Заклёпки полностью стальные оцинкованные УС/УС
Заклёпки полностью стальные оцинкованные УС/УС: характеристики, несущая способность и применение в металлоконструкциях
Что такое заклёпки УС/УС и в чём их преимущество перед алюминиевыми?
Заклёпки УС/УС (Steel/Steel Zinc Plated) — это вытяжные заклёпки, у которых и корпус (гильза), и стержень (дорн) изготовлены из углеродистой стали с цинковым покрытием. Маркировка УС/УС означает: оба элемента — углеродистая сталь. Главное преимущество перед заклёпками А/УС — существенно более высокая несущая способность на срез и растяжение (в 1,5–2 раза), что позволяет применять их в силовых металлоконструкциях, где алюминиевые заклёпки не обеспечивают требуемой прочности.
Конструкция и материалы
Материал корпуса
Корпус заклёпки УС/УС изготавливается из низкоуглеродистой стали (обычно сталь 10кп или аналог DC01 по EN 10130) методом холодной высадки. После формовки корпус подвергается гальваническому цинкованию. Толщина цинкового покрытия составляет 5–12 мкм, что соответствует классу покрытия Fe/Zn 5 по ISO 4042. Цинковое покрытие обеспечивает как барьерную, так и протекторную (катодную) защиту стали.
Материал стержня
Стержень изготавливается из среднеуглеродистой стали (сталь 35–45 или аналог C35–C45 по EN 10083-2) с термообработкой для обеспечения высокой прочности при растяжении. Предел прочности материала стержня достигает 800–1000 МПа. Цинковое покрытие стержня наносится гальваническим методом, толщина — 5–8 мкм.
Механические характеристики и несущая способность
Нормативные значения по ISO 15979
| Диаметр, мм | Срез, кН (min) | Растяжение, кН (min) | Усилие разрыва стержня, кН |
|---|---|---|---|
| 3,0 | 1,10 | 1,30 | 1,80 |
| 3,2 | 1,40 | 1,60 | 2,20 |
| 4,0 | 2,20 | 2,70 | 3,50 |
| 4,8 | 3,20 | 4,00 | 5,00 |
| 5,0 | 3,80 | 4,70 | 5,80 |
| 6,0 | 5,50 | 6,80 | 8,50 |
| 6,4 | 6,80 | 8,50 | 10,50 |
Сравнение несущей способности: УС/УС vs А/УС
| Диаметр, мм | Срез А/УС, кН | Срез УС/УС, кН | Увеличение, % | Растяжение А/УС, кН | Растяжение УС/УС, кН | Увеличение, % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4,0 | 1,20 | 2,20 | +83% | 1,50 | 2,70 | +80% |
| 4,8 | 1,70 | 3,20 | +88% | 2,20 | 4,00 | +82% |
| 6,4 | 3,50 | 6,80 | +94% | 4,40 | 8,50 | +93% |
Расчёт соединений на заклёпках УС/УС по СП 16.13330
Расчёт на срез
Согласно СП 16.13330.2017, расчётное усилие, воспринимаемое одной заклёпкой при срезе:
Nbs = Rbs · γb · Ab · ns
где Rbs — расчётное сопротивление срезу заклёпки (Rbs = 0,4 · Run); γb — коэффициент условий работы; Ab — площадь сечения стержня заклёпки; ns — число расчётных срезов.
Для заклёпки УС/УС диаметром 4,8 мм (Ab = 18,1 мм²) при Run = 400 МПа:
Nbs = 0,4 · 400 · 18,1 · 1 = 2 896 Н ≈ 2,9 кН
Расчёт на смятие
Расчётное усилие, воспринимаемое одной заклёпкой при смятии соединяемых элементов:
Nbp = Rbp · γb · d · Σt
где Rbp — расчётное сопротивление смятию (Rbp = 1,35 · Run для стали с Run ≤ 440 МПа); d — диаметр заклёпки; Σt — наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.
Расчёт на растяжение (отрыв)
При действии осевых нагрузок проверка на отрыв замыкающей головки:
Nbt = Rbt · Abn
где Rbt — расчётное сопротивление растяжению заклёпки; Abn — площадь сечения заклёпки нетто.
Применение в металлоконструкциях
Лёгкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК)
В каркасном строительстве из ЛСТК заклёпки УС/УС являются основным типом крепежа для соединения термопрофилей, направляющих и перемычек. Согласно СП 260.1325800.2016, для соединений элементов ЛСТК допускается применение вытяжных заклёпок из углеродистой стали с цинковым покрытием. Рекомендуемый диаметр — 4,8 мм, шаг заклёпок — не более 150 мм.
Вентилируемые фасады (стальная подконструкция)
При использовании стальной оцинкованной подконструкции НФС заклёпки УС/УС применяются для соединения кронштейнов с направляющими и элементов усиления. Гальваническая совместимость стали корпуса и стержня с материалом подконструкции исключает риск электрохимической коррозии.
Кровельные системы
В кровельных системах заклёпки УС/УС используются для крепления стальных прогонов, связей и элементов жёсткости. При монтаже фальцевой кровли из оцинкованной стали заклёпки УС/УС применяются для фиксации кляммеров к стальному основанию.
Ограничения
- Не допускается применение в средах категорий C4–C5 без дополнительной защиты (окраска, герметизация);
- Не рекомендуется контакт с нержавеющей сталью и медью из-за риска гальванической коррозии;
- Требуется значительное усилие установки — необходим профессиональный заклёпочный инструмент (пневмогидравлический или аккумуляторный);
- Масса заклёпок УС/УС примерно в 3 раза выше, чем у А/УС, что необходимо учитывать при расчёте нагрузок на несущие конструкции.
Заключение
Заклёпки УС/УС — это силовой крепёж для ответственных соединений в стальных металлоконструкциях. Их несущая способность на срез и растяжение в 1,8–2 раза превышает показатели алюминиевых заклёпок А/УС, что позволяет применять их в ЛСТК, фасадных и кровельных системах со стальной подконструкцией. При проектировании соединений на заклёпках УС/УС необходимо выполнять полный комплекс проверок по СП 16.13330.2017: на срез, смятие и растяжение, а также учитывать ограничения по коррозионной стойкости цинкового покрытия.
Нормативные документы
- СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*»
- СП 260.1325800.2016 «Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования»
- ГОСТ ISO 9223-2017 «Коррозия металлов и сплавов. Коррозионная активность атмосферы. Классификация»
- ISO 15979:2002 «Open end blind rivets with break pull mandrel and protruding head — St/St»
- ISO 14589:2000 «Blind rivets. Mechanical testing»
- ISO 4042:2018 «Fasteners. Electroplated coating systems»
- EN 10130:2006 «Cold rolled low carbon steel flat products for cold forming»
- EN 10083-2:2006 «Steels for quenching and tempering. Technical delivery conditions for unalloyed quality steels»
