Испокон веков мы возводили дома из дерева. Иногда совершенно без использования других стройматериалов, при помощи только топора, без единого гвоздя… Ну, вы в курсе, да?
Исконно русские технологии не забыты. Остались ещё потомственные спецы, которые медленно но верно соберут вам аутентичную избу, как в старые добрые времена. Но в основном методы и подходы существенно видоизменились — на злобу дня и согласно современным требованиям к комфорту, энергоэффективности, безопасности. Они видоизменились и вышли на новый уровень. Теперь мы успешно применяем, так сказать, мировой опыт — наработки строителей из других стран, которые уже давно доказали свою состоятельность.
Одним из таких плотно прижившихся заимствований является (пока ещё причисляемая у нас к инновационным) система перфорированного крепежа, что предназначена для быстрой и надёжной сборки всевозможных каркасных конструкций из обрезных пиломатериалов. Элементами этой комплексной системы являются различные уголки и кронштейны, ленты и пластины, которые снабжены большим количеством заранее подготовленных отверстий. Несколько особняком в большом перечне фиксирующих приспособ стоит гвоздевая пластина, о ней мы поговорим далее.
Стропильная система из деревянных ферм на металлозубчатых пластинах (МЗП) «Строй и Живи».
Что такое МЗП?
Металлозубчатая пластина (МЗП), или как ещё называют этот крепёж «гвоздевая пластина» — представляет собой плоскую прямоугольную (иногда квадратную) деталь из холоднокатаной стали. Одним из вариантов МЗП является «шипованный диск» или «шипованный подкос».
Толщина пластины может варьироваться от 1 до 2,5 мм, что позволяет решать самые разные по нагрузкам задачи. Чем толще металл, тем большего сечения элементы конструкции пластина может соединять. Марка стали применяется в любом случае такая, чтобы изделие обладало сбалансированным сочетанием пластичности и прочности.
Общие габариты продаваемых образцов обычно находятся в пределах 2,5-18 см по ширине и до 30 см по длине. Однако, конечно же, доступная номенклатура намного шире, многие отечественные производители предлагают быстрое изготовление МЗП по индивидуальным, практически ничем не ограниченным размерам. Сроки нарезки необходимого размера нестандартных МЗП составляет порядка 7-14 дней.
Как и любой другой вариант перфорированного крепежа, зубчатая пластина из стали в обязательном порядке наделена слоем цинка, который защищает крепёж от коррозии. Для применения в открытых видимых конструкциях изделие может покрываться цветным порошковым напылением.
Что такое фермы на МЗП и для чего они нужны
По сравнению с обычными перфорированными изделиями с круглыми отверстиями под гвозди, саморезы, болты или анкеры – тут мы имеем на поверхности изделия большое количество шипов, выдавленных из металла при помощи просечного штамповочного пресса.
Количество зубчиков может достигать до 80 штук на дециметр изделия. Каждый их них при монтаже входит в дерево, где цепляется за волокна, и крепёж начинает работать, как единое целое. После запрессовки МЗП доска или брус уже не скалывается в зоне крепления, силы, действующие на узел, могут лишь действовать на сминание, а несущая способность готовой конструкции из-за этого только существенно возрастает. При запредельных нагрузках сращенный пиломатериал ломается на массиве, но не разъединяется под гвоздевой пластиной. То есть сравнивать данный метиз с сотней разрозненных гвоздиков — как минимум, некорректно.
Нужно заметить, что высота шипов в различных гвоздевых пластинах может быть разной. Традиционным вариантом можно считать зубья длиной в 8-10 мм, но есть также изделия с ершением в 14-15 мм или 25-26 мм. Как правило, есть зависимость и взаимосвязь между толщиной пластины и высотой зуба (толще МЗП – длиннее зуб – крупнее пиломатериал можно собирать).
Принято различать два принципиальных варианта гвоздевых пластинок в зависимости от формы шипов:
- С разнонаправленной просечкой,
- С однонаправленной просечкой.
Зубья с одним направлением и углом наклона нормально работают, но при многовекторных нагрузках фиксация в некоторые направления считается менее эффективной. Кроме того, приходится при монтаже более серьёзно подходить к ориентации пластины относительно направления волокон доски или бруса, которые в узле оказываются нагруженными больше. Модернизированные МЗП с одним направлением перфорации наделяются смещением шипов (типа в шахматном порядке) в каждом соседнем ряду, что улучшает эффект зацепления.
