 3.png)
Технология TEDWOOD
Крепежный
узел TEDWOOD
Шуруп стягивает детали между
собой с силой до 1200 кг!- Пружина устраняет появление щелей
между деталями с силой до 260 кг! - Коническая пружина не поддается
разрушению при полном ее сжатии! - Выполнение требований ГОСТ 30974-2002
«Угловые соединения»
ГОСТ — методическое указание
В процессе строительства деревянного строения необходимо использовать специальный винтовой крепеж способный не только одномоментно соединить детали между собой с полным устранением зазоров между ними, но и предотвратить появление зазоров между деталями в будущем из-за неминуемых процессов усушки и коробления древесины.
Усушка и набухание древесины являются причиной коробления деталей, о чем предупреждает ГОСТ 30974-2002 «Угловые соединения бревенчатых и брусчатых малоэтажных зданий».
О креплении элементов стен между собой по высоте рассказывает п. 4.12. (настоящего ГОСТ) в котором упоминается только винтовая тяга (компенсатор), а это шуруп с вмонтированной в конструкцию пружиной, так как пружина в конструкции с винтовой тягой обеспечивает компенсацию отсутствующей естественной силы у винтовой тяги, необходимой для подтягивания деталей между собой.
Пункт 4.12. Элементы стен и простенков могут быть соединены по высоте при помощи винтовых тяг (компенсаторов).
Нагель — упоминается в ГОСТ 30974-2002 «Угловые соединения бревенчатых и брусчатых малоэтажных зданий» в п. 4.7. только в качестве элемента укрепляющего угловые и Т-образные соединения брусьев с коренным шипом и на шпонках (это 2 типа угловых соединений брусьев без выступающего остатка и не имеющего паза — гребневое соединение между собой).
Нагель — это не крепеж скрепляющий детали с целью предотвращения образования зазоров, а лишь фиксатор положения деталей между собой для удержания стен в вертикальных осях, в течении периода усадки здания у непрофилированных деталей.
Способ монтажа деревянных деталей с помощью винтовой тяги-компенсатора
- Посадочное отверстие для размещения пружинного блока (глубина отверстия предусматривает величину разжатия пружины в течение времени);
- Пружина сжатия (предотвращение последствий усушки древесины);
- Шуруп по дереву (одномоментное сжатие деталей между собой с целью устранения зазоров между ними);
- Проходное отверстие шурупа (предотвращение подвисания детали);
- Вворачивание шурупа происходит без предварительного сверления отверстия;
- Стеновой материал (бревно, брус).
Краткое описание технологии
- В верхней детали сверлится посадочно-проходное отверстие для установки пружинного узла;
- Нижняя деталь не подлежит сверлению;
- Детали устанавливаются согласно проекту побревновки и схемы расстановки креплений;
- Уложенные на свое место детали скрепляются между собой пружинными узлами, минимум по два крепления по краям детали с шагом расстановки от 1,5 до 1,8 метра;
- Установка креплений производится до полного сжатия пружины и устранения зазоров между скрепляемыми деталями.
Схема расстановки креплений на развертке стены проекта побревновки
Способ монтажа деревянных деталей с помощью винтовой тяги-компенсатора
Проявление пороков древесины деревянных стеновых деталей, по причине усушки древесины:
- образование трещин;
- проявление особенностей строений древесины;
- проявление покоробленности древесины.
Деформация стен по причине не понимания метода
Шуруп с "канавкой" на резьбовой части проворачивается из-за того, что шуруп должен нарезать себе резьбу между волокон древесины, а не высверливать себе проходное отверстие этой канавкой. Такой шуруп проворачивается уже на моменте полного сжатия пружины, что делает его абсолютно непригодным к работе.
Отсутствие предварительно просверленного посадочно-проходного отверстия для установки винтовой тяги, приводит к подвисанию детали. Более того установочное отверстие для пружинного блока имеет недопустимо малый диаметр, также приводящий к подвисанию детали, что значительно больше вредит зданию чем отсутствие крепежа вовсе.
Наличие посадочно-проходного отверстия для установки винтовой тяги имеет недопустимо малый диаметр отверстия для установки пружинного блока, что в свою очередь также приведет к подвисанию детали, нанеся зданию непоправимый вред.
Конструкция Крепежного узла оказалась настолько простой и доступной для копирования, что этим нехитрым делом занялись многие, а вот желания понять работу метода для обеспечения достижения цели изобретения и действительного устранения недостатка деревянных конструкций ни у кого не возникло.
