Нагель , также тренель, треннель или тунель — это деревянный колышек, штифт или нагель , используемый для скрепления деревянных деталей, особенно в деревянных каркасах , крытых мостах , деревянном судостроении и строительстве лодок . [1] Он вбивается в отверстие, просверленное через два (или более) куска конструкционной древесины ( паз и шип ).
Использование древесины в качестве шипа можно проследить более чем 7000 лет назад, поскольку археологи обнаружили следы деревянных гвоздей при раскопках древних германских поселений. [2] Шпунты чрезвычайно экономичны и легкодоступны, что делает их распространенным ранним строительным материалом. [3] Черная акация является излюбленным деревом при изготовлении труб в судостроении в Северной Америке [4] [5] и английский дуб в Европе [6] [7] из-за своей прочности и устойчивости к гниению, в то время как красный дуб типичен для строительства.
Традиционно гвозди и колышки изготавливались путем расщепления деревянных болтов с помощью лобзика и придания им формы скобелем на стропальном станке . Их также можно изготовить с помощью зубчатого формовщика, полой металлической трубки с расширяющимся фланцем на одном конце и острым краем на другом, обычно устанавливаемой за фланец на низкой скамье, называемой табуретом для вождения. Каждый грубо сформированный деревянный болт помещается над острым концом трубы и ударяется деревянным молотком , но недостаточно сильно, чтобы молоток ударил по острому краю трубы; следующий брусок забивает предыдущий до конца, и он падает через отверстие в скамье в ведро.
Нагели вырезаются из цельного куска дерева и хорошо работают благодаря естественному зерну. Волокна нагеля идут перпендикулярно волокнам принимающих гнезд, что добавляет структурной прочности. Нагели обычно имеют диаметр 1,25–1,5 дюйма (32–38 мм) и вручную обстругиваются с грубыми гранями. Гнездо сверлится на 1 ⁄ 16 дюйма (1,6 мм) меньше, чем нагель, чтобы создать плотную посадку и использовать трение в гнезде. В случаях, когда нагель составляет 24 дюйма (61 см) или длиннее, нагель должен быть сформирован на 1 ⁄ 8 дюйма (3,2 мм) меньше, чем другая половина. В том же случае паз сверлится в двух частях, с меньшим сверлом для меньшей части нагеля и типичным сверлом для стандартной части. Другие нагели имеют коническую форму, причем большой конец на 1 ⁄ 8 дюйма (3,2 мм) длиннее паза. После того, как нагели забиты в паз, их можно обрезать, расколоть и заклинить небольшим куском дуба, который увеличивает силу трения. [8] В качестве альтернативы клину, нагель может получить заглушку или пробойник в центре, который расширяет всю окружность. Хотя этот метод предотвращает утечки за счет уменьшения зазоров, заглушки и пробойники с большей вероятностью выпадут при низких температурах. В идеале носик нагеля должен быть забит на 4–5 см от древесины перед обрезкой. [9]
В отличие от металлических гвоздей, нагели нельзя удалить (без больших усилий) или использовать повторно. По мере того, как древесина сжимается или расширяется, волокна создают трение, которое плотно фиксирует ее в гнезде. Если нагель сломался или вышел из строя, но древесина, которую он скрепляет, осталась целой, оставшийся нагель можно вырезать и заменить на более крупный нагель, который плотно вошел. Кроме того, нагели способны перемещаться с течением времени и сохранять структурную целостность.
Ранние фермы с врезными и шиповыми креплениями с пролетами менее 30 футов (9 м) использовали крепежные элементы в виде нагелей. При использовании в ферме соединительные пазы сверлятся смещенными от центра, так что при вставке нагеля создается более плотное соединение. Из-за большого количества нагелей, необходимых в ферме, нагели можно обтачивать на токарном станке с головкой и коническим концом, часто сохраняя его удлиненным для наиболее плотной посадки. Нижний пояс часто требует 2–3 штифтов и является самой слабой частью фермы. Следовательно, нагель не может предотвратить разрушение в пролетах более 30 футов (9 м). В случаях, когда может произойти значительная усадка, может потребоваться использование железных U-образных ремней или арматуры. [10]
Древнее судостроение использовало нагели для скрепления лодок. Они имели преимущество в том, что не вызывали «болезни гвоздей», термина, обозначающего ускоренное гниение, сконцентрированное вокруг металлических крепежей. Повышенное содержание воды заставляет древесину расширяться, поэтому нагели крепче сжимали доски, впитывая воду. [11] Однако, когда нагели были из другой породы дерева, чем обшивка, это обычно вызывало гниение. Нагели и железные гвозди были наиболее распространены до 1780-х годов, когда медные гвозди вместо медной обшивки стали более популярными. [3] Еще в 1870-х годах торговые суда использовали нагели и железные болты, в то время как более качественные суда использовали медные и желтые металлические болты и отвалы. В 1870-х годах нагели обычно использовались в соотношении четыре нагеля на один болт, хотя иногда использовалось больше болтов. На более поздних корветах соотношение было изменено на два нагеля на один болт. [12]
Похожие деревянные крепления на гвоздях использовались в качестве альтернативы металлическим костылям для крепления железнодорожных рельсовых опорных «стульев» к деревянным шпалам ( шпалам ) в ранние викторианские времена . На гвоздях широко использовались при строительстве железных дорог в Северной Англии. [13]
деревянная архитектура treenails.