Расчет самореза на вырыв из металла
Нагели – это элементы (гвозди, шурупы, болты, пластинки, глухари), которые препятствуют взаимному сдвигу (реже отрыву) соединяемых деталей, а сами в основном работают на изгиб.
Соединения нагельного типа – какие-то соединения, которые в основном работают на изгиб.
1. Болт dm >3,5dб – смысл шайбы: распределить нагрузку на большую поверхность
Древесина у болтов разрушается хрупко от раскалывания вдоль волокон. Для прямоугольного леса болты не менее 2 рядов, для крупного – в 1 ряд.
2. Гвозди ≥ Ø 3 мм
Распространены круглые проволочные гвозди.
Обычно гвозди забивают без образования отверстия, но если dгв> 6 мм – сосна
dгв> 5 мм – пихта
сверлят отверстия d0 = 0,9 dгв
Особенность: при забивке гвоздя вдоль волокон несущая способность равна 0. При динамической нагрузке вдоль гвоздя несущая способность = 0.
3. Глухие болты (глухари)
Глухие болты (глухари) – используются для крепления металлических деталей к древесине и накладок большой толщины
1) d0 = (0,7 – 0,8) dгл
5. Трубки и стержни
Трубки и стержни – используются в соединениях часть болтов можно заменить на трубки или стержни.
Материал: любой твердый материал
впл = ширине элемента
Для балок: стандартные пластины толщиной 12 – 16 мм – пластинки из дуба.
В зависимости от количества соединяемых элементов и характера движущих сил -
два вида соединений:
1. Симметричное соединение:
2. Несимметричное соединение:
Работа симметричного соединения на цилиндрических нагелях
1. Нагель большой EI
Достоинство: требуется малое количество болтов.
Недостаток: характер разрушения очень хрупкий.
Построим эпюру давления со стороны древесины на нагель.
Срез условный потому, что нагель практически никогда не разрушается от среза.
2. Уменьшим изгибную жесткость нагеля EI
увеличится напряжение смятия древесины возле условного среза.
3. Нагель малой EI – гвоздь.
Гвоздь после разрушения
Расчетный допуск ≤ 2мм.
Разрушение – вязкое. Деформация при испытании достигает 10 мм.
Нагель работает как упруго-пластическая балка на упруго-пластическом основании.
Работа несимметричного соединения на нагелях
древесина разрешает чуть повернуться нагелю.
(В случае установки шурупов и гвоздей поперек волокон)
При забивке гвоздя вдоль волокон несущая способность равна нулю.
Пример расчета шурупов и гвоздей на выдергивание, подвесной потолок.
l0 — рабочая длина гвоздя.
Гвоздь работает как висячая свая:
Где Rвыд.гв.=0,3МПа — сухая древесина —W≤18%
Rвыд.гв. =0,1МПа — влажная древесина — W>23%
Пробка набирает 200% (воды) влажность, тоже бамбук.
Сосна, ель набирает до 100% воды и тонет.
Ограничения для рабочей длины:
Чтобы не скрипел пол, если доска половая. Чтобы при скоблении доска не вытаскивала гвозди.
Пример Настилка пола.
tдоски=370мм (40), dгв≤— принимаем 5мм
1) l0=10tгв=10*5=50мм (гвоздь работает на трение)
Принимаем гвоздь 120мм
Толщина лаги не менее tл=74+1,5*5=81,5мм лучше взять 84мм
Особенности для шурупов:
Rвыд.гв. =1 МПа, не зависит от влажности древесины. ≈ в 10 раз больше чем для влажной древесины.
расчет самореза. герметики. типовые узлы
Саморез — это универсальный крепёжный элемент. С его помощью можно производить крепление кровли из профнастила и других материалов.
- саморез по металлу 4,2х19, DIN7981С, нержавеющая сталь А2, ГОСТ 10621
- вид головки - полукруглая, шестирадиусный шлиц (TORX), полная резьба, диаметр стержня Dстерж = 2,8мм. = 0,28 см.