Производители копий стали вносить в конструкцию Крепежного узла ряд неосмысленных внедрений наносящих вред способу монтажа деревянных конструкций, а также вред изобретению как результату работы автора изобретения.
Цилиндрическая пружина — от теории к практике
Активное применение Крепежного узла в деревянном домостроении позволило автору увидеть достоинство способа, а также выявить конструктивные недостатки Крепежного узла образца 2009 года с цилиндрической пружиной сжатия которые необходимо было устранить.
Цилиндрическая пружина сжатия - проблематика конструкции
Силовой анализ работы системы винт-компенсатор усушки с цилиндрической формой пружины.
При нормальной работе пружины сжатия цилиндрической формы в сечении витка пружины будет возникать крутящий момент Мкр, и сдвигающая сила Fa.
Силы и момент действующие при сжатии пружины.
Напряжение в поперечном сечении витка пружины, возникающее от крутящего момента Мкр, и поперечной силы F.
Запишем уравнение касательных напряжений
где 𝜏кр - касательные напряжения при действии крутящего момента. 𝜏сд - касательные напряжения от действия сдвигающей силы.
На основании анализа уравнения делаем вывод, что порядка 91,5% напряжения составляет 𝜏кр. Таким образом при полном сжатии пружины, когда витки соприкасаются друг с другом контакт происходит в точке А.
Две поверхности соприкасающиеся в точке А являются не устойчивыми (рис. a, b), в результате наблюдается выскальзывание (сдвиг, смешение) витков от рабочего положения наружу.
Кроме этого мы можем наблюдать в процессе монтажных работ связанных со сверлением посадочно-проходного отверстия, угловое отклонение α от рабочей оси или отсутствие перпендикулярности опорной поверхности β, на основании чего можно судить о не плотном соприкосновении витков, что также влияет на потерю устойчивости цилиндрической пружины.
Вывод: Система винтовая тяга - компенсатор усушки с цилиндрической пружиной, при полной затяжке пружины является неустойчивой системой.
Причины разрушения пружины сжатия цилиндрической формы
- Отклонение оси установки шурупа от горизонтальной опоры пружинного блока (данная часть посадочного отверстия);
- Отсутствие сверления проходного отверстия в верхней детали для прохождения шурупа двухпроводным сверлом;
- Пружина сжатия цилиндрической формы, под нагрузкой (полное сжатие витков) разрушается, так как этот тип пружин зависим от линейных характеристик (зависимость сила-деформация).
Сравнение пружин цилиндрической и конической формы на определение величин жесткости
Сравнительное испытание пружин цилиндрической и конической форм.
Характеристики: начальная высота пружин - 55 мм; высота просаженных пружин - 50 мм; диаметр пружин - 28 мм.
Пружина цилиндрической формы показала, что её жесткость составляет не более 95 кг.
Подтвержденная величина не применима для предотвращения коробления деревянных деталей (бревно, брус).
Пружина цилиндрической формы показала, что её жесткость составляет не более 135 кг.
Подтвержденная величина недостаточна для предотвращения коробления деревянных деталей (бревно, брус).
Пружина конической формы показала, что её жесткость составляет около 250 кг!
Подтвержденная величина более чем достаточна для предотвращения коробления деревянных деталей (бревно, брус).
Сравнение шурупов при испытаниях на стягивание деталей между собой и вырывание из древесины
Испытание шурупов на стягивание деревянных деталей между собой
Шуруп с канавкой
Испытание на определение силы сжатия деревянных деталей между собой, имитирует установку Пружинного Узла. Шуруп с канавкой показал, что канавка высверливает себе проходное отверстие, создающее условие для прокручивания шурупа на отметке в 260-800 кг (по причине неоднородности материала), после чего сила сжатия пропадает.
Работа по устранению зазора между деталями в момент установки Пружинного узла не выполнена.
Шуруп по DIN 571 TEDWOOD
Испытание на определение силы сжатия деревянных деталей между собой имитирует установку Пружинного Узла.
Шуруп без канавки по DIN 571, показал результат от 900 до 1200 кг (по причине неоднородности материала), с полной остановкой электроинструмента и сохранением силы сжатия.
Работа по устранению зазора между деталями в момент установки Пружинного узла выполнена.
Испытание на вырывание шурупов из древесины
Шуруп с канавкой
Испытание имитирует сопротивление шурупа короблению деревянных деталей и сопротивление шурупа работе пружины. Испытание шурупа с канавкой показало усилие от 300 до 800кг (по причине неоднородности материала), или полное отсутствие сопротивления винтовой тяги.
