Выбор способа крепления ответственных конструкций к основаниям не всегда очевиден, и все же существуют достаточно универсальные варианты, которые можно использовать в разных условиях.
В статье мы расскажем о разновидностях систем анкерного крепления: химических и механических.
Устройство и особенности конструкции анкерного крепежа
В широком смысле анкер — это двусоставный стержень, одна часть которого деформирует другую, чтобы расшириться и закрепиться в отверстии достаточно плотно, дабы вся конструкция могла выдерживать нагрузку, сопоставимую с порогом ее деформации.
Как пример можно рассмотреть рамные анкеры, они наиболее популярны. Конструкция крепежа включает трубку с металлическим стержнем внутри, на одном конце которого есть резьба, а на другом — головка под шестигранную или крестовую отвертку. Трубка имеет продольные прорези, в них установлен клиновидный элемент с внутренней резьбой и наружными шлицами, предотвращающими проворачивание при затягивании. При вращении стержня клиновидная гайка смещается по оси и сминает трубку, расширяя ее в отверстии.
Болтовые анкеры имеют тот же принцип действия, но иную конструкцию: клиновидное расширение размещено на стержне, а гайка расположена на его резьбовом конце в видимой части крепежа. Такие анкеры применяются в тех случаях, когда не критичны габариты выступающей части крепления, ведь стержень анкера может быть вытянут при закреплении на 3–6 см. Подвид анкерных болтов — цанговые крепежи, в которых распорная часть сжимается двумя клиньями с обеих сторон.
Существуют также анкеры, в которых гайка прочно закреплена в оправке на конце трубки, имеющей 4 штампованные прорези по всей длине. Такие анкеры именуют болтами Молли и применяют для крепежа к листовым материалам и пустотелым стенам. При натяжении шпилькой трубка складывается в Х-образную конструкцию и, таким образом, крепление надежно обжимает даже тонкий целик.
Иные особенности строения касаются формы головки, она может иметь серьгу или крюк на конце. Анкеры имеют диаметр от 6 до 24 мм и длину от 72 до 300 мм. Удлинение происходит в основном за счет нераспорной части крепежа: степень заглубления не играет роли, поэтому длинные анкеры применяют для крепления более толстых деталей.
Методология расчета по приложенным усилиям
Различают два типа нагрузки на анкерный крепеж — тяговую и поперечную. И хотя анкеры, как правило, не предназначены для сопротивления вырыванию, иногда их применяют и в таких условиях, увеличивая количество точек для получения распределенного крепежа.
Для анкеров разных типов и производителей допустимые нагрузки сильно разнятся, однако в любом случае они прямо пропорциональны статическому пределу прочности на растяжение металлического сердечника. При расчете тяговой нагрузки также важную роль играет степень крошения материала основы, из-за чего возможен срыв крепежа без его разрушения или расшатывание анкера и его частичная деформация.
Учитывать следует и разнесение осей многоточечного крепления: расстояние между анкерами не должно быть меньше 15 диаметров отверстия под них. Это же правило касается расстояния от края массива, в котором анкеры закрепляются.
Допустимые нагрузки приведены для анкеров с сердечником из мягких сортов стали, закрепленных в бетоне В30, в котором допускаются незначительные конструкционные дефекты: трещины или перенапряжения. В идеале анкеры способны выдержать куда более значительные нагрузки (до 5 раз выше приведенных), поэтому их надежность напрямую зависит от характеристик основания.
Выбор анкеров в зависимости от материала основания
Основным требованием к основанию для анкерного крепежа является отсутствие эластичности, хрупкости и высокая твердость материала. Идеально для анкерного крепления подходят кирпичная кладка и бетон. Менее надежно, но все же допустимо крепление анкерами в пустотелых конструкциях — ПГП и шлакоблоке. Обязательное условие — длина анкера должна быть достаточной для крепления во вторую перегородку (за пустотой). В иных случаях следует использовать болты Молли, в первую очередь это относится к фальшстенам и перегородкам, собранным по «сухим» технологиям.
Категорически неприемлемо болтовое анкерное крепление к стенам из газобетона, ракушечника и подобных им пористых материалов. В таких случаях следует либо применять распределенный крепеж на стальных шурупах, либо использовать химические анкеры. Принцип их действия прост: отверстие шприцуют двухкомпонентным клеем, а затем вставляют стальную шпильку. При застывании субстанция увеличивается в объеме и твердеет, обеспечивая высокую устойчивость к вырыванию и локально укрепляя структуру материала за счет пропитки.
Химические анкеры при любом материале стен увеличивают прочность фиксации стального сердечника на 40%, то есть эффект крошения бетона почти полностью отсутствует.
Правила крепления механическими анкерами
Ключевой момент при креплении анкерными болтами — строгое нормирование момента затяжки. Избыточное усилие ничем не лучше недостаточного, очень часто из-за превышения порога деформации материала основы наблюдается его выраженное крошение.
Есть и тонкости монтажного процесса: отверстия нужно обязательно очищать, а лучше — промывать от буровой крошки. При наличии нескольких точек анкерного крепления для одного узла, следует производить сперва предварительную фиксацию анкеров в отверстиях, и только потом окончательную их затяжку. В последней важен порядок: анкеры затягиваются парами из диаметрально противоположных точек крепления.
Использование химических анкеров
Техника крепления химическими анкерами в целом проще, однако точный состав монтажных операций отличается почти у каждого производителя. Правильная подготовка отверстия здесь важна как нигде: его сначала продувают ручной помпой, а затем чистят стальным ершиком и снова выдувают пыль.
Для бытового монтажа используют анкеры, в которых компоненты клея помещены в запаянную капсулу, разрушаемую при вкручивании шпильки. Это наиболее простой тип монтажа, но для сборки ответственных конструкций он не подходит из-за недостаточно глубокого смешивания компонентов.
Для более прочного крепления применяются составы анкерной химии, поставляемые в специальных двухкомпонентных шприцах. В подготовленное отверстие делается инъекция состава на половину глубины, после чего в массу одним движением вводится шпилька или закладной стержень. Этот метод отличается не только высокой прочностью, но и весьма экономным расходом клея.
