Почему проектам нужны конструкционные гвозди из нержавеющей стали для долговечности

Введение

При возведении наружных конструкций, настилов или деревянных рам самым слабым звеном часто оказывается не сама древесина, а крепежные элементы. Обычные стальные гвозди подвержены коррозии, могут окрашивать древесину и часто преждевременно выходят из строя - особенно в обработанных пиломатериалах или в прибрежных районах.
Гвозди из нержавеющей стали решают эти проблемы, обеспечивая превосходную коррозионную стойкость, высокую прочность и десятилетия надежной работы. Они являются предпочтительным выбором для инженеров и подрядчиков, которые отдают предпочтение долговечности и долгосрочной надежности.
В этом руководстве объясняется, почему конструкционные гвозди из нержавеющей стали необходимы для древесины, сравниваются марки 304 и 316, описывается ожидаемая прочность на срез, а также приводятся методы правильной установки конструкционных гвоздей с головкой Phillips из нержавеющей стали.

Что такое конструкционный гвоздь из нержавеющей стали?

Конструкционный гвоздь из нержавеющей стали - это высокопроизводительный крепеж, предназначенный для соединения несущих деревянных конструкций в сложных условиях. В отличие от обычных гвоздей из углеродистой стали, которые ржавеют в течение нескольких месяцев в условиях влажной или обработанной древесины, конструкционные гвозди из нержавеющей стали противостоят коррозии в течение десятилетий. Он изготавливается из аустенитных марок нержавеющей стали - обычно 304 (A2) или 316 (A4) - которые содержат хром (≥10,5%) и никель, образующие пассивный оксидный слой.

Крепежная система Infasron предлагает полнорезьбовой конструкционный гвоздь из нержавеющей стали с головкой Phillips, предназначенный для использования внутри помещений, на открытом воздухе и в условиях сильной коррозии. Полная резьба проходит по всей длине хвостовика, обеспечивая максимальное сопротивление вырыванию. Все конструкционные гвозди из нержавеющей стали этой серии соответствуют стандартам ASTM F1667. Привод с головкой Phillips обеспечивает установку с высоким крутящим моментом без выкручивания при использовании правильного сверла. Этот конструкционный гвоздь из нержавеющей стали подходит для крепления обшивки под стальными панелями с цветным покрытием на стенах крыши и крепления компонентов к конструкционным элементам толщиной менее 6 мм.

Почему конструкционные гвозди из нержавеющей стали используются для соединения древесины

Деревянные каркасы и наружные деревянные конструкции предъявляют уникальные требования к крепежу. Древесина расширяется и сжимается под воздействием влажности, обработанные пиломатериалы содержат агрессивные химические вещества, а наружные конструкции подвергаются воздействию дождя и соляного тумана. Конструкционные гвозди из нержавеющей стали разработаны для решения всех этих задач. Использование конструкционных гвоздей из нержавеющей стали для древесины гарантирует, что соединение прослужит дольше самой древесины.

Коррозионная стойкость обработанных пиломатериалов в прибрежной среде

Самым главным преимуществом является устойчивость к коррозии. Гвозди из нержавеющей стали настоятельно рекомендуются для использования с пиломатериалами, обработанными ACQ (четвертичной щелочной медью), которые подвержены сильной коррозии для обычных стальных крепежных элементов. Обработка ACQ значительно ускоряет коррозию металла. Серьезное обрушение палубы в Кентукки (2003 год), в результате которого погибли 13 человек, было приписано коррозии крепежа. Промышленность отреагировала на это, введя обязательное использование крепежа из нержавеющей стали или горячеоцинкованного крепежа для пиломатериалов ACQ. Гвозди из нержавеющей стали показывают отличные результаты при любых сочетаниях типа консерванта и класса опасности, в то время как обычные гвозди из блестящей стали обладают наихудшей коррозионной стойкостью.

При строительстве в прибрежных районах нержавеющая сталь типа 316 используется в пределах 300 футов от береговой линии с соленой водой, как того требуют строительные нормы и правила. Тип 316 содержит молибден, обеспечивающий превосходную устойчивость к хлоридам, содержащимся в морском тумане. Конструкционные гвозди из нержавеющей стали марки 316 прошли испытания, в ходе которых они продержались более 1 000 часов в камерах с солевым туманом без видимой ржавчины. Выбор конструкционных гвоздей из нержавеющей стали для прибрежных проектов гарантирует десятилетия службы без технического обслуживания. Коррозионностойкие конструкционные гвозди из нержавеющей стали необходимы для любого проекта, подверженного воздействию соленого воздуха.

