Как посчитать несущую способность самореза и гвоздя
Калькулятор считает односрезный узел: доску крепят к брусу или лаге из сосны или ели. Расчёт идёт по своду «Деревянные конструкции» (СП 64.13330.2017 в редакции от 28.12.2023, с изменениями 1–4). Если на объекте действует свой свод правил на деревянные конструкции, сверяйте коэффициенты по нему.
- Выберите крепёж, введите диаметр и длину.
- Введите толщину прибиваемой доски a и основания c.
- Укажите, где работает узел и что на него давит: люди и вещи, снег, постоянный груз, ветер.
- Впишите нагрузку на узел, если она известна: калькулятор скажет, сколько штук ставить и с каким шагом.
Срез и вырыв считают отдельно. На срез сила идёт поперёк крепежа, вдоль шва между деталями, как у обрешётки под весом кровли. На вырыв она тянет крепёж из основания, как у подшитого снизу потолка.
Сколько выдерживает саморез и гвоздь: таблица
Сосна или ель, сухо, в доме, нагрузка от людей и вещей, брус 150 мм. Допустимая нагрузка на один саморез или гвоздь в килограммах, запас по нормам уже внутри.
| Гвоздь, мм | Доска, мм | Срез, кг | Вырыв, кг |
|---|---|---|---|
| 2,5 × 50 | 20 | 19,4 | не считают |
| 3 × 70 | 25 | 29,3 | 11,0 |
| 3 × 80 | 25 | 29,3 | 13,8 |
| 3,5 × 90 | 25 | 37,7 | 19,2 |
| 4 × 100 | 40 | 57,0 | 19,8 |
| 5 × 150 | 50 | 89,0 | 43,0 |
| 6 × 200 | 50 | 117,3 | 66,1 |
| Саморез, мм | Доска, мм | Срез вдоль волокон, кг | Срез поперёк, кг | Вырыв, кг |
|---|---|---|---|---|
| 4 × 50 | 20 | 20,1 | 14,4 | 38,0 |
| 5 × 70 | 25 | 31,4 | 26,3 | 71,3 |
| 6 × 100 | 40 | 45,3 | 37,9 | 114,1 |
| 8 × 160 | 60 | 80,5 | 67,4 | 253,6 |
| 10 × 200 | 60 | 125,8 | 105,2 | 443,9 |
Размер 2,5 × 50 через доску 20 мм сидит в брусе меньше чем на 10 диаметров, на вырыв его не считают (п. 8.30). Под постоянный груз все числа меньше: коэффициент 0,53 вместо 0,66 (табл. 4).
Несущая способность гвоздя на срез
Свод берёт меньшее из трёх значений (табл. 18): смятие дерева в тонкой детали, в толстой и изгиб стержня. Изгиб равен 3,1d² + 0,012a² кН, но не больше 5d² (d и a в сантиметрах). Обычно решает он, поэтому 3 × 70 и 3 × 80 на срез держат одинаково. Направление нагрузки к волокнам для гвоздей не важно (п. 8.13).
Острие длиной 1,5d и по 2 мм на каждый шов в защемление не идут. Если в основании осталось меньше 4d, шов не считают (п. 8.24). Диаметр берут не больше четверти толщины пробиваемых деталей. Толще 6 мм или в деталь тоньше 7d забивают в отверстие 0,9d (п. 8.26).
Несущая способность самореза на срез и на вырыв
Саморезы, шурупы и глухари свод относит к цилиндрическим нагелям (п. 8.13), поэтому расчёт идёт как расчёт нагельного соединения деревянных конструкций. Расчёт саморезов на срез калькулятор ведёт как для нагеля из стали С235 по внутреннему диаметру резьбы (прил. П): у самореза 5 мм это 3,5 мм. Поэтому на срез он держит почти как гвоздь 3 мм. Под нагрузкой поперёк волокон смятие умножают на 0,7 (табл. 19), изгиб на √0,7 ≈ 0,84 (п. 8.14). Смятие в более толстой детали урезают ещё: на 0,9, если она толще тонкой меньше чем в 1,5 раза, и на 0,75, если в 1,5 раза и больше (прим. 2 к табл. 19). Размер 12 × 120 через доску 50 мм в брус 150 мм поперёк волокон держит на срез 104,9 кг, решает смятие бруса.
