Мзп металлические зубчатые пластины

Обновлено: 26.04.2024

Особенности применения и расчета металлозубчатых пластин.

На данный момент на территории РФ можно найти металлозубчатые пластины нескольких торговых марок, а так же немаркированные пластины. В данной статье мы постараемся осветить некоторые неочевидные моменты и риски применения металлозубчатых пластин.

Особенность применения пластин для соединения деревянных элементов ферм состоит в том, что в расчете необходимо учитывать несущую способность пластины (впрочем, как и любого другого соединительного элемента). Существует несколько методик расчета – расчеты по Еврокод 5, СТО 36554502, «авторские» методики. Каждый из методов расчета подразумевает определенную аппрокисмацию. Например, при ручном расчете, как правило, считается, что свойства пластины не зависят от направления зубьев (отметим, что в СТО 36554502 анизатропия пластины выводится не самым очевидным образом) и ориентации пластины относительно волокон древесины. Неверность данного предположения очевидна при одном взгляде на пластину и на практике может привести к двум возможным результатам – перерасходу пластин (если учитывается несущая способность в наиболее «мощном» направлении), либо ослаблению узла (в обратном случае). В связи с этим, всегда рекомендуется для расчета ферм использовать специализированное ПО, в частности, программу MiTek20/20, изначально предназначенную для этих целей.

Рис. 1 Пластина GNA20 производства MiTek и пластина другого производителя. Расстояние между рядами зубов существенно отличается, сразу можно говорить об отличии несущей способности пластин.

Кроме различия в методике расчета, отличаются и собственно свойства пластин различных производителей – даже при одинаковой толщине стали, длине и частоте расположения зубьев, несущая способность может отличаться в разы за счет применения низкосортной стали, отличия формы зуба, низкого качества пресс форм и т.п. Применение пластин с меньшей несущей способностью, нежели заложены в проекте может привести к обрушению кровли, или даже человеческим жертвам. Именно по этой причине, невозможно применять пластины не соответствующие расчету. В случае аварии это может явиться одним из решающих моментов при определении вины производителя и необходимости возмещания ущерба здоровью и имуществу пострадавших.

Кроме различия собственно несущей способности соединительных пластин, необходимо учесть и тот факт, что пластины в соединениях изменяют распределение усилий по элементам фермы и при корректном рассчете более «мощные» пластины позволяют экономить древесину, применение же «слабых» пластин, до известной степени, может быть скомпенсировано увеличением сечений элементов фермы, либо конструктивно. Как результат – невозможно сравнить цену пластин различных типов по цене «за килограмм», «за квадратный метр», либо иным подобным образом. Необходимо сравнивать полную стоимость фермы с учетом как пластин, так и древесины.

Следующим фактором, влияющим на себестоимость конструкции является оборудование и его загруженность. Использование низкопроизводительного, либо некачественного оборудования, низкая загруженность производства (как следствие неверной маркетинговой стратегии), существенно повышают накладные расходы, которые могут достигать половины и более себестоимости конструкций. Результат – попытки некоторых производителей экономить на качестве продукции за счет применения древесины, пластин, крепежных элементов несоответствующих проекту. Естественно, что подобные попытки не только не решают проблемы производства, но и приводят к риску обрушения конструкций.

Кроме этих основных факторов, имеются и менее значительные на первый взгляд, но проявляющиеся при долгосрочной эксплуатации объектов и на стабильно работающих производствах. К таковым можно отнести:

Качество покрытия – для снижения себестоимости пластин производители могут использовать сталь без покрытия, либо с покрытием меньшей толщины, чем необходимо для качественной защиты пластин от коррозии. Отметим, что Европейский стандарт запрещает использование незащищенных от коррозии соединительных элементов.

Стабильность качества – в зависимости от применяемого при производстве пластин оборудования, пресс форм, металлопроката и загрузенности производства, качество пластин одного и того же производителя может меняться от партии к партии. С этой точки зрения пластины европейского производства всегда предпочтительнее, поскольку производство и качество продукции регулярно контролируется независимыми государственными органами.

Применение пластин негодных для данного объекта – например компания MiTek не рекомендует своим клиентам применять пластины с длиной зуба 8 мм на фермах с пролетом более 16 м, либо при длине верхнего пояса более 12 м. Данное требование пришло из стандарта DIN и обусловлено возможностью нарушения соединения при транспортировке, монтаже, либо эксплуатации большепролетных ферм, когда зубья пластины могут частично выйти из древесины.

Подчеркнем, что в данном кратком обзоре мы не учитывали наличие на рынке принципиально низкосортных пластин, которые не запрессовываются, либо разрушаются в процессе запрессовки.

Напомним, что к преимуществам пластин производства MiTek Industries относится:

Программное обеспечение MiTek2020, позволяющее быстро и точно проектировать фермы, в автоматическом режиме получать производственные чертежи и оценивать себестоимость конструкций.

Стабильные поставки пластин, зарекомендовавших себя на рынке за более чем 10 лет использования, выпускаемых на производстве в соответствии со стандартом EN 14-545. Пластины так же сертифицированы на территории РФ и имеют фирменную маркировку.

Цинковое покрытие плотностью 275 г/м2, нанесенное методом горячего цинкования полностью соответствует стандарту EN 14-545, является необходимым и достаточным условием защиты соединительных элементов от коррозии.

Наиболее широкий спектр типов и размеров пластин, включающий в себя три типа соединительных пластин и два типа монтажных пластин, предназначенных для быстрого и надежного скрепления составных ферм. Так же могут поставляться пластины из нержавеющей стали, предназначенные для применения в конструкциях, находящихся во влажной, либо агрессивной среде (бассейны, вредные производства и т.п.).

Поставки 6 типов posi элементов, предназначенных для изготовления балок перекрытия.

Металлические зубчатые пластины

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

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;

Следует знать, что в основном конструкции с использованием МЗП выполняются в промышленных условиях. Особо это касается таких конструкций как:

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.

Узлы и конструкции с применением МЗП

Для точной фиксации элементов конструкции на предприятии необходимо применять следующее оборудование:

подвесная пресс-скоба с кондуктором;

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.

Виды МЗП

Для соединение элементов толщиной до 38 мм

Для соединение элементов толщиной до 60 мм

Любая длина кратная 25 мм начиная с 50 мм (по требованию заказчика)

Дополнительные размеры пластин

ширина: 45; 54; 63; 81; 108 мм;

длина: 45; 70; 95; 120; 145; 170; 195 мм (для каждой пластины дополнительной ширины)

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/дм2.

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.

Основные характеристики соединений из МЗП

Напряженное состояние соединения

Характерный угол α, β, γ

Расчетная несущая способность соединений с пластинами типа

R (МПа) рабочей площади соединения

Смятие древесины изгиб зубьев при углах между направлением волокон и действующим усилием β

Плюсы 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.

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.

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

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.

Читайте также: