Составной дюбель и способ крепления деревянных и/или волокнистых изделий
Изобретение относится к строительным конструкциям и средствам для их соединения. Составной дюбель содержит распорный элемент, состоящий из головки и стержня, прижимную пластину, предназначенную для размещения на внешней стороне присоединяемого изделия, которое крепится к базовому изделию, вторую прижимную пластину, предназначенную для размещения между присоединяемым изделием и базовым изделием. Обе прижимные пластины имеют посадочные отверстия и расходящиеся звездообразно от внешней окружности прижимной пластины загнутые остроконечные элементы в виде загнутых игл различной длины. Изгибы игл чередуются в противоположных направлениях. В способе крепления деревянных и/или волокнистых изделий используют дюбели, прижимные пластины которых имеют посадочные отверстия, совмещаемые с предварительно просверленными отверстиями в соединяемых изделиях. Прижимные пластины размещают в углублениях, которые предварительно формируют вокруг отверстий. На верхней и нижней сторонах присоединяемого изделия формируют углубления. На верхней стороне базового изделия формируют углубление, идентичное углублению нижней стороны присоединяемого изделия. Отверстие в верхнем присоединяемом изделии формируют сквозным, а в нижнем, являющемся базовым, формируют глухое отверстие и вводят распорный элемент через посадочные отверстия прижимных пластин и отверстия в соединяемых изделиях. В результате формируется многослойная конструкция с образованием изнутри и снаружи равномерного прочного каркаса, не имеющего внутренних напряжений. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к строительным конструкциям и средствам для их соединения, а именно для соединения с использованием дюбельного крепления и может быть использовано при строительно-монтажных работах при формировании каркаса из деревянных изделий с применением волокнистых плит или типа волокнистых плит.
Известен [RU 2002108099 А1, 2002] соединительный элемент для крепления деревянных деталей, преимущественно строительных конструкций, содержащий металлическую пластину с вырубленными из нее зубьями и прокладку, размещенную между металлической пластиной и соединенными деревянными деталями, отличающийся тем, что прокладка выполнена в виде слоя клея и резиновой полосы, размещенной между слоем клея и металлической пластиной, каждый зуб которой выполнен составным из остроконечных элементов, расположенных по окружности, вписанной между основаниями этих элементов, имеющих боковые грани пилообразной форм.
Недостатком является выполнение его из металла и непригодность для соединения плит иных чем деревянных, а также невозможность его использования для многослойного соединения плит.
Известен пластмассовый дюбель крепежного элемента [RU 51144 U1, 2006], содержащий продольный канал и имеющий на одном конце накладываемую на фиксируемый материал прижимную пластину, имеющую продолговатую форму, с центральным входным отверстием в указанный канал, выполненный под саморез, при этом прижимная пластина содержит на прижимной поверхности прямые выступы, представляющие собой непрерывные ребра.
Известен дюбель [RU 2003119456 А1, 2004] для закрепления теплоизоляционных пластин на стене или потолке, в частности для дополнительной установки на старом строении, причем дюбель имеет разжимной участок и головку, и головка дюбеля имеет несколько звездообразно отходящих консолей, отличающийся тем, что разжимной участок и головка являются смежными, при этом для маркировки клеевой поверхности на консолях закреплено кольцо.
В качестве прототипа выбран [RU 32552 U1, 2003] дюбель, содержащий стеклопластиковый распорный элемент с анкерным элементом на одном конце и тарельчатым элементом на другом конце, причем анкерный элемент и тарельчатый элемент выполнены из пластика.
Как аналоги, так и прототип дюбеля предназначен для крепления плит, выполненных из мягких материалов, например теплоизоляционных плит, к жесткой строительной конструкции, например к стене здания, и не пригоден для образования многослойной строительной конструкции из изделий, выполненных из материала одинаковой или разной плотности.
Известен способ закрепления теплоизоляционных панелей на стене или потолке [RU 2003119456 A1, 2004], в частности для дополнительной установки на старом строении, отличающийся тем, что вставляют дюбели, которые имеют головку, в стену или соответственно потолок в таком количестве, что на каждую теплоизоляционную панель приходится несколько дюбелей, и на головки дюбелей, а при необходимости и на стену или соответственно потолок наносят клей, а затем прижимают теплоизоляционные панели, при этом используют дюбель, головка которого имеет отверстия для прохождения клея на обратную сторону, в частности дюбель со звездообразной головкой или головкой, представляющей собой стекловолоконную сетку.