На вырыв саморез сильнее в разы: 1,5 МПа на поверхность резьбы в сухом дереве против 0,45 МПа у гладкого стержня (п. 8.29, 8.31). В сырой древесине, которая сохнет уже в конструкции, гладкий держит 0,15 МПа, а для самореза свод числа не даёт. Резьбу в зачёт берут только ту, что сидит в основании (п. 8.31). Крепёж 5 × 120 с резьбой 50 мм прошёл доску 40 мм и лагу 50 мм насквозь: в лаге 20 мм резьбы, это 31,7 кг. Зашёл в основание меньше чем на 5d: вырыв не считаем, свод требует такого заглубления для глухих стальных нагелей (п. 8.18). Вырыв гладкого разрешено учитывать во второстепенных деталях: настил, подшивка потолка (п. 8.28). Забитый в торец вдоль волокон или в заранее просверленное отверстие на вырыв не считают совсем (п. 8.28). Если гвоздь вышел из основания насквозь, в зачёт идёт толщина основания минус 1,5d (п. 8.24): гвоздь 3 × 150 через доску 25 мм в лагу 50 мм держит на вырыв 13 кг.
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Смятие в более толстой детали: T = 0,55·c·d | 0,55 кН (см) | СП 64.13330.2017, табл. 18, п. 2а |
| Смятие в тонкой детали при a ≤ 0,35c: T = 1,2·a·d | 1,2 кН (см) | СП 64.13330.2017, табл. 18, п. 2в |
| Смятие в тонкой детали при c > a > 0,35c: T = 1,5·kн·a·d | 1,5 кН (см) | СП 64.13330.2017, табл. 18, п. 2г |
| kн по табл. 20: от 0,8 при a/c = 0,35 до 0,35 при a/c = 1 | 0,8 | СП 64.13330.2017, табл. 20 |
| Изгиб гвоздя: T = 3,1·d² + 0,012·a², не больше 5·d² | 3,1 кН (см) | СП 64.13330.2017, табл. 18, п. 3а |
| Изгиб гвоздя, не больше T = 5·d² | 5 кН (см) | СП 64.13330.2017, табл. 18, п. 3а |
| Изгиб самореза как стального нагеля: T = 2,2·d² + 0,025·a² | 2,2 кН (см) | СП 64.13330.2017, п. 8.13, табл. 18, п. 3б |
| Изгиб самореза, не больше T = 3,1·d² | 3,1 кН (см) | СП 64.13330.2017, табл. 18, п. 3б |
| Саморез 3,5: внутренний диаметр резьбы (d в расчёте на срез) | 2,4 мм | СП 64.13330.2017, прил. П, табл. П.1 |
| Саморез 5: внутренний диаметр | 3,5 мм | СП 64.13330.2017, табл. П.1 |
| Саморез 8: внутренний диаметр | 5,6 мм | СП 64.13330.2017, табл. П.1 |
| Саморез 12: внутренний диаметр | 9 мм | СП 64.13330.2017, табл. П.1 |
| Саморез поперёк волокон: смятие × kα, изгиб × √kα | 0,7 | СП 64.13330.2017, п. 8.14 а), б), табл. 19 (90°, d до 12 мм) |
| Толстая деталь под углом: kα × 0,9 при c/a < 1,5 | 0,9 | СП 64.13330.2017, табл. 19, прим. 2 |
| Толстая деталь под углом: kα × 0,75 при c/a ≥ 1,5 | 0,75 | СП 64.13330.2017, табл. 19, прим. 2 |
| Вычет на шов между деталями | 2 мм | СП 64.13330.2017, п. 8.24 |
| Длительная прочность: люди и вещи (режим В) | 0,66 | СП 64.13330.2017, табл. 4, п. 8.16 |
| Длительная прочность: груз лежит всё время (режим Б) | 0,53 | СП 64.13330.2017, табл. 4 |
| Длительная прочность: с ветром (режим Д) | 0,8 | СП 64.13330.2017, табл. 4 |
| Воздух до 65 % (классы 1 и 2) | 1 | СП 64.13330.2017, табл. 1 и 9 |
| До 75 % (класс 3) | 0,9 | СП 64.13330.2017, табл. 1 и 9 |
| До 85 % (класс 4а) | 0,85 | СП 64.13330.2017, табл. 1 и 9 |
| Больше 85 % (класс 4б) | 0,75 | СП 64.13330.2017, табл. 1 и 9 |
| Вырыв гладкого гвоздя: сухо 0,45, сыро 0,15 | 0,45 МПа | СП 64.13330.2017, п. 8.29 |
