Методы подбора крепежа

Методы подбора крепежа.

Подбор крепежа принято считать немаловажным мероприятием, по определенным принципам. Главное – создание надежной конструкции, в которой не произойдет произвольное откручивание гаек или выпадение саморезов из гнезд.

Для правильного подбора крепежа, требуется учитывать факторы, определяющие его выбор. В первую очередь, следует определить материал основания, тип крепления, разрушающие факторы и условия эксплуатации, вид соединения, вид монтажа, прочностные характеристики соединения, совместимость элементов соединения!

Материал основания.

Бетон подразделяется на тяжелый и легкий. Различие данных видов состоит в том, что тяжелый бетон содержит гравий, а легкий бетон – такие заполнители, как пемза, керамзит, туф, которые обладают более низкой прочностью на сжатие. Следует отметить, что прочностью бетона на сжатие определяет уровень несущей способности креплений.

Кирпичная кладка состоит из блоков и раствора. Прочность на сжатие блоков обычно выше прочности на сжатие раствора, особенно в старых зданиях. По этой причине анкерные крепления следует устанавливать в блоки. При этом не исключено, если блоки окажутся самой слабой частью системы.

Различают 3 группы материалов для кладки.

Полнотелые блоки с плотной структурой характеризуются отсутствием пустот, имеют высокую прочность на сжатие (к этой группе материалов относятся кирпичи с долей пустот до 15%) и хорошо подходят для установки анкерных креплений всех типов (АК, Редиболт/гайка, рамные и тд.) включая химические анкера.

Анкер для полнотелых блоков

Пустотелые блоки с плотной структурой, как правило, производятся из того же материала, что и полнотелые кирпичи, но в них имеются пустоты. При воздействии высоких нагрузок на эти строительные материалы необходимо использовать специальные крепежные элементы конструктивно рассчитанные, например, такие, которые фиксируются (Распорный КПР и тд), перекрывают или заполняют пустоты (хим.анкер с гильзой).

Полнотелые строительные материалы с пористой структурой обычно имеют низкую прочность на сжатие, поэтому для достижения оптимальной прочности целесообразно использовать крепления с большой распорной площадью.

Анкер для пористого основания

Ячеистые материалы имеют много мелких пустот (ячеек) и, соответственно, низкую прочность на сжатие. К ним относятся газобетон, пенобетон, стеклобетон. При выборе крепления для таких строительных материалов следует учитывать его пригодность для установки. Как правило используются типы закрепления анкера за счет изменения формы основания (KBT, RD) и комбинированные (TGS). Применение химического анкера тоже дает хорошие силовые характеристики! Стоит заметить, что ячеистые бетоны относятся к пылящим основания и прочистка ершиком отверстия при подготовке основания не допустима!!!

Тип крепления

Давайте разберемся, как выбрать необходимый тип крепления для разных случаев, в зависимости от соединяемых материалов и назначения работы. Для каждого типа крепежа стоит определенная задача, то есть, для соединения заготовок или деталей из металла невозможно использование крепежа, предназначенного для дерева. Для того, чтобы соединить деревянные детали, собрать мебель или конструкции из деревянных заготовок, прикрепить предметы, используемые в интерьере, используются гвозди. Этот крепеж также применяется для монтажа кровли, подходит для облицовки поверхностей. Для надежного скрепления деталей из металла или дерева используются саморезы. В данном случае необходимо учитывать вес и материал детали, которая будет закреплена, исходя из этих данных подбирается резьба, диаметр и длина крепежа. Также не стоит забывать о внешнем виде готовой конструкции — для получения идеального результата следует обратить внимание на вид головки. Если существуют большие нагрузки на узел, а также есть потребность в создании разборного соединения, необходимо использовать такой тип крепления, как болты и гайки. Для того, чтобы не происходило непроизвольное раскручивание, применяются шайбы (пружинные шайбы) — с их помощью увеличивается площадь опоры на деталь и создается напряжение в соединении. Для тяжелых и массивных конструкций, часто встречающихся в строительстве, используют анкеры, как самый надежный метод соединения. Для различных нагрузок и видов конструкций следует выбирать соответствующую разновидность анкера, используя вместе с ним гайки и шайбы. Для скрепления листов из пластика или металла применяют заклепки, которые предназначены для максимальной надежности крепления.

Виды соединений

Составные части изделий (детали, сборочные единицы) соединяются между собой с помощью сборочных операций (свинчивания, клепки, сварки, пайки, склеивания и т. п.). Различают соединения разъемные и неразъемные. Разъемными называют соединения, при разборке которых не повреждаются скрепленные детали, т.е. они допускают многократную сборку и разборку изделия. К разъемным соединениям относятся: резьбовые, клиновые, шпоночные, шлицевые и др. соединения. Если детали нельзя разобрать без повреждения, соединения называют неразъемными. К неразъемным соединениям относятся клепальные, сварные, соединения пайкой, клеевые и др. Наибольшее распространение среди разъемных соединений получили резьбовые соединения, основным элементом которых является резьба.