Известен [US 20050055927 A1, 2005] дюбель и методы для сборки изоляционных панелей Метод для крепления изоляционной панели на основе посредством дюбелей, имеющих прижимную пластину и втулку дюбеля, чтобы присоединить к сказанной прижимной пластине для принятия распорного элемента, имеющего головку распорного элемента, в котором втулка дюбеля включает распорную зону, включающую по крайней мере следующие шаги:
- просверливание отверстия через изоляционную плиту в основу;
- введение дюбеля и распорного элемента в отверстие;
- проходку распорного элемента в прижимную пластину и втулку дюбеля;
и одновременно протягивание прижимной пластины в изоляционную плиту под давлением на изоляционную плиту и одновременно вырезание в изоляционной плите окружности прижимной пластины посредством режущего устройства.
Недостатком данного способа является то, что верхняя изоляционная панель крепится к основе посредством натяжения с последующей деформацией, основа остается нагруженным элементом, метод пригоден только для крепления менее прочной панели к более прочной.
Задачей настоящего изобретения является разработка крепежного элемента и способа, позволяющего формировать каркас произвольной формы и размеров, обеспечивающих простоту монтажа на строительной площадке, за счет крепления двух или нескольких плит одинаковой прочности между собой, или с незначительно отличающейся прочностью, или мягких плит к более прочной основе.
Технический результат - формирование многослойной конструкции с образованием изнутри и снаружи равномерно прочного каркаса, не имеющего внутренних напряжений.
Поставленная задача достигается тем, что, как и известный, предлагаемый составной дюбель содержит распорный элемент, состоящий из головки и стержня, и прижимную пластину, предназначенную для размещения на внешней стороне присоединяемого изделия, которое крепится к базовому изделию.
Новым является то, что он дополнительно содержит вторую прижимную пластину, предназначенную для размещения между присоединяемым изделием и базовым изделием, обе прижимные пластины имеют посадочные отверстия и расходящиеся звездообразно от внешней окружности прижимной пластины загнутые остроконечные элементы в виде загнутых игл различной длины, при этом вторая прижимная пластина имеет удвоенное количество расходящихся звездообразно от его внешней окружности остроконечных элементов в виде загнутых игл различной длины, изгибы которых чередуются в противоположных направлениях, первая прижимная пластина на внешней поверхности содержит углубление с вогнутыми стенками, сформированное вокруг посадочного отверстия, размеры и форма которого идентичны размерам и форме головки распорного элемента.
Кроме того, расходящиеся звездообразно от внешней окружности прижимных пластин остроконечные элементы в виде загнутых игл различной длины сформированы в одной плоскости.
Кроме того, первая прижимная пластина имеет не менее шести, предпочтительно двенадцать, остроконечных элементов в виде загнутых игл трех различных длин, чередующихся между собой, при этом иглы загнуты вниз.
Кроме того, вторая прижимная пластина содержит не менее шести, предпочтительно двенадцать, загнутых вниз и не менее шести, предпочтительно двенадцать, загнутых вверх остроконечных элементов в виде игл трех различных длин, чередующихся между собой.
Кроме того, диаметр посадочного отверстия первой прижимной пластины меньше или равен диаметру стержня распорного элемента.
Кроме того, диаметр посадочного отверстия второй прижимной пластины меньше или равен 3/4 диаметра стержня распорного элемента.
Кроме того, вторая прижимная пластина в верхней части имеет углубление, сформированное в виде кольца.
Кроме того, в месте крепления присоединяемых изделий и/или плит стержень имеет участок, диаметр которого составляет не менее 3/4 диаметра стержня, а высота участка равна толщине второй прижимной пластины.
Кроме того, диаметр головки стержня не менее чем в два раза больше диаметра стержня распорного элемента.
Кроме того, диаметр первой и второй прижимной пластины могут быть различными.
