Принцип действия анкерных болтов: применение, нагрузки, особенности

Автор статьи:

При необходимости монтажа массивного и тяжелого предмета или элемента конструкции на стену или потолок наиболее надежным вариантом будет крепление анкерными болтами. Это метизы, рассчитанные на эксплуатацию в наиболее тяжелых условиях. Например, с их помощью крепят оптоволоконные провода, протянутые между зданиями. Они создают значительные нагрузки, которые без проблем выдерживают анкеры.

Использование анкерных болтов оправдано при соблюдении двух условий:

• требуется закрепить тяжелый груз;
• основание выполненное из твердого, плотного материала.

Использовать анкеры можно только по бетону, полнотелому кирпичу, природному камню, другим плотным стройматериалам. Материал малой плотности не удержит такой крепеж. Рассмотрим основные виды анкерных болтов, их особенности и способы монтажа.

Анкерные болты — виды и принцип действия

Содержание

Анкерные болты — если рассматривать принцип действия двух основных видов крепежа — анкера и дюбеля, то анкер имеет существенное преимущество. Металлический анкер, помимо силы трения, в основании удерживается при помощи «упора» в виде своеобразного якоря, получаемого за счет распорной части хвостовика. К трению добавляется сила сопротивления разрушению материла.

Есть еще и химические анкера, они используют вместо металлической гильзы быстротвердеющие клеевые составы, которые вводят в отверстие перед установкой анкерного болта. В результате получают монолитное соединение с основанием.

На рынке существует большая номенклатура анкеров, но их все можно разделить на несколько классов.

Что такое анкерный болт от Википедия

Анкер (нем. Anker — якорь) — крепёжное изделие, которое закрепляется в несущем основании и удерживает какую-либо конструкцию.

Различают следующие виды анкеров:

• Фундаментный болт

• Болт молли

ru.wikipedia.org/wiki/Анкерный_болт

Принцип работы и применение

Бетон является пористым неоднородным по структуре материалом. И в местах креплений появляются разнообразные усилия – на скручивание, изгиб, сдвиг, срез, сжатие, вырыв. Их бетонный анкер берет на себя, распределяя совместно с несущей конструкцией.

Основные принципы работы анкеров для бетона:

• В момент взаимодействия материала основания и анкера появляется сила трения – распор выполняется дюбелями, металлическими цангами.
• Когда на глубине анкеровки материал дает сопротивление излому или смятию – за счет цанговых втулок на крепеже, изогнутой формы стержня, расширения.
• Нагрузки в месте контакта основания и стержня компенсируются касательными напряжениями при замоноличивании или склеивании – так работают закладные гладкие, клеевые анкера.

Анкера для бетона могут быть разных конструкций, различных видов, размеров. Производятся из специальной стали по ГОСТу, покрываются слоем средства против коррозии. Стержень может быть диаметром 6-20 миллиметров, длиной – до 220 миллиметров.

Любой анкер включает такие части:

• Сам болт
• Конус со слоем резьбы внутри
• Втулка со специальными вырезами

Анкеры выполняют конструктивную либо несущую функцию. Несущая функция реализована в случаях соединения плит перекрытия, балок, колонн, балконных консолей, лестничных площадок и маршей, отделочных и стеновых панелей, инженерного оборудования, коммуникаций, вытяжек, потолочных светильников и т.д. Также анкера применяются для монтажа лаг на бетонные либо пустотные полы. Ими крепят на стены электрооборудование, навесную мебель.

Конструктивный крепеж применяется для противодействия смещению частей узла, если их устойчивость гарантируется собственным весом, также анкера актуальны при рихтовке в строительстве.

Анкерный болт с гайкой — как крепить

По сути это шпилька с гайкой и шайбой, которая вкручивается в муфту (гильзу с резьбой). Поэтому его могут называть анкерным болтом с гайкой или анкером-шпилькой. Как крепить анкерные болты с гайкой, подробно изучаем самостоятельно и пользуемся.

