Принцип действия анкерных болтов: применение, нагрузки, особенности

Анкерный болт: разновидности и назначение

Как ни странно, но анкерный болт имеет достаточно много разновидностей – обусловлено это нюансами крепления различных изделий. Кроме изделий широкого назначения, существуют и узкоспециализированные виды анкерных болтов, которые разработаны для крепления определенных изделий. Рассмотрим более подробно основные, наиболее часто используемые разновидности данного крепежа.

1. Анкерный болт с гайкой. Устроен такой крепеж достаточно просто и состоит он из трех частей. Это винт, на конце которого вместо привычной головки под отвертку или шестигранник расположено конусное утолщение, металлическая трубка с прорезями на одном из концов и непосредственно сама гайка, которая в процессе навинчивания на винт втягивает его конусный край внутрь трубки, тем самым разжимая ее и распирая в отверстии. Это универсальный крепеж, предназначенный для установки в бетон, природный камень и полнотелый кирпич. Диаметр такого анкера не может быть меньше чем 6мм, а длина 60мм – если говорить о максимальных размерах таких анкерных болтов, то, как правило, это диаметр 28мм и длина 300мм. В принципе, это стандарт практически для всех изделий данного типа, который относится ко всем видам анкеров – естественно, не без исключений, о которых мы упомянем в дальнейшем.

2. Анкерный болт с крюком. Это, можно сказать, тот же вариант, что и выше, только винт такого анкера имеет продолжение в виде крюка – гайка в подобных крепежных изделиях играет роль фиксатора, а сам анкер зажимается посредством вращения крюка. Используется такое крепление для навешивания на стену изделий, которые требуется периодически снимать – данные анкеры позволяют делать это очень быстро. Если вы ищете крепление для водонагревательного бака, то ничего лучше придумать невозможно.

3. Анкерный болт с кольцом. Это все тот же вариант, что и выше, только вместо крюка мы имеем в качестве продолжения винта петлю. Используются такие анкеры в основном для установки в потолок и подвешивания на них чего-либо. Также данный тип анкеров довольно часто применяется для установки растяжек, на которые может быть подвешено практически все что угодно.

4. Распорный анкерный болт, или, как его еще называют, ударный. Никаких гаек и никаких головок под отвертку или шестигранник этот вид крепежа не использует для установки – его принцип монтажа основан на расклинивании двух частей анкера (трубки и штока) сильным ударом молотка по штоку. Если вы знакомы с таким изделием, как дюбель Бербаха, то наверняка поймете, о чем идет речь – в некотором роде эти изделия можно сравнить друг с другом. Это анкерный болт по бетону и только – после расклинивания его в отверстии с его трубчатой части скручивается гайка, которая и фиксирует необходимый вам предмет на стене. Такое крепление в силу своей несущей трубчатой конструкции не в состоянии выдерживать большие нагрузки – для бытовых целей вариант отличный, но не более.
5. Клиновой анкерный болт. Это модификация стандартного анкерного болта с гайкой – слабая попытка улучшить изделие, которая ровным счетом практически ничего не добавила. Этот анкер имеет достаточно сложную конструкцию и, соответственно, более высокую стоимость, что в основном и стало препятствием к распространению этого изделия.

6. Двухраспорный анкерный болт. В некотором роде это тоже модификация анкерного болта с гайкой, только более удачная – его основное отличие заключается в двойном распоре, который обеспечивается двойной трубчатой втулкой. Распор такого анкера в отверстии осуществляется по концу и середине крепежного изделия.

Кроме вышеперечисленных, можно выделить еще два типа анкерных болтов, которые относятся к изделиям широкого применения и используются очень часто. Это анкер с головкой под шестигранник (не путайте его с анкером с гайкой, он имеет кардинально противоположный принцип работы – шестигранник у него располагается именно на болте, а крепление его в стене осуществляется с помощью конусной гайки), а также анкерный болт под крестовую отвертку. Последний вариант изготавливается исключительно в малых диаметрах и более чем на 12 такой анкер не найти. Принцип его работы точно такой же, как и у анкерного болта с головкой под шестигранник.

