Болти анкерного типу відносять до найефективніших методів будівельного кріплення. Це просте, універсальне рішення, яке використовують для монтажу масивних та великогабаритних елементів як у промисловому, так і у побутовому будівництві.

Оригінальна конструкція та різноманіття різновидів дозволяють застосовувати його максимально широко, домагаючись незмінно якісного результату незалежно від складності завдань.

Як працює анкерний болт, чим один відрізняється від іншого і як правильно розрахувати навантаження, розповість ця стаття.

 

Розпірний анкер

Класичний розпірний анкерний болт - це шпилька з різьбленням, нижній кінець якої має конусоподібну форму, прорізна розпірна втулка і притискна (фланцева) гайка. Знаючи пристрій, зрозуміти, як працює розпірний анкер нескладно:

у несучій підставі свердлиться отвір з діаметром, рівним або трохи більшим ніж поперечний розмір гільзи;

кріплення до упору вставляється в очищене від пилу настановне гніздо;

при закручуванні гайки конусний кінець шпильки входить у втулку і розкриває її по пропилах, збільшуючи зчеплення з конструкцією, що несе.

 

 

 

Маркування стандартно містить три головні розміри:

1.  Зовнішній діаметр гільзи (цанги) — він необхідний, щоб точно підібрати бур для свердління посадкового гнізда;

2. Діаметр шпильки, стрижня або болта - по ньому можна визначити несучі (міцнісні) характеристики кріплення;

3. Довжину металовиробу в стартовій конфігурації - необхідна, щоб розрахувати допустиме навантаження з урахуванням характеристик основи.

Загальний принцип підбору кріплення незалежно від типу звучить так: чим масивніше елемент, що закріплюється або навішується, тим товще і довше повинен бути болт або стрижень.

 

Різновиди розпірного анкера

 

 

 

 

Будь-який з представлених в огляді металовиробів, за винятком рамного, що передбачає потаємний монтаж, може мати кілька варіантів зовнішньої частини.

 

Найчастіше у будівельному та промисловому монтажі використовують такі форми:

Гайка - найпоширеніший, універсальний тип, використовується для кріплення деталей та вузлів методом притиску (через шайбу);

Кільце - активно застосовується при зведенні будівельних риштувань, влаштуванні гнучких розтяжок, в електромонтажних роботах та промисловому альпінізмі;

Гак (напівкільце) - вирішує ті ж завдання, що і кільце, відрізняється меншою надійністю в утриманні навісного обладнання, але полегшує його демонтаж:

Милиця (прямий гак) - сфера застосування аналогічна кільцю - такелажні роботи, монтаж підвісних конструкцій, що знімаються, нерідко використовується для навішування радіаторів опалення.

Всі моделі мають загальний розмірний ряд, виготовляються за однією технологією, з однакової сталі, з ідентичним антикорозійним покриттям.

 

Дворозпірний анкер

 

Принципово нічим не відрізняється від стандартного кріплення розпірного, за винятком кількості втулок, тут їх дві. Такі металовироби спеціально розроблені, щоб збільшити допустиму масу навісних конструкцій без змін у техніці анкерування.

Посилене кріплення довше, отже, має велику площу зчеплення з основою. Крім того, його конструкція забезпечує дві точки розклинювання, а не одну.

Працює двораспорний анкер так: у міру закручування довжина шпильки скорочується, гільзи під тиском змінюються і змінюють форму, збільшуючи пляму контакту з основою і, як наслідок, міцність з'єднання.

 

Приклад розрахунку анкера

 

На кріплення діють два типи навантаження: статична - маса деталі, що утримується, і динамічна - імпульсна і різноспрямована - вібрація, удари, тиск. Головне правило при розрахунку:

• будь-яке передбачуване навантаження на кріплення не повинно перевищувати 25% від розрахункової.

 

 

Таблиця прикладів розрахунку анкерів

 

Характеристики анкерного болта

 

Пояснимо на прикладі. Потрібно встановити бойлер. Заповнений водою він важить 90 кг. Отже, анкерні болти повинні витримувати навантаження, що дорівнює чотирьом масам водонагрівача.

Формула для розрахунку: Р = m (маса, кг) × 4 (правило 25%) × g (прискорення вільного падіння = 9,80 м/с?).

Результат: 90 кг × 4 × 9,8 м/с² = 3,5 kH (кілоньютон). Якщо підстава не вселяє довіри, до отриманого результату необхідно застосувати коефіцієнт. Наприклад, якщо на бетонній стіні помітні невеликі тріщини, отримане навантаження раніше множимо на 0,6. Знайдене значення – 2,12 kH – це межа, яка допускається для несучої поверхні з пошкодженнями.