С одной стороны на шпильку навинчивается гайка с шайбой, с другой — расположен «клин» в виде конуса. В широкой части клин соответствует диаметру муфты, в узкой — шпильке. Муфта со стороны клина имеет насечку и продольные прорези.

Монтаж довольно простой, как крепить анкерные болты с гайкой — поймет даже новичок.

Cхема крепления

В основании сверлят отверстие под муфту, очищают от пыли. На анкер навешивают деталь, вставляют его в отверстие и несильными ударами молотка забивают до упора. Затем затягивают гайку на несколько оборотов.

Навинчиваясь на шпильку, гайка «вывинчивает» ее из муфты, в результате клин распирает муфту по всей длине с прорезями.

Изготавливают анкерные болты из оцинкованной стали. Применяют для бетона, камня, полнотелого кирпича.

Есть «улучшенный вариант» такого анкера — двухраспорный.

У него две подвижные муфты с прорезями, одна из которых входит конусом в другую. При завинчивании гайки хвостовик надвигает одну муфту на другую. Первая распирается конусом клина и сама распирает среднюю муфту, образуя два пояса крепления.

Типы крепления анкеров

По методу монтажа их делят на три категории:

• крепление за счёт механического изменения элементов конструкции;
• с добавлением клеевых фиксирующих наполнителей;
• применением виброзачеканки.

По типу крепления их делят на следующие категории:

• клиновой;
• втулочный;
• разжимной;
• забивной;
• специальный.

Первый тип конструктивно выполнен в форме металлического стержня, на конце которого сформирован конус с распорной втулкой. На противоположной стороне расположена резьба. Для улучшения потребительских характеристик фиксирующая гайка устанавливается в паре с шайбой. Сам стержень вставляется в металлическую втулку. В момент вкручивания болта происходит расклинивание втулки.

У втулочного анкера гильза сравнима с длиной стержня. На его конце изготовлена клиновая головка. В момент установки происходит расширение втулки. Благодаря этому увеличивается её диаметр, и она плотнее прилегает к стенкам отверстия. Этот крепёж используется в более пористых строительных материалах: облегчённом и пористом бетоне, керамическом кирпиче, строительном материале с различными добавками.

Одной из разновидностей такого анкера является разжимной болт. Он обладает более сложной конструкцией за счёт применения 4-х лепестковую распорную гильзу. Для наиболее надёжного крепления во втулку вставляется расширительная пружина с разжимной гайкой. Изменение формы втулки позволяет существенно увеличить силу зацепления и несущую способность. Такая система крепления не создаёт в зоне контакта повышенных внутренних напряжений. Это значительно увеличивает срок службы всего крепления. Разжимной анкер обладает высокой стоимостью. Поэтому его применяют только профессиональные строители на ответственных участках строительства. Там где необходимо закрепить деталь к кладке из ячеистого бетона, пустотелого кирпича.

Забивной анкер получил своё наименование из-за способа его установки. Его крепят с применением ударных орудий: молотка, киянки, ударно-вращательной дрели.

Для решения нестандартных задач изготавливаются специальные анкеры. К ним относятся:

• рамные анкеры с поливинилхлоридной гильзой;
• самозавинчивающиеся болты;
• анкеры для пустотелых конструкции;
• некоторые виды винтовых анкеров;
• крепёж для георешёток.

Современные производители предлагают широкий сортамент анкерного крепления для различных строительных материалов. Основные виды приведены ниже.

С гайкой

Анкерный крепёж с гайкой является одним из распространённых среди подобных фиксирующих устройств. Его популярность вызвана простотой конструкции, надёжностью соединения и невысокой ценой. Конструктивно он состоит из трёх деталей:

• винт с конусным утолщением;
• стальная трубка (снабжена прорезями для более эффективного расширения);
• фиксирующая гайка (при закручивании на болт осуществляет его втягивание).

