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.
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.
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.
Представляет собой металлическую пластину, на поверхности которой располагается несколько рядов шипов, выполненных методом штамповки.
Именно они при монтаже этого крепежного элемента «впиваются» в древесину и прочно в ней фиксируются.
В зависимости от разновидности и типоразмера гвоздевые пластины могут иметь от 2 до 16 рядов шипов, высота которых обычно составляет около 8-14 миллиметров.
Крепежный элемент изготовлен из оцинкованной стали толщиной от 1 до 1,5 мм методом холодной штамповки, зубцы имеют высоту до 14 мм.
Из чего изготавливают зубчатые пластины?
Серийное производство гвоздевых (зубчатых) пластин осуществляется на специализированном промышленном оборудовании. Изготавливаются они из листовой оцинкованной стали.
В производстве этой разновидности крепежа активно используются мощные гидравлические прессы, отличающиеся высокой производительностью.
Это оборудование позволяет получать качественные и, что немаловажно, относительно недорогие гвоздевые пластины в больших количествах.
Сфера применения гвоздевых пластин с маркировкой GP
Металлические зубчатые гвоздевые пластины используются и как коннекторы для строительства.
Они отлично подходят для прочного соединения между собой элементов деревянных стропил, используемых при сооружении зданий с большими пролетами.
Крепежные пластины (зубчатые) так же применяют для соединения бруса, причем оно получается очень прочным и долговечным. Этот крепеж существенно упрощает и ускоряет сборку решетчатых рам.
Преимущества крепежных пластин с шипами
Крепежные соединители с шипами завоевали широкую популярность благодаря многочисленным преимуществам и выгодам, которые сулит их применение.
Главным из них является, пожалуй, то, что этот крепеж гарантирует прочное и долговечное соединение деревянных деталей. При этом древесина не раскалывается, сохраняется ее целостность.
Благодаря наличию качественного антикоррозионного покрытия, гвоздевые пластины практически не ржавеют, что особенно важно для такого гигроскопичного материала, как древесина.
Для максимально прочного крепежа встык деревянных элементов, находящихся в одной плоскости (досок, балок, столбов, брусьев, стропильных и других конструкций) применяется высокопрочный и надёжный крепёж – (зубчатые). Их характерной особенностью является штамповка зубьями высотой 8 или 14 мм и толщиной 1 мм, которые располагаются рядами на монолитной металлической платформе. Прочность скрепления пластины зависит от формы зубьев и угла их наклона.
Изготавливаются из высококачественной листовой углеродистой стали толщиной 1,2 мм со штамповкой зубьев на гидравлическом прессе и последующей оцинковкой. Изделие не подвергается коррозии, имеет долгий эксплуатационный срок и следующие преимущества:
- обеспечивает высокую прочность и долговечность соединений;
- легко выдерживает динамические нагрузки;
- позволяет обойтись без использования гвоздей и других крепежей;
- существенно увеличивает скорость работы.
Пластины гвоздевые оптом
Компания «СтальКрепеж» изготавливает на собственном производстве пластины гвоздевые различных форм и размеров для использования в деревянном домостроении, конструировании кровли, сооружении опалубки и других ремонтно-отделочных работах. У нас можно по ценам производителя в любом количестве и ассортиментном ряде. Определиться с выбором и оформлением заказа помогут наши менеджеры-консультанты.В мы писали о том, что кировское предприятие «Стилкэп» запустило в производство свой аналог ервопейской гвоздевой пластины GNA20 (наше название GP). Эта пластина отличается невысоким зубом (8,5 мм) специфической формы. Повторить такое изделие было непросто, но кировские инженеры и мастера справились. Строители оценили качество и доступную цену российской гвоздевой пластины и на неё появился устойчивый спрос. Однако, для деревянных конструкций большого размера пластин с низким зубом недостаточно.
Поэтому в начале мая, в дополнение к существующей линейке гвоздевой пластины GP (высота зуба 8,5 мм), компания «Стилкэп» начала производство МЗП с высоким зубом.
Это изделие является аналогом европейской гвоздевой пластины Т150 и отечественной МЗП-1,2, выполнено из оцинкованной стали толщиной 1,2 мм и имеет высоту зуба 14 мм. Ширина пластины 124, 145, 176 и 206 мм. Длина от 204 до 1250 мм. Отличие в размерах, по сравнению с пластиной GNA20, хорошо видны на фото. Применение подобного крепежа целесообразно в ответственных узлах или при существенной разнице в толщине соединяемых деталей.
