Резьбовые шпильки в строительстве

Резьбовые шпильки (иначе называемые резьбовыми штангами) по праву считаются одними из наиболее универсальных крепежных элементов, применяемых в современном строительстве. Без них сейчас не обходится ни возведение коттеджей и многоэтажных жилых домов, ни сооружение мостов, туннелей, АЭС и космодромов.

Метиз на все руки

Как известно, всё гениальное – просто. Шпилька конструктивно представляет собой металлический стержень с нанесенной на него резьбой. Такой крепежный элемент продевается в соосно расположенные отверстия двух соединяемых деталей или строительных элементов, и они стягиваются с помощью специальных шайб или гаек. Данный способ разъемного соединения гораздо удобнее и проще, чем использование других методов фиксации. Важным его преимуществом является возможность соединять разнородные материалы (например, бетон и сталь), а также разнообразные по размерам конструкции, максимально точно регулируя расстояние между совмещаемыми деталями. При этом обеспечивается хорошая плотность крепежного соединения.

Шпильки изначально пришли в строительство из машиностроения, где применялись для скрепления металлических элементов. Как правило, они изготавливаются из нержавеющей, легированной или углеродистой стали с высокими прочностными показателями, а также из латуни. Для улучшения эксплуатационных характеристик стальные шпильки могут иметь специальное гальваническое защитное покрытие (чаще всего – оцинковку), которое предотвращает коррозию и продлевает срок службы элементов крепежа.

Область применения резьбовых шпилек весьма широка. Это может быть монтаж фланцевых трубных соединений, сборка разнообразных металлоконструкций (например, быстровозводимых каркасных сооружений – складов, промышленных корпусов, ангаров), стыковка крупных железобетонных изделий (тюбингов, колец, секций для обделки шахт и туннелей). Также они незаменимы в монолитном строительстве для сборки опалубки, в которой играют роль фиксирующего и стягивающего компонента.

Всё чаще этот крепежный элемент начинает применяться при строительстве индивидуальных домов из разных конструкционных материалов. Так, при возведении бревенчатого дома на монолитном или ленточном фундаменте бревна окладного венца фиксируются к бетонному основанию именно резьбовыми шпильками. Их же используют и при креплении мауэрлата скатной кровельной конструкции к стенам из штучных материалов или монолитного железобетона.

Шпильки широко применяются и при проведении отделочных работ, как в промышленных, так и в жилых помещениях: для фиксации гипсокартонных перегородок, монтажа подвесных потолков, систем вентиляции и пожаротушения.

Обычные саморезы и анкеры не подходят для работы с такими мягкими и рыхлыми материалами, как газобетонные или пенобетонные блоки. Для фиксации тяжелых инженерных систем и элементов отделки на таких поверхностях применяются шпильки с гайками с широкой шайбой, равномерно распределяющей нагрузки.

Купи или сделай сам

Для строительно-монтажных организаций, заинтересованных в своевременном выполнении работ и соблюдении сроков сдачи объектов, крайне важно наладить бесперебойные поставки на стройплощадку резьбовых шпилек, предусмотренных проектом.

На первый взгляд, проще всего приобрести необходимое количество изделий у одного из многочисленных производителей крепежных элементов, выпускающих широкий ассортимент шпилек стандартов ГОСТ и DIN. Однако на практике строители нередко сталкиваются с тем, что предусмотренные в проекте шпильки изготавливаются только на заказ. Например, они могут быть нестандартных размеров или с разными типами резьбы на разных концах.

В таких случаях перед строительно-монтажными компаниями встает дилемма: заказывать партии шпилек у стороннего производителя со всеми вытекающими последствиями в виде высокой цены за мелкосерийное производство, рисками несвоевременных поставок или же организовать собственное производство, на котором будет гораздо проще контролировать себестоимость, сроки и качество.

При поточном крупносерийном производстве, в зависимости от типа стали и требуемого класса точности, шпильки изготавливаются методами горячей или холодной штамповки с последующей накаткой резьбы накатными плашками или роликами.

По словам специалистов компании «Уралоснастка» (г. Каменск-Уральский), на их предприятии для выпуска резьбовых шпилек применяются автоматы холодной высадки. Такие агрегаты способны изготовлять до четырехсот изделий в минуту, а их стоимость исчисляется десятками миллионов рублей.