Работа по сопротивлению процессам усушки древесины не выполнена.
Шуруп по DIN 571 TEDWOOD
Испытание имитирует сопротивление шурупа короблению деревянных деталей и сопротивление шурупа работе пружины.
Испытание шурупа без канавки показало усилие от 1200 до 1800кг (по причине неоднородности материала), что подтверждает высокую сопротивляемость винтовой тяги.
Работа по сопротивлению процессам усушки древесины выполнена.
Проведенные испытания Пружинного Узла с цилиндрической пружиной сжатия, образца 2009 года с внедренной канавкой в резьбовой части шурупа, подтвердили не способность устранять недостатки деревянных конструкций!
Коническая пружина — практика основа теории
Выявленные автором изобретения конструктивные недостатки межвенцовых креплений с цилиндрической пружиной сжатия, легли в основу необходимой модернизации крепежа.
Цель модернизации — сохранение энергии упругого элемента, а также увеличение жесткости при сохранении габаритных размеров.
Несколько лет потребовалось автору для испытаний и внедрения новой конструкции Крепежного узла с конической пружиной в практической строительной деятельности. Итогом поиска правильного решения стала новая конструкция Крепежного узла, чья безупречная работа подтверждает достижение поставленных целей и задач.
После всех внесенных изменений в конструкцию крепежного узла в 2021 году был получен ПАТЕНТ №205948 "Крепежный узел для соединения элементов строительных конструкций".
Коническая пружина сжатия - крепежный узел «TEDWOOD»
Силовой анализ работы системы винт-компенсатор усушки с конической формой пружины.
Характерной особенностью фасонной пружины является следующее обстоятельство: при ее нагружении наибольшей деформации и изменение угла подъема имеет место у витков наибольшего радиуса, что может привести витки в соприкосновение с опорной поверхностью или друг с другом, посредством частичного вхождения одного витка в другой, вследствие чего они фактически выключаются из работы, в то время как остальные витки продолжают деформироваться и перемещаться свободно. При наличии посадки витков жесткость пружины в процессе деформации постепенно возрастает, и ее характеристика получает вид, представленный на графике (рис.1), а при полном сжатии витки закрываются в «замок)», превращая упругий компенсатор в уравновешенную (устойчивую) систему, обеспечивающую требуемое усилие на расжатие.
Крутящий момент Мкр, который возникает в сечении витка при сжатии, не приводит к сдвигу наружу витков в силу противодействия вершины проволоки нижерасположенного витка и тем самым исключает нарушение формы пружины в следствии воздействия приложенной сверх величины жесткости пружины нагрузки при вворачивании винтовой тяги (рис.1), т.е. уравновешивает систему винт-компенсатор усушки.
Вывод: фасонная пружина с конусной формой упругого элемента позволяет при меньших габаритных размерах, возможностью компенсации отклонений от ориентации по вертикали, получении не линейной характеристики пружины большей величины жесткости обеспечить устойчивость работы при полном сжатии, а также последующем приложении усилия сверх величины жесткости пружины. Винтовая тяга с компенсатором усушки в виде фасонной пружины конусной формы - устойчивая система (уравновешенная).
Не поддающаяся разрушению пружина сжатия конической формы
Пружина сжатия конической формы не поддается разрушению при полном сжатии, под любым углом установки крепежа, что дает 100% гарантию работы крепежа в борьбе с образованием зазоров между деталями в процессе всей эксплуатации деревянного здания.
Сравнение характеристик пружинных узлов
Пружинный узел с цилиндрической пружиной сжатия
Выполняемые виды работ:
1. Пружинный узел с цилиндрической пружиной сжатия с канавкой - стягивание деталей между собой до полного устранения зазора между ними с силой не более 400кг после чего он проворачивается в древесине с полной потерей сжатия.
2. Пружина - устранение появления щелей между деталями с силой не более 130кг на момент установки, после чего в течение первого года сила сжатия понизится до 70 кг.
Пружина разрушается в 40% случаев!
Крепежный узел «TEDWOOD»
Выполняемые виды работ:
1. Шуруп «TEDWOOD» - стягивание деталей между собой до полного устранения зазора между ними с силой до 1200кг.
2. Пружина - устранение появления щелей между деталями с силой до 260кг на момент установки, после чего в течение первого года сила сжатия понизится до 210кг, чего будет вполне достаточно для борьбы с усушкой древесины и короблением деталей.