- крепим в стальной уголок 40х4 ГОСТ8509-93
Необходимо определить максимальную несущую способность данного самореза.
Класс прочности крепежных изделий (болтов, винтов, саморезов, шпилек) обозначается 50, 70, 80 ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009.
А2-50 = 50х10=500 Н/мм2=500 МПа.
[τср] - допустимое напряжение на срез = (0,2-0,3)*Gt, по литературе Биргер И.А., Шарр Б.Ф., правда для болта, но все же.
[τср] - расчетное напряжение на срез, кг/мм^2
Gt - предел текучести материала болта (самореза), Н/мм^2 (МПа)
Gсм. - расчетное напряжение смятия, Н/мм^2
N - действующая сила на соединение, Н
i - число плоскостей среза = 1
δ min - наименьшая толщина соединяемых деталей, находящихся в контакте с саморезом, мм.
Dстерж - диаметр ненарезанной части болта (самореза), мм.
[Gсм] - допускаемое напряжение на смятие, Н/мм^2
[Gсм] = (0,6-0,8) * Gt - для стали легированной
[τср] = (0,2-0,3)*Gт = 0,2*500= 100МПа/9,8 = 10,2 кг/мм^2. - расчетное напряжение
Расчет стального прутка (круг) на срез
Калькулятор болтового соединения
Расчет стального кронштейна
Момент инерции оконной рамы
τср = 62,6 кг / 1 * ((3,14*2,8 мм.* 2,8 мм.) / 4 ) ≤ 10,2 кг/мм^2
τср = 10,17 ≤ 10,2 кг/мм2
[Gсм] = (0,6-0,8) * Gt = 0,6 * 500 = 300МПа/9,8 = 30,6 кг/мм^2
Gсм = 340кг / 2,8*4 = 30,4 ≤ 30,6 кг/мм^2
Силы, перпендикулярные к оси болта, вызывают срез.
Поверхности контакта соединяемых деталей и диаметра стержня (без резьбы) проверяют на смятие
Рис 2 - Напряжение в стержне Рис 3 - Общий вид нагружения
Будем использовать методику расчета представленную в статье "Расчет стального прутка"
Берем данные по таблице 3 для одинарного среза, получаем:
диаметр до 5 (у нас 2,8мм.), минимальная длина отрезка 8 мм., толщина ножа 4мм.
1) Результат для стержня самореза диаметром 2,8 мм.:
нагрузка 62,6 кг., напряжение по Мизесу 166 МПа точечно, а так получается 99 - 105 МПа, смещение 0,0012 мм.
Рис 4 - Общий вид Рис 5 - Напряжение в саморезе
Критикуешь чужое, предлагай свое. Предлагая - делай!
КОРОЛЕВ СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧ
Гений имеет свои границы; глупость свободна от подобных ограничений.
нагружения самореза в районе "головки"
нагрузка также 62,6 кг., напряжение по Мизесу 116,1-124 МПа (красным), 97 МПа (желтым).
смещение 0,0019 мм.
Статья опубликована для сведения.
Саморез можно рассчитать на "прочность" методом расчета болтового соединения (СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции")
Болтовое соединение можно разделить на:
1) Соединение работающее на срез
2) Соединение работающее на срез и растяжение
3) Соединение работающее на растяжение
4) Фрикционное соединение ( на болтах с контролируемым натяжением)
Согласно пункта 14.2.9 расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния.
