Выбор крепежных элементов

Как уже упоминалось нами, использование некачественных или неправильно выбранных  крепежных элементов может сократить срок Вашей кровли (или фасада) в несколько раз. Кроме долговечности, важную роль также играет эстетическая составляющая, т.к. некачественные саморезы могут привести к ухудшению Вашей кровли (ржавые следы и др).

Обязательно необходимо обратить внимание на то, что при эксплуатации кровли на крепежные элементы приходятся гораздо большие нагрузки, чем на сами кровельные материалы.

Сначала проанализируем основные параметры закрепления. Среди них можно выделить следующие:

1. Основание - материал, в который будет проводить закрепление;
2. Закрепляемый элемент - те элементы, которые предполагается закреплять;
3. Крепежный элемент - элемент, при помощи которого будет проводиться закрепление.

Крепежная система

Комплекс основных параметров закрепления составляет собой устойчивую к нагрузкам и внешней среды систему, называемую крепежной системой.

Как правило, в такой системе выбор третьего элемента определяется двумя существующими элементами. Хотя это правило не всегда позволяет однозначно определить третий недостающий элемент крепежной системы. Тем не менее существует определенная логика выбора крепежного элемента: при выборе необходимо четко сформулировать ответы на следующие вопросы:

• К какому материалу (основанию) будет проводиться закрепление материала;
• Что (какие закрепляемые элементы) будут крепиться к основанию.

Любая дополнительная информация о особенностях основания в месте крепления, о возникающих во время эксплуатации нагрузках и их виде позволяет определить возможные к применению крепежные элементы. 

Итак, для правильного выбора крепежного элемента, во-первых необходимо проанализировать основание (материал основания). Основные материалы оснований собраны нами в соответствующую таблицу: 

Увеличивающееся разнообразие видов групп и видов материалов оснований приводит к появлению новых крепежных элементов. Например, развитие аэрокосмической отрасли вызвало появление новых крепежных элементов, в которых воплощаются все новейшие разработки в области материаловедения, современных покрытий и т.д.

Как уже было обозначено выше, дополнительная информация о закрепляемой конструкции и условияхпоследующей ее эксплуатации позволяет определить крепежные элементы, подходящие для закрепления в каждом конкретном случае.

Эксплуатационные характеристики крепежных элементов

Базовыми эксплуатационными характеристиками крепежных элементов являются нагрузки на крепежный элемент и агрессивность внешней среды. Нагрузка, действующая на установленный крепежный элемент, упрощенно может быть представлена как результирующая от воздействия двух составляющих - продольной нагрузки (вырывающей нагрузки, действующей вдоль оси крепежного элемента) и поперечной нагрузки (нагрузки на срез, действующей перпендикулярно оси крепежного элемента). Также необходимо выделить момент вращения (изгибающую нагрузку), действующий на крепежный элемент при вкручивании. Продольная и поперечная нагрузки измеряются в килоньютонах (кН), момент вращения измеряется в ньютон-метрах (Нм). Синонимом величины момента вращения является момент затяжки. Предельные значения этих параметров показывают те нагрузки, при достижении которых крепежный элемент разрушается либо же оказывается не в состоянии удерживать соединение закрепляемого элемента с основанием.

Следует обратить внимание на то, что предельные нагрузки указываются для определенного основания, поэтому достижение этих значений может также привести к разрушению материала основания. Кроме того, надо помнить, что при закреплении в пустотелые или недостаточно изученные материалы целесообразно провести серию стендовых испытаний на объекте и исходить из величины предельных нагрузок, полученных экспериментальным путем.Более подробный анализ нагрузок предусматривает выделение составляющей нагрузки на сжатие (эта составляющая действует в направлении, противоположном действию нагрузки на вырыв), а также определение точки воздействия нагрузки на крепежный элемент. Не менее важен характер действующей нагрузки: статическая нагрузка остается постоянной в течение всего периода эксплуатации закрепленной конструкции, а динамическая изменяется. Большинство нагрузок, действующих на крепежный элемент, являются статическими, или сосредоточенными.

Однако следует помнить, что статическая нагрузка может считаться динамической, будучи постоянной по модулю силы, если она имеет меняющийся со временем угол между линией своего действия и осью крепежного элемента. При этом очень важно выбрать правильный коэффициент запаса прочности. С его помощью определяется главный эксплуатационный показатель крепежного элемента для определенного материала основания - максимальная допустимая нагрузка. Чтобы определить ее, надо разделить предельную (разрушающую) нагрузку на упомянутый выше коэффициент запаса прочности. Стальные крепежные элементы более прочные, чем аналогичные по типу пластмассовые крепежные элементы, поэтому они имеют меньший коэффициент запаса прочности: рекомендуемые коэффициенты запаса прочности для стальных крепежных элементов должны быть не менее 4, для пластмассовых - не менее 7.

Защитные покрытия крепежных элементов

Особенности среды, в которой будет эксплуатироваться закрепляемая конструкция, определяет выбор защитного покрытия крепежа. За исключением крепежа из нержавеющей стали, все стальные крепежные элементы должны быть защищены от коррозии каким-либо покрытием. Так, для эксплуатации в обычных атмосферных условиях (в неагрессивной среде), их покрывают цинком с последующим хроматированием. Хроматирование (т.е. пассивирование в растворах хромовой кислоты или ее солей) обеспечивает защиту, устойчивую к дальнейшим механическим повреждениям (царапинам и т.д.) и к коррозии, так как цинковое покрытие, защищая сталь, коррозирует само. В зависимости от влажности воздуха в месте закрепления конструкции можно подобрать крепежный элемент с необходимой толщиной оцинковки согласно значениям, указанным в следующей таблице:

Для защиты крепежного элемента от воздействия более агрессивной среды (вода, соляные растворы и т.п.) используют покрытие кадмием от 7 до 50 мкм либо изготавливают крепежный элемент из нержавеющей стали. Поскольку кадмий является токсичным веществом, для эксплуатации в водной среде, как правило, используют крепеж из нержавеющей стали. Необходимую защиту крепежных элементов в экстремальных условиях эксплуатации (воздействие серной кислоты, ее солей или сернистых соединений и т.п. едких веществ) может обеспечить свинцовое покрытие толщиной от 30 до 1000 мкм. Однако на практике необходимость в таких покрытиях возникает крайне редко; поэтому проблема выбора вида покрытия сводится к описанному выше определению толщины цинкового покрытия крепежа и его цвета (покрытие может иметь блестящий желтый, серебристо-белый или серебристо-голубой цвет), исходя из эстетическо-декоративных свойств закрепляемого элемента.

Отдельной группой следует выделить фосфатированные крепежные элементы, используемые для закрепления к гипсокартонным основаниям. Покрытие этих КЭ фосфатной пленкой обусловлено ее электроизоляционными и защитными свойствами, а главным образом - ее высокой адгезионной способностью, обеспечивающей высокую прочность сцепления лакокрасочных веществ с крепежом. При монтаже гипсокартонных конструкций прочное сцепление шпаклевки с крепежным элементом, находящимся под ней, является одним из признаков качественного выполнения отделочных работ. Фосфатированные, а затем хромированные элементы более устойчивы к коррозионным воздействиям внешней среды.