Принцип действия анкерных болтов: применение, нагрузки, особенности

Анкерный болт — это крепежная деталь высокой прочности, встроенная в бетон и используемая для крепления, других опор к фундаменту, массивных конструкций. Анкерные болты широко используются в строительной индустрии, дорожных системах, энергетических установках. Они являются важным методом крепления габаритных и массивных конструкций к прочному фундаменту. Основное задача — предотвращение разрушения или повреждения.

В масштабных строительных проектах для соединения конструкций с фундаментом для повышения сейсмостойкости, анкерные болты способны обеспечить надежное крепление. Также анкерные часто называют литыми, исходя из специфики их производства. Мощные болты монтируются в бетонные основания. Как только происходит затвердение бетона, конец болта с резьбой прикрепляется к детали, который соединяет болт с конструкцией.

С анкерными болтами удается свести к минимуму вероятность ошибок при монтаже. Если устанавливать крепеж в мокрый бетон, задача усложняется. Только после полного застывания анкерный болт сможет выдерживать предполагаемую нагрузку.

Из чего изготавливают анкерные болты

Поскольку болты предназначены для работы с массивными конструкциями, их состав должен гарантировать прочное соединение. Наиболее распространенными материалами считаются:

• конструкционная сталь. Демонстрирует отличные эксплуатационные свойства в работе с тяжелыми конструкциями;
• сталь с усиленной защитой от коррозии. В состав добавляют легирующие компоненты. Это усиленная формула для предотвращения коррозии. Такие виды крепежей можно использовать в условиях повышенной влажности;
• латунь. Алюминиево-цинковые соединения актуальны для применения в бытовых условиях.

Из каких металлов производят?

Тенденция развития поставок анкерных болтов предполагает появление на рынке огромного множества различных вариантов. Сегодня их изготавливают из разных видов стали, но основная масса изготовлена из нержавеющей стали. Это сделано специально, чтобы избежать появление коррозии, которая могла бы спустя время снизить несущую способность, а также разрушить сам крепёж.

Кроме нержавеющей стали, очень часто применяют латунь и алюминий. Это мягкие варианты стали, что позволяет под действием гайки, фиксировать соединения. Именно это и делается их прочными. Алюминий легко подстраивается под особенности отверстия изнутри, что и делает изделия значимыми, с точки зрения возможной нагрузки.

Принцип работы с анкерными болтами

При установке анкерного болта в бетон важно оценить выдерживаемые нагрузки. Поскольку бетон считается неоднородным материалом, в месте крепления важно предотвратить всевозможные сдвиги.

Профессионалы руководствуются принципом, что при монтаже болта образовывается сила трения. В качестве распорки выступают дюбели или металлические цанги. Если неправильно подобрать анкер с учетом возлагаемых на него функций, есть вероятность разрушения, отсутствия фиксирующего положения, изгиба, коррозия.

Если рассматривать строительную сферу применения анкерных болтов, при возведении мостов, зданий, массивных конструкций, последствия неграмотного выбора крепежной системы может привести к существенным убыткам и катастрофическим последствиям.

Во избежание подобных ситуаций рассчитывают предельно допустимые нагрузки болтов. В стандартах СНиП прописывают алгоритмы расчета, рекомендации по монтажу. Востребованные на рынке крепежные детали применяют для:

• возведения колонн;
• строительства балок, перекрытия плитами;
• оконных и дверных проемов;
• козырьков и навесов;
• строительства сооружений;
• подвесных работ и других целей.

Анкер шпилька с шестигранной головкой

Это классический болт с шайбой, который вкручивается в муфту с продольными прорезями на конце. В качестве распорного элемента служит хвостовая конусообразная гайка.

Анкер шпилька

Монтаж стандартный — высверливают отверстие, очищают его, вставляют анкер с навешенной деталью и слегка подбивают. Остается закрутить анкерные болты на несколько оборотов — гайка конусом входит в муфту и распирает ее.

Анкер шпилька — схема установки

Монтаж анкерных болтов: важные детали

В работе с поверхностью из бетона есть два способа монтажа анкеров – в мокрый бетон либо готовую застывшую поверхность. В первом случае болты изначально фиксируют на арматурном каркасе с помощью сварки. После этого можно заливать раствор. Во втором случае работают по принципу создания отверстия для дальнейшего монтажа.