Каждый крепеж отличается своими характеристиками. Рассмотрим все варианты с точки зрения преимуществ и недостатков:

Резьбовое. Выдерживает большие нагрузки, надежное сцепление, широкий ассортимент изделий, легкость монтажа и демонтажа, возможность применять механизацию, невысокая стоимость. Недостатки: повышенное количество центров напряжения, снижает сопротивляемость.

Шпоночное. Несложная конструкция, легкий монтаж и демонтаж. Недостатки: паз для шпона за счет уменьшения сечения вала и ступицы ослабляет их. Также это происходит за счет концентраций напряжений кручений и изгиба. Трудоемкий процесс изготовления крепежа.

Сварочное. Невысокая стоимость работ, соединение получается герметичным и плотным, применение автоматизированных процессов, возможность работы с толстым профилем. Недостатки: при ручной сварке качество зависит напрямую от квалификации работника, деформация поверхности деталей при нагреве, низкая надежность при вибрациях и ударных воздействиях. Пайка. Нет деформации поверхностей деталей, высокая точность, возможность распайки. Недостатки: сложный процесс подготовки оснований, должен обеспечиваться минимальный зазор.

Клеевое. Невысокая стоимость, не происходит ослабление рабочего сечения, возможность комбинированного использования с другими видами креплений, герметичность стыка, повышает антикоррозийные свойства шва, устойчивость к воздействию воды, химии, температурным перепадам, простата технологии нанесения. Недостатки: тщательная подготовка основания, при неправильном подборе состава могут снижаться прочностные характеристики.

Клепальное. Возможность применения к материалам, которые не поддаются сварке, надежность, препятствует появлению усталостных трещин. Недостатки: трудоемкость, материалоемкость, при процессе появляется деформация поверхностей деталей из-за механического воздействия.

Как видно, каждый вид имеет свои преимущества и недостатки. Учитывая эти факторы, подбирают оптимальные виды крепежа в каждом конкретном случае.

Виды монтажа

Существует два вида монтажа в крепежных соединениях от, которых зависит выбор крепежного элемента для закрепляемого пакета и надежность соединения. Стоит заметить, что при определенных условиях эти два вида монтажа не являются взаимозаменяемыми!!!

  1. Предварительный – вид монтажа, требующий предварительную подготовку основания (разметка, сверление, подготовка отверстий). Является точным, силовые характеристики крепежного соединения намного выше в отличии от сквозного монтажа, но более трудоемкий.

Предназначен для формирования соединения, когда нет прямого доступа инструмента для монтажа крепежного элемента.

  1. Сквозной – вид монтажа, предназначенный для формирования соединения сквозь скрепляемый пакет. Не является точным, Силовые характеристики за счет плеча рычага крепежного элемента невелики, не трудоемкий. Требуется прямой доступ инструмента к точке монтажа.

Нагрузки и усилия при монтаже изделия.

Нагрузки и усилия, появляющиеся при монтаже изделия, характеризуются величиной, направлением и точкой приложения.

Для того чтобы правильно выбрать крепление, необходимо учитывать следующие параметры:

1) предельные нагрузки, т. е. нагрузки, которые приводят к разрушению основания;

2) характерные разрушающие усилия (в 95% всех случаев испытаний достигаются или превышаются эти разрушающие усилия);

3) допускаемые нагрузки, т. е. рабочие нагрузки, которые уже имеют соответствующий коэффициент запаса прочности;

4) рекомендуемые нагрузки или максимальные рабочие нагрузки, имеющие соответствующий коэффициент запаса прочности.

Для того чтобы определить максимальную допускаемую нагрузку, необходимо разделить разрушающее усилие на коэффициент запаса прочности.

Рекомендуются следующие коэффициенты запаса прочности по предельной нагрузке:

  • для стальных и химических анкеров – не менее 4;
  • для полимерного дюбеля – не менее 7.

Рекомендуются следующие коэффициенты запаса прочности по характерной разрушающей нагрузке:

  • для стальных и химических анкеров – не менее 3;
  • для полимерного дюбеля – не менее 5.

Совместимость элементов соединения.

Немаловажным аспектом при подборе крепежа для формирования соединения является – Совместимость элементов! К ним относится совместимость материалов по прочности и твердости, для предотвращения разрушения основания или самого крепежного элемента (заклепки и основания для формирования клепальных соединений).

Дополнительно, ограничивает применение различных крепежных элементов с материалом основания – Гальваническая коррозия, вызываемая несовместимостью потенциалов материалов из которых изготовлены эти изделия!

Прочностные ограничения также являются немаловажными! Нагрузочные характеристики крепежного элемента должны быть подобраны таким образом, чтобы крепежный элемент мог «Работать» при воздействии этой нагрузки – Всегда (номинальная рабочая нагрузка). Подбор крепежа по классам прочности значительно определяет надежность соединения. Правильный подбор соединения БОЛТ-Гайка – залог надежности! Класс прочности гайки характеризует класс прочности сопрягаемого болта и при работе соединения на разрыв должен быть таким как у болта.

При работе соединения на срез допускается выбирать класс прочности на одно значение ниже.