Schraubengrößentabellen: Messdurchmesser, Lochgrößen und Nägel im Vergleich zu Schrauben

Schraubendimensionierung verstehen: Wie das Messgerätsystem funktioniert

Schraubengrößen folgen in den Vereinigten Staaten einem Gauge-Nummerierungssystem, bei dem eine höhere Gauge-Nummer einen größeren Durchmesser bedeutet. Dieses System gilt für Holzschrauben, Blechschrauben, selbstschneidende Schrauben und Maschinenschrauben gleichermaßen. Die Beziehung zwischen der Feinheitsnummer und dem tatsächlichen Durchmesser wird durch eine feste Fürmel definiert:

Durchmesser (Zoll) = (Gauge × 0,013) 0,060

Das bedeutet, dass eine Schraube Nr. 0 einen Hauptdurchmesser von 0,060 Zoll hat und jeder Schritt nach oben 0,013 Zoll hinzufügt. Die in der Holz-, Bau- und Metallbearbeitung am häufigsten vorkommenden Größen reichen von Nr. 4 bis Nr. 14, wobei Nr. 8 und Nr. 10 die Arbeitspferde für allgemeine Befestigungsanwendungen sind.

Neben der Stärke umfasst auch die Schraubendimensionierung Länge (gemessen von der Spitze bis zum breitesten Auflagepunkt des Kopfes – unter dem Kopf bei Flachkopfschrauben, oben am Kopf bei Linsen- oder Rundkopfschrauben) und Gewindegänge pro Zoll (TPI) , die je nach Anwendung variiert: Schrauben mit grobem Gewinde für Holz und weiche Materialien, Schrauben mit feinem Gewinde für Metall und härtere Untergründe.

Welche Größe hat eine Schraube Nr. 12 und andere gängige Durchmesser?

Unter Verwendung der Eichformel a Die Schraube Nr. 12 hat einen Hauptdurchmesser (Außengewinde) von 0,216 Zoll oder ungefähr 7/32 Zoll. Damit liegt es zwischen Nr. 10 (0,190 Zoll) und Nr. 14 (0,242 Zoll) – was es zu einem Hochleistungsbefestigungselement für strukturelle Holzverbindungen, Terrassenrahmen und dicke Blechanwendungen macht, bei denen es einer Nr. 10 an ausreichender Scherfestigkeit mangelt.

Nachfolgend finden Sie die vollständige Durchmesserreferenz für die am häufigsten verwendeten Schraubenlehren:

Beachten Sie, dass der Hauptdurchmesser das Maß über die Außengewindespitzen ist. Die Wurzeldurchmesser (gemessen an der Basis des Gewindes) ist kleiner und bestimmt die Scherfestigkeit – eine Schraube Nr. 10 mit einem Kerndurchmesser von etwa 0,141 Zoll widersteht Scherkräften anders als ein Befestigungselement mit glattem Schaft und gleichen Außenabmessungen.

Was ist der Durchmesser einer Schraube Nr. 10: Größe des Pilotlochs und des Durchgangslochs

A Schraube Nr. 10 hat einen Hauptdurchmesser von 0,190 Zoll (ungefähr 3/16 Zoll oder 4,8 mm). . Es handelt sich um eine der am häufigsten verwendeten Größen im allgemeinen Bauwesen und bei der Holzverarbeitung – groß genug, um in den meisten strukturellen Verbindungen eine zuverlässige Haltekraft zu bieten und sich gleichzeitig gut eintreiben zu lassen, ohne typische Holzabmessungen zu spalten.

Für jede Schraube sind zwei Vorbohrlochgrößen von Bedeutung: die Pilotloch (in das Material gebohrt, das die Schraubengewinde aufnimmt) und die Durchgangsloch (In das obere Element gebohrt, damit der Schraubenschaft frei hindurchgeht und die Verbindung festzieht). Speziell für eine Schraube Nr. 10:

• Pilotloch in Weichholz: 3/32" (2,4 mm)
• Pilotloch in Hartholz: 7/64" (2,8 mm)
• Durchgangsloch: 3/16 Zoll (4,8 mm) – entspricht genau dem Hauptdurchmesser, sodass das Gewinde nicht in das obere Element eingreift

Das Überspringen der Führungsbohrung in Hartholz mit einer Schraube Nr. 10 oder größer birgt die Gefahr, dass das Werkstück am Hirnholz spaltet, insbesondere bei Holzarten wie Eiche, Ahorn und Kirsche, wo die Holzfaser dicht genug ist, um beim Einschneiden des Gewindes eine erhebliche Ringspannung zu erzeugen.