Кроме того, распорный элемент и прижимные пластины выполнены из стеклопластика или из прочного высокомолекулярного полиэтилена.
Поставленная задача достигается также тем, что, как и в известном, в предлагаемом способе крепления деревянных и/или волокнистых изделий используют дюбели, содержащие прижимные пластины и распорный элемент, который вставляют в предварительно просверленные отверстия в соединяемых изделиях.
Новым является то, что используют вышеописанный составной дюбель, прижимные пластины которого, имеющие посадочные отверстия, совмещаемые с предварительно просверленными отверстиями в соединяемых изделиях, размещают в углублениях, которые предварительно формируют вокруг отверстий, на верхней стороне присоединяемого изделия формируют углубление, диаметр которого равен диаметру первой прижимной пластины, а глубина соответствует высоте прижимной пластины в условиях сжатия ее после установки распорного элемента, на нижней стороне этого изделия формируют углубление, диаметр которого равен диаметру второй прижимной пластины, а глубина равна 1/2 высоты второй прижимной пластины в условиях сжатия, на верхней стороне нижнего базового изделия формируют идентичное углубление, при этом отверстие в верхнем присоединяемом изделии формируют сквозным, а в нижнем, являющемся базовым, формируют глухое отверстие и вводят распорный элемент через посадочные отверстия прижимных пластин и отверстия в соединяемых изделиях.
Кроме того, распорный элемент дюбеля вводят так, что бы распорный элемент, войдя в глухое отверстие базового изделия, при приложении усилия зажимался в отверстии и фиксировался участком стержня с меньшим диаметром в положении, которое скрепляет соединяемые изделия между собой, обеспечивая проникновение игл прижимных пластин в тело соединяемых изделий.
Кроме того, распорный элемент дюбеля вводят так, что головка дюбеля располагается заподлицо с верхней стороной присоединяемого изделия, обеспечивая возможность для присоединения к ней следующего изделия для образования многослойной конструкции.
Кроме того, используют дюбели с различными диаметрами прижимных пластин и с соответствующим диаметром стержней распорных элементов в зависимости от места их крепления и толщины или материала соединяемых изделий.
Кроме того, в месте крепления двух соединяемых изделий остающееся после сжатия свободное пространство вокруг прижимной пластины заполняют адгезивом. Кроме того, в качестве соединяемых изделий могут быть использованы деревянные доски, бруски, волокнистые плиты и подобные изделия.
В изобретении предлагается составной крепежный элемент (дюбель), в котором прижимные элементы выполнены в форме круглых пластин с центральным сквозным отверстием (посадочное отверстие) и расходящимися звездообразно от их внешней окружности остроконечными элементами в виде загнутых игл различной длины. Выполнение элементов различной длины обеспечивает скрепление с различными волокнами изделия (плиты) в радиусе соединения и равномерно распределяет нагрузку при работе соединения на разрыв, скручивание и давление.
Прижимные пластины способствуют равномерно радиальному распределению усилия, так как иглы при введении распорного элемента входят в поверхность изделий в месте оформленного углубления и крепко сцепляются с волокнами. Прижимные пластины выполнены конструктивно различными.
Первая, размещаемая на верхней стороне присоединяемого изделия (плиты) предназначена для размещения в ней головки дюбеля и скрепления со стержнем дюбеля, а вторая предназначена для соединения изделий между собой и стержня распорного элемента дюбеля в монолитный конструктивный блок.
Для размещения головки дюбеля первая прижимная пластина имеет углубление с вогнутыми стенками, сформированное вокруг посадочного отверстия, а головка дюбеля имеет соответствующую выпуклость, которые в собранном виде представляют монолитное соединение заподлицо с присоединяемым изделием. К тому же такая конструкция необходима для изгиба тела прижимной пластины в момент впрессовывания дюбеля с целью улучшения эффекта закрепления прижимной пластины в верхнем присоединяемом изделии.
Прижимная пластина, располагаемая между изделиями (плитами), имеет удвоенное количество расходящихся звездообразно от его внешней окружности остроконечных элементов в виде загнутых игл различной длины, которые сформированы в одной плоскости, но при этом изгибы игл чередуются в противоположных направлениях для связывания между собой двух изделий, которые в собранном виде вместе со стержнем также представляют монолитное соединение.