Принцип работы достаточно прост. Благодаря вращению гайки болт перемещается вдоль стержня. Это приводит к расширению наконечника стержня. Чем дальше движется гайка, тем крепче получается соединение.

Анкер такой конструкции используется для крепления деталей в стеновых и потолочных конструкциях. Разрешёнными материалами для применения являются плотный бетон, полнотелый силикатный или керамический кирпич, различные виды природного камня. Основными габаритными размерами являются внешний диаметр стержня, длина болта, метрический размер гайки. На практике применяются анкеры диаметром от 6 до 28 миллиметров. По длине производители выпускают изделия от 60 до 300 миллиметров.

Клиновые

Такой анкерный болт представляет модификацию рассмотренной выше конструкции. Основным отличием является помещённая на конце стержня втулка, которая при расширении создаёт необходимый эффект. На другом конце накручена гайка и стопорная шайба.

Область применения совпадает с анкер болтом с гайкой. Его изготовляют из углеродистой или нержавеющей стали. Для защиты от коррозии применяют процесс оцинкования.

Основными механическими характеристиками считаются:

• геометрические размеры (диаметр болта изготавливается от шести до двенадцати миллиметров, длина всей конструкции от сорока до ста двадцати миллиметров);
• разрешённая толщина изделия, который можно крепить (не более двадцати миллиметров);
• толщина несущей поверхности (не мене 53 мм);
• значение вырывающей силы (при правильном монтаже она достигает 6 кН).

Монтаж производится с применением стандартного набора инструмента. Чтобы понять, как закрепить анкерный болт этого вида достаточно ознакомиться с методикой крепления обычных анкеров. Закреплённая деталь с помощью клинового анкера способна выдерживать большие нагрузки. Это возможно благодаря созданию высокого внутреннего напряжения, которое существенно увеличивает значение вырывающей силы.

С шестигранной головкой

Для крепления конструкций с большим весом к поверхностям, обладающим повышенной твёрдостью, используют анкерный болт с шестигранной головкой. Особое распространение он получил при проведении ремонтных и дизайнерских работ, в которых большое значение имеет эстетическое оформление элементов крепления. Это возможно потому, что при монтаже не происходит смещения стержня (шпильки) в обратном направлении.

Конструктивным отличием является наличие шестигранной головки. При установке она вращается по резьбе распорного болта, что приводит к расширению втулки. В качестве материала для изготовления применяют жёлтопассивированную оцинкованную сталь. Это обеспечивает хорошую антикоррозийную защиту.

Закручивать подобный болт целесообразно при помощи соответствующего накидного или торцевого ключа. Шестигранная конструкция головки позволяет эффективно применять электрический инструмент, например, гайковёрт. Устанавливая его в отверстие, необходимо следить, чтобы не было перекосов и смещений.

Ударные

Забивной или ударный анкерный болт применяется на начальном этапе строительства или черновом этапе отделки для крепления массивных конструкций. С его помощью крепят тяжёлые детали вплоть до несущих конструкций, прокладывают трассы для кабелей и сантехнического оборудования, монтируют подвесные элементы строительных конструкций. Главным условием применения является требуемая плотность основания, куда устанавливается анкер.

Основными характеристиками являются:

• длина всей конструкции болта (производители выпускают изделия от 25 до 50 мм);
• внешний диаметр (размер определяет компания производитель, но по установленным стандартам может достигать 20 мм);
• толщина детали, которую закрепляют, не нормируется;
• минимальная толщина основания в соответствие с установленными стандартами должна превышать 100 мм;
• величина вырывной силы в зависимости от габаритов болта и плотности основания изменяется от 3,9 до 12,6 кН.

Для обеспечения надёжности соединения следует понимать принцип работы, представлять, как правильно забивать анкерные болты?