Аустенитная нержавеющая сталь также рекомендована стандартом Национального совета по домостроению Великобритании (NHBC) для крепления обшивки и воздухонепроницаемых мембран, для гвоздей в древесине, обработанной CCA, и для внешних конструкций из кедра и других подверженных атмосферным воздействиям пиломатериалов. Во всех этих случаях конструкционные гвозди из нержавеющей стали превосходят оцинкованные альтернативы.

Прочность на сдвиг конструкционных гвоздей из нержавеющей стали

Прочность на сдвиг - способность крепежа противостоять боковым силам, которые могут его сломать, - является критически важным параметром. Исследование, опубликованное в журнале ASCE Journal of Structural Engineering, изучило предел прочности на отрыв и предел текучести на изгиб гвоздей из нержавеющей стали. Исследование показало, что значения предела текучести при изгибе для гвоздей из нержавеющей стали аналогичны данным для углеродистой стали. Таким образом, прочность на сдвиг гвоздей из нержавеющей стали сопоставима с прочностью углеродистой стали, что делает их пригодными для использования в несущих конструкциях. При оценке прочности на срез гвоздей из нержавеющей стали инженеры могут полагаться на опубликованные расчетные значения.

Однако гвозди из нержавеющей стали имеют меньшее сопротивление вырыванию, чем гвозди из углеродистой стали того же диаметра, из-за уменьшения поверхностного трения. Это означает, что при проектировании соединения необходимо учитывать соответствующий тип хвостовика. В конструкциях, требующих высокой прочности на срез, конструкционные гвозди из нержавеющей стали с кольцевым или винтовым хвостовиком обладают большей прочностью, чем гвозди с гладким хвостовиком. Гвозди с кольцевым хвостовиком из нержавеющей стали фиксируются в волокнах древесины, создавая очень прочное соединение.

Гвозди с кольцевым хвостовиком имеют ряд колец, навитых на хвостовик. Гвозди с винтовым хвостовиком вращаются при забивании, закручиваясь в материал по спирали для еще большего сопротивления выдергиванию. Эти гвозди с деформированным хвостовиком классифицируются в строительных нормах как “деформированный” крепеж и являются обязательными для некоторых несущих узлов. Использование гвоздей с деформированным хвостовиком из нержавеющей стали улучшает характеристики на сдвиг и выдергивание.

Полная резьба многих конструкционных гвоздей увеличивает площадь контакта между гвоздем и древесиной, улучшая удерживающую способность и предотвращая отход гвоздя со временем. Выбирая конструкционные гвозди из нержавеющей стали с полной резьбой, вы получаете одновременно защиту от коррозии и механическую прочность.

Долговечность и срок службы

Для наружного применения гвозди из нержавеющей стали типа 304 имеют срок службы 5-10 лет без ржавчины. Гвозди из нержавеющей стали типа 316 увеличивают этот срок до 10-15 лет в умеренных условиях. Правильно подобранные гвозди из нержавеющей стали обеспечивают исключительные эксплуатационные характеристики даже в суровых прибрежных и химических условиях. Для сравнения, обычные железные гвозди служат всего 1-2 года на открытом воздухе, прежде чем ржавчина нарушит их целостность.

Для постоянных конструкций - доков, дощатых настилов, пляжных настилов и общественной инфраструктуры - увеличенный срок службы конструкционных гвоздей из нержавеющей стали оправдывает более высокую первоначальную стоимость. Инвестиции в качественные конструкционные гвозди из нержавеющей стали исключают преждевременную замену и проблемы с безопасностью конструкции.

Конструкционные гвозди из нержавеющей стали - 304 vs. 316 vs. 410

Выбор правильной марки очень важен. Не вся нержавеющая сталь одинакова, и каждый сорт влияет на то, как структурные гвозди из нержавеющей стали работают в течение долгого времени.

Тип 304 (A2) является наиболее распространенной маркой, используемой в строительном крепеже. Она содержит 18% хрома и 8-10% никеля, а прочность на разрыв составляет 800-900 Н/мм². Эта марка конструкционных гвоздей из нержавеющей стали подходит для наружного применения, где не требуется воздействие соли. Это стандартный выбор для сухого внутреннего климата, настилов и ограждений.