Такие монолитные соединения как бы "размазаны" по площади как снаружи, так и внутри строительной конструкции и равномерно и радиально распределяют нагрузку в месте крепления.
Прижимная пластина в центре имеет посадочное отверстие с диаметром, равным 3/4 диаметра стержня дюбеля. Это оптимальное соотношение для достижения баланса между сопротивлением забиванию и эффектом закрепления.
Распорный элемент в месте его крепления между изделиями (плитами) имеет участок прямоугольной формы, диаметр которого составляет 3/4 диаметра стержня, предназначенный для жесткой фиксации прижимной пластины на расстоянии толщины изделия с небольшим натягом с целью избежания деформаций и напряжений волокон изделий в месте крепления.
Диаметр головки распорного элемента соответствует диаметру углубления на внешней поверхности первой прижимной пластины и ее диаметр равен, как минимум, двум диаметрам стержня.
Предлагаемый способ, в котором использованы приемы, позволяющие разместить и установить дюбели заявляемой конструкции, что дает возможность как присоединять волокнистые плиты к строительным элементам, выполненным из аналогичных материалов, так и сформировать многослойные каркасы из деревянных плит, досок и других волокнистых плит, несущие заданную нагрузку для строительства. Последующее увеличение количества прикрепленных плит до получения требуемой жесткости каркаса определяется нормами СНиП или ТУ.
При таком исполнении и при сжатии распорным элементом вокруг тела прижимного элемента образуется свободное пространство, которое может быть заполнено адгезивом (клеем), дополнительно улучшающим прочностные характеристики соединения, как стержня дюбеля с прижимной пластиной, так и прижимной пластины с изделием за счет исключения люфтового смещения при рабочей нагрузке. За счет этого формируются монолитные неразъемные соединения, превышающие по прочности составные части дюбеля, взятые отдельно, а именно стержень или первая прижимная пластина или вторая прижимная пластина.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами:
На фиг.1 изображен дюбель в смонтированном состоянии в продольном разрезе двух плит.
На фиг.2 изображена первая прижимная пластина (вид сверху и сбоку).
На фиг.3 изображена вторая прижимная пластина для размещения между двумя плитами (вид сверху и сбоку).
На фиг.4 изображен вариант крепления различных изделий как части каркаса произвольной формы и размеров.
Составной дюбель (Фиг.1) содержит распорный элемент 1, состоящий из головки 2 и стержня 3, и прижимные пластины 4 и 5 с посадочными отверстиями 6 и 6` и расходящимися звездообразно от их внешней окружности остроконечными элементами в виде загнутых игл различной длины 7. Первая прижимная пластина 4 (Фиг.2) на внешней поверхности содержит углубление 8 с вогнутыми стенками 9, сформированное вокруг отверстия 6, размеры и форма которого идентичны размерам и форме головки распорного элемента 1. Вторая прижимная пластина 5 (Фиг.3) в верхней части имеет углубление 10, сформированное в виде кольца. Распорный элемент 1 (Фиг.1) имеет диаметр головки d1, a диаметр стержня d2 идентичен диаметру отверстий в соединяемых плитах 11 и 12 и имеет участок 13 с диаметром d3, равным 3/4 d2. Диаметр головки d1 распорного элемента равен 2d2 и соответственно равен диаметру углубления первой прижимной пластины. Диаметр посадочного отверстия 6 первой прижимной пластины ≤d2. Диаметр посадочного отверстия 6` второй прижимной пластины 5 имеет диаметр ≤d3 диаметру участка 13 и составляет не более 3/4 d2.
Первая прижимная пластина 4 имеет 12 загнутых вниз остроконечных элементов 7 в виде игл трех различных длин, чередующихся между собой.
Вторая прижимная пластина 5 имеет 12 загнутых вниз и 12 загнутых вверх остроконечных элементов 7 в виде игл трех различных длин, чередующихся между собой.
Распорный элемент 1 и прижимные пластины 4 и 5 дюбеля выполнены из стеклопластика методом литья под давлением или из прочного высокомолекулярного полиэтилена способом, позволяющим сформировать данное изделие.