На данный момент запущена первая очередь производства, которая подразумевает применение ручного труда при некоторых операциях. Из-за этого производительность пока невысока. Но ведется работа по комплектованию полностью автоматизированной линии с ЧПУ, которая будет запущена в этом квартале. После запуска полного цикла производства новая гвоздевая пластина будет доступна в любых размерах и количествах.
Металлические зубчатые пластины (МЗП) – это стальные элементы толщиной 1…2 мм, которые получаются путем штамповки и имеют с рабочей стороны острые металлические зубья разной формы и длины,
каждый из которых имеет свое функциональное назначение, фото 1. МЗП, благодаря своим зубьям, их форме, углу наклона и расположению, обеспечивают высокую прочность крепления с древесиной.
МЗП — применение пластин, их разновидности и характеристика, установка
Фото 1. Металлозубчатые пластины
МЗП предназначены для устройства кровельных и других конструкций из древесины. МЗП имеют оптимальную толщину, форму и количество зубов для возведения конструкций с такими пролетами:
- до 12 м – стропильные фермы, фермы междуэтажного перекрытия;
- до 30 м – арочные и рамные конструкции;
- до 10 м – балки.
Следует знать, что в основном конструкции с использованием МЗП выполняются в промышленных условиях. Особо это касается таких конструкций как:
- стеновые панели;
- балки перекрытия;
- фермы покрытия.
Это объясняется тем, что на производстве можно легко зафиксировать элементы конструкции в точном проектном положении, и позволяет роботы выполнять с высокой точностью (±10мм) и качеством. На фото 2 приведены узлы конструкции с применение МЗП.
Фото 2. Узлы и конструкции с применением МЗП
Для точной фиксации элементов конструкции на предприятии необходимо применять следующее оборудование:
- подвесная пресс-скоба с кондуктором;
- передвижной пресс;
- стационарный пресс.
Металлозубчатые пластины изготовляются из оцинкованной холоднокатаной стали. Сталь имеет цинковое покрытие толщиной 14…17 мкм.
Металлозубчатые элементы применяются не только в промышленном домостроительстве, но и в частном. Также, при помощи МЗП можно выполнять устройство деревянной опалубки и изготовление упаковочной тары.
Основные виды МЗП разделяются в зависимости от их толщины, а толщина определяет ширину пластины и область ее применения с разным сечением балок. Большинство производителей изготовляют МЗП трех толщин: 1; 1,2; 2 мм, табл. 1. Ниже приводятся их основные параметры.
Таблица 1
Виды МЗП
|
Позиция |
МЗП-1,0 |
МЗП-1,2 |
|
|
Назначение |
Для соединение элементов толщиной до 38 мм |
Для соединение элементов толщиной до 60 мм |
|
|
Материал |
Оцинкованная сталь |
Оцинкованная сталь |
|
|
Толщина пластины |
|||
|
Ширина пластины |
|||
|
Длина пластины |
Любая длина кратная 25 мм начиная с 50 мм (по требованию заказчика) |
||
|
Дополнительные размеры пластин |
|
||
|
Высота зуба |
|||
Существуют МЗП, которые можно применять для соединения деревянных балок с толщиной 70 мм и более. Производители предлагают следующие пластины в зависимости от их толщины:
А) при толщине 1,2 мм:
- длина – 160…340 мм;
- ширина – 80…140 мм;
- длина зубов – 14,8 мм.
Б) при толщине 2,0 мм:
- длина 160…400 мм;
- ширина 80…200 мм;
- длина зубов — 23,5 мм.
В зависимости от страны производителя МЗП могут отличаться:
- по материалу изготовления;
- по форме и количеству зубов;
- толщине пластин.
В элементах МЗП зубы располагаются очень часто, чтобы обеспечить работу древесины на смятие, а не на скалывание. Плотность зубов может достигать 70 шт/дм 2 .
МЗП производятся с:
- однонаправленным расположением зубов (Россия);
- двунаправленным расположением зубов (Польша, Финляндия, Германия).
Самая распространенная конструкция пластин МЗП с однонаправленными зубьями – это небольшой сдвиг смежных продольных рядов относительно друг друга. Главным недостатком пластин с однонаправленными зубьями является различная прочность и деформативность зубов, значение которых зависит от угла между осью пластины и осью действия усилий, а также угла направления волокон древесины к оси действия усилия. Однако, существует более усовершенствована конструкция МЗП, у которой зубы имеют разное направление – параллельно сторонам и диагоналям квадрата (получается «елочка»).
