработкой, предусматривающей предохранение их от увлажнения, биоповреждения и возгорания. Декоративная отделка и огнезащитная обработка ДК должны выполняться, как правило, после устройства кровли.

1.7 ДК в условиях постоянного или периодического длительного нагрева допускается применять, если температура окружающего воздуха не превышает 50 °С. Для конструкций из клееной древесины температура выше 35 °С допускается при влажности воздуха не менее 50 %.

Нагель это. Что такое нагель

Нагель в переводе с немецкого языка означает гвоздь , однако гвоздь не совсем типичный. Собственно говоря, он представляет собой штырь круглого или квадратного сечения без острия и шляпки и обязательно гладкий: резьба в нагельных соединениях нежелательна. Длина изделия обычно колеблется в пределах 120–150 мм. На практике форма и длина нагелей не регламентируется.

«Гвоздь» может быть изготовлен как из дерева , так и из металла . Первый вариант встречается намного чаще, поскольку традиционно используется при сооружении деревянных домов.

Основная задача при креплении деревянных деталей – противостояние сдвигу. Брус, бревно и даже доски из дерева изменяют свои размеры при колебаниях температуры и влажности.

Более того, изменяют размеры непропорционально и в зависимости от направления волокон. При этом соединенные детали начинаются сдвигаться в разные стороны. Удерживающий их штырь сначала делает некоторый поворот, обусловленный обмятием древесины, а затем изгибается. При этом площадь соприкосновения нагеля и дерева увеличивается, что пропорционально увеличивает и сопротивление дальнейшему сдвигу. При этом ни соединяемые элементы, ни сам нагель разрушающим деформациям не подвергается.

При изменении объема деревянных деталей, происходит обратный сдвиг, при котором давление на гвоздь ослабевает и штырь возвращается в первичное положение. Понятно, что нагель необходимо выбирать в соответствии с предполагаемой нагрузкой, иначе давление окажется критичным, и штырь разрушится. Но такое соединение однозначно оказывается более практичным при постоянном сдвиге деталей.

Деревянные и металлические нагели можно найти в большинстве строймагазинов. Довольно редко, но встречаются также и пластиковые нагели, хотя область их применения невелика. О том, что лучше, деревянные нагеля, шурупы или гвозди, расскажем далее.

Нагель (фото)

Деревянный

Деревянный нагель в этой ситуации обладает рядом достоинств:

• древесина – материал куда более гибкий, чем металл, а потому нагрузке на изгиб противостоит лучше;
• деревянный штырь изменяется в объеме и размерах соразмерно изменениям деревянного бруса, так как эти характеристики у крепежа и материала близки;
• при намокании штыри расширяются, что повышает герметичность конструкции. Этот эффект использовался при строительстве лодок.

Однако деревянный гвоздь далеко не так долговечен, как металлический штырь, не выдерживает существенных нагрузок на давление и обуславливает некоторые особенности монтажа.

О том, как правильно пользоваться нагелями, расскажет это

Металлический

Металлические нагели – по сути, прут, используются реже, несмотря на их долговечность и явно большую прочность. К главным недостаткам их относят образование чересчур прочного крепления, которое не позволяет дереву сдвигаться.

К преимуществам металлических нагелей относится:

• неизменность размеров: деревянные шканты при высыхании склонны выходить из отверстий;
• металлические штыри предупреждают коробление верхнего слоя дерева;
• облегчается установка утеплителя, возможно применение пружинных стяжек, что значительно упрощает строительство.

Однако металл отличается очень высокой теплопроводностью, что приводит к образованию холодовых мостиков. Слишком жестко удерживает дерево, а разница в теплопроводности приводит к появлению конденсата в местах крепления. К тоже же, металлический штырь имеет рифленую поверхность, что приводит к повреждению древесины.

На практике оба вида крепежа зачастую комбинируют.