Для формирования отверстия нужно:

• обозначить размещение детали;
• просверлить лазейку на 1,5-2 сантиметра длиннее стержня. Диаметр отверстия определяется маркировкой крепежной детали;
• устранить образовавшийся от сверления мусор.

Анкер с гайкой применяют в тех случаях, если нужно закрепить конструкции незначительной толщины. Проще всего забивать молотком, а гайку закрутить ключом. Для демонтажа болтов достаточно ослабить гайку и удалить крепеж.

Классификация и подразделение на виды

Механические фиксаторы принято подразделять на 2 категории. Для этого используются следующие характеристики:

• конструктивное исполнение;
• область применения.

Коротко рассмотрим разновидности болтов анкерных с учетом каждого из этих критериев.

Конструктивное исполнение

Данные элементы крепления в зависимости от конструктивного исполнения бывают ниже перечисленных видов.

• Болт анкер-клин. Представляет собой металлическую резьбовую шпильку, расположенную внутри цанговой муфты. При завинчивании шпильки лепестки втулки расходятся за счет давления, оказываемого конусообразным сегментом стержня на ее нижнюю грань. В бетоне ячеистого типа эта крепежная деталь не применяется. Причина – в материале монтажной основы анкер-клин продуцирует по площади соприкосновения повышенное давление.
• Втулочный анкер с гайкой. Важным конструктивным элементом этой крепежной детали является фиксирующая гильза. А хвостовик стержня выполнен в виде усеченного конуса. При затягивании гайки втулка перемещается по резьбовому отрезку и распирается под давлением конусообразной поверхности конца стержня. Конструктивные особенности, присущие крепежу этого вида, предоставляют возможность его монтировать, в том числе, в таких хрупких стройматериалах, как кирпич, произведенный из обожженной глины, и бетон с ячеистым внутренним строением. Причина – этот анкер продуцирует уменьшенное напряжение в монтажной основе.

• Болт цанговый распорного типа. Конструкция данного крепежного элемента более сложная по сравнению с предыдущим вариантом анкерной техники. Выполненные на поверхности разжимной муфты/гильзы продольные прорези формируют 4 лепестка, постепенно раскрывающиеся под воздействием давления, оказываемого распорным элементом. В результате поперечное сечение увеличивается. Фиксацию обеспечивают: преобразование формы поверхности гильзы;
• усилия, связанные с действием силы трения.

Уровень способности болта цангового распорного выдерживать внешние нагрузки сопоставим с этой характеристикой анкер-клина.

• Анкерный забивной болт. Данный фиксатор имеет следующие конструктивные особенности:
• на внутреннюю коническую часть распорной муфты нанесены продольные прорези;
• во внутренней полости гильзы находится клин. Под ударным внешним воздействием он перемещается, в результате чего втулка распирается.

Анкерный забивной болт устанавливается только в бесщелевой кирпич и полнотелый (неячеистый) бетон по причине продуцирования в области соприкосновения с материалом основания повышенных усилий на распор. Монтаж осуществляется достаточно оперативно и не сопряжен со сложностями.

Классификация по сфере применения

В соответствии с критерием «Сфера использования» болты анкерные принято подразделять на группы деталей, обеспечивающих фиксацию:

• конструкций, выполненных из стали;
• элементов инженерных систем;
• натяжных потолков;
• лестничных маршей;
• оборудования с электроприводом бытового применения;
• дверных коробок и оконных блоков.

Свойства анкерных болтов и нагрузки

Основное назначение анкерных болтов – крепеж и надежная фиксация соединения. Воздействовать на него могут две силы. Сила упора образовывается в том случае, если на крепеж оказывается перпендикулярное влияние с целью сломать или вырвать.

Сила трения формируется при возникновении нагрузки вдоль оси анкера. Удерживается болт в случае этой силы за счет трения своих элементов и основания, в которое он вмонтирован.

Способы воздействия могут возникать вместе или по отдельности. Во избежание деформации конструкция должна быть прочно закреплена по всем правилам монтажа. Еще одно важное правило заключается в том, что материал основания должен быть предназначенным к подобным нагрузкам. Существует максимально допустимые нагрузки по каждому типу поверхности.

Механические анкеры

Механические анкеры обычно используются для соединения трехслойных слоев кладки, элементов фасада, стальных конструкций или для соединения конструктивных элементов с перемычками и бортиками.