Очевидно, что для небольшой мастерской при строительной фирме с потребностью максимум в несколько десятков-сотен шпилек в день не имеет смысла приобретать столь дорогостоящее оборудование. Для мелкосерийного производства стоит рассмотреть более простые и бюджетные технологии нарезки резьбы. При этом профиль резьбы формируется в результате снятия стружки и вырезания канавки лезвием режущего инструмента.

Исторически самым первым способом производства шпилек является обработка металлических стержней при помощи токарного станка, оснащенного резцом. Это требует высокой квалификации токаря и немалых трудозатрат, так что данный метод, при всей его простоте, нельзя считать рентабельным. Он подходит только для штучного изготовления маловостребованных изделий.

Как считает Антон Милюшкин, инженер по продажам компании RIDGID, более точное и качественное нанесение любых типов резьбы на круглый металлопрокат (металлические прутки или рифленую арматуру) обеспечивает использование современных профессиональных резьбонарезных станков со специальными головками. Этот тип оборудования, работающий с предсказуемым качеством и высокой производительностью, лучше всего подходит для мелкосерийного производства шпилек.

Шпильки в тоннеле

Поскольку в целях экономии и снижения рисков всё больше строительно-монтажных компаний начинают задумываться о собственном производстве резьбовых шпилек и прочих крепежных элементов, очень интересен опыт компании ЗАО «Тоннельный отряд-3», специализирующейся на горнопроходческих и горнокапитальных работах. При непосредственном участии этого предприятия в Санкт-Петербурге построено около 20 подземных станций глубокого заложения с прилегающими тоннелями.

При строительстве тоннелей часто используют сборные конструкции тоннельной обделки, такие как железобетонные тюбинги, представляющие собой элементы коробчатого сечения с ребристой внутренней поверхностью, которые соединены в кольцо болтовыми связями. Блоки, составляющие кольцо обделки, фиксируются друг относительно друга стальными шпильками.

Как рассказывает Михаил Попов, механик участка компании ЗАО «Тоннельный отряд-3», по заказу генподрядчика ОАО «Метрострой» (г. Санкт-Петербург) компания в настоящее время ведет работы в одном из перегонных тоннелей стоящегося Фрунзенского радиуса. В частности, осуществляется переборка правого пилот-тоннеля, пройденного щитом, с радиуса 5,6 м до станционного радиуса 8,5 м. При расширении тоннеля подрубается порода и устанавливается кольцо из тюбингов большего диаметра. Тюбинги смежных колец соединяются шпильками.

«Мы используем два размера шпилек – 400 и 440 мм. В день нам требуется примерно 160 шпилек, которые идут на фиксацию двух колец. Изначально мы заказывали этот крепежный элемент у стороннего производителя, но такая зависимость от внешнего поставщика имеет определенные риски. В первую очередь мы заинтересованы в своевременности поставок и качестве этих крепежных элементов, постоянное наличие которых критически важно для выдерживания графиков работ.

Также, разумеется, нам хотелось и снизить затраты на закупку шпилек, – рассказывает Михаил Попов («Тоннельный отряд-3»). – По рекомендации наших партнеров летом 2015 года мы приобрели резьбонарезной станок Ridgid 535. Хотя эта модель не предназначается для серийного производства, она с легкостью справляется с теми объемами работ, которые нам требуются. На изготовление одной шпильки уходит около 2-3 минут. По нашему опыту, одного комплекта резьбонарезных плашек хватает на неделю работы – примерно на 1000-1500 изделий».

В действительности функциональность такого резьбонарезного станка намного превышает потребности метростроевцев. Ridgid 535 способен нарезать резьбу стандартов ISO, BSPT, BSPP и NPT на прутках, арматуре и стальных трубах в диапазоне диаметров 6-52 мм, а с дополнительными аксессуарами (с резьбонарезными устройствами 141 и 161) – и на трубах 100 и 150 мм. Кроме того, он может использоваться для резки труб и снятия с них внутренней фаски, а также – в качестве привода для желобонакатчиков Ridgid 916 и 918. В общем, это универсальное решение, способное заменить целый парк специализированного оборудования.

Безусловно, выстраивание взаимоотношений с многочисленными поставщиками материалов, конструкций и оборудования – это одна из важнейших составляющих работы любой строительно-монтажной компании. Но если собственная мастерская, оснащенная современным оборудованием, способна удовлетворить потребности в критически важных комплектующих и тем самым снизить расходы и уменьшить зависимость от непредсказуемости поставщиков, игнорировать эту возможность в современных условиях – непозволительная роскошь.