Принципы подбора анкерных болтов

Подробности

Справочные материалы

Другие названия анкерных болтов: анкер-болт, анкер-шпилька, анкер клиновой, анкерная шпилька.

Анкерные болты применяются в строительстве для крепления различных конструкций к бетону. По выдерживаемым нагрузкам занимают промежуточное положение между пластиковыми дюбелями и анкерами, использующими принцип подрезки бетона, а также химическими анкерами. Они дешевле анкеров с подрезкой и проще в установке, чем химические анкеры.

При подборе анкера обратите внимание на слещующее:

• наличие международных и российских технических одобрений и свидетельств;
• в каких условиях он будет эксплуатироваться, его коррозионная стойкость;
• какие нагрузки должен выдерживать анкер;
• размер прикрепляемой детали.

 Обязательно ознакомьтесь с особенностями установки клиновых анкеров и деталями их конструкции, на которые следует обратить внимание при выборе.

Принцип крепления

Анкерные болты относятся к классу распорных анкеров, удерживаются в отверстии силой трения, которая возникает между распорной манжетой и стенками отверстия при затягивании гайки анкера. Стенки отверстия при этом разрушаться не должны. Принцип крепления определяет следующую особенность анкерных болтов: в большинстве случаев нагрузка не зависит от глубины установки анкера. Точнее, устанавливать анкер глубже, чем рекомендует производитель, не имеет смысла. Анкер, установленный глубже необходимого, начнёт выскальзывать из отверстия под такой же нагрузкой, что и установленный на стандартную глубину. Для увеличения несущей способности надо использовать анкер большего диаметра. Если это невозможно, рекомендуется использовать другой крепёж: анкерные шурупы, анкеры с подрезкой или химический крепёж.

Международные техниченские одобрения для анкерных болтов

Для крепёжных элементов, используемых в строительстве, самым важным европейским одобрением является ETA (European Technical Assessment – Европейское техническое одобрение). ETA требует многочисленных испытаний характеристик анкеров независимыми официальными органами. Одобрения ETA делятся на директивы ETAG в зависимости от используемых материалов, принципов работы и области применения. ETAG 001 регулирует сертификацию металлических анкеров и делит возможные одобрения на 12 опций, в зависимости от количества проведённых испытаний. Наивысшая Опция 1 гарантирует максимальное количество испытаний, даёт наиболее полную информацию об области применения и имеет больше официальных данных о характеристиках анкеров.Опции с 1 по 6 регламентируют применение анкерных болтов как в растянутой, так и в сжатой зонах бетона, опции 7-12 – только в сжатой.

Маркировка знаком качества CE основана на директиве по строительной индустрии ЕС и созданных на её основе национальных законодательных актах. Наличие знака CE означает соответствие анкера требованиям данной директивы. Эти требования относятся к размерам, сырью и конечному продукту в целом. Наличие технического одобрения ETA является основанием для получения знака CE.

Многие производители выпускают две линейки анкерных болтов:

• более дорогую с одобрением ETA Опция 1 для применения в сжатой и растянутой зонах бетона;
• бюджетную линейку с одобрением ETA Опция 7 для установки только в сжатую зону бетона.

Помимо технического одобрения ETA анкерные болты могут иметь другие одобрения и сертификаты:

• допуск на использование в сейсмоопасных зонах;
• пожарный сертификат с указанием времени, в течение которого анкер выдерживает заявленные нагрузки в открытом пламени;
• результаты испытаний на коррозионную устойчивость;
• другие сертификаты на соответствие отраслевым и национальным стандартам.

Российское техническое свидетельство для анкерных болтов

В Российской Федерации основным разрешительным документом для анкерных болтов является Техническое Свидетельство Минстроя РФ о пригодности для применения в строительстве новой продукции, в котором указываются:

• принципиальное описание, назначение и область применения анкеров;
• основные технические характеристики, обеспечивающие надёжность и безопасность крепления;
• условия производства, применения, хранения и контроля качества.

Коррозионная устойчивость анкерных болтов

Коррозионная стойкость анкерных болтов определяется материалом из которого они сделаны и защитным покрытием:

Гальваническое цинкование (оцинковка)

для применения в сухих помещениях и временного крепления вне помещений. Толщина цинкового покрытия не менее 5 микрон.

Горячеоцинкованная сталь, механическая гальванизация

во влажных помещениях и вне помещений в неагрессивных средах. Толщина покрытия не менее 40 микрон.

Нержавеющая сталь A2

сырые помещения и коррозионные условия средней агрессивности вне помещений.

Нержавеющая сталь A4 1.4404/1.4578

сырые внутренние помещения, вне помещений, промышленные условия, морской климат без контакта с морской водой, без воздействия хлоридов.

Нержавеющая сталь высокой коррозионной стойкости 1.4529

агрессивные коррозионные среды внутри и вне помещений, контакт с морской водой, плавательные бассейны, туннели. Прекрасно выдерживает воздействие хлоридов.

Специальные покрытия

специально разработанные неорганические, органические и композитные защитные покрытия (Delta, Ruspert, Geomet и др.) имеют класс защиты не хуже горячеоцинкованной стали. Более подробную информацию необходимо проверять у производителя.

Выбор размера анкерного болта

Основными определяющими факторами при выборе размера анкерного болта являются необходимая нагрузка на анкер и толщина прикрепляемого материала. Оба эти параметра можно найти в каталоге производителя.

Обратите внимание, что нагрузка может быть указана как допустимая (расчётная), так и нагрузка на разрушение. В первом случае должен быть указан используемый метод расчёта или ссылка на технические одобрения. Во втором случае необходимый коэффициент запаса прочности надо определять самостоятельно, но он должен быть обязательно больше 3. Для монтажа ответственных конструкций использование анкеров, в технической документации на которые указана только нагрузка на разрушение, недопустимо, либо требуются дополнительные исследования, проводимые проектной организацией.

