Надёжности строительных конструкций во многом способствуют анкерные болты, применяемые при соединении фундаментной основы со стенами возводимых строений. Крепежи значительно повышают устойчивость построек и могут быть применены также для возведения сложных сооружений. Изделия отличаются размерами, высокой прочностью, а также системой фиксации, позволяющей обеспечить надёжное зацепление со строительным материалом — задача будет выполнена при условии грамотного подхода к реализации, заключающегося в правильном выборе изделий и соблюдении технологии монтажа.
Из чего изготавливают анкерные болты для фундаментных работ
Выполняемые крепёжными элементами задачи подразумевают высокие нагрузки, а потому выполняются они из высокопрочных материалов. Чаще всего в производстве используется сталь и её вариации, что позволяет повысить устойчивость изделия к перепадам температур и прочим внешним воздействиям. Технология изготовления предполагает также термическую обработку анкерных болтов, чем обеспечивается надёжность соединения крепёжных элементов с конструкцией.
Фундаментные болты отличаются высокой прочностью, долговечностью и надёжностью, при том, что разные типы крепёжных систем применимы для различных задач. Так, крепежи могут быть использованы в фундаментных строениях разных масштабов, соответственно, будет отличаться и длина изделий (глубина заделки может составлять от 15 см. до 5 м.), а также их диаметр. Крепится анкер к опоре сооружения либо элементам стен, а в промышленных цехах посредством болтов монтируется тяжеловесное оборудование.
Зависимо от конструктивных особенностей, производства и допустимых нагрузок, которые может выдерживать изделие, варьирует и цена. Приобретая фундаментные анкеры, важно удостовериться, что товар выполнен в соответствии с требованиями по ГОСТу и прошёл необходимую проверку (перед выпуском продукции на рынок, она тестируется в условиях соответствующих нагрузок и потенциальных внешних воздействий). Определить технические особенности, область и условия использования болтов можно при помощи специальной маркировки, которая наносится на изделие согласно ГОСТу.
Предназначение стальных опор заключается в следующем:
- принимать нагрузку от перекрытий, стен и мостовых кранов;
- поддерживать крышу, ограждающие конструкции и верхние элементы несущего каркаса;
- равномерно распределять на фундамент общую массу внешних и внутренних частей сооружения,
- различного оборудования и посетителей здания;
- выдерживать агрессивное воздействие погодных условий;
- выступать в качестве декоративного элемента интерьера или экстерьера здания.
Каждая колонна одновременно выполняет несколько задач: обеспечивает устойчивость общей конструкции, разделяет пространство на части и связывает различные элементы каркаса. На металлические колонны в промышленных зданиях также закрепляют техническое оборудование. Стальные опоры крепки, надежны и могут эксплуатироваться на протяжении длительного времени.
Основные виды
Как мы выяснили, для соединения применяют различные вариации анкеров, отличающиеся конструктивным исполнением и подобранные соответственно предполагаемой нагрузке. С учётом особенностей крепёжных изделий различают несколько основных типов.
Рассмотрим, какие различают анкерные болты и в чём особенности каждого вида.
Изогнутые
Изделия изготавливаются из высокопрочной стали, в нижней части анкера имеется изгиб, повторяющий форму крюка. Касательно фундаментных работ, в этом случае стержни монтируются в колодцы либо железобетонные основы, после чего заливаются бетоном.
С анкерной плитой
Фундаментные крепежи такого типа также ставят погружением в колодец перед бетонированием. Конструктивным отличием данного типа изделия является наличие привариваемой или прикреплённой посредством резьбового соединения металлической пластины с отверстием посередине, через него пропускается штырь. В соответствии с модификацией стержни разнятся по диаметру и форме, причём разных размеров и форм бывают также шайбы.
Составные
Как и следует из названия, изделия выполнены из двух основных деталей, соединённых посредством муфты. Монтаж крепёжной системы подразумевает погружение нижней части в бетон (нижнюю шпильку и муфту монтируют перед бетонированием) и вкручивание верхней части болта, оставшейся снаружи, в муфту, далее верх приваривается после монтажа оборудования.
Съёмные
Крепёжные элементы этого типа монтируют в два этапа. Крепёж включает нижнюю обойму (анкерная арматура может быть составной, литой или сварной), устанавливаемую в фундамент и шпильку с резьбой, которую ставят после заливки бетона. Такие крепежи удобны в том случае, когда в течение срока эксплуатации требуется проводить работы по ремонту или замене оборудования.
Прямые
Монтируется изделие прямого типа в застывший бетон, для чего предварительно проделывают отверстие в фундаментной основе, после чего выполняется монтаж болта. Для надёжности фиксации применяется эпоксидный или силиконовый клей, альтернативный вариант — использование цементного раствора. Данный тип изделий применяют для закрепления на твёрдой основе, исключающей деформационные нагрузки.
С коническим концом
Крепёж монтируют в готовый фундамент, этот тип часто используется для крепления предметов мебели или сантехники. Надёжная фиксация обусловлена разжимной цангой, расклинивающейся и удерживающей конструкцию.
Таблица 1. Основные размеры для анкерных болтов.
С учётом задач и условий эксплуатации различают конструктивные и расчётные крепления. Первые обычно применяются для крепежа массивного оборудования, чтобы обеспечить устойчивость давления веса объекта. Вторые принимают нагрузки, возникающие в ходе эксплуатации конструкции или оборудования. Длина и диаметр резьбы назначаются зависимо от длины шпилек и диаметра их резьбы.
Если речь идёт о больших массивных конструкциях, следует позаботиться о точности разметки и правильной установке крепёжных элементов.
Таблица 2. Теоретическая масса изделия типа 1 (длина принята согласно ГОСТ 6636, все размеры в этой и следующих таблицах указываются в миллиметрах).
Таблица 3. Теоретическая масса болта типа 2.
Таблица 4. Теоретическая масса изделия типа 5.
Таблица 5, ч. 1. Теоретическая масса болта типа 6.
Таблица 5, ч. 2.
Расчёт анкерных болтов
Для определения удерживающей способности перед монтажными работами понадобиться сделать расчёт, выполняемый по формуле. Основные положения по расчёту анкерных болтов изложены в СП 43.13330.2012. Свод правил содержит нужную информацию, включая требования и факторы, которые важно учесть при расчётах.
По характеру воздