Нагель (возможны названия «шкант», «кукс», «кокс») – крепёжный элемент в виде шипа (штыря) для предотвращения смещения бревен сруба в сопряжённых венцах относительно друг друга. Нагель вставляют в просверленное в соединяемых брёвнах или брусьях отверстие. Верхнее бревно таким образом сверлят насквозь, паз в нижнем – несквозной.
Нагели, как правило, делают из дерева, хотя могут быть металлические и из других материалов. Выбирают твёрдые лиственные породы: бук, ясень, дуб, берёза. Хотя бытует мнение, что под нагель, в принципе, подойдёт любое дерево, главное, чтобы в готовом изделии не было сучков и прочих пороков древесины.
Чаще делают нагели круглого сечения, но существуют варианты с квадратной, прямоугольной, треугольной формой сечения, и восьмигранные штыри. Цилиндрическая форма нагеля представляется наиболее удобной, хотя бы, потому что проще сверлить круглые отверстия, чем вырезать пазы иной формы. При круглом сечении площадь поверхности сцепления нагеля с бревном (брусом) максимальна, а значит, соединение плотнее.
Укрепление стен сруба нагелями во многих случаях опционально.
Стратегия использования нагелей
Нагели устанавливают, чтобы:
- бревна или брусья сруба не выкручивало;
- укрепить стены возле дверных и оконных проёмов и укрепить простенки между проёмами;
- укрепить продольное (встык) соединение бревен, когда длина стены превышает длину бревен.
Основной смысл скрепления венцов сруба нагелями не в том, чтобы стены, условно говоря, не развалились – они и так будут прочные за счёт своего веса и перерубов на углах, а в том – чтобы препятствовать деформациям венцов в результате усушки. Пока сруб сохнет, происходит его усадка, брёвна или брусья выкручивает в разные стороны (коробление древесины), поэтому они могут смещаться относительно друг друга довольно сильно. В результате венцы прилегают не достаточно плотно, стены получаются кривые и продуваемые. Нагели не позволяют брёвнам выкручиваться и выпирать относительно друг друга.
Отсюда можно сделать выводы относительно частоты установки нагелей. Их ставят с шагом от 0,8 до 2 м. В разных источниках называют, обычно, такие диапазоны: 1 – 1,5 м и 1,5 – 2 м. На практике всё зависит от материала, из которого строится сруб. Так, бревно ручной обработки (неоцилиндрованное) и непрофилированный брус больше подвержены усадке и короблению, поэтому целесообразней ставить нагели с меньшим шагом, и оставлять больше запаса на усадку в пазах (соотношение длин нагеля и отверстия под него). Менее всего подвержен усадке и короблению клееный профилированный брус, однако, нагели используют и в случае строительства срубов из него.
Обычно, запас на усадку в пазах рекомендуют оставлять 1,5 – 3 см. То есть на эту высоту нагель нужно утопить в отверстии верхнего бревна/бруса.
Традиционно нагелем скрепляют два венца, но есть практика скрепления нагелем трёх венцов, в таком случае соотношение длин паза и нагеля такие:
Нагели располагают в стене в шахматном порядке, или со смещением относительно друг друга не менее 10 см. Отступ от угла для нагеля, чаще, рекомендуют брать 30 – 50 см, но можно встретить и меньшие размеры – от 10 см. Вообще говоря, здесь нет жёстких рекомендаций, поскольку строгий шахматный порядок взаимного расположения нагелей невозможен из-за наличия простенков и проёмов.
Также нет жёстких рекомендаций относительно длины нагелей, она зависит от диаметра бревна или размеров бруса, и, примерно, равна 1,6 высоты двух венцов.
Рекомендуемый диаметр сечения цилиндрического нагеля: 20 – 30 мм. По ГОСТ 30974-2002 диаметр нагеля 20 – 25 мм для брёвен (брусьев) шириной до 140 мм, а если параметр больше, то диаметр нагеля требуется 25 – 30 мм.
Влажность нагелей должна быть меньше, чем влажность бревен. По тому же ГОСТу – минимум на 2-3%. СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» регламентирует влажность нагелей не более 12%.
Отверстие под нагель должно располагаться по центру скрепляемого элемента и быть строго вертикальным, а поверхность нагеля должны быть гладкой, чтобы не было препятствий скольжению бревна по нагелю в процессе оседания (усадки) сруба. Нагель не должен «гулять» в отверстии. Его забивают киянкой, и он должен заходить в паз с лёгким сопротивлением. Предварительно нагели стоит обработать антисептиком.
Следует учитывать, что продольные пазы брёвен и рифленые поверхности профилированного бруса также препятствуют выкручиванию и взаимному смещению конструктивных элементов. А окосячка укрепляет стены в проёмах. Поэтому нагели – необязательный конструктивный элемент, но желательный. Хотя для срубов из непрофилированного бруса и с размерами стен более 6 м в длину нагели необходимы.