Способ осуществляется следующим образом.
Пример 1. Формирование узла каркаса согласно технического задания.
В качестве соединяемых изделий (Фиг.4) использовали один деревянный брусок 14, четыре деревянные доски 15, 16, 17, 18 и минеральную плиту 19 (утеплитель). Определялось количество мест крепления 20 и просверливались отверстия диаметром d2, соответствующим диаметру распорного элемента 1 дюбеля. Изделия располагались на основании норм СНиП и ТУ по критериям прочности: брусок 14 и доска 15 укладывались под углом Θ и Θ1 относительно трех других досок 16, 17, 18, которые соединяются параллельно, доски 16`, 17`, 18` являются как бы продолжением вышеперечисленных досок, при этом 16` и 17` подходят встык к бруску 14, а 18` к доске 15. Минеральная плита 19 накладывалась на доску 15` - продолжение доски 15 и закреплялась таким же способом, как и остальные, причем все дюбели крепились заподлицо. Брусок 14 составляет две толщины досок 16 и 17. Минеральная плита 19 имеет аналогичную толщину.
В доске 18 просверливаются глухие отверстия для крепления доски 17 и бруска 14, в доске 17 просверливаются сквозные отверстия для крепления ее к доске 18, а также глухие отверстия для крепления к ней доски 16, в которой просверливаются сквозные отверстия для крепления к ней доски 15 под углом Θ, а также сквозное отверстие для прохождения дюбеля для крепления его к доске 18. В доске 15`, которая является базовым изделием по отношению к минеральной плите 19, просверливаются глухие отверстия. Брусок 14 имеет соответственно сквозные отверстия для крепления его к доске 18. Вокруг отверстий оформляются углубления для размещения в них прижимных пластин 4 и 5. Распорный элемент 1 вставляется в отверстие присоединяемого изделия с проходом его в глухое отверстие соответствующего базового изделия с усилием через отверстия в прижимных пластинах 4 и 5, так как диаметр отверстий меньше диаметра стержня 3 и диаметра участка 13. Распорный элемент фиксируется за счет этого участка, таким образом скрепляя два изделия и осуществляя сжатие прижимных пластин 4 и 5 так, что их иглы 7 совершают движение и сцепляются с волокнами как деревянных досок, так и минеральной плиты. Для крепления бруска 14 и минеральной плиты 19 используются дюбели 21 с распорным элементом, длина которого больше в два раза в соответствии с двойной толщиной бруска и плиты по отношению к деревянным доскам. Зацепление между распорным элементом 1 и прижимными пластинами 4 и 5 предотвращает вытягивание дюбелей под действием силы растяжения. Головки распорных элементов 2 дюбелей запрессовывают так, что головка дюбеля располагается заподлицо с верхней стороной присоединяемого изделия, обеспечивая возможность для плотного присоединения к ней следующего изделия для образования многослойной конструкции.
Дополнительно в месте крепления двух изделий свободное пространство вокруг прижимной пластины заполняют адгезивом, дополнительно улучшающим прочностные характеристики соединения.
Изобретение позволяет создавать строительные конструкции произвольной формы и размеров непосредственно на строительной площадке, избегая технологических линий любого традиционного формования, известного в настоящее время.
1. Составной дюбель, содержащий распорный элемент, состоящий из головки и стержня, и прижимную пластину, предназначенную для размещения на внешней стороне присоединяемого изделия, которое крепится к базовому изделию, отличающийся тем, что содержит вторую прижимную пластину, предназначенную для размещения между присоединяемым изделием и базовым изделием, обе прижимные пластины имеют посадочные отверстия и расходящиеся звездообразно от внешней окружности прижимной пластины загнутые остроконечные элементы в виде загнутых игл различной длины, при этом вторая прижимная пластина имеет удвоенное количество расходящихся звездообразно от ее внешней окружности остроконечных элементов в виде загнутых игл различной длины, изгибы которых чередуются в противоположных направлениях, первая прижимная пластина на внешней поверхности содержит углубление с вогнутыми стенками, сформированное вокруг посадочного отверстия, размеры и форма которого идентичны размерам и форме головки распорного элемента.