Крепление детали забивным анкерным болтом производится в следующей последовательности:

• в несущей поверхности сверлится отверстие необходимого диаметра большей длины, чем сам анкер;
• отверстие очищается от образовавшейся грязи и пыли;
• с помощью молотка забивают в отверстие втулку (под воздействием ударной нагрузки разрезная часть анкера расширяется и плотно прилегает к стенкам отверстия);
• вкручивают болт или шпильку (закрепляя требуемую деталь).

Забивать анкерные болты необходимо перпендикулярно к поверхности крепления на всю длину болта.

Четырёхсегментные

Анкеры такого типа применяются для крепления конструкций обладающих большими массогабаритными характеристиками. Наличие четырёх сегментов в раздвижной части придаёт креплению повышенную надёжность. Он обладает повышенной степенью расклинивания и применяется не только в твёрдых, но и материалах, обладающих пористой структурой.

Втулка анкера изготовлена из оцинкованной стали в форме четырех независимых сегментов. С одной стороны сегменты скреплены кольцом. С другой стороны сегменты скреплены сдерживающей пружиной. Для повышения эффективности предусмотрен распорный элемент.

При вкручивании в анкер болта он перемещается вниз анкера. В этот момент происходит расклинивание. Благодаря такой конструкции обеспечивается надёжная фиксация по всей длине анкера.

Винтовые

Этот тип болтов изготовлен из арматурного проката. Он представляет длинный винт с нарезанной резьбой большого шага. Фиксация в подготовленном отверстии производится благодаря затвердеванию минеральных, полиэфирных или других специальных наполнителей. Винтовые анкеры применят от горных выработок до капитального строительства. Когда они закреплены в кирпичной стене удаётся получить надёжное соединение. В комплект входят: винтовой стержень, шайба, сферическая гайка.

Применение специальных скрепляющих наполнителей обеспечивает надёжное и долговечное крепление.

Клиновый анкер — как крепить

Этот тип можно рассматривать как модификацию предыдущего. Муфта выполнена в виде подвижной короткой гильзы-кольца на конце шпильки со стороны хвостовика (клина).

Анкер шпилька клиновая

Принцип действия аналогичный, есть небольшое отличие — не требуется точного сверления по глубине отверстия и его очистки от пыли. Отверстие высверливают с запасом, вставляют на нужную глубину анкер и завинчивают гайку, распирая хвостовиком муфту.

Расчет анкеров

Выполнение проверки соединения на вырыв часто выполняется на месте проведения монтажа. Допустимая нагрузка будет зависеть от материала основания, например:

При монтаже массивных конструкций на высоте, необходимый показатель прочности на вырыв должен составлять около 700 кг, в связи, с чем для таких креплений специалисты рекомендуют применять химические разновидности анкеров. При использовании в качестве основы бетона или кирпича, средние показатели нагрузки составляют около 350 кг, этого значения достаточно для крепления конструкций средней и большой тяжести. При использовании бетона вспененного типа, выдерживаемая им нагрузка будет составлять около 250 кг. Помимо расчета несущей способности используемых элементов, следует обеспечить правильный момент затягивания резьбовых соединений. При недостаточном затягивании в соединении может отсутствовать сила трения, при превышении рекомендуемых значений появится вероятность разрушения материала из-за избыточного давления на основание.

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.

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

Сфера применения та же, что и у предыдущих видов — крепление тяжелых конструкций к основанию из бетона, камня и полнотелого кирпича.

У этого типа болт может оканчиваться кольцом или крюком. Они позволяют просто навешивать конструкции после монтажа анкера, в остальном отличий нет.

Четырехсегментные

В конструкции такого анкерного болта не предусмотрена клиновая часть, а разжимание распорной муфты, разделенной продольными прорезями на четыре сегмента, происходит при вкручивании болта, который перемещает четырехгранный элемент в ее внутренней полости. Четыре лепестка, которые сформированы прорезями на боковой поверхности распорной втулки, изначально сжаты и образуют конусный наконечник такого болта. При вкручивании болта, который перемещает внутри распорной втулки резьбовой четырехгранный элемент, сегменты расширяются, что позволяет надежно крепить анкер в посадочном отверстии.