Эти анкеры также выбирают для создания гибких соединений рабочих элементов конструкции, а также там, где фиксируемый элемент подвергается высоким механическим нагрузкам.

Механические анкеры можно использовать только на прочных фундаментах, в основном бетонных. Они обладают большой прочностью, поэтому предназначены в первую очередь для установки элементов, создающих очень высокие нагрузки.

Установка механических анкеров зависит от их типа и основания. Наиболее распространенными механическими анкерами являются:

• Гильзовые;
• Забивные;
• Клиновые;
• С кольцом или крюком;
• Двухраспорные: с анкерной втулкой и внутренней резьбой работают, увеличивая место крепления через расширенную втулку при затяжке клина.

Принцип действия анкерного болта: в чем его достоинства

Существует ряд преимуществ при использовании качественного анкера:

• болты выдерживают высокие нагрузки, поэтому отлично зарекомендовали себя в строительной индустрии. Востребованные на рынке изделия благодаря своей нагрузочной способности;
• расширенный модельный ряд болтов, поэтому легко подобрать подходящий вариант в зависимости от специфики монтажа;
• эксплуатационные свойства углеродистой стали. Прочный материал не поддается коррозии;
• простота монтажа. Не потребуется специальное оборудование и много времени для установки болтов по правилам монтажа;
• с помощью анкерных болтов можно укреплять существующие конструкции;
• устойчивость к постойным факторам воздействия. Например, при вибрации детали не расшатываются, не сгибаются и сохраняют свои свойства.

К недостаткам относят стоимость анкерных болтов и необходимость создания отверстия в основании.

Допустимые нагрузки

Современная металлургия производит анкерные болты большого числа разновидностей. Но по вопросу расчета допустимой рабочей нагрузки принят единый подход. Сформулировать его можно так: величина данного параметра не должна превышать ¼ от максимального усилия на вырывание при монтаже в бетоне, характеризующемся прочностью от 200 до 250 кгс/см кв. С увеличением данного показателя такого материала основы рекомендуемая нагрузка на крепеж возрастает пропорционально.

И еще один важный момент. Когда в бетоне имеются трещины, нагрузку на вырывание нужно умножить на 0,6 и высчитывать одну четвертую часть от полученного результата.

Преимущества и недостатки

Отметим основные преимущества анкерного болта.

• Стойкость к воздействию внешних усилий. Крепежная деталь остается неподвижной при приложении к ней вибрационных нагрузок;
• Применяя анкеры, можно укрепить конструкцию, уже находящуюся в эксплуатации.
• Простота монтажа. Необходимость применения для фиксации какого-то специального оборудования отсутствует. Сроки проведения данной операции небольшие.
• Широкая товарная номенклатура. Подобрать оптимальный экземпляр анкерного болта с учетом условий монтажа особых сложностей не составляет.
• По критерию «Нагрузочная способность» данный крепежный элемент является безусловным лидером среди всех метизов.

Заслуживающих внимания недостатков у болта анкерного заметно меньше.

• В твердом основании предварительно нужно проделывать отверстие.
• Повышенная цена по сравнению с иными подобными по функционалу деталями.

Анкерный болт: какие виды поломок встречаются?

Поскольку болты подвергаются большим нагрузкам, существует несколько последствий, вызванных неправильным монтажом или выбором типа крепежа. Каждый анкерный болт может выдерживать определенные нагрузки. Получить информацию об этом можно путем расшифровки маркировки. По ГОСТу определяется перечень поломок, которые могут случиться в крепежном соединении:

• вырывание болта с фиксирующей поверхности. Различают поверхностное или частичное вырывание;
• вырыв основной платформы. Из-за воздействия сильных нагрузок на само основание может произойти полная поломка;
• изгиб болтов. Чаще всего случается во время монтажа;
• плавление. При влиянии недопустимых высоких температур болты могут плавиться.

В стандартах ГОСТа прописаны требования хранения, эксплуатации, монтажа, производства анкерных болтов. Они имеют маркировку свою маркировку. Изучите свойства болтов перед монтажом, чтобы не допустить поломок и обеспечить долговечное соединение. Нужно не забывать и о расчете допустимой нагрузки и технических характеристиках болтов.