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.

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.

Виды таких метизов

Специфика различных материалов изделий требует и особого крепежа, так что разновидностей изделий существует масса. Они заметно отличаются и конструкцией, и областью применения, и стоимостью.

Все анкеры разделяют на механические и химические:

• механический – крепление реализуется за счет сил трения и формы распора;
• химический – здесь действует сила склеивания. Эта группа намного меньше, поскольку химический метод требует больше времени и зависит от температуры: клей или цементный раствор должны схватиться. К тому же монтаж с их помощью далеко не так удобен.

О монтаже разных типов анкеров расскажет этот видеоролик:

По конструктивным особенностям

Наиболее информативная классификация – разделение по конструктивным особенностям.

• Клиновой – анкер-болт или анкер-шпилька. Это металлический стержень, один конец которого выполняется в виде конуса. На конусе помещается распорная втулка. С другой стороны имеется резьба. Как правило, анкер снабжается шайбой и гайкой, хотя есть и исключение: потолочный клиновой анкер имеет только стопорную головку. Крепеж размещается в заранее просверленное отверстие и затягивается ключом. При этом втулка надвигается на конус и расклинивается, увеличиваясь в объеме. Клиновой анкер выдерживает самые большие нагрузки, но и создает в материале высокое напряжение в зоне контакта. Использовать его в неплотных пористых бетонах нельзя. Уменьшает нагрузку модели с двумя распорными гильзами.
• Втулочный – распорная гильза имеет такую же длину, что и металлический стержень. На последнем имеется клиновидная головка. При закручивании гайка двигается вдоль стержня и распирает втулку. Такой крепеж создает меньшее напряжение в материале, поэтому может использоваться и на более легких бетонах и в глиняном полнотелом кирпиче. Требования к монтажу невелики, возможен сквозной монтаж. Однако несущая способность крепежа ниже, чем у клиновых, поэтому он менее распространен.
• Разжимной – усовершенствованная версия втулочного, более сложного строения. 3-4 лепестковую гильзу распирает специальная пружина и разжимная гайка. Крепление таким образом формируется и за счет трения, и за счет формы. Крепеж имеет такую же несущую способность, что и клиновой анкер, но не создает напряжения в зоне контакта с материалом. Его применяют при монтаже и на плотный, и на легкий, и на ячеистый бетон и пустотелый кирпич. Разжимной анкер – изделие дорогостоящее, поэтому используется в основном профессионалами.
• Забивной – внутренняя поверхность резьбовой гильзы имеет коническую форму и разрезы. Внутри находит клин. При ударах молотком клин продвигается внутри гильзы и распирает ее. Забивной анкер рассчитан для работы с бетоном и полнотелым кирпичом. Установка его очень проста и занимает минимум времени, однако и нагрузку на материал он составляет даже большую, чем клиновой.

Исключением выступает специальный крепеж, типа «Цикон». Здесь при забивании анкера гильза надвигается на клин и расклинивается. Само отверстие должно быть особой формы — с расширением в глубину материал, что возможно лишь при использовании специального сверла.

Специальный – к этой категории относят нетипичные изделия с узкой специализаций, например: самозавинчивающиеся, рамные анкеры с нейлоновой гильзой, крепеж для георешеток, специальный крепеж для пустотелых конструкций и так далее.

Крепление трубы с анкером (фото)

По области применения

Другая классификация связана с областью применения изделия. Анкеры, как понятно из их конструкции, не универсальны.

• Для работы на бетонных стенах – практически все виды анкеров рассчитаны на установку в плотный тяжелых материал. Исключение найти сложнее.
• Специальный крепеж для работы с пористыми материалами – например, тот же «Цикон» или разжимной анкер.
• Фундаментный – особая конструкция, используемая при необходимости закрепить каркас или стены к фундаменту. Крепеж отличается массивностью и сложностью установки.
• Фасадный – вариант для дистанционного монтажа. Таким образом возможно крепление при помощи анкеров в прочные материалы через слой хрупкого материала теплоизоляции или декоративного материала.
• Потолочный – рассчитан анкер для крепления к потолку подвесных конструкций, потолочных систем, оборудования и осветительных приборов.
• Грунтовой – модификация для закрепления конструкции или строения к грунту. Может заменить собой фундамент.
• Рамный – ближе всего к дюбелям, имеют пластиковую распорную гильзу.