Эксперты убеждены, что очень хорошие показатели выдают пластинки, в которых зубья наклонены в разные стороны (обычно две взаимно перпендикулярные), например, по диагоналям прямоугольной пластины или вдоль её длины и ширины. Так, по идее, крепёж одинаково хорошо работает с пиломатериалом, у которого имеется любая ориентация волокон в массиве, а также держит нагрузки вне зависимости от того, куда они направлены во время эксплуатации фермы. Также существуют модели, в которых шипование производится не просто в разных направлениях, но также и ряды зубов наклонены под разными углами.
Важно! Выбор конкретной модели пластины основывается на толщине крепежа, общих габаритах, количестве зубьев, их наклоне, длине, форме сечения… Существуют компьютерные программы, позволяющие произвести расчеты подходящих МЗП максимально точно для любого типа конструкций.
Где применяется МЗП?
Основная функция металлической зубчатой пластины – соединение двух и более обрезных досок или брусьев в одной плоскости. Причём лучшие показатели надёжности будут достигнуты, если пилопродукция применена не мокрая, которая не склонна к рассыханию и к растрескиваниям.
Первые образцы МЗП начали применять на вотчине каркасного домостроения (в Северной Америке) в начале прошлого века. Опыт оказался удачным. В сложных пространственных конструкциях зубчатые пластины создают прочное неподвижное соединение, выступая одновременно опорной базовой плоскостью для элементов каркаса.
На их основе собирают:
- стеновые несущие каркасы и панели,
- различные объёмные конструкции из дерева (например, лестницы),
- мощную опалубку,
- более длинные балки путём сращивания пиломатериалов встык,
- более толстые или более высокие балки путём сращивания пиломатериалов внакладку (пластями или кромками соответственно),
- арочные конструкции из штучных элементов (без использования изгибания древесины).
- сложные элементы деревянной кровли.
На данный момент в нашей стране купить металлические зубчатые пластины предпочитают в основном для создания кровельных ферм, которыми можно перекрывать очень большие пролёты – вплоть до нескольких десятков метров, с самыми разными углами стыковки. Крепёж активно используется как в промышленном, так и в частном строительстве.
Среди преимуществ, которые мы получаем, можно перечислить следующие:
- Отпадают ограничения по максимальной длине имеющихся в продаже пиломатериалов,
- Сокращаются сроки сборки конструкций, снижается трудоёмкость операций по соединению элементов (так как не нужно выполнять врубки или врезки, не нужно массово крутить винты, забивать гвозди).
- Отпадает необходимость в больших объёмах приобретать ершёные гвозди или стойкие к коррозии саморезы, которые весьма недёшевы.
- Увеличивается надёжность собранных узлов при снижении сечений и массы.
- Снижается количество древесины, которая идёт в отходы.
- Увеличивается количество доступных конструктивных решений, особенно, если для проектирования использовать специализированное программное обеспечение.
Есть и некоторые ограничения:
- Производить сборку прямо по месту не получится.
- Необходимо подготовить ровную площадку на земле или работать в цеху.
- Нужно иметь кое-что из оборудования для надёжной установки МЗП.
Каковы нюансы установки гвоздевых пластин?
- Самый главный момент заключается в том, что каждый узел соединения фиксируется пластиной с двух сторон.
- Ориентировать платину с однонаправленными зубьями следует так, чтобы ряды шипов оказались параллельными волокнам того бруса или доски, которые должны выполнять бОльшую несущую функцию.
- Для установки МЗП не подходят варианты с молотком или кувалдой. Слишком слабым и неравномерным получается давление. Сильно вредит вибрация, даже при ударах через проставки пластина и её шипы могут деформироваться.
Чтобы, например, доски-стропила равномерно приняли крепёж по всей его площади, нужно применить прокаточный пресс. Соответственно, сборку кровельных ферм и стеновых каркасных секций в основном производят в цехах. А уже потом рама транспортируется на стройплощадку, где с помощью крана поднимается и раскрепляется на месте. - Монтировать МЗП на объекте всё-таки можно. Для этого там создают на земле ровную чистую рабочую площадку, а в качестве вдавливающего приспособления используют металлическую станину (по форме напоминающую струбцину), а также автомобильный домкрат бутылочного типа, рабочее усилие которого составляет от 30 тонн.