 

Клиновой анкер

 

 

Затребуваною моделлю механічного кріплення є клиновий анкер - різьбова шпилька, хвостовик якої має конусоподібну форму.

Особливості конструкції - короткий відрізок зчеплення з основою, що не дозволяють застосовувати її до неоднорідних, пористих структур. Область використання цього металовиробу — монолітний бетон.

За стандартами його мінімальна довжина починається від 40 мм, збільшуючись з кроком 5 мм.

 

 

Таблиця характеристик клинових анкерів

 

Встановлювальні характеристики клинових анкерів

 

Також металовироби даного типу іноді умовно поділяють на групи, де: d (діаметр) менше 8 мм - малі, d 8-12 мм - середні, d 12-30 мм - великі.

 

Конструкція

Стандартний клиновий анкер складається з наступних елементів:

• Металева шпилька;
• Незалежна розпірна втулка;
• Гайка з притискною шайбою або гайка зі спідницею (фланцева).

 

Основним матеріалом у виробництві є сталь, марка та спосіб захисту якої підбираються в залежності від параметрів експлуатації кріплення.

Вироби із сталі з цинковим покриттям підійдуть для зовнішнього та внутрішнього монтажу в умовах відсутньої чи помірної вологості.

Нержавіюча сталь марок A2-A4 використовується в місцях з постійно високою вологістю (конструкції, занурені у воду) та агресивним середовищем.

Вартість анкерів з нержавіючої сталі вища за аналоги, тому їх використання має бути продуманим і раціональним.

 

Як працює клиновий анкер

 

Зрозуміти, як працює клиновий анкер нескладно. Виріб щільно вставляється в гніздо та забивається до упору молотком. Після цього, на вільний зовнішній кінець шпильки кріпиться елемент, що монтується, і притискається шайбою з гайкою.

У момент закручування гайки відбувається витягування шпильки з одночасним розкриттям втулки, яка змінюючи форму і збільшуючись в діаметрі, створює необхідну міцність зчеплення металовиробів з основою.

 

Анкер-клин

 

 

Не те саме, що клиновий анкер! Маючи простішу форму та принцип дії широко застосовується для швидкого кріплення периферійних систем невеликої ваги – кабельних трас, вентиляційних каналів, підвісних стель.

• Іноді використовується при встановленні віконних та дверних коробок.

Головна перевага цвяхового анкер-клина – швидкість і низька трудомісткість монтажу. В умовах масштабних будівельних чи ремонтних робіт, коли кількість точок кріплення перевищує сотні чи тисячі – це ключові параметри.

• Область застосування - бетон (марки від С20/25 до С50/60, С12/15)

Кріплення має обмежений діапазон розмірів. На російському ринку зустрічаються лише два варіанти — 6×40 та 6×65 мм, де перша цифра — діаметр, друга — довжина.

• Найчастіше цей тип зустрічається на стелях, так як його конструкція дозволяє виключити важке монотонне закручування притискної гайки над головою, скоротивши процес монтажу до декількох ударів молотком.

З тієї ж причини - удари при встановленні, сфера застосування анкер-клину обмежена виключно твердими, щільними монолітами - бетоном, силікатною цеглою. Точкове імпульсне навантаження при монтажі руйнує пористу структуру черепашки та газобетону, позбавляючи кріплення проектної міцності.

 

Конструкція та принцип дії

 

Цвяховий анкер-клин — це лише дві деталі: стрижень із круглим перетином та розпірний елемент. У вітринному стані зовнішній кінець клину проходить через отвір у стопорному капелюшку, другий - розташований заподлицо щодо стрижня.

   

 

Таблиця характеристик анкер-клинів

 

 

Характеристики анкер-клину

 

У деталі, яку планується закріпити, а потім у несучій основі свердлять отвір, куди вставляють анкер. Притиснувши головку до деталі, ударами молотка клин забивають, добиваючись повного занурення зовнішньої частини. Рухаючись уперед, клин виходить за межі проточки у стрижні, збільшуючи силу зчеплення кріплення з основою.

• Діаметр анкера у точці розклинювання збільшується на 5-7 мм, надійно фіксуючи його в бетон.

Демонтаж кріплення для повторного використання виключено. Оптимальний спосіб розбирання з'єднання - обрізання капелюшка анкер-клину «болгаркою».

 

Забивний анкер

 

 

Швидкий монтаж з можливістю багаторазового кріплення на стіну вантажів середньої та більшої ваги забезпечують забивні анкери. Пріоритетна сфера їх застосування - різноманітні підвісні системи. Основа для встановлення - повнотіла цегла, нерозтягнуті зони бетону, натуральний камінь.

Більшість моделей на ринку виготовлені із міцної конструкційної сталі та мають захисне анодоване цинкове або латунне покриття, яке надійно захищає їх від корозії.