Самими распространенными МЗП на строительном рынке являются такие типы (системы):
- Ганг-Нейл (Европа);
- МЗП-1,0; МЗП-1,2 и МЗП-2 (страны СНГ);
- Арпад (Венгрия).
Особенностью системы Арпад является расположение зубов в рядах с разным углом, направленных друг к другу, что при запрессовки в древесину получается их заклинивание и увеличивается общая прочность соединения.
Самими эффективными считаются типы МЗП Ганг-Нейл и Арпад , однако с каждым годом конструкция металлозубчатых пластин все больше усовершенствуется ведущими производителями.
Основные характеристики МЗП приведены в табл. 2, 3.
Таблица 2
Основные характеристики соединений из МЗП
|
Обозначение |
Напряженное состояние соединения |
Характерный угол α, β, γ град |
Расчетная несущая способность соединений с пластинами типа |
|
|
МЗП-1,2 |
МЗП-2 |
|||
|
R (МПа) рабочей площади соединения |
Смятие древесины изгиб зубьев при углах между направлением волокон и действующим усилием β |
|||
|
Rр (кН/м) ширины рабочего сечения пластины |
Растяжение пластины при величине угла между продольной осью пластин и действующим усилием α |
|||
|
Rср (кН/м) длины срезаемого сечения пластины |
Срез пластины при величине угла между продольной осью пластины и направлением срезающего усилия γ |
|||
Таблица 3
Расчетная несущая способность МЗП
|
Вид напряженного состояния |
Толщина МЗП, мм |
Расчетная несущая способность R (кг/см) при величине угла α в градусах |
|||||
|
Растяжение |
|||||||
Установка пластин МЗП
Для одного простого соединения необходимо две пластины – по одной с каждой стороны. Для получения соединения с высокой прочностью необходимо использовать специальный пресс, который фиксирует точное положение пластин и обеспечивает требуемую скорость вдавливания зубов в древесину.
Как уже выше отмечалось, установка МЗП и сборка основных элементов (конструкций) осуществляется в цеху, а затем готовая конструкция перевозится на строительную площадку, фото 3 . Пластины следует ставить так, чтобы ряды зубов располагались параллельно волокнам древесины того элемента, который воспринимает большие усилия.
Фото 3. Изготовление и монтаж деревянных конструкций с МЗП
Основные достоинства МЗП
- Возможность расположения соединительных элементов в одной плоскости.
- Снижается общий расход древесины.
- Относительно низкий вес всей конструкции.
- Возможность выполнять монтаж деревянных конструкций без применения специальной подъемной техники.
- Относительно низкая трудоемкость выполнения монтажных работ. Исключаются работы по устройству пазов и шипов в элементах.
- Снижение финансовых расходов при транспортировке и установке деревянных конструкций.
- Высокая долговечность элементов МЗП и конструкций с их применением.
- Соединения получаются относительно высокой прочности по сравнению с клеевым и гвоздевым соединением.
- Оптимальное количество людей для возведения деревянных конструкций с МЗП является 4…5 чел.
- Возможность устройства деревянных конструкций любой сложности.
- Существует программное обеспечение, которое позволяет ускорить процесс проектирования деревянных конструкций, исключая вероятность допущения грубых ошибок в расчете прочности соединений и подбора нужного сечения составных балок.
Фото 4. Основные преимущества МЗП
Основные недостатки МЗП
- Для изготовления деревянных конструкций с МЗП необходима идеально ровная площадка.
- Необходимость в специальном оборудовании прессе, который обеспечивает максимальную и требуемую прочность соединения. Ручная установка МЗП (запрессовка) не рекомендуется, так как она существенно снижает прочность соединения. Технология строительства деревянных конструкций с применением МЗП не получила широкого распространения в частном домостроительстве, так как требует применения специального оборудования и практически всегда выполняется в промышленном цеху.
- Так как в основном используются МЗП системы Ганг- Нейл, то одним из главных недостатков является разная работа пластины и его зубов в разных направлениях.
- При действии нагрузки на пластину по главной оси его прочность шипов на изгиб будет минимальной.
- Слабое место зубов пластин у основания, где минимальное значение изгибаемой жесткости.
Конев Александр Анатольевич