Пружина не поддается разрушению в 100% случаев!
Крепежный узел «TEDWOOD»
Крепежный узел «TEDWOOD» — это не просто шуруп с пружиной, а по настоящему работающее крепление способное устранить зазоры между деталями уже при сборке силовой конструкции, а также устранять последствия усушки деревянных деталей в течении времени предотвращая появление щелей между ними.
Монтажный инструмент
Дрель — миксер
- 230 V, 710 W
- 500 об./мин
- 50 Н*м
- Реверс
- Патрон ключевой от 16 мм
- Марки: Makita DS4010, DeWALT D 21520, Интерскол Д-16, Einhell TC-MX 1100 E, Elitech ДМ 1100 РЭ
Двухпроходное сверло
- Общая длина сверла 240 мм
- Диаметр отверстия для прохождения шурупа 14 мм
- Диаметр отверстия для установки пружинного блока 35 мм
- Хвостовик шестигранный 14 мм
Торцевой гаечный ключ
- Внутренний шестигранник 14 мм
- Длина 90 мм
- Хвостовик шестигранный 14 мм
Миф, не прошедший проверку временем
Образование конденсата на металлическом крепеже - теория не подтвержденная практикой
Это доказательство для тех, кто настойчиво утверждал, и возможно уверен в этом сейчас, что якобы, наличие металлических элементов в древесине ограждающей конструкции неминуемо ведет к ее гниению.
Не так давно довелось увидеть один из первых пружинных узлов, спустя 9 лет круглогодичной эксплуатации деревянного дома, построенного в 2009 году из оцилиндрованного бревна диаметром всего 190мм, и толщиной межвенцовой шейки 190мм. Такое строение не подходит для круглогодичного проживания, но между тем все эти годы люди жили и отапливались!
Принимая во внимание характеристики стен дома, понимаем что ухудшающие условия для образования конденсата в этом конкретном случае многократно увеличены, в отличие от обычных домов, где толщина стен ограждающей конструкции как правило около 200 мм.
По причине небольшой реконструкции, владелец дома демонтировал часть несущей стены, после чего обратился к нам для демонстрации креплений спустя почти десятилетие.
Вот он, первый пружинный узел!
На древесине как мы видим ни единого следа от конденсата, древесина полностью сохранила своё нормальное состояние, вопреки всем теориям, о её неминуемом гниении по причине образования конденсата на металлических деталях. Более того, как видно на фотоматериалах, нет даже следов ржавчины на металлических деталях.
Принцип работы
Сверление отверстий
Первым этапом работ по установке межвенцового крепежа считается разметка мест сверления установочных отверстий. На каждой детали размечаются места установки Крепежных узлов, которые устанавливаются по краям и по ее пролету с шагом расстановки не более 1,5 — 2 метров друг от друга в зависимости от размера бруса в сечении. Каждый следующий ряд размечается со смещением мест установки крепежей минимум на 100 — 150 мм влево или вправо по оси детали, по отношению к ниже установленному креплению.
Нюансы сверления
Сверление установочных отверстий на размеченных деревянных деталях, производится комбинированным сверлом. Первая часть сверла создает проходное отверстие для беспрепятственного прохождения шурупа через брус, а вторая часть сверла создает посадочное отверстие для установки пружинного блока в массиве бруса. Глубина сверления зависит от высоты детали, так как прежде всего необходимо получить проходное отверстие для беспрепятственного прохождения шурупа через верхнюю деталь. Если длинны сверла не хватает, то сверло нужно удлинить.
Установка Крепежного узла
Качественно установив деталь на свое место необходимо расставить Крепежные узлы по своим местам и вкрутить их до полного сжатия. Если после полного сжатия креплений качественного уплотнения нет, то необходимо определить и устранить причину препятствующую плотному сжатию деталей, после чего опять установить крепеж по установочным отверстиям для последующего вворачивания.
Нюансы установки
Вворачивание крепежа производится дрель — миксером с установленной в ее патрон гаечной головкой на 14 мм. Вначале вворачиваются Крепежные узлы по краям детали, далее вворачиваются крепления по пролету. Вворачивается Крепежный узел до полного сжатия пружины и устранения зазора между деталями. Для получения более подробной информации ознакомьтесь с каталогом «TEDWOOD», где более подробно можно ознакомиться с инструкциями по применению оснасток и крепежа.
Скачать каталог TEDWOOD
| Каталог TEDWOOD | 18.4 mb | Скачать |