Направление нагрузки, действующей на анкер, разделяется на две состовляющие:

• осевая нагрузка – на вырыв, действует по оси анкера, вытягивает его наружу;
• нагрузка на срез – действует вдоль поверхности материала основания, перпендикулярна предыдущей.

Нагрузки на срез как правило выше, чем на вырыв. Испытания анкеров на срез несколько сложнее, чем на вырыв и данная нагрузка указывается не всегда.

В каталогах, технических одобрениях на анкерные болты различных производителей указываются постоянные (статические) нагрузки. Однако не всегда анкер находится в условиях, когда на него действует только постоянная нагрузка. Возможны другие варианты динамического воздействия на анкерное крепление:

Чередующиеся нагрузки

направление и величина силы изменяются систематически, например, из-за вибрации;

Пульсирующие нагрузки

направление, величина или оба этих параметра изменяются случайным образом, например ветровые нагрузки;

Ударные нагрузки

направление и величина изменяются случайным образом, имеют характер единичных максимумов.

Производители анкерных болтов, как правило, предоставляют данные по испытаниям их продукции на динамические нагрузки по дополнительному запросу. Однако, если воздействие таких нагрузок на точку крепления существенно, то целесообразнее будет использовать не металлические анкеры, а химический крепёж.

Определившись с необходимыми нагрузками, вы подберёте нужный диаметр анкерного болта. Длина его зависит от толщины прикрепляемой детали и легко определяется по таблицам в каталоге. Очень часто этот параметр выносится в маркировку анкера. Например, финский производитель Sormat в маркировке анкера вообще не указывает общую длину анкера, а только толщину прикрепляемого материала, например S-KA 12/5. Здель «12» - диаметр метрической резьбы анкера, «5» - максимальная толщина прикрепляемой конструкции.

Особенности исполнения и применения анкерных болтов

Анкерный болт – это крепёж для сквозного монтажа. То есть, если позволяет конструкция, можно приложить деталь к поверхности и, после этого, произвести сквозь неё бурение бетона. Разумеется, это не исключает предварительный монтаж, когда сначала устанавливается анкер, а затем к нему крепится конструкция.

Анкерный болт оказывает существенное давление на конструкцию как при затягивании гайки во время установки, так и впоследствии. Если прикрепляемая деталь не допускает такого воздействия, надо подобрать анкер другой конструкции.

Анкерные болты – это анкеры с регулируемым моментом затяжки. Это значит, что при установке нельзя допустить «перетягивание» гайки. Момент затяжки указывается в каталогах производителей. Соблюсти его поможет использование динамометрического ключа во время установки.

Установка анкерных болтов, особенно больших диаметров, в бетон может быть достаточно трудной процедурой, требующей применения кувалды. Что бы облегчить и ускорить работу можно использовать специальный инструмент с креплением SDS+ для перфораторов.

Большинство размеров анкерных болтов изготавливаются методом холодной штамповки (холоднокатаные), что обеспечивает их относительно невысокую стоимость и дополнительное увеличение прочности металла. Однако, анкеры малых и больших диаметров для такого производства не подходят и изготавливаются на токарных станках, что ведёт к их существенному удорожанию. Таким образом, анкер с диаметром метрической резьбы M6 может быть дороже M8, а скачок стоимость от M16 к M20 может быть весьма значительным.

Основная область применения анкерных болтов – это установка в бетон марки С20/25. Однако это не исключает их использование в других материалах, таких как бетон более слабых марок, натуральный камень, полнотелый кирпич. Для более подробной информации обращайтесь к документации производителей. Практически общее для всех моделей анкерных болтов ограничение на использование в полнотелом кирпиче – это запрет на использование диаметров, больше, чем M8. Более мощные анкеры могут разрушить кирпичную кладку, и их применение не ведёт к увеличению нагрузок.

При установке анкерных болтов следуйте инструкциям производителей. Не забывайте прочистить и продуть отверстие. Буровая мука снижает несущую способность анкеров и может не позволить установить их на необходимую глубину.

Обращайте внимание на расстояние от устанавливаемого анкерного болта до края материала основания. Анкер держится в отверстии за счёт постоянно оказываемого на его стенки распорного усилия. Если такое отверстие будет близко к краю, то анкер может просто отколоть кусок материала. Похожее разрушение может произойти и при слишком близкой установке анкеров друг к другу. В каталогах производителей обязательно указываются необходимые минимальные расстояния до края и между анкерами.

Распорным элементом анкерного болта является конус на его теле и надетая на него манжета. Во время затягивания манжета должна легко проскальзывать по конусу, обеспечивая необходимое давление на стенки отверстия. Если конус недостаточно гладкий, манжета может «застрять» на нём и вытягиваться наружу вместе с остальным телом анкера, не выполняя совою основную задачу – расклинивание внутри отверстия. Для обеспечения гладкости конуса многие производителя проводят дополнительную обработку его поверхности, наносят специальные покрытия.

Иногда встречаются анкерные болты с двумя конусами и манжетами. Однако практика показала, что такое дублирование не приводит к сколь-нибудь заметному увеличению нагрузок. Многие производителя отказались от такой конструкции анкера. Фактически, наличие второй манжеты является чисто маркетинговым ходом.

Иногда встречаются ситуации, когда при сверлении отверстия для анкерного болта бур натыкается на стальную арматуру. В принципе, существуют буры, способные проходить арматуру, однако её разрушение может отрицательно сказаться на прочности железобетонной конструкции. Такие случаи надо обязательно согласовывать с проектной организацией.