По способу крепления различают два вида анкеров

Механические. Наиболее известным является анкер клиновой. Крепление осуществляется за счет распорной силы, возникающей между подвижными элементами крепежа и стенками отверстия.

Химические (клеевые). Закрепление в основании производится с помощью цементного раствора, смолы или клея, которыми заполняют (замоноличивают) пространство между анкером и отверстием.

Материал основания

Поскольку крепление механических видов крепежей основано на создании распирающего усилия, возникающего между ними и основанием, необходимо, чтобы материал последнего обладал монолитностью и достаточной твердостью. Этому условию удовлетворяют кирпич, искусственный или натуральный камень, бетон, дерево, пластмассы.

Возможность крепления анкеров в ячеистом бетоне зависит от его плотности. В недостаточно твердых пористых основаниях лучше использовать химические анкеры. В пустотных материалах применение данного вида крепежа в принципе невозможно.

Силы, действующие на анкер

В общем случае на крепеж воздействуют три силы

Вырывающая, направленная на извлечение стержня из основания. Ее компенсируют силы трения, возникающие в результате распора (механические конструкции), или адгезия (у химических изделий). Рабочая нагрузка, которая воспринимается анкером, не должна быть больше 25-30% от максимального вырывающего усилия, которое может выдержать крепеж.

Изгибающая.

Срезающая.

Основные виды механических анкеров

Работа всех видов механических анкеров основана на расклинивающем эффекте. Конструктивно это может быть реализовано по-разному. Нужно иметь в виду, что названия анкеров не стандартизованы, поэтому изделие одного и того же принципа действия у разных производителей может называться по-разному.

Клиновой анкер

В наиболее распространенном исполнении клиновой анкер состоит из 3-х частей – распорной втулки, шпильки и гайки. Втулка имеет несколько разрезов с одного края, позволяющих сегментам расходиться в стороны. Конец шпильки оснащен конусным наконечником. Заворачивая рым болт или гайку конус шпильки входит во втулку и раздвигает ее сегменты, создавая расклинивающее усилие.

Клиновые крепежи могут быть однораспорными (иметь только одну расклинивающуюся втулку) и двухраспорными, оснащенными двумя втулками, которые создают две распорные зоны. Благодаря этому повышается прочность закрепления.

Анкер-болт с ударным распором

Выполнен в виде полого стержня, один конец которого имеет наружную резьбу, а второй представляет собой втулку, надрезанную вдоль оси на 4 части. Данные виды анкеров забивают в отверстие стороной, на которой расположена втулка. В центральное отверстие вставляется стержень, напоминающий гвоздь.

При ударе по его концу он входит во втулку и раздвигает ее сегменты в разные стороны, заклинивая изделие в основании.

Забивной анкер

Отличается от выше рассмотренных тем, что имеет внутреннюю, а не наружную рабочую резьбу, т.е. работает как гайка. Конструктивно представляет собой втулку с внутренней резьбой, конец которой разрезан на четыре сегмента. Внутрь втулки вставлен распорный конус, по которому при закреплении конструкции ударяют стержнем (бородком).

При этом конус входит в разрезанную часть втулки и раздвигает ее сегменты, стопоря изделие в отверстии.

Материалы

Разным может быть и материал анкера:

сталь;

Понятно, что у каждого материала есть свои достоинства и недостатки. Стальные при высокой прочности крепления не могут быть использованы в агрессивных средах, в том числе и при повышенной влажности. Оцинковка значительно продлевает срок службы стального крепежа, но и повышает его стоимость. Нержавеющие стали марок А1, А2 или А3, используемые для изготовления анкерных болтов, не подвержены коррозии, имеют высокую прочность, но отличаются высокой стоимостью. Латунь, несмотря на не самые лучшие прочностные характеристики, можно использовать не только для крепежа во влажной среде, но и под водой.