Достаточно большое распирание ламелей этого анкера обеспечивает ответственное крепление в материалах различного типа

Лепестки такого изделия раскрываются достаточно широко и происходит это очень аккуратно. Именно поэтому крепить его можно в пористых и даже пустотелых материалах. В качестве резьбового элемента, который обычно не поставляется в комплекте с таким анкерным изделием, может использоваться болт с обычной шестигранной головкой или болт, верхнюю часть которого венчает кольцо или крюк.

Установка 4-сегментного анкера

Анкерные болты ударные — как крепить?

Такой образец совмещает в себе функции анкера и гвоздя.

Анкер шпилька ударного типа

Он состоит из полого металлического стержня, один конец которого выполнен в виде шпильки с резьбой под гайку и шайбу, другой — это гильза с четырехлепестковым распором.

Монтаж: как крепить анкерный болт — в отверстие основания надо забить анкерный болт, в который в свою очередь вбивают гвоздь. Лепестки гильзы расходятся. Гайка служит только для фиксации навешиваемой детали.

Что такое анкер

Изначально так называется вид крепежа, который удерживается в крепёжном отверстии благодаря распиранию (расклиниванию) специального элемента (распорной гильзы или втулки). Возникающие при этом мощные силы трения препятствуют извлечению крепёжной детали из установочного гнезда. Это, так называемый, механический анкер.

Сейчас же существует другой тип анкеров – химический. Крепится он при помощи клеевого состава, изготовленного на основе синтетической смолы. Данным составом заполняют монтажное отверстие, затем в него вкручивается та или иная крепёжная деталь: болт, шпилька или арматура. Очевидно, используя «химию», мы имеем более широкий выбор крепежа.

Разжимный анкер четырехсегментный

По принципу действия этот тип ближе анкеру с гайкой или шестигранной головкой. Хотя у него нет клина или конусообразной гайки на хвостовике шпильки или болта, а расширение происходит за счет ввинчивания в полой гильзе самого болта, который перемещает внутренний четырехгранный элемент.

Анкер болт четырёхсегментный

Анкер состоит из цилиндра с четырьмя прорезями, которые заканчиваются узким кольцом. Ламели удерживаются при помощи плоской пружины, после которой прорези имеют форму клина. Перемещаясь, четырехгранный резьбовой элемент распирает эти клинья.

Схема установки анкерной шпильки

Болт в комплект не входит, а побирается в зависимости от размеров навешиваемой конструкции.

Кроме болта в разжимной анкер можно вкручивать болт с крюком или кольцом. Эти модификации поставляются с ними в комплекте.

За счет широкого раскрытия ламелей-клиньев разжимные анкера можно монтировать и в слабые основания — пустотелые (щелевые) кирпичи, газо- или пенобетонные блоки.

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.

Анкер забивной — как крепить анкерный болт

Один из самых простых по монтажу типов анкера.

Устройство — резьбовая втулка, имеющая с забиваемого конца прорези, коническую внутреннюю форму и клин.

Монтаж — в подготовленное отверстие вставляется забивной анкер и при помощи специальной ударной насадки клином распирают разрезанную часть. Когда вкручивают анкерные болты, лепестки расходятся еще шире, увеличивая сцепление.

Изготавливается из оцинкованной стали или латуни.