Lochgrößentabelle für selbstschneidende Schrauben

Selbstschneidende Schrauben schneiden oder formen beim Eindrehen ihr eigenes Gewinde – sie erfordern jedoch immer noch ein Pilotloch mit der richtigen Größe im Aufnahmematerial. Ohne das richtige Vorloch löst die Schraube entweder das Material ab (Loch zu groß) oder bricht unter Torsionsbelastung (Loch zu klein). Die Anforderungen an die Lochgröße variieren je nach Materialtyp: Blech erfordert eine andere Größe als Kunststoff, und für gewindeschneidende und gewindeformende Selbstschneider gelten innerhalb desselben Materials unterschiedliche Anforderungen.

Selbstschneidende Schrauben-Vorlochgrößen für Bleche (Gewindeschneiden Typ B / Typ AB)

Gewindeformende (trilobulare) selbstschneidende Schrauben Für thermoplastische Kunststoffe sind etwas größere Führungslöcher erforderlich als für gewindeschneidende Typen, da sie das Material verdrängen, anstatt es zu schneiden – der verdrängte Kunststoff braucht einen Ort, an dem er fließen kann. Konsultieren Sie immer die Empfehlungen des Herstellers der jeweiligen Befestigungselemente für Kunststoffqualitäten, da die Größe der Vorbohrungen je nach Harztyp und Wandstärke variiert.

For Bohrschrauben (selbstbohrend). – Erkennbar an der Spitze der Bohrspitze und nicht an einer scharfen Verjüngung – Bis zu der Dicke, die die Spitze durchdringen soll, ist kein Vorbohren in Blech erforderlich. Schrauben mit Bohrspitze werden nach der Anzahl der Metalllagen bewertet, die sie durchdringen können: Eine Spitze Nr. 3 eignet sich für Stahlplatten mit einer Stärke von bis zu 10 Gauge (0,135 Zoll); eine Spitze Nr. 5 eignet sich für Stahlplatten mit einer Stärke von bis zu 3/8 Zoll.

Größentabelle für Flachkopf-Holzschrauben: Kopfdurchmesser und Senkerabmessungen

Flachkopf-Holzschrauben (auch Senkkopfschrauben genannt) haben eine konische Unterseite, die bündig mit oder unter der Holzoberfläche sitzt, wenn sie in einen Senker der richtigen Größe eingeschraubt wird. Das wissen Kopfdurchmesser ist für die Auswahl des richtigen Senkerbohrers von entscheidender Bedeutung – ein zu schmaler Senkerbohrer lässt den Kopf über die Oberfläche hinausragen; Zu breit entsteht ein sichtbarer Spalt um den Kopf, in dem sich Schmutz ansammelt und das Gelenk ästhetisch und strukturell geschwächt wird.

Der standardmäßig enthaltene Winkel an einem Flachkopf-Holzschraubensenker ist 82° für Holzschrauben (vs. 90° für Maschinenschrauben). Wenn Sie bei Holzschrauben einen 90°-Senkbohrer verwenden, bleibt der Kopf leicht hervorstehen. Kombinierte Senker-Vorlochbohrer – verkauft nach Schraubenstärkengröße – bohren das Vorloch, das Durchgangsloch und die Senkung in einem einzigen Durchgang und sind der schnellste Weg, um die richtige Geometrie für jede Stärke sicherzustellen.

Warum Nägel statt Schrauben verwenden: Der strukturelle und praktische Fall

Schrauben lassen sich stärker herausziehen (gerade herausziehen) – ihr Gewinde erzeugt eine weitaus größere Haltekraft als ein glatter Nagelschaft. Aber Nägel übertreffen Schrauben hinsichtlich der Scherfestigkeit , der Widerstand gegen Kräfte, die senkrecht zur Achse des Befestigungselements wirken. Dies ist die kritische Lastrichtung in den meisten Tragwerksanwendungen. Wenn Sie wissen, wann welcher Verbindungstyp die richtige Wahl ist, können Sie Überkonstruktionen und strukturelle Ausfälle vermeiden.