Забивні анкери. повністю зроблені з латуні, відрізняються пластичністю та корозійною стійкістю. Це робить їх монтаж зручнішим і збільшує термін експлуатації, але дещо знижує параметри міцності, в порівнянні з кріпленням зі сталі.

 

Конструкція

 

У виробництві анкерів для забивки не використовується зварювання і паяння, це збільшує міцність кріплення. Складається він із двох елементів: розрізної пружної втулки (цанги) і розпірного елемента - клину.

• Внутрішня сторона втулки має метричне різьблення для вкручування болтів та шпилів.

На окремих моделях можна зустріти насічку із зовнішнього боку втулки та клина. Вона служить для кращого зчеплення кріплення з основою та елементами набору між собою.

 

Як працює забивний анкер

 

У місці передбачуваного кріплення буриться отвір, що точно повторює діаметр і довжину зовнішньої гільзи.

• Мала глибина свердління та простий монтаж, що не потребує обладнання та надмірних зусиль, спрощують установку у важкодоступних місцях, наприклад, на стелі.

Як правильно працювати із анкерами цього типу? У очищений від пилу та бетонної крихти отвір за допомогою молотка врівень з поверхнею вбивається розрізна втулка. Потім, використовуючи керн або спеціальний пристрій для запресування - оправлення (вона виключає пошкодження внутрішньої різьби), клин забивають до упору, розпираючи пелюстки і фіксуючи втулку.

Завершальний етап - вкручування болта або шпильки, що кріплять підвісний елемент. Для відносно крихких чи неперевірених підстав є сенс контролювати момент затягування, використовуючи динамометричний ключ.

 

Анкер рамний

 

 

Надійний та недорогий рамний анкер можна зустріти на будь-якому будівельному об'єкті. Розроблений, як основний засіб фіксації дверних і віконних коробок, він застосовується набагато ширше.

• Вертикальне навантаження на рамний анкер не повинно перевищувати 30 кг.

Діапазон робочих областей і без того універсального кріплення значно збільшує варіативність конфігурацій.

 

 

Таблиця розмірів рамних анкерів

 

Розміри рамних анкерів

 

Якщо застосування стандартного металовиробу обмежено щільністю основи (це загальна вимога для всього анкерного кріплення), то моделі, що мають дві розпірні зони дозволяють застосовувати його до матеріалів з низькою щільністю - цегла або газобетон.

 

Конструкція та особливості монтажу

 

Принципове влаштування рамного анкера повторює основні інженерні рішення кріплення даного типу. Це гільза з пропилом, в яку поміщений гвинт із різьбленням для посадки розпірного елемента.

Капелюшок рамного гвинта завжди має форму зрізаного конуса зі шліцами. Це підсилює контроль крутного моменту при загортанні гвинта та забезпечує потаємний монтаж.

Рамний анкер передбачає лише наскрізну установку. Іншими словами: деталь закріплюється в процесі, навісити її після того, як елемент кріплення буде зафіксований в основі, неможливо.

 

Вибір анкера

 

Незалежно від того, яке кріплення ви збираєтеся використовувати, воно має бути міцно зафіксоване в основі і надійно утримувати прикріплений елемент. При цьому зовнішні умови, що впливають на те, як працює анкер, є різними. Ось приклади типового використання:

• Вертикальний монтаж металевого куточка або дерев'яної рейки на бетонний моноліт, силікатну цеглу або газобетон;
• Встановлення кліматичного або теплотехнічного обладнання на стіну, споруджену із сендвіч-панелей;
• Розведення електричних або цифрових кабелів під водою, де місця кріплення будуть відчувати не тільки постійну дію вологи, але також динамічні навантаження - виривання або скручування.

У будь-якій з описаних ситуацій слід підбирати тип анкера з урахуванням параметрів несучої основи та передбачуваних навантажень.

 

Довжина анкера та вага деталі

 

Найчастіша причина руйнування при анкеруванні - недостатня щільність матеріалу основи, через що анкер може бути вирваний разом з частиною стіни, що несе.

• Довжина анкерного болта вимагає уваги, адже чим більша занурена в основу частина, тим потужніший важіль, міцніше з'єднання і менше навантаження на одиницю площі втулки.

Однак важлива конфігурація навісного елемента. Наприклад, з урахуванням того, як працює анкер-клин, можна припустити, що якщо в основі виявиться лише третина його довжини, частина, що залишилася, буде здатна витримувати навантаження габаритного, але відносно легкого вантажу — дерева або газобетону. Це поле для анкерів.

У той же час конструкція стандартного кріплення розпірного не передбачає настільки вільної довжини, навіть для невеликої ваги. Випуск тут обмежений, тому дозволяє закріпити на стіні, наприклад, металевий лист товщиною до 5 мм, що є гранично допустимим навантаженням через велику вагу.