Тип 316 (A4) это премиум-класс, содержащий молибден для повышения устойчивости к хлоридам. Строительные нормы требуют использования конструкционных гвоздей из нержавеющей стали типа 316 для конструкций, расположенных в 300 футах от береговой линии с соленой водой. Для палуб, доков, дощатых настилов и любых проектов в прибрежных районах конструкционные гвозди из нержавеющей стали типа 316 являются единственным приемлемым выбором. Коррозионностойкие конструкционные гвозди из нержавеющей стали марки 316 являются обязательными для использования в морской среде.

Тип 410 это мартенситная нержавеющая сталь с более высокой твердостью, но меньшей коррозионной стойкостью. Для несущих и критичных к коррозии соединений предпочтительнее использовать конструкционные гвозди из нержавеющей стали 304 или 316.

Здесь представлено сравнение марок конструкционных гвоздей из нержавеющей стали:

Типы хвостовиков - гладкий, кольцевой и винтовой

Конструкция хвостовика напрямую влияет как на прочность на срез, так и на сопротивление вырыванию. Конструкционные гвозди из нержавеющей стали для древесины обычно поставляются с тремя конфигурациями хвостовика.

• Гладкий хвостовик Гвозди легко забиваются, но обладают наименьшей прочностью. Не рекомендуется использовать в конструкциях.

• Кольцевой хвостовик Гвозди имеют канавки, вкатанные в хвостовик. Каждое кольцо фиксируется в волокнах древесины. Гвозди из нержавеющей стали с кольцевым хвостовиком отлично подходят для крепления настилов, сайдинга и подложки в районах с сильным ветром. Этот тип конструкционных гвоздей из нержавеющей стали обеспечивает отличную стойкость к вырыванию.

• Хвостовик винта Гвозди вращаются при забивании, создавая резьбу, которая обеспечивает высочайшую стойкость к вырыванию.

Для сложных конструктивных соединений - например, для крепления палубного карниза или подвеса балок - правильным выбором будет кольцевой или винтовой гвоздь из нержавеющей стали с кольцевым хвостовиком. Прочность на срез конструкционных гвоздей из нержавеющей стали с деформированным хвостовиком соответствует или превышает нормативные требования.

Установка конструкционных гвоздей с крестообразной головкой из нержавеющей стали

Диск с головкой Phillips предназначен для силовых драйверов. Правильная установка гарантирует, что крепеж будет работать как положено. При установке конструкционных гвоздей с головкой Phillips из нержавеющей стали следуйте следующим рекомендациям:

• Используйте биты правильного размера - Phillips #2 (PH2) для большинства гвоздей.

• Приложите сильное осевое давление, чтобы долото полностью вошло в зацепление.

• Установите на ударной дрели момент затяжки, соответствующий породе древесины.

• Для мягких пород дерева предварительное сверление не требуется, но для твердых пород пилотное отверстие предотвращает раскалывание.

• Забивайте гвоздь заподлицо с поверхностью дерева. Чрезмерное забивание повреждает окружающую древесину.

При использовании пневматического гвоздезабивного пистолета убедитесь в совместимости с гвоздями из нержавеющей стали. Некоторые системы требуют периодической очистки для предотвращения заклинивания. Правильная установка конструкционных гвоздей из нержавеющей стали продлевает срок их службы и обеспечивает соответствие нормам. Правильная установка гвоздей с головкой Phillips из нержавеющей стали не представляет сложности при наличии необходимых инструментов.

Требования строительных норм и правил

Конструкционные гвозди из нержавеющей стали должны соответствовать спецификации ASTM F1667 для забивного крепежа. Многие крепежные элементы также имеют маркировку CE в соответствии с DIN EN 14592 и соответствуют Еврокоду 5. Согласно Международному жилищному кодексу (IRC), крепежные элементы, подвергающиеся воздействию соленой воды или расположенные в радиусе 300 футов от береговой линии с соленой водой, должны быть изготовлены из нержавеющей стали. Для древесины, обработанной консервантами, в разделе R317.3 IRC указано, что требуется использовать конструкционные гвозди из нержавеющей стали марки 304, 316 или 410. Всегда проверяйте, соответствует ли ваш конструкционный гвоздь из нержавеющей стали местным строительным нормам.