Scherfestigkeit: Wo Nägel klar im Vorteil sind

Ein normaler 16d-Standardnagel (3,5" × 0,162" Schaft) hat einen einschnittigen Bemessungswert von ungefähr 141 Pfund gemäß NDS (National Design Specification for Wood Construction) . Eine vergleichbare Holzschraube Nr. 10 mit demselben Durchmesser trägt bei einer einzigen Scherung etwa 90–110 Pfund – 25–35 % weniger. Der Grund liegt im Material: Nägel bestehen aus kohlenstoffarmem Stahl, der sich unter Belastung plastisch verformt (duktil), sich biegt, bevor er bricht und Energie absorbiert. Die meisten Holzschrauben sind gehärtet, was sie bei Scherung spröde macht – sie brechen eher, als dass sie sich verbiegen, ohne dass eine Vorwarnung vor dem Versagen droht.

Aus diesem Grund schreiben Bauvorschriften – einschließlich IRC und IBC – Nägel und keine Schrauben für strukturelle Verbindungen vor: Wandverkleidung an Pfosten, Randbalken an Schwellerplatte, Hurricane-Kabelbinder, Balkenaufhänger und LVL-Trägerverbindungen. Das Ersetzen von Schrauben an diesen Stellen ohne technische Prüfung stellt einen Verstoß gegen die Vorschriften und eine potenzielle strukturelle Haftung dar.

Geschwindigkeit und Kosten bei großvolumigen Anwendungen

Ein pneumatischer Rahmennagler treibt einen 16-D-Nagel in weniger als einer Sekunde ein, ohne dass ein Vorbohren und kein Bohrerwechsel erforderlich ist. Das Eindrehen einer Strukturschraube mit gleichwertiger Haltekapazität dauert mit einem Schraubgerät pro Befestigungselement 3 bis 5 Sekunden, wenn ein Pilotloch mit der richtigen Größe vorhanden ist. Andernfalls besteht die Gefahr, dass Holz gespalten wird. Beim Einrahmen eines Standard-Wohnbodensystems, das 800–1.200 Befestigungselemente erfordert, wird der Geschwindigkeitsunterschied in Stunden gemessen. Nägel kosten außerdem deutlich weniger pro Befestigungselement – ​​16-D-Massennägel kosten etwa 0,02 bis 0,04 US-Dollar pro Stück im Vergleich zu 0,15 bis 0,50 US-Dollar für Strukturschrauben mit vergleichbarer Kapazität.

Dynamische Lasttoleranz

Nägel vertragen zyklische und dynamische Belastungen – Vibrationen, seismische Bewegungen, Windstöße und thermische Ausdehnung/Kontraktion – besser als Schrauben. Ihre glatten Schäfte ermöglichen eine leichte Bewegung innerhalb der Holzfaser, ohne dass sie sich löst oder bricht. Nägel mit Ring- und Spiralschaft vereinen diese Duktilität mit einer erheblich verbesserten Auszugsfestigkeit und machen sie zum Standard für Dachummantelungen, Unterbodeninstallationen und Anwendungen aus behandeltem Holz, bei denen beide Faktoren eine Rolle spielen.

Wenn Schrauben die richtige Wahl sind

Schrauben sind dort überlegen, wo Rückzugswiderstand, Demontage oder präzise Ausrichtung sind die Hauptanforderungen: Schrankinstallation, Terrassendielen (wo es auf den Durchzugswiderstand bei Fußgängerverkehr ankommt), Türscharniere, Hardware-Befestigung und alle Anwendungen, die eine zukünftige Entfernung ohne Beschädigung erfordern. Durch den Gewindeeingriff in Schrauben werden auch die verbundenen Oberflächen beim Eindrehen fest zusammengezogen – etwas, das Nägel ohne zusätzliche Klemmung nicht nachbilden können.

Die praktische Regel: nutzen Nägel für strukturelle Rahmen, Ummantelungen und alle Verbindungen, die durch Scherlasten oder Nagelpläne der Bauvorschriften geregelt werden . Benutzen Schrauben für Endarbeiten, Hardware, Baugruppen, die später demontiert werden müssen, und nicht-strukturelle Verbindungen, bei denen der Auszugswiderstand die Hauptanforderung ist .