Анкер держит определенную конструкцию путем закрепления в опорном основании. Скобяное изделие является эффективным видом крепежа предметов даже со значительной массой и размерами из различных материалов. Элемент используется в строительстве и ремонте, обеспечивает надежность фиксации, поэтому расчет анкерных болтов имеет значение для правильного выбора модификации.
Определение анкерных болтов
Болт удерживается в основании из-за трения и усилия упора. Распирание создается за счет распора стальной цанги или дюбеля из пластика. Давление (упор), получаемое анкером, возникает в глубине и возмещается внутренней обструкцией материала изгибу, сжатию, смятию. Такой принцип характерен для металлических анкеров, болтов фундамента.
Метиз разрушается на самом слабом участке, при этом случается:
- взрыв скобяного изделия — абсолютный или частичный выброс с сохранением целостности конструктива;
- срез — разрушение по границе основания под влиянием сдвига;
- излом или сгиб — деформация под воздействием изгибающего усилия;
- взрыв основания — разрушение при нагрузке, которая выше несущей способности основы.
Может развиваться коррозия после установки анкеров на отдельных его частях. Метиз разрушается от высокой температуры и выгорает.
Основные виды изделий
Изделие имеет разные конструктивные приспособления, помимо резьбы с одного края. Конец анкера может быть изогнутым или прямым.
Различают разновидности:
- изогнутые с двумя гайками и шайбой;
- фундаментный болт с анкерной плитой;
- анкер составного сечения;
- съемный вид;
- прямого типа с двумя гайкам и шайбами;
- с коническим окончанием.
По размеру различают малые (длина до 55 мм, а периметр сечения до 8 мм), средние (до 120 и 12 мм, соответственно), большие (220 и 24 мм). По варианту монтажа бывают распорные, клиновые и забивные.
Изогнутые
Разновидность имеет окончание в виде крюка вместо резьбового участка. Изделия выпускаются до 180 мм и ставятся в железобетонных основаниях. Крючок обеспечивает комфорт при навеске предметов, на вертикальное ограждение.
Под крюком располагается гайка, которая применяется в конструкции изогнутого метиза и служит для разжима распорной цанги. Так втулка надежно фиксируется в перегородке или несущей стене. Удобство этого вида заключается в том, что его можно убрать в любое время, если есть необходимость.
Эти виды применяются в быту и служат для навески приборов освещения, бойлеров, других устройств. В других вариантах свободный конец изгибается кольцом и приспособлен для натягивания веревки.
Составные
Крепеж состоит из анкерной плиты и стержня, который соединяется муфтой со штырем. Закрепить шпильку в бетоне можно с помощью резьбы, на которую накручивается гайка, чтобы стянуть крупные строительные элементы или части оборудования. Шпильки достигают несколько метров в длину.
Фундаментный комбинированный болт служит для фиксации оборудования в опоре. Нижний стержень крепежного элемента с анкерной плитой и муфтой ставится до подачи бетона, а верхняя часть ввертывается в сцепление. Оборудование навинчивается на шпильку, затем верхняя часть приваривается. Используется метрический тип резьбы, материалом служит конструкционная углеродистая, низколегированная или конструкционная сталь.
Съемные
Анкерное окончание монолитно заделывается в кирпич или бетон, а в него ввинчивается болт, который может демонтироваться из отверстия при необходимости. Распорные анкеры применяются в отделочных, ремонтных работах, состоят из клина и распорной цанги. Эффективность работы зависит от разновидности материала заделки и глубины анкеровки фундаментных болтов.
Втулка расширяется клином и прочно держится в бетоне за счет сил трения. При монтаже клин может забиваться внутрь цанги или ввинчиваться по резьбе. Есть разновидность крепежа, когда втулка снабжена двумя участками расширения и блокирует вылет метиза около головки и на теле анкерного устройства. Такими разновидностями крепят заполнения поемов, перегородки, несущие профили под панельную отделку.
Прямые
Выглядят как металлические штыри с резьбой на одном торце. Монтируются в монолитные участки одновременно с укладкой бетона или вклеиваются в готовое основание. По нормам прямые анкеры не должны превышать 140 см.
Забивные анкера относятся к механическим разновидностям и состоят из двух элементов:
- стальной обоймы или из иного прочного материала;
- резьбового штыря, вкручивающегося в кассету.
Прямые метизы используют в строительстве, ими крепят предметы разной массивности, легкие конструктивы, фиксируют коммуникации, бытовые приборы и промышленное оборудование. Прямые анкеры не ставятся в слабом бетоне или кирпиче с трещинами и другими минимальными разрушениями.
С анкерной плитой
Болты выпускают в виде стержня с метрической резьбой, на одной стороне которого крепится плита с помощью шайб и гаек. Опорный элемент предназначается для крепкой фиксации в бетоне. Такие крепежи производятся длиной до 5 м, изготавливают из сталей высокой прочности марок 09Г2с, 20, 40Х, 35.