- Из подготовленных по размеру пиломатериалов ферма выставляется на подставках, и через зубчатые пластины единичными саморезами все элементы временно фиксируются в проектном положении.
- Все пластины раскладываются в нужных местах.
- Под зону соединения с пластиной подводится импровизированный пресс. Сначала обжимают наружные углы конструкции, а затем другие соединения.
- Плавно выполняется запрессовка МЗП в древесину, пока вся плоскость пластины не прижмётся к массиву фермы (передавливание, естественно, не приветствуется). Нормально накроенный пиломатериал собирается плотно, хотя по технологии возможны зазоры между торцами досок/брусьев до 5 мм.
В заключение хотелось бы отметить, что сборка сложных каркасных конструкций из обрезного пиломатериала при помощи зубчатых пластин — неспешно, но набирает популярность. Соответственно, очень быстро растёт предложение по продаже этого интересного крепежа. Как показывает практика, на рынке появились образцы МЗП очень низкого качества.
Мало того, что фирмы-однодневки, прессующие зубчатый перфорированный крепёж, не соблюдают основные требования по конструктивному исполнению шипов, так тут ещё могут использовать низкосортную сталь с малой прочностью, либо совсем тонкое цинковое покрытие, которое не живёт более пары сезонов. Потому к приобретению МЗП нужно отнестись крайне ответственно, отдавая предпочтение проверенным поставщикам. Чтобы фермы и каркасы работали, как положено, также не менее важно купить доску или брус нормального качества.
Источник: www.pilomarket.ru
Стропильная ферма
Стропильная ферма необходима для перекрытия большого пролета, необходимого по конструктивным и планировочным соображениям. Причем не обязательно дом строится с размахом, ведь вестибюль или зал более шести метров в длину в наше время вовсе не роскошь.
К тому же планировочные решения современных домов все более независимы и предполагают большие комнаты, простор, высоту, нестандартные конфигурации помещений. Стропильные фермы решают главную задачу — обеспечивают качества надежности и долговечности крыши и кровли. Классическая стропильная ферма собирается на стройплощадке и монтируется с подгонкой по месту, но существуют и готовые варианты стропильных ферм – например, металлодеревянные фермы, а также заводские фермы из деревянных элементов с соединениями на металлических зубчатых пластинах. Пролет, который можно перекрывать фермами на МЗП – 16 м без всяких дополнительных стоек и колонн, для частного дома это отличные возможности планировки.
Максимальный пролет – 30 м. Если сравнивать с классическим перекрытием на деревянных балках, то для них оптимальный пролет – всего лишь шесть метров, или же нужны промежуточные опоры. Ферма на МЗП может быть применена при опирании на стену из железобетона, дерева, кирпича, камня, а также может монтироваться по керамоблокам, газобетонным и пенобетонным блокам. Материал кровли может быть каким угодно – от эко-камыша и соломы до металлической фальцевой кровли.
Фермы на МЗП
Фермы на МЗП применяют для межэтажных перекрытий домов, для устройства крыш и кровель. Кроме того, на частной стройке эти фермы применяют для устройства крыш теплиц и оранжерей, бассейнов и навесов, а также и для различных коммерческих объектов. Современный таунхаус предполагает независимую планировку, что требует перекрытия большого пролета без промежуточного опирания на стены или колонны, и здесь фермы на МЗП незаменимы.
Плюсы этих ферм впечатляют, однако же применение ферм в частном строительстве не так широко. Дело в том, что поэлементная сборка на месте хотя и долгий процесс, но позволяющий работать вручную и поднимать детали на крышу с помощью средств малой механизации. Чтобы смонтировать большепролетную ферму, нужен кран – это немалый расход. Поэтому заказывать ферму на МЗП имеет смысл при необходимости перекрывать большие пролеты. Доставка ферм также сложна – пролетную конструкцию не привезешь по сельской дороге и на стройку, где работать приходится в стесненных условиях.
Фермы на МЗП могут быть различных моделей и конфигураций: ножничные и скатные (в один и два ската), трапециевидные, балочные (для межэтажных перекрытий и плоских кровель), а также и нестандартные – по индивидуальным заказам.
Металлозубчатая пластина
Сокращенно – МЗП, материал пластин – оцинкованная сталь толщиной 1,2-2,0 мм. МЗП штампуют из оцинковки, предварительно нарезанной по стандарту. Размерный ряд достаточно широк: длина пластины 40-400 мм, ширина 10-250 мм, зубья 8-25 мм. Интервал зубьев одинаков – 2,5 см.
Металлические зубчатые пластины запрессовывают в узлы деревянных ферм с помощью гидравлического оборудования при давлении от 25-30 тн. Вручную пластину в дерево забить вряд ли удастся, а сделать это с обеспечением равномерного распределения нагрузки невозможно.
Проекты ферм составляют с помощью программ, в базе которых и характеристики материалов, и нагрузки, и принцип максимальной экономии материала. Все элементы фермы расчетные, и детали и узлы.
Плюсы ферм на МЗП
Основные преимущества стропильных ферм со сборкой элементов на МЗП:
- Быстрый монтаж перекрытия на месте, нет необходимости нарезать элементы по размерам, делать крепеж шип-паз и т.д., ферма полностью готова и собрана;
- Можно возводить крышу любого стиля, сложнейшей конфигурации;
- Монтаж всепогодный и всесезонный, а фермы собираются в заводских условиях и поступают на стройку полностью готовыми;
- Фермы достаточно легкие и не требуют усиления фундаментных и стеновых несущих конструкций;
- Заводская ферма геометрически точна, все фермы идентичны, что важно для быстроты правильности монтажа. Каждый элемент фермы проходит стандартную камерную сушку согласно ГОСТ;
- Экономится пиломатериал, перфорированный крепеж и метизы;
- МЗП — крепеж превосходит по прочности соединения на клею и гвоздях;
- Удобный монтаж утепления кровельного пирога;
- Можно реконструировать старые здания с обустройством дополнительной площади, строить крыши с мансардами и мезонинами;
- Гарантированная заводская прочность, комплектность фермы, плюс экологичные материалы.
Брусья в ферме крепятся с небольшим зазором до 4 мм, это не влияет на прочность фермы. Фермы на МЗП позволяют перекрывать крышу площадью в 200-300 м2 за один рабочий день.
Металлодеревянная ферма
По отзывам специалистов, этот вид ферм для межэтажных и кровельных перекрытий частный домов не пользуется популярностью, хотя достоинств у балочных металло-деревянных ферм немало. По сути такая ферма является шпренгельной, что уже говорит о прочности и надежности конструкции и о том, что прогиб даже при перекрытии пролета в 18 и 24 м будет минимальным, конечно, при условии инженерного проекта фермы и заводского изготовления. Последнее — камень преткновения реала и возможностей инженерного обеспечения: дело в том, что наши частные стройки редко имеют возможность заказать и получить качественную ГОСТовскую шпренгельную систему малого веса, достаточного пролета и по приемлемой цене.
Вкратце: ферма с элементами верхнего и нижнего пояса из бруса (доски) и штампованными раскосами из оцинкованной стали. Собирают фермы посредством гидравлического пресса, так же как и фермы на МЗП.
Особо прочные фермы для больших пролетов изготавливают из двойного бруса (пояса) и стальных труб в качестве раскосов, но этот вариант ферм в части экономии спорный — нисколько не дешевле обойдется полностью металлическая заводская ферма, а по надежности — однозначно даст фору сборной металло-деревянной. Но в плане металлодеревянных балочных ферм из доски и оцинкованной стали — эти балки проще в производстве, дешевле и при этом работают как классические фермы, выдерживая значительные нагрузки и давая малый прогиб. Монтировать балку с деревянными поясами на частной стройке проще, также и последующая обшивка и отделка упрощаются. Оптимально применение перфорированных крепежных элементов. Еще важный момент: деревянные элементы вместо металлических значительно снижают вес балки, что положительно влияет на общую массу перекрытия и на все здание в целом, включая фундаменты.
Источник: stroyfora.ru
Соединения на металлических зубчатых пластинах
В последнее время для узловых соединений дощатых элементов нашли применение металлические зубчатые пластины (МЗП). Наибольшее распространение в зарубежной практике строительства получили МЗП системы «Ганг-Нейл».
МЗП (рис. 15) представляет собой стальные пластины толщиной 1–2 мм, на одной стороне которых после выштамповки на специальных прессах получаются зубья различной формы и длины. МЗП ставят попарно по обе стороны соединяемых элементов таким образом, чтобы ряды МЗП располагались в направлении волокон, присоединяемого деревянного элемента, в котором действуют наибольшие усилия. Изготовление конструкции должно производиться специализированными организациями, оснащенными оборудованием для сборки конструкций, запрессовки МЗП и контрольных испытаний конструкций. Ручная запрессовка МЗП не рекомендуется.
