Это главный показатель материалов деталей крепежного изделия. Крепеж должен выдержать размещенный предмет не нарушая основания места его прикрепления. Лучшими несущими способностями обладают анкерные болты из высокопрочной стали (нержавейка, антикоррозийная); цветные металлы менее способны выдержать весовые нагрузки. Вид материалов изделия можно прочитать на упаковке. В применении учитывается коэффициент максимальной прочности анкерного крепежа. Для лучшего закрепления анкера можно пользоваться различными смесями.
3. Пример расчета
Площадь поперечного сечения болтов по резьбе Аsa следует определять по формуле:
где Р — расчетная нагрузка, действующая на болт;
Rba — расчетное сопротивление материала болта.
Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы, величина расчетной нагрузки Р, приходящаяся на один болт, определяется по формуле:
P = (0,5 N — M/h) / n, где:
N, М — соответственно продольная сила и изгибающий момент в сквозной колонне;
h — расстояние между осями ветвей сквозной стальной колонны;
n — число болтов крепления ветви.
Для баз стальных колонн сплошного типа величина расчетной нагрузки, приходящаяся на растянутые болты, определяется в соответствии с указаниями п. 3.20, с формулами: (38), (39) СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положениядля внецентренно сжатых железобетонных элементов прямоугольного сечения.
Расчетное усилие Р в анкерном болте рекомендуется определять по формуле:
P = (Rbbb x — N) / n, где
Rb — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию с учетом коэффициентов b2, b3, b9;
bb — ширина опорной плиты базы колонны;
N — продольная сила в колонне;
n — число растянутых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны;
х — высота сжатой зоны бетона под опорной плитой базы колонны, определяемая по формуле
где
la — расстояние между анкерами.
lb, bb — соответственно длина и ширина опорной плиты;
Высота сжатой зоны х ограничивается условием
х / la<R,
где R = (0,85 — 0,008Rb)/1 + Rba [1 — (0,85 — 0,008Rb)/1,1]/400
Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки V, которую необходимо принимать равной
V = 0,75 Р.
Болты следует затягивать, как правило, с контролем величины крутящего момента М, значение которого следует определять по формуле
M = Va, где:
V — усилие затяжки, определяемое;
а— коэффициент, учитывающий геометрические размеры резьбы, трение на торце гайки и в резьбе.
Сдвигающую силу от стальной колонны на фундамент допускается передавать через силу трения, возникающую под опорной плитой базы колонны от действия сжимающей продольной силы с учетом усилий затяжки болтов. Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы под ветви колонны, сдвигающая сила Q, действующая в плоскости изгибающего момента, воспринимается силой трения под сжатой ветвью колонны и определяется по формуле:
Q = f (0,5 N + M / h), (93) где:
f — коэффициент трения, равный 0,25.
Для стальных колонн сплошного типа, а также для сквозных колонн при действии сдвигающей силы из плоскости изгибающего момента, сдвигающая сила воспринимается трением от силы затяжки болтов и определяется по формуле
Q = f (0,25 n AsaRba + N), где:
n — число болтов крепления сжатой ветви для сквозной колонны или (для колонны сплошного типа) число сжатых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны;
N — минимальная продольная сжимающая сила, соответствующая нагрузкам, по которым определяется сдвигающая сила.
4. Установочные приспособления для анкерного крепления
Когда‑то, впрочем, ещё не так уж и давно для решения этих и многих других задач использовались деревянные пробки‑чопы, забиваемые в предварительно просверленные отверстия. У этого способа было много недостатков: дерево со временем в сухом помещении уменьшается в размерах и пробка начинает болтаться, а то и вовсе вываливается; в условиях сырости оно, наоборот, разбухает, что приводит к растрескиванию отверстия и в результате также к выпадению пробки.
Чтобы избавиться от этих проблем были придуманы пластмассовые дюбели. У них масса достоинств: они не меняются в размерах, унифицированы, дёшевы, надёжны. Но есть и недостатки: не выдерживают больших и массивных нагрузок. От большого веса конструкции пластик со временем деформируется и перестаёт надежно удерживаться в отверстии. К тому же отверстия в стенах из высококачественного монолитного бетона имеют гладкую внутреннюю поверхность, что увеличивает вероятность выскальзывания из них дюбелей.
Для этих целей — надёжной фиксации в кирпичных и бетонных стенах крепёжных изделий под большими весовыми нагрузками и были придуманы анкерные болты.
По способу действия такие изделия делятся на два основных вида:
1. Химические анкеры. Используют закладываемую в отверстие капсулу со специальным клеем, раздавливаемую при установке крепёжного изделия, которое надёжно удерживается после полимеризации клея. Недостатком этого способа является необходимость ожидания застывания клея. Достоинством — возможность использования не только в монолитных конструкциях стен, но и в пустотелых.
2. Механические. В их основу положен принцип расклинивания или цангового расширения специальной металлической гильзы, надеваемой на болт или резьбовую шпильку с помощью распорной втулки при накручивании её по резьбе.
В свою очередь, металлические анкеры также делятся на несколько типов:
· Клиновой. При забивании анкера в отверстие клин, находящийся на внутреннем конце гильзы, раздвигает её края. В некоторых образцах расклинивание производится отдельным стержнем‑бородком, который затем вытаскивается из отверстия, а на его место закручивается шпилька с резьбой. Для этого типа анкеров обычно требуется точное соблюдение допусков на размеры отверстия.
· Забиваемый. В таких конструкциях даже нет необходимости в наличии клина. В них используется специальная форма краёв выполненной из мягкого металла гильзы. При забивании её молотком в отверстие эти края деформируются, упираясь в его дно и, надёжно удерживая в нём саму гильзу. Это самый простой тип устройства, но для него требуется точное сверление отверстия как по глубине, так и по диаметру. Обычно такие анкеры используются для стен из монолитного бетона или природного камня.
· Разжимной, или «бабочка». Относится к сквозному типу и может использоваться для тонкостенных и даже листовых материалов. Гильза имеет прорези по длине, не доходящие до краёв. Она при закручивании деформируется в средней своей части, раскрываясь в стороны лепестками с задней стороны.
· Распорный — наиболее распространённый тип устройства. Он не требует строгого соблюдения допусков по глубине отверстия, а только по диаметру. Использует цанговый принцип расширения гильзы в задней её части при закручивании в неё конусовидной втулки. Применяется только для бетона или полнотелого кирпича.
Для изготовления анкерного крепежа используют обычно высококачественные нержавеющие стали с дополнительным антикоррозийным покрытием. Как правило, он выполняется под метрическую резьбу от М6 до М30. Для анкерных соединений существуют нормативы по надёжности соединения на вырывное усилие и на срез. Они зависят от материала стен и глубины установки.