Ns – число расчетных срезов одного болта (если болт соединяет две пластины, то число срезов один) = 1
Yb = 0,9 согласно примечания таблицы 41 СП 16.13330.2017
Yс = 1 согласно примечания таблицы 1 СП 16.13330.2017
∑t =6 – наименьшая суммарная толщина пластин соединяемых сминаемых в одном направлении. В нашем случаи пластина у кронштейна из 6 мм. стали. Для стенки пластины из алюминия 2мм.
dbn =10 мм. – наружный диаметр болта по резьбе
db=8,1мм. – наружный диаметр болта без резьбы, т.е. стержня (8,1мм. для болта М10)
Ab=(П*db^2)/4 – площадь сечения стержня болта, мм^2
Abn=(П*dbn^2)/4 – площадь сечения резьбовой части болта, мм^2
5.6 (5.8; 8.8; 10.9; 12.9) – класс прочности болта
Расчетное усилие,которое может быть воспринято одним болтом при срезе (5.6) Nbs=Rbs*Ab*ns*Yb*Yc = 210*51,5*1*0,9*1=9733,5 Н
Герметики. Расход и устройство деформационного шва
Как правило ширина шва не менее 10мм., но не более 35мм.
Отношение ширины к глубине - около 1:2
Q - расход герметика, кг/п.м.
b - ширина стыка, мм.
h - средняя глубина герметика, мм.
p - плотность герметика, кг/м3
Ориентировочная стоимость герметика:
1) Стиз А, 7кг. ведро - 700 руб. - предназначен для устройства наружного слоя монтажного шва в узлах примыкания оконных блоков.
2) Стиз В, 7кг. ведро - 600 руб - предназначен для устройства внутреннего слоя монтажного шва в узлах примыкания оконных блоков. Максимальная деформация стиз А и В составляет + - 15%.
3) Адвафлекс 25 (Адгезив) - колбаса 600 мл. (на основе силанизированного полимера) - 250 руб/шт. - для герметизации деформационных межпанельных и межблочных швов с максимальной деформацией + - 25%. для вторичной герметизации СП, для герметизации швов в фасадных элементах, для приклеивания подоконников, бортиков, плинтусов и тп.
4) Адвафлекс 3202 (Адгезив) - колбаса 600 мл. - 450 руб/шт. - для структурного остекления. Однокомпонентный герметик.
Температура нанесения +5 до +30 град С.
5) Джифлекс SCS 9100 - колбаса 600 мл. - 520-580 руб/шт. - однокомпонентный, высокопрочный силиконовый герметик. Допустимая максимальная деформация + - 50%. Применяется для защиты фасадных швов от воздействия факторов окружающей среды. Диапозон температур при применении - 25, +50 град С.
6) Технониколь 45 - ведро 20 литров, стоимость 2955 рублей/шт. - предназначен для устройства внутреннего слоя монтажного шва в узлах примыкания оконных блоков.
7) Герметик силиконовый однокомпонентны 791 Dow Corning (черный, серый, белый) - колбаса 600 мл. - 580 руб/шт. - разработан для остекления и защиты от атмосферных воздействий швов. Допустимая максимальная деформация + - 50%. Диапозон температур при применении - 25, +50 град С.
8) Герметик силиконовый однокомпонентны 796 Dow Corning - подходит для герметизации периметра оконных рам и дверных коробок, а также других строительных швов при остеклении.
9) Ю. Корейский структурный однокомпонентный силиконовый герметик SL999AK, стоимость колбасы 600 мл. - 400 рублей.
Немного о сертификации продукции:
- согласно РДС 10-231-93 "Система сертификации ГОСТ Р. Основные положения сертификации продукции в строительстве" пункт 4.4 сертификация в строительстве осуществляется как добровольная, за исключением тех случаев, когда действующим законодательством установлена обязательная сертификация.
В постановление правительства РФ от 13 августа 1997 года №1013 "Об утверждении перечня товаров, подлежащих обязательной сертификации, и перечня работ и услуг, подлежащих обязательной сертификации", далее вносились изменения в документ, но герметик не вошел в перечень товаров, работ и услуг, подлежащий сертификации в строительстве.
Расчет на вырыв анкерной техники
Подбирая тип и размер анкера, необходимо учитывать несущую поверхность основания (бетон например) и ожидаемые нагрузки.