Перед тем как крепить анкер в основании, в отверстие наливают специальный клей или химический раствор. При таком крепеже важно соблюдать технологию нанесения и выдержки, иначе может пострадать несущая способность соединения. Время эксплуатации каждого вида после заливки клея указывается в инструкции. Анкерная плита увеличивает площадь опоры предмета и поддерживает его дополнительно.
Расчет анкерных болтов
При вычислении типа и размера крепежа принимают во внимание материал, в который нужно закрутить анкер, и величину нагрузки на метиз. Простые скобяные изделия выдерживают 230 – 500 кг, а укрепленные химическим способом противодействуют 700 кг.
Расчет фундаментных болтов учитывает факторы:
- динамические характеристики, которые зависят от направления приложения силы;
- статическое давление не меняется и принимается по расчетным показателям из таблиц.
Производители указывают прочность при паковке, но конструкторы рассчитывают несущие характеристики на срез и разрыв, при этом делают стандартный запас надежности, применив соответствующе коэффициенты.
При групповой установке
Нагрузка вычисляется для болта, который больше всего подвергается негативному усилию.
Расчет анкеров для нахождения расчетного давления ведется по формуле P = -N / n + M · y1 / Σyt², где:
- N — проектная сила;
- M — предполагаемый момент изгибания;
- y1 — длина от поворотной оси до самого удаленного метиза;
- n — число анкеров;
- yt — длина от поворотной оси до 1-го болта (учитывают прессованные и натянутые крепежи).
Ось обращения принимается проходящей сквозь середину тяжести несущей площади оборудования. Для сквозных колон из металла, стальных вертикальных элементов сплошного сечения и применяются похожие выражения для нахождения нагрузки растяжения. Подставляются параметры вида бетона, габариты основной поверхности, размер сжатой области под колонной.
Определение величины предварительной затяжки
Болты затягивают до определенной степени затяжки F, значение которой для статичного давления берется 0,75 Р, а для динамичных нагрузок используется 1,1Р, где Р означает расчетный прессинг на крепежный элемент. Затягивание строительных метизов производят вручную с помощью приспособлений с усилием до абсолютного упора.
Сечение стержней проверяется на прочность при динамическом влиянии, перед тем как установить анкер по формуле Aи = 1.8 · g · n · ко P / a · R, где:
- g — коэффициент давления из таблицы;
- n — множитель масштабирования, выбирается из таблицы;
- a — показатель числа серий подачи нагрузки;
- R — проектное сопротивление сплава (материал анкера) растяжению;
- ко — коэффициент по таблице.
Площадь сечения стержня находят из условия надежности для динамики и статики. Коэффициент ко принимают 1,05 или 1,15.
Промежуток от болта до среза фундамента
Если глубина заложения болта увеличивается на 5 диаметров, расстояние между анкерами допускается сделать короче на 2 диаметра. Промежуток от центра болта до среза фундамента допускается сделать меньше еще на 1 диаметр, если на участке установки крепежа есть отвесное армирование края основания.
В любом случае пролет от центра головки до края основы принимают:
- не меньше 100 мм для метизов диаметром до 30 мм;
- 150 мм — для анкеров диаметром 48 мм;
- 200 мм — для крепежа диаметром больше 48 мм.
Если ставят спаренные болты, для них применяют единая анкерная плита с промежутком между отверстиями, принятым по расчету.
Глубина анкеровки
Если высота основания позволяет полностью вкрутить болт, отверстия сверлят на проектный размер и после монтажа заделывают смесью цемента и песка. Если размер фундамента не позволяет полностью заглубить анкер, меняют его на болт с отгибкой с распорной цангой в форме конуса.
Если по проекту нужен болт с размером в 3 раза меньшим, чем смонтированные крепежи, изделие ставится в бетон на нужную глубину. При этом выполняется условие, что метиз функционирует с абсолютным проектным сопротивлением. Можно уменьшать глубину установки анкерных болтов пропорционально усилию, влияющему на крепеж.
Общие рекомендации по расчету анкерных болтов
Если основание нагревается свыше +50°С, учитывается действие температуры на материал анкера при выполнении расчета. Принимают во внимание влияние тепла на клей или химические крепежные растворы. Метизы, работающие в агрессивном окружении, принимаются в разработку проекта с повышенными требованиями.
Съемные болты ставят для крепежа конвейеров, электротехнического и другого тяжелого оборудования, а изогнутые проектируют для бетонных колодцев отвердевших фундаментов. Прямые изделия на эпоксидном клее закладывают для скрепления перекрытия и оборудования.
Правила выполнения монтажа
Поверхность рабочей части анкера очищается перед установкой механическим способом, убирается ржавчина, пыль, смазка. Жир удаляется обжигом с дальнейшей протиркой спиртом или ацетоном. Работают вибраторы адресного действия с напряжением 36 В.
В скважину болты помещаются после замешивания заделочного раствора и подготовки отверстия. Крепеж ставится в скважину, между стенкой отверстия и метизом подается немного смеси. Надевается на стержень вибрационный уплотнитель, в дозаторный отсек закладывается раствор. В процессе монтажа виброуплотнитель поворачивается на 20 – 30°.