| На вырыв: конец гвоздя в основании не меньше | 10 d | СП 64.13330.2017, п. 8.30 |
| Вырыв шурупа и самореза, сухая древесина (по резьбе) | 1,5 МПа | СП 64.13330.2017, п. 8.31 |
| На вырыв: саморез в основании не меньше | 5 d | СП 64.13330.2017, п. 8.18 (по аналогии, в запас) |
| Крепежа в узле не меньше | 2 шт. | СП 64.13330.2017, табл. 18, прим. 7 и 8, формула (66) |
| Гвозди: шаг вдоль волокон 15d (доска от 10d), 25d (доска 4d) | 15 d | СП 64.13330.2017, п. 8.25 |
| Гвозди: между рядами и до кромки 4d, до нагруженного торца 15d | 4 d | СП 64.13330.2017, п. 8.25, 8.29 |
| Саморезы: шаг вдоль волокон 7d, между рядами и до кромки 4d | 7 d | СП 64.13330.2017, п. 8.27, 8.20 |
| Сверлят отверстие 0,9d: d больше, деталь тоньше 7d | 6 мм | СП 64.13330.2017, п. 8.26 |
Пример расчёта гвоздевого соединения
Каркас перегородки: доску 25 мм крепят к брусу 100 мм гвоздями 3 × 80. На узел приходит 200 кг поперёк крепежа.
Конец в брусе: 80 − 25 − 2 − 4,5 = 48,5 мм. Смятие в доске 0,635 кН, в брусе 0,800 кН, изгиб 0,354 кН. Нагрузка от людей и вещей даёт коэффициент 0,66: смятие падает до 0,419 и 0,528 кН, изгиб до 0,354 × √0,66 = 0,288 кН. Одна штука держит 29,3 кг на срез и 13,8 кг на вырыв.
200 / 29,3 = 6,8, ставим 7. Шаг вдоль волокон не меньше 53 мм, до кромки 12 мм, до нагруженного торца 45 мм.
Расчёт количества гвоздей и саморезов на узел
Расчётное усилие делят на несущую способность одной штуки и округляют вверх (формула 66). В узле не меньше двух (прим. 8 к табл. 18). Исключение свод делает только для крепежа, который ставят на время сборки. Нагрузку вводите уже с запасом по нормам на нагрузку.
Расстановка важна не меньше количества. Вдоль волокон шаг 15d, если доска от 10d, и до 25d в тонкой доске (п. 8.25). Если крепёж прошёл насквозь и основание, шаг считают и по его толщине и берут больший. Поперёк волокон и до кромки 4d, до нагруженного торца 15d. В осине, ольхе и тополе шаг вдоль волокон больше на 50 % (прим. 1 к п. 8.25), калькулятор считает сосну и ель. Саморезы ставят как стальные нагели: 7d вдоль волокон (п. 8.20, 8.27) и 4d поперёк, как требует п. 8.31 для шурупов. Не влезает: берите крепёж толще.
Почему чёрный саморез ломается на излом
Чёрный саморез делают для гипсокартона, сталь у него калёная. Свод считает саморез на срез как стальной нагель, который гнётся, а для калёной стали чисел в нём нет. Калькулятор его не считает. В силовой узел ставят крепёж по дереву или гвоздь.
Частые ошибки
- Считают по разрыву стали. Срез металла свод не проверяет: несущую способность задаёт смятие дерева или изгиб крепежа (табл. 18).
- Короткий крепёж. 50 мм через доску 40 мм в брус почти не заходит: ни среза, ни вырыва.
- Вырыв гладкого стержня в несущем узле. Свод это разрешает только во второстепенных деталях.
- Сырой лес. Гладкий стержень в сырой древесине держит на вырыв втрое меньше.
Когда крепёж на узел посчитан заранее, его не приходится докупать посреди работы. На портале RemontCRM можно посмотреть сметы компаний и средние цены работ, а в смете компании в программе заказчик фиксирует цену до начала работ.