Область применения анкерной техники: установка колонн, балки, светопрозрачных конструкций, шумо- и ветрозащитные экраны, барьерные ограждения, динамические нагрузки, бетон с трещинами (растянутая зона), ферм.
Базовый материал: газобетонные блоки. пустотелый кирпич, пенобетонный блоки, ячеистый бетон, кирпич полнотелый, бетон, натуральный камень, бетон с трещинами (растянутая зона), влажный бетон.
Рис 2 - испытания клеевого анкера (химия)
Защита от коррозии и долговечность конструкций:
1) Гальваническое покрытие - нанесение слоя цинка 5-10 мкм электрохимическим способом. Срок службы 50 лет в неагрессивной среде, сухом влажностном режиме внутри помещения.
2) Горячее цинкование - термомеханическое покрытие цинком 40-60 мкм. Срок службы 50 лет в слабоагрессивной среде, нормальном влажностном режиме.
Закупку стали С235, С245 производить именно по ГОСТ 27772-88 "Прокат для строительных стальных конструкций". От содержания кремния и фосфора зависит толщина покрытия. Для получения покрытия 100-200 мкм необходима сталь С245 по
ГОСТ 27772-88 + предварительная обработка (зачистка сварных швов,
заусенцов и тп). Сталь С235 дает покрытие до 100 мкм.
3) Нержавеющая сталь А2 - срок службы 50 лет слабоагрессивной среде, в нормальном влажностном режиме.
4) Нержавеющая сталь А4 - срок службы 50 лет среднеагрессивной среде, во влажном режиме.
5) Термодиффузионное цинкование (покрытие HARP например) - специальное цинковое покрытие > 12 мкм. Срок службы 50 лет в среднеагрессивной среде, во влажном режиме.
От представителя завода:
- 16-20 мкм для резьбовых соединений
- выше 20 - до 40 мкм - для деталей без резьбы
Письмо ФГУ "ФЦС" о применении крепежных изделий в зависимости от условий окружающей среды, 2011 г. (запрос от компании Elementa). Ответ ниже.
Для крепления строительных материалов к наружным конструкциям зданий и сооружений, в том числе в навесных фасадных системах, могут применяться стальные анкеры и анкерные дюбели с распорным элементом из:
- углеродистой стали с защитным горячеоцинкованным покрытием, толщиной не менее 45мкм или коррозионной стали А2 - в слабоагрессивной среде и сухой или нормальной зонах влажности.
- коррозионностойкой стали А4 - в среднеагрессивной среде и влажной зоне влажности.
- коррозионностойкой стали А5 (повышенной коррозионной стойкости) - в сильноагрессивной среде и влажной зоне влажности.
В среднеагрессивной среде и влажной зоне, допускается применять анкерные дюбели с распорным элементом из углеродистой стали с защитным горячеоцинкованным покрытием, толщиной не менее 45 мкм, если после монтажа узла крепления, головка распорного элемента будет защищена от влаги покрытием лакокрасочными материалами II и III групп, согласно СНиП 3.04.03-85, СНиП 2.03.11-85, ГОСТ 9.402-2204.
Применение в наружных конструкциях анкерных дюбелей с распорным элементом из углеродистой стали с защитным электроцинковым покрытием, не допускается.
Зона влажности и степень агрессивности воздействия окружающей среды определяются заказчиком по конкретному объекту строительства с учетом СНиП 23-02-2003 (СП 106.13330.2012 "Тепловая защита зданий") и СНиП 2.03.11-85.
Рис 3 - кронштейн с маркировкой размеров, нагрузки, вырыва анкера
P = 4500 Ньютон - весовая нагрузка
K = 0,080 метров - расстояние от отверстия до низа кронштейна (до точки кручения)
L = 0,165 метров - расстояние от основания кронштейна до оси болтового соединения
V = 2500 Ньютон - ветровая нагрузка
R - расчетное сопротивление анкерного крепления, кН
М - момент, Н*м
М = L * (P/2) = 0,165 * (4500/2) = 372 Н*м
Почему 4500/2, потому что два анкера. Нам необходимо найти вырывающую нагрузку на один анкер.