Преимущества использования механических анкеров в строительстве включают:

Надежность и долговечность: Механические анкеры обеспечивают высокую надежность и долговечность крепления конструкций к базовым материалам, таким как бетон или кирпич. Они способны выдерживать значительные нагрузки и обеспечивают стабильное и безопасное соединение на протяжении долгого времени.

Универсальность и разнообразие: Механические анкеры предлагают широкий выбор типов, размеров и материалов, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант для конкретной задачи. Они могут использоваться для различных видов конструкций и материалов, что делает их универсальным решением в строительстве.

Простота установки: Установка механических анкеров относительно проста и может выполняться с помощью стандартных инструментов, таких как сверло, молоток, гаечный ключ и др. Они не требуют сложных процессов или специального оборудования, что делает их удобными в использовании на строительных площадках.

Экономическая эффективность: Правильный выбор и применение механических анкеров также могут существенно сэкономить затраты на строительство. Они позволяют сократить время и трудозатраты на крепление конструкций, а также могут быть использованы вместо более дорогих и сложных методов крепления.

Устойчивость к нагрузкам и внешним воздействиям: Механические анкеры способны выдерживать различные виды нагрузок, такие как статические, динамические, динамические с периодическими нагрузками и воздействия окружающей среды, такие как влага, тепло, мороз и др. Это делает их надежным решением в строительстве даже в условиях экстремальных нагрузок и воздействий.

Гибкость и возможность демонтажа: Механические анкеры предлагают гибкость в использовании, так как они могут быть демонтированы и переустановлены в случае необходимости. Это делает их удобным решением в случаях, когда требуется изменение или модификация конструкций, а также при реконструкции или демонтаже.

Высокая степень безопасности: Механические анкеры обладают высокой степенью безопасности, так как они обеспечивают надежное крепление конструкций и могут выдерживать значительные нагрузки

Это особенно важно в строительстве, где безопасность является одним из приоритетов

Применимость в различных условиях: Механические анкеры могут быть использованы в различных условиях и окружающей среде, таких как внутренние и наружные помещения, агрессивные среды, зоны с высокой влажностью, а также в условиях высоких и низких температур. Это делает их универсальным решением для различных строительных проектов.

Эстетический вид: Механические анкеры обеспечивают эстетический вид конструкций, так как они могут быть скрыты внутри материала или иметь минимальное выступание на поверхности

Это особенно важно в случаях, когда внешний вид конструкций является важным аспектом проекта

Соответствие нормам и стандартам: Многие механические анкеры соответствуют международным и местным нормам и стандартам, что гарантирует их качество и надежность

Это важно при выборе крепежных элементов для строительных проектов, так как они должны соответствовать требованиям строительных кодексов и стандартов безопасности

Таким образом, использование механических анкеров в строительстве предлагает множество преимуществ, включая надежность, универсальность, простоту установки, экономическую эффективность, устойчивость к нагрузкам и внешним воздействиям, гибкость и возможность демонтажа, высокую степень безопасности, применимость в различных условиях, эстетический вид и соответствие нормам и стандартам. Они являются популярным и надежным решением для крепления

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.

Коротко об анкерном крепеже

Типичный крепежный болт представляет собой металлический стержень из легированной стали, длина которого обычно находится в пределах от 45 до 220 мм. Практически все виды анкеров для стен имеют болт с шестигранной головкой и нарезной резьбой. Принцип анкеровки осуществляется благодаря именно этому болту, по которому ходит коническая гайка, ограниченная втулкой с прорезями.

Метод крепления детали определяется параметрами полезных нагрузок, которые и осуществляют его прочную фиксацию в конкретном материале. Это могут быть и силы трения, и противодействия в упорной системе, и адгезия при участии химических веществ. Таким образом, закрепить нужную конструкцию будет не сложнее, чем покрасить ОСБ внутри дома.