2. Составной дюбель по п.1, отличающийся тем, что расходящиеся звездообразно от внешней окружности прижимных пластин остроконечные элементы в виде загнутых игл различной длины сформированы в одной плоскости.
3. Составной дюбель по п.1, отличающийся тем, что первая прижимная пластина имеет не менее шести, предпочтительно двенадцать, остроконечных элементов в виде загнутых игл трех различных длин, чередующихся между собой, при этом иглы загнуты вниз.
4. Составной дюбель по п.1, отличающийся тем, что вторая прижимная пластина содержит не менее шести, предпочтительно двенадцать, загнутых вниз и не менее шести, предпочтительно двенадцать, загнутых вверх остроконечных элементов в виде игл трех различных длин, чередующихся между собой.
5. Составной дюбель по п.1 или 2, отличающийся тем, что вторая прижимная пластина в верхней части имеет углубление, сформированное в виде кольца.
6. Составной дюбель по п.1 или 2, отличающийся тем, что диаметр посадочного отверстия первой прижимной пластины меньше или равен диаметру стержня распорного элемента.
7. Составной дюбель по п.1 или 2, отличающийся тем, что диаметр посадочного отверстия второй прижимной пластины меньше или равен 3/4 диаметра стержня распорного элемента.
8. Составной дюбель по п.1, отличающийся тем, что в месте крепления присоединяемых изделий стержень имеет участок, диаметр которого составляет не менее 3/4 диаметра стержня, а высота участка равна толщине второй прижимной пластины.
9. Составной дюбель по п.1, отличающийся тем, что диаметр головки распорного элемента не менее чем в два раза больше диаметра стержня распорного элемента.
10. Составной дюбель по п.1 или 2, отличающийся тем, что диаметры первой и второй прижимной пластины могут быть различными.
11. Составной дюбель по п.1, отличающийся тем, что распорный элемент и прижимные пластины выполнены из стеклопластика или из прочного высокомолекулярного полиэтилена.
12. Способ крепления деревянных и/или волокнистых изделий, в котором используют дюбели, содержащие прижимные пластины и распорный элемент, который вставляют в предварительно просверленные отверстия в соединяемых изделиях - присоединяемом и базовом изделии, отличающийся тем, что используют составной дюбель по любому из пп.1-11, прижимные пластины которого, имеющие посадочные отверстия, совмещаемые с предварительно просверленными отверстиями в соединяемых изделиях, размещают в углублениях, которые предварительно формируют вокруг отверстий, на верхней стороне присоединяемого изделия формируют углубление, диаметр которого равен диаметру первой прижимной пластины, а глубина соответствует высоте прижимной пластины в условиях сжатия ее после установки распорного элемента, на нижней стороне этого изделия формируют углубление, диаметр которого равен диаметру второй прижимной пластины, а глубина равна 1/2 высоты второй прижимной пластины в условиях сжатия, на верхней стороне базового изделия формируют идентичное углубление, при этом отверстие в верхнем присоединяемом изделии формируют сквозным, а в нижнем, являющемся базовым, формируют глухое отверстие и вводят распорный элемент через посадочные отверстия прижимных пластин и отверстия в соединяемых изделиях.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что распорный элемент дюбеля вводят так, чтобы распорный элемент, войдя в глухое отверстие базового изделия, при приложении усилия зажимался в отверстии и фиксировался участком стержня с меньшим диаметром в положении, которое скрепляет соединяемые изделия между собой, обеспечивая проникновение игл прижимных пластин в тело соединяемых изделий.
14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что распорный элемент дюбеля вводят так, что головка дюбеля располагается заподлицо с верхней стороной присоединяемого изделия, обеспечивая возможность для присоединения к ней следующего изделия для образования многослойной конструкции.
15. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что используют дюбели с различными диаметрами прижимных пластин, и с различной длиной распорного элемента в зависимости от толщины или материала соединяемых изделий.
16. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что в месте крепления двух соединяемых изделий остающееся после сжатия свободное пространство вокруг прижимной пластины заполняют адгезивом.
17. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве соединяемых изделий могут быть использованы деревянные доски, бруски, волокнистые плиты и подобные изделия.