V = 2500/2 = 1250 Н - ветровая нагрузка на один анкер
Rр = M/K = 372/0,080 = 4650 Н - вырыв анкера от весовой нагрузки
R = Rp + V = 4650 + 1250 = 5900 Н = 5,9кН = 0,590 тс- нагрузка на вырыв на один анкер
Статья дана для сведения.
Механические испытания резьбовой шпильки
Механические испытания резьбовой шпильки M12:
1) класс прочности 8.8 (800МПа предел прочности, 640МПа предел текучести), оцинкованная - max 80кН = 8тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).
R = 80 / m = 80 / 3 = 26,7 кН- max расчетная нагрузка
2) А2-70 (А4-70), нерж., глубина анкеровки 110мм. - max 60кН = 6тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).
R = 60 / m = 60 / 3 = 20 кН- max расчетная нагрузка
Коэффициент надежности по материалу m=3 - для стальных и химических анкеров.
Коэффициент надежности по материалу m=5 - для фасадных анкеров.
Согласно ГОСТ Р ИСО 3506-1 2009 "Механические свойства крепежных изделий из коррозионно-стойкой нержавеющей стали"
А2-70 - класс стали Аустенитная, марка стали А2, класс прочности 70 (холоднодеформированная с пределом прочности 700МПа = 700Н/мм2)
А2-80 - класс стали Аустенитная, марка стали А2, класс прочности 80 (высокопрочная с пределом прочности 800МПа = 800Н/мм2)
R (кН) - расчетное сопротивление анкерного крепления
Шпилька М12 А2-70 (А4-70) после приложенной нагрузки более 60кН.
Установка анкера в бетон
Натурные испытания шпильки М14 А2-70
Механические испытания резьбовой шпильки M14:
1) А2-70 (А4-70), нерж., глубина анкеровки 120мм. - max 75,9кН = 7,57тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).
R = 24,9 кН- max расчетная нагрузка, разрушение по бетону, выход по конусу
Методика расчета сопротивления анкерного крепления R, кН, по результатам натурных испытания анкерных креплений определяется по формуле
N - среднее значение нагрузки
t - коэффициент, соответствующий нижней границе несущей способности анкера с обеспеченностью 0,95 при достоверности 90%
Какова прочность крепления профлиста на отрыв?
Здравствуйте. Какова несущая способность одного крепления профилированного настила на отрыв? Насколько я знаю как правило используются саморезы. Нужно для расчета креплений на пиковую ветровую нагрузку, направленную от поверхности покрытия.
дык в случае профлиста проблема не в саморезах будет, а в листе.
Часто слышу "8 штук на кв.м.". Ну и плюс локальные учащения по краям.. Откуда и на какую нагрузку эта цифра вылезла, не знаю)
лень мне рисовать.
Давайте возьмем самый распространенный случай. Несущий профлист покрытия Н114х600х1. 4 пролета по 6 метров. 4шт. 6м листа. 3 гофры в каждом. 5х3 саморезов. итого 15шт. 0,6х6мх4пролета=14.4 м2
Хотя обычно пишут крепить на опоре через 1 гофру
Согласен, 8 действительно много, если вдуматься. Добавлю заодно вот такую арифметику - шаг прогонов покрытия 3 м, лист кладем н75. Шаг гофр, ЕМНИП, 0.188 м. Крепление в каждой гофре будет означать 1 саморез на 3*0.188=0.564 м2 или чуть меньше 2 саморезов на квадрат. Да, 8 явный перебор. Даже если шаг прогонов будет метр - еле дойдем до 5 саморезов на квадрат при креплении в каждый гофр.
Вернемся же к посту автора - как считать, не оторвет ли наши профлисты от этих саморезов ветром. Считать крепление саморезом листа мы вроде умеем - там формула смятия довольно несложная. А чего, действительно, делать с отрывом?)
