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
Сильное решение стропильная конструкция фермы 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 |
Малозаметное препятствие
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.comПлюсы и минусы готовых стропильных ферм на металлозубчатых пластинах
Требования любого владельца дома к крыше просты и понятны — долговечность, прочность, надёжность и при этом не слишком высокая стоимость. Традиционно стропильную систему собирают уже на месте стройки. Но есть готовые решения: фермы на МЗП. Сайт RMNT разобрался с их плюсами и минусами.
Металлические зубчатые пластины (МЗП) проще всего сравнить с огромной канцелярской кнопкой — принцип действия и использования аналогичен. Делают их путём штампования из оцинкованной стали, которая может иметь толщину 1,2 или 2 миллиметра. Длина может составлять от 50 до 400 миллиметров, ширина — от 100 до 250 миллиметров, шаг всегда 25 миллиметров.
Величина зубов, которые выдавлены в одну сторону, составляет от 8 до 20 миллиметров. Применяются металлозубчатые пластины для соединения различных деревянных деталей, в частности, межэтажных перекрытий по деревянным балкам. Конструкции на МЗП стали делать ещё в середине прошлого века, сейчас технология уже достаточно популярна.
Как обычно строят кровлю? На месте строительства пилят доски и брус нужного размера, делают шипы и пазы, а потом крепят всю систему между собой гвоздями, саморезами, клеевым составом, перфорированным крепежом, о котором портал Rmnt.ru подробно писал. Кажется, что всё отлично, но сделать две-три-пять одинаковых ферм при таком способе соединения стропильной системы сложно.
И сам процесс долгий и трудоёмкий, в одиночку справиться практически нереально. Самостройщики, которые делали кровлю своими руками, сталкивались с настоящим испытанием: отмерил доску — отпилил — отрезал — поднял на крышу — примерил — опустил — подрезал как надо — снова поднял — закрепил… И так с каждым элементом. Поэтому готовые стропильные фермы на МЗП точно заслуживают внимания в качестве альтернативы.
У стропильных ферм, которые были собраны на металлозубчатые пластины, есть ряд неоспоримых преимуществ:
- Геометрия всех конструкций системы будет максимально точной, фермы одинаковые.
- Экономия времени на строительстве как минимум в полтора раза.
- Возможность создавать крыши любой формы, даже самой сложной.
- Заметная экономия на древесине и метизах.
- Не нужно делать шипы и пазы, что тоже экономит силы и время.
- Соединения на МЗП намного прочнее, чем клеевые или на гвоздях.
- Брус можно крепить встык с зазором до 4 миллиметров и при этом конструкция ничуть не потеряет прочность.
- Система собирается в помещении, в цехе, то есть от погодных условий не зависит, стропильную систему можно заказать и установить зимой.
- Большинство производителей дают гарантию на кровельную конструкцию на срок от 10 до 25 лет.
- Можно перекрывать пролёты шириной до 30 метров без дополнительных опор, чего никак нельзя сделать в случае с традиционными балками перекрытий и стропильными системами — в таком случае ширина проёма будет ограничена 5–6 метрами.
- Фермы на МЗП подходят для стен из любых строительных материалов, будь то кирпич, брус, газобетон и так далее. Финишное покрытие кровли тоже может быть любым.
Преимущества готовых стропильных ферм на МЗП кажутся столь очевидными, что становится непонятно — почему же такие технологии до сих пор нечасто используются в индивидуальном строительстве. Прочность и экономия времени налицо, что же мешает домовладельцам? Чтобы понять это, нужно знать, как крепятся деревянные детали на металлозубчатые пластины.
Начинается всё с проекта, который составляет компьютерная программа. Геометрическая точность обеспечена, как и оптимальная нагрузка. Сухой строганный пиломатериал распиливается на оборудовании, а потом МЗП запрессовываются в древесину. С этой целью применяется гидравлический пресс, давление которого начинается с 30 тонн. То есть это заводское производство.
На место доставляется уже готовая, собранная стропильная ферма. Никаким молотком пластину в дерево с нужной силой не вобьёшь!
Отсюда две проблемы:
- Собранную конструкцию нужно доставлять на место специальным транспортом, особенно, если ширина пролёта велика. Это не доски и брус, которые можно просто забросить в кузов.
- Крупные конструкции нужно будет поднимать на крышу краном. Вновь дополнительные расходы.
Кроме того, производством стропильных ферм на МЗП пока занимаются только крупные строительные компании, у которых есть соответствующее оборудование. Застройщики, которые возводят целые коттеджные посёлки, могут позволить себе такое сотрудничество и расходы на спецтехнику. Самостройщики и небольшие бригады подрядчиков по-прежнему предпочитают собирать стропильные системы на месте, традиционным способом.
Источник www.rmnt.ruСтропильная 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