Применение

Две основные сферы, где применяется анкер, это строительство и ремонт. Также он применяется в благоустройстве. Например, в строительстве, с его помощью удобно монтировать межкомнатные двери, входные двери из металла и пластика, в некоторых случаях окна и иные светопрозрачные конструкции.

Анкерный болт забивной

В вопросах отделки, при помощи анкера следует монтировать основу для натяжных потолков, устанавливать карнизы, крепить спортивный инвентарь в условиях квартиры и частного дома при наличии бетонных стен, а также производить монтаж люстр и других подвесных конструкций. Все элементы спортзала, которые подвешены на потолок, обязательно висят на анкерах. Анкера, в свою очередь либо имеют крюк, либо рассчитаны на кольцо.

Советы по выбору и установке

Какой анкер лучше для бетона, зависит от плотности материала основания и проектной нагрузки на крепёж. Неправильный подбор – это риск разрушения соединения. Возможно как разрушение самого основания, так и изгиб либо вырыв анкера. Последствия в виде снесённой ветром крыши, обрушившейся фасадной отделки или упавшего кухонного шкафа несоизмеримы со стоимостью даже самых дорогих метизов.

При наличии проектной документации необходимо строго следовать её указаниям и использовать крепёж рекомендованных марок. В маркировке зашифрованы такие параметры, как диаметр резьбы или втулки анкера, его длина, диаметр бура для изготовления установочного отверстия, максимальная толщина прикрепляемого элемента.

При отсутствии проекта крепёж выбирают по техническим характеристикам, указываемым производителями в таблице основных параметров. Эти таблицы составляются на основании испытаний и содержат в себе такие сведения, как минимальная вырывающая сила, максимальный крутящий момент при анкеровке, допустимый изгибающий момент.

Сводная таблица параметров для распорных анкеров Источник krep54plus.ru

Основное правило при выборе: чем меньше плотность материала, тем больше должна быть площадь распора. И чем тяжелее прикрепляемая конструкция, тем более мощный нужен крепёж. Например, короткие забивные анкеры можно применять только для твёрдого бетона.

Определённые правила существуют и для выбора расстояния между точками крепления. Оно должно быть не меньше, чем 4 длины анкера, а при монтаже у края бетонного основания – не меньше двух его длин.

Но в реальности соблюдать эти рекомендации получается не всегда. Например, расстояние между монтажными отверстиями в кронштейнах для подвешивания телевизоров и другой бытовой техники обычно небольшое. А иногда крепить детали приходится близко к внешнему углу стены.

В таких случаях рекомендуется выбирать двухлепестковые распорные анкеры и располагать их в отверстии так, чтобы при расклинивании они создавали нагрузку вверх и вниз, а не по направлению друг к другу или к краю основания.

Правильное положение анкера при небольшом шаге между точками крепления по горизонтали Источник krepezhinfo.ru

Для химических анкеров таких ограничений не существует – они не ослабляют структуру материала, а наоборот, делают её более прочной.

Анкера металлические – специфика монтажа

Понимая, как работает анкерный болт, несложно выполнить его установку. Она осуществляется довольно просто. Для этого необходимо произвести следующие операции:

• Выполнить на поверхности разметку и обозначить точки установки фиксатора.
• Просверлить электродрелью или перфоратором отверстие соответствующего диаметра.
• Подготовленное отверстие тщательно очистить от пыли или продуть.
• Установить анкерный болт с фиксируемым элементом в сформированную полость.
• Зафиксировать крепеж гаечным ключом путем завинчивания гайки.

Правильно подобный тип крепежа обеспечит надежное соединение. Важно руководствоваться рекомендациями профессионалов и в обязательном порядке учитывать свойства и структуру материала, в котором крепится фиксатор. Соблюдение технологии монтажа анкерных фиксаторов обеспечит требуемую нагрузочную способность.

Какие бывают анкера – классификация крепежных изделий

Все виды анкерных болтов делятся на две категории:

• изделия с механической фиксацией. Надежное крепление происходит благодаря силам трения и распирающим усилиям;
• химический крепеж клеевым составом. Он позволяет осуществить крепление в хрупких стенах, изготовленных из ячеистых марок бетона.

Остановимся более детально на механических фиксаторах, которые делятся на две категории по следующим признакам:

• варианту конструктивного исполнения;
• сфере использования изделий.

Рассмотрим особенности классификации в каждой группе.