полагаю нужно просто начать сначала.
Требуется выполнить проект ограждающих конструкций холодного склада.
Для стен используем профнастил по прогонам.
Прогоны-шаг и профиль. Примем к примеру НС 35х1000х0,6 шагом 3м, нагрузка горизонтальная ветровая и вертикальная от с.в. + вес профнастила
Профнастил. Считается как балка длиной от прогона до прогона. обычно принимается многопролетной. Нагрузка только ветровая. На присос или отсос ветра.
Принимается либо по таблицам производителя, саморезы тоже тогда берутся по таблицам производителя саморезов, либо считаются по указаниям производителя. Для саморезов Хилти указаний по расчету более чем достаточно. Кроме того, не примите за рекламу, но Хилти всегда пришлет человечка на объект, и выполнит испытания своих метизов.
Либо считается ручками по учебнику Горева "Стальные конструкции" самый конец 1т.
Практика показывает, что при креплении профлиста в каждый гофр на крайних опорах и через гофр на промежуточных адекватные по толщине профлисты не отрывает.
Для перестраховки можно заложить в каждый гофр на всех опорах.
Более того, когда я работал на тулачермете, столкнулся как-то с профлистом на башенной градирне. Это такая круглая хреновина высотой 50+ метров, диаметр. не помню точно, примерно . дцать метров. Профлистом обшита изнутри.
И что-то листы там не летали, пока не сгнивали в точках крепления. Но башенная градирня - это особая история. Там влажность охренительная и температура тоже далеко не "уличная" (внутри башни разбрызгивалась вода из холодильников доменной печи. Пар валил - только в путь).
На защитных укрытиях для загрузочных бункеров устанавливали снаружи профлиста прижимной уголок по каждому прогону для предотвращения отрыва.
"Защитное укрытие загрузочного бункера представляет собой сооружение, открытое с одной стороны"
konstryktor, крепите в каждый гофр и не заморачивайтесь.Только саморезы хорошие возьмите.Хилти или СФС,например.
У меня арочная конструкция примерно в виде полукруга. 7 ветровой район. Покрытие легкое (профлист+утеплитель+внешний слой). На покрытии будет возникать значительное отрицательное давление ветра. В СП нагрузки и воздействия есть расчет креплений конструкций на пиковую ветровую нагрузку (раздел 11.2). Там берется полная ветровая нагрузка (с учетом пульсации) и еще все это умножается на повышающий коэффициент минимум 1.5. В итоге получается цифра сопоставимая со значением вертикальной нагрузки от веса кровли и снега. При стандартных вариантах крепления профлиста сопротивляться ей будут исключительно саморезы, работающие на вырыв.
konstryktor, не только саморезы, но и металл профнастила. Всё усилие будет приходится на пятна контакта с головками саморезов. А площадь там мизерная. Лист может и порваться.
konstryktor, посчитайте саморезы на отрыв,срез и т.д.Есть СТО у Global Riveta, метод там изложен.У других производителей может быть тоже есть что-то подобное.
Хмурый, на смятие базового материала тоже есть проверки
----- добавлено через ~1 мин. -----
Вечером попробую сфоткать и сюда закинуть
Здравствуйте!
Как посчитать несущую способность одного листа?
Я взял длину окружности самореза умножил на толщину листа и получил площадь. Потом поделил расчётное сопротивление стали на площадь и получил килограммы несущей способности профлиста. Так правильно?
Расчёт прилагается. получилось 445кг.
Задача теории упругости и довольно не простая. Можно попробовать поискать приближенные инженерные методы расчета. Как правило, производители профлиста проводят обязательные испытания выпускаемой продукции, составляют рекомендации (СТО) по его использованию и эксплуатации.
Можно попробовать в СКАДе (уточниться по какой теории прочности). Но, здесь еще надо учитывать динамику и нелинейную работу листового металла в местах концентрации напряжений.
Читайте также: