Какая допустимая нагрузка на анкерные болты?

Задача анкерного болта - фиксация конструкций и оборудования к поверхности. Современная промышленность выпускает детали разного устройства, однако допустимая рабочая нагрузка рассчитывается для всех одинаково. Принцип: при установке в материале, имеющем прочность около 230 кгс/см2, допустимая нагрузка на анкерный болт не должна быть выше 25% от допустимого усилия на вырывание.

По мере увеличения прочности материала допустимая нагрузка увеличивается. Если же материал имеет механические дефекты, то данное значение следует уменьшить.

Виды и технические характеристики анкерных болтов

Механические крепления разнообразны в конструкционном плане. Их делят на несколько групп по принципу фиксации:

• c контролем момента затяжки. Крутящий момент своим действием создает распор;
• с контролем перемещения. Расклинивающий конус создает распор, перемещаясь относительно втулки;
• с уширением. В анкере встроен механизм уширения, позволяющий закрепиться;
• самонарезающий анкер-винт. При вкручивании резьба прорезает материал основания.

Химические крепления содержат реагент, который вступает в реакцию с материалом основания. Существуют и распорно-клеевой механизм фиксации, где сцепление с поверхностью достигается за счет комбинации распорного воздействия и затвердевания клеящей смеси. Правда, такие конструкции используются редко.

Согласно ГОСТ, имеются различия по следующим характеристикам:

• диаметр болта;
• диаметр резьбы;
• диаметр распорной втулки;
• длина шпильки;
• толщина прикрепляемого материала;
• минимальная вырывающая сила.

Чем больше вес фиксируемой конструкции, тем больше нагрузка. Обращайте внимание на толщину поверхности, с которой планируете работать. В противном случае анкер выйдет с другого конца стены.

Параметры монтажа анкерного болта

Правильность монтажа определяет то, насколько хорошо крепление будет выполнять свои функции. Установка не требует наличия опыта и специальных знаний. Для нее применяют простой инструмент. Учитывайте параметры монтажа.

При установке бур подбирается так, чтобы его диаметр был равен размеру анкера. Необходимая глубина отверстия для самого маленького элемента принимается более 40 мм. Для закручивания подбирается гаечный ключ определенного типоразмера. Важно проследить за тем, чтобы анкер не монтировался рядом с краем стены, т. к. поверхность может треснуть, не выдержав созданного напряжения. Допустимое напряжение на материал зависит от его прочностных характеристик.

При установке элемента в материал придерживаются строго заданной последовательности действий.

1. Сверлится отверстие, равное по диаметру поперечному сечению распорной втулки;
2. Выполненное отверстие очищается от грязи, пыли и остатков раскрошившегося материала. Это делается при помощи пылесоса или компрессора;
3. Болт забивают молотком. Если предыдущие этапы проделаны грамотно, то крепление должно войти в отверстие с определенным усилием;
4. Распорная втулка разжимается посредством кручения гайки.

Таблица допустимых нагрузок и веса

Максимальная нагрузка на вырыв и срез зависит от диаметра. В приведенной ниже таблице указаны максимальная и рекомендуемая нагрузка при установке в бетоне.

Применение анкерного болта и возможные разрушения при эксплуатации

Какой же анкерный болт выбрать из всего многообразия механизмов? Существуют нюансы при выборе между механическими и химическими креплениями.

Механические (распорные) крепления просты в установке и удалении. Они используются для бетонных покрытий повышенной прочности, т. к. распорная втулка создает напряжение в материале, а бетон малой прочности его не может выдерживать. Избегайте установки по краям стен, ведь это позволит избежать трещин.

Химические (клеевые) крепления сложно устанавливать и удалять, т. к. химическая смесь затвердевает и образует прочное сцепление со стеной. Установку можно проводить и по краям стен.

При эксплуатации анкерных креплений любых видов возможны разрушения.

• Вырывание с куском материала. Возникает при слишком большой нагрузке. Во избежание этого, отдается предпочтение длинным деталям. Если поверхность непрочная (например, пустотелый бетон или бетон с трещинами), устанавливается химический анкер.
• Выпадение распорной втулки. При несоответствии диаметра отверстия и диаметра втулки не образуется нормальное сцепление, и малейшая нагрузка приводит к выпадению крепления.
• Срезание элемента. В случае, если он не установлен на полную глубину отверстия, риск облома стержня возрастает. Во избежание этого, сверлится отверстие нужной глубины, затем оно тщательно зачищается.
• Разрыв шпильки или болта. Неправильный подбор диаметра крепления приводит к тому, что детали деформируются из-за чрезмерной нагрузки на них.

Расчеты при определении размера анкерного болта

Провести расчет для подбора нужного элемента не так сложно, как может показаться сперва. В начале находим необходимую расчетную нагрузку на крепеж по формуле

Pнеобх=m∙g

где Pнеобх - необходимая нагрузка на крепеж (в Ньютонах); m - масса того, что мы крепим (в килограммах); g - ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2.

Находим нагрузку с учетом запаса, т.к. крепление должно выдерживать повышенные нагрузки. Полученное ранее значение умножаем на 4:

Pзапас=4∙ Pнеобх

Если поверхность растрескалась или у нее иные деформации, то

Pзапас=2,4 Pнеобх

Для определения нагрузки, которую создает висящий груз, произведем расчет по формуле

M= Pзапас∙l

где l - расстоянии от стены до места, где подвешен груз (т. н. плечо силы). Измеряется в Ньютонах на метр.