 

Матеріал

 

Друга причина, що веде до неприємностей із кріпленням, а саме до його деформації – неякісний матеріал.

• Важливо: при свідомо високих навантаженнях або в місцях ведення відповідального будівництва, слід особливо критично ставитися до якості кріплення - матеріалів та виконання.

Досвідчені будівельники у таких випадках без роздумів обирають перевірені марки та моделі. Звичайно, існує маса локацій та конструкцій, де можна обійтися недорогим кріпленням від ноунейм виробника.

Однак, якщо роботи ведуться для себе або вимоги до міцності кріплень вказані в договорі, економити на анкерах — не найкраща ідея.

 

Правильно підбирайте товщину

 

Третя за частотою подія – виривання (випадання) болта з гнізда при багаторазових динамічних навантаженнях. Насамперед це стосується рамних моделей, діаметру яких виявляється недостатньо, для міцного з'єднання з основою.

Знаючи, як працює рамний анкер і які навантаження в конкретному випадку на нього діють, варто вкрай акуратно підійти до вибору діаметра і довжини, а також врахувати характеристики основи.

 

Хімічний анкер

 

 Спосіб монтажу, альтернативний традиційному. Роль фіксатора болта, шпильки або арматурного стрижня тут виконує не втулка, а багатокомпонентний склад, що швидко застигає. Цей тип ще називають рідкою або інжекційною масою.

Незважаючи на відносно недавню появу на ринку, популярність цієї технології величезна. Причини очевидні - елементарний монтаж, впевнена міцність кріплення в крихких, пористих і порожнистих основах, висока стійкість до вібраційних та динамічних навантажень.

• Зверніть увагу: міцність з'єднання рідким анкером у 2-3 рази вища, ніж у механічних аналогів.

З урахуванням того, як працює хімічний анкер, сфера його застосування фактично не обмежена. Кріплення активно затребуване в будь-якій локації, де ведуться будівельні або ремонтні роботи.

Зокрема:

• Армування, кріплення відповідальних бетонних конструкцій (мостів, фундаментів, колон, сходових прольотів, міжповерхових перекриттів);
• Всі етапи житлового та промислового будівництва (покрівельні, внутрішні, фасадні роботи, нульовий цикл);
• Встановлення сервісного, комунального обладнання (зовнішні блоки спліт-систем, супутникові тарілки, освітлювальні, сантехнічні прилади).

 

Технологія монтажу та експлуатаційні параметри синтетичного складу роблять хімічні анкери незамінними в умовах підвищеної вологості, у місцях із суворими вимогами до безпеки електроізоляції.

 

Як працює хімічний анкер

 

Використовувати рідкий анкер легко. В основі (стіна, підлога, стеля) готується отвір, діаметр якого на 2-4 мм перевищує розмір болта. Очищену від сміття порожнину заповнюють клейовим складом і акуратно розташовують у ньому кріплення.

 

 

Таблиця хімічних анкерів

 

Об'єм рідкої маси при закладенні отвору 

• Зверніть увагу: затвердіння інжекційної маси відбувається не миттєво, тому положення вставленого в неї стрижня можна деякий час регулювати відносно вертикальної та горизонтальної осі.

Проникаючи в порожнечі і повторюючи структуру матеріалу, речовина створює монолітне з'єднання, міцно пов'язуючи металевий стрижень з конструкцією, що несе. Відсутність ударних навантажень при встановленні та збільшена площа зчеплення з матеріалом роблять рідке кріплення безумовним лідером при проведенні анкерування в крихких, порожнистих підставах.

 

Склад рідкого анкеру

 

У різних виробників набір та пропорції компонентів інжекційної маси можуть незначно відрізнятися. Проте базовий склад найчастіше залишається незмінним – смола, затверджувач, наповнювач.

• Період застигання клеючої речовини може становити від кількох годин на добу.

Вибір хімічного анкера залежить від майбутніх умов експлуатації – механічних навантажень, міцності основи, клімату.

 

Типи хімічних анкерів

 

Існує два різновиди: в ампулах та картриджах (ін'єкційні). Їхня головна відмінність — можливість повторного використання. Якщо ампульний це одноразове рішення для єдиного кріплення, то склад в картриджах дозволяє вести послідовний монтаж десятків анкерів без маніпуляцій із заміною ємності.

• Заявлений термін служби сертифікованого хімічного анкера – близько 50 років.

Кріплення в ампулах найбільш ефективне при роботі з щільними матеріалами, тоді як інжекційна маса з можливістю дозованого заповнення, оптимальна для кріплення елементів в пористих і порожнистих підставах.