Чтобы установить нужный анкер в бетон, не помешает ознакомиться с его основными техническими характеристиками, которые заключаются в следующих параметрах:

• Маркировка , где указаны внешний и внутренний диаметр, а также длина детали.
• Вырывающая сила , выражается в килоньютонах. Показатель предполагает два типа вырывающих сил, которые предполагают: частичный выход болта и сохранение фиксирующей конструкции, а также полное ее разрушение.
• Допустимый изгибающий момент по отношению к диаметру стержня болта – от 5,2 до 25,7 Нм.
• Крутящийся момент находится в пределах от 10,0 до 40,0 Нм.

Иногда допускается производство нестандартных изделий. Например, анкерное крепление к полу в определенных случаях должно учитывать технологии и конструкционные особенности объекта. В данном случае проект разрабатывается по условиям СНиП 2.09.03. Оптимальный крепеж подбирают, учитывая диаметр и длину крепежной детали. В большинстве случаев эти значения указаны в маркировке:

1. Значение 1 – внешний диаметр.
2. Значение 2 – диаметр анкерного болта.
3. Значение 3 – длина детали общая.

Информации, представленной в таблице, вполне достаточно для оптимального выбора нужного крепежа. Допустим, анкерные болты для кирпича имеют не только определенные монтажные особенности, но и несут конкретную функциональную нагрузку. К примеру, узел с кольцом предназначен для подвешивания люстры или каната.

Лучшие забивные анкерные болты на 2024 год

STARFIX М20х25х80 мм (SMP-61256-1)

Качественная фиксация тяжеловесных объектов, кабельных трасс, консолей, ворот и других элементов может быть обеспечена с помощью использования анкерных болтов диаметром 25 мм. Изготовлены из стали, имеют цинковое покрытие, которое обеспечивает долговечность и защиту от коррозии. Для обеспечения надежности требуется минимальная глубина крепления 85 мм. Анкерные болты данного размера рекомендуется использовать при ответственном монтаже и в случаях, когда требуется выдерживать большие нагрузки. Идеально подходят для работы с полнотелым бетоном, природным строительным камнем и полнотелым кирпичом.

анкер STARFIX М20х25х80 мм (SMP-61256-1)
Достоинства:

• защита от коррозии;
• не требует большой глубины для крепления;
• выдерживает большую нагрузку.

Недостатки:

не выявлено.

DKC М10 со шпилькой

Эта модель применяется, когда требуется крепление особо тяжелых конструкций к природному камню, бетону или полнотелому кирпичу. Сфера применения охватывает не только производственные, но и жилые помещения. Принцип действия основан на его уникальной конструкции — цилиндр с четырехсегментной распорной зоной. Внутренняя резьба делает его удобным для монтажа, а насечки на внешней стороне предотвращают прокручивание. Забивание специальным инструментом внутреннего распорного элемента приводит к расклиниванию, а при вкручивании болта достигается дополнительное расклинивание и крепкое закрепление детали.

анкер DKC М10 со шпилькой
Достоинства:

• изготовлен из антикоррозийной стали;
• удобен для монтажа;
• идеален для использования при строительстве жилых помещений.

Недостатки:

маленькое количество в упаковке.

Tech-krep анкер гайка 12х129 мм

Изделия состоит из стальной углеродистой оцинкованной усиленной гильзы с насечками для надежной фиксации, шпильки с конусным наконечником и гайки с фланцем (юбкой), которая имеет направленные насечки для ее фиксации. Используется с гайкой для монтажа на объектах с повышенной, средней и малой нагрузками. Обеспечивает надежную фиксацию сооружения и предотвращает его перемещение даже при значительных вибрациях и нагрузках. Относится к типу забивных, а его особенностью является наличие гайки, что позволяет легко и надежно закрепить его на поверхности. Материал, из которого изготовлен, — сталь, что обеспечивает ему прочность и стойкость к различным воздействиям. Болт также влагоустойчивый, что позволяет использовать его на улице или в условиях повышенной влажности. Предназначен для крепления в полнотелых основаниях и имеет длину 129 мм. В одной упаковке содержится 10 штук.

анкер Tech-krep анкер гайка 12х129 мм
Достоинства:

• влагоустойчивый материал;
• надежная фиксация;
• выдерживает высокие нагрузки.

Недостатки:

в упаковке всего 10 шт.