Анкерное крепление виды и особенности анкеров применение методика закручивания

При помощи комплекта для крепежа к анкерным опорам обеспечивается установка муфты на опорах ЛЭП, проведение намотки на каркас свободной длины оптического кабеля. Такой вид соединения используется для обеспечения безопасности проведения работ, выполняемых на высоте по наряду допуску. Для проведения таких мероприятий необходим допуск, выдаваемый специалистом по охране труда и визируемый должностными лицами из числа руководителей, а сами работы проводятся группой рабочих под руководством бригадиров, звеньевых.
Наибольшее распространение получили анкерные болты, имеющие распорный принцип действия, основанный на расширении заднего отдела гильзы при вкручивании в нее втулки конусовидного типа. Среди известных видов анкеров, специалисты называют забивные, разжимные, химические, распорные и клиновые конструкции. Каждая из них обеспечивает надежное удерживание крепящейся детали за счет использования силы трения между поверхностями контакта болта и зоны установки, силы упора, обеспечивающего компенсацию действующего напряжения сопротивлением металла изделия. Увеличение диаметра распорной втулки при ввинчивании в него болта обеспечивает надежное соединение за счет совместного действия сил упора и трения.

Специалисты подчеркивают важность правильного выбора типа анкера, основанную на изучении документов завода-изготовителя, определяющих специфику каждой разновидности изделий. поскольку надежность системы в существенной степени зависит и от строительного материала, используемого в месте крепления болта. Правильное выполнение крепления необходимо для исключения разрушения при работе деталей составляющих соединение, обеспечения комфортной работы в подпоре. Такое соединение обеспечит безопасность при проведении работ на высоте, креплении тяжелых статичных (турники) и динамичных (установки для алмазного бурения) конструкций.

Это интересно: Электроды по алюминию – разновидности и их особенности

Винтовой анкер

Имеет особенную конструкцию. Прорези в гильзе нарезаны не до конца и заканчиваются кольцом с гайкой. Ближе к головке и посредине гильзы ламели ослаблены. Завинчивая винт, гайка смещается и распирает ламели посредине.

Специально разработан для слабых и пустотелых оснований. Может выпускаться не только с винтом, но и с шпильками, крюками, кольцами.

Анкерный болт с кольцом

Винтовые

Конструкция винтового крепежа, пользоваться которым очень просто, отличается от всех остальных изделий анкерного типа. Прорези на распорной втулке такого анкера, обеспечивающие ее разжимание в процессе монтажа, выполнены в ее средней части и имеют ослабленную конструкцию. Нижняя часть такой втулки – это гайка, в которую вкручивается болт анкера, сжимая ее по длине и обеспечивая разжимание лепестков.

Винтовыми называют различные по конструкции анкера

Процесс монтажа винтового анкерного болта также можно посмотреть на видео. Такой анкер можно крепить в «слабом» материале: пористом бетоне, кирпиче и др.

Общие рекомендации

Для того, чтобы правильно установить анкерные болты, необходимо учесть тип и прочность основания, выбрать оптимальный для конкретной детали вид анкера и определиться с его нагрузочными способностями.

И хотя некоторые типы не требуют высокой точности сверления отверстия (например, разжимной), но чем оно точнее, тем надежнее сцепление анкера с основанием.

Информация на заметку: Жидкое стекло, Растворитель 646 , уайт — спирит.

Анкерный болт. Установка, принцип работы.

Плюсы и минусы применения

Основные преимущества использования анкерных болтов для бетона – максимальная надежность и прочность конструкций. Анкеры могут выдерживать огромные нагрузки, гарантируют качественное крепление в бетоне с характеристиками, которых не удастся добиться с использованием других типов крепежей.

Основные преимущества анкеров для бетона:

• Устойчивость к деформациям и коррозии
• Легкость, простота и высокая скорость монтажа
• Стойкость к динамичным и статичным нагрузкам разного типа
• Большой выбор анкеров по длине, диаметру, типу крепления, нагрузке, функциям, форме, материалу и т.д.

Подобрать анкерный болт для реализации той или иной задачи не составит труда. Явных недостатков у данного типа крепежа нет. Разве что нужно вспомнить про некоторые особенности: важность точности разметки, правильного подбора сверла для бетона и определения глубины отверстия, необходимость использования определенного набора инструментов.