рис. 15. Примеры соединений на металлических зубчатых пластинах МЗП
Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют по условиям смятия древесины в гнездах и изгиба зубьев пластин, а так же по условиям прочности пластин при работе на растяжение, сжатие и срез.
МЗП изготавливаются из листовой углеродистой стали толщиной 1,2 и 2 мм. Антикоррозийную защиту МЗП выполняют оцинковкой или покрытиями на основе алюминия.
В нашей стране применяют соединения на металлических зубчатых пластинах типа МЗП-1,2 и МЗП-2 (в соответствии с толщиной применяемой стали). Пластины МЗП-1,2 имеют размеры: длина 160–340 мм и ширина 80–140 мм с длиной зубьев 14,8 мм, а пластины МЗП-2 соответственно: длина 160–400 мм и ширина 80–200 мм с длиной зубьев 23,5 мм. В таблице ниже приведены основные расчетные характеристики соединений типа МЗП-1,2 и МЗП-2.
| R, МПа, рабочей площади соединения | Смятие древесины и изгиб зубьев при углах между направлением волокон и действующим усилием β | 0–15 | 0,8 | 0,8 |
| 30 | 0,7 | 0,7 | ||
| 45 | 0,6 | 0,6 | ||
| 60 | 0,5 | 0,5 | ||
| 75–90 | 0,4 | 0,4 | ||
| Rp, кН/м, ширины рабочего сечения пластины | Растяжение пластины при величине угла между продольной осью пластин и действующим усилием α | 0–15 | 115 | 35 |
| 45–90 | 200 | 65 | ||
| Rсp, кН/м, длины срезаемого сечения пластины | Срез пластины при величине угла между продольной осью пластины и направлением срезывающего усилия γ | 65 | 35 | 65 |
| 45 | 50 | 95 | ||
| 90 | 35 | 65 |
Несущую способность соединения на металлических зубчатых пластинах Nc, кН no условиям смятия древесины и изгиба зубьев при растяжении, сдвиге и сжатии, когда элементы воспринимают усилия под углом к волокнам древесины, определяют по формуле: Nc = 2RFp, где R — расчетная несущая способность по таблице; Fp — расчетная площадь поверхности МЗП на стыковом элементе, определяемая за вычетом площадей участков пластины в виде полос шириной 10 мм, примыкающих к линиям сопряжения элементов и участков пластины, которые находятся за пределами зоны рационального расположения МЗП. Последняя ограничивается линиями, параллельными линии стыка, проходящими по обе стороны от нее на расстоянии половины длины стыка.
Учет эксцентриситета приложения к МЗП равнодействующей усилия при расчете опорных узлов треугольных трехшарнирных арок осуществляется снижением расчетной несущей способности соединения умножением на коэффициент k, определяемый в зависимости от уклона стропил. При уклоне 0 градусов k=1; при 15°, k=0,85; при 18°, k=0,8; при 22°, k=0,7; при 25°, k=0,675; при уклоне более 25°, k=0,65.
Несущую способность металлических зубчатых пластин Nр при растяжении находят по формуле: Np=2bRp, где b — размер пластины в направлении, перпендикулярном направлению усилия, см; Rp — расчетная несущая способность пластины на растяжение, кН/м, по таблице.
Несущую способность металлических зубчатых пластин Qср при срезе определяют по формуле: Qcp = 2lcpRcp, где lcp — длина среза пластины без учета ослаблений, см; Rcp — расчетная несущая способность пластины на срез, кН/м, определяемая по таблице.
При совместном действии на пластину усилий среза и растяжения должно выполняться условие:
При проектировании конструкций на МЗП следует стремиться к унификации типоразмеров МЗП и сечений пиломатериалов в одной конструкции. Площадь соединения на каждом элементе (с одной стороны) должна быть для конструкции пролетом до 12 м не менее 50 см², а для конструкций пролетом до 18 м — не менее 75 см². Минимальное расстояние от плоскости соединения элементов должно быть не менее 60 мм. МЗП следует располагать таким образом, чтобы расстояния от боковых кромок деревянных элементов до крайних зубьев были не менее 10 мм.
Если при сочленении деревянных элементов будут использоваться МЗП других фирм-изготовителей, то расчет производится по рекомендациям и техническим характеристикам на изделия этих фирм.
Источник: ostroykevse.com