Общие приложения

• Каркас палубы и крепление карнизов

• Открытые деревянные конструкции (перголы, беседки)

• Прибрежное строительство (доки, пирсы, дощатые настилы)

• Обработанные пиломатериалы для каркаса (ACQ и CuAz)

• Крепление сайдинга и обшивки

• Подвесы для балок и соединительные элементы

• Обшивка крыши и подложка

В каждом из этих случаев конструкционные гвозди из нержавеющей стали обеспечивают коррозионную стойкость и прочность, которые не могут обеспечить обычные крепежные элементы. Для деревянных конструкций, подверженных атмосферным воздействиям, конструкционные гвозди из нержавеющей стали для древесины являются отраслевым стандартом.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Q1: Требуются ли гвозди из нержавеющей стали для пиломатериалов, обработанных под давлением?
Да. Раздел IRC R317.3 требует использования нержавеющей стали марок 304, 316 или 410 для крепежа в древесине, обработанной ACQ. Гвозди из нержавеющей стали - самый надежный вариант.

Вопрос 2: В чем разница между 304 и 316 структурными гвоздями из нержавеющей стали?
304 предназначен для общего наружного применения. 316 содержит молибден для обеспечения превосходной коррозионной стойкости в прибрежных районах. В 300 футах от соленой воды требуется использовать конструкционные гвозди из нержавеющей стали 316.

Q3: Имеют ли структурные гвозди из нержавеющей стали такую же прочность на сдвиг, как и гвозди из углеродистой стали?
Исследования показывают, что значения предела текучести при изгибе одинаковы. Для применения в конструкциях выбирайте гвозди с кольцевым хвостовиком из нержавеющей стали, чтобы повысить прочность крепления.

Q4: Можно ли использовать структурные гвозди из нержавеющей стали с головкой Phillips с помощью стандартных инструментов?
Да. Используйте сверло Phillips #2 (PH2). При вбивании структурного гвоздя из нержавеющей стали оказывайте сильное давление, чтобы предотвратить выкручивание.

Q5: Как долго структурные гвозди из нержавеющей стали служат на открытом воздухе?
Тип 304: 5-10 лет. Тип 316: 10-15+ лет. Гвозди из нержавеющей стали в умеренных прибрежных условиях будут служить дольше деревянных конструкций.

Q6: Что означает “полная резьба” на структурном гвозде?
Полная резьба означает, что рельефная резьба проходит по всей длине хвостовика, увеличивая контакт с поверхностью. Такая конструкция делает конструкционные гвозди из нержавеющей стали идеальными для применения в условиях высокого подъема.

Q7: Можно ли использовать гвозди из нержавеющей стали с пневматическим гвоздезабивным пистолетом?
Да, но убедитесь в совместимости. Гвозди из нержавеющей стали тверже обычной стали, поэтому пневматические системы могут потребовать более частой очистки.

Q8: Почему структурные гвозди из нержавеющей стали стоят дороже оцинкованных гвоздей?
Содержание хрома, никеля и молибдена обеспечивает превосходную коррозионную стойкость. Гвозди из нержавеющей стали служат в 3-5 раз дольше, чем оцинкованные гвозди, в наружных условиях.

Заключение

Гвозди из нержавеющей стали - это основа любой долговечной и отвечающей всем нормам деревянной конструкции. От настилов и прибрежных конструкций до каркасов из обработанных пиломатериалов и наружных зданий - выбор правильной марки (304 или 316) и типа хвостовика (кольцо или винт) обеспечивает коррозионную стойкость, надежную прочность на срез и десятилетия службы. Понимание различий между марками, выбор правильной конструкции хвостовика и соблюдение правильной техники установки с головкой Phillips очень важны. Использование конструкционных гвоздей из нержавеющей стали для деревянных конструкций обеспечивает долговременную работу, которую не могут обеспечить обычные крепежные элементы. Нужны ли вам коррозионностойкие гвозди из нержавеющей стали для прибрежного настила или высокопрочный крепеж для обработанных пиломатериалов, качественные гвозди из нержавеющей стали - это правильный выбор.

Готовы приобрести конструкционные гвозди из нержавеющей стали для вашего следующего проекта? Мы предлагаем конструкционные гвозди из нержавеющей стали с полной резьбой и головкой Phillips для использования внутри помещений, на открытом воздухе и в условиях сильной коррозии. Пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами В любое время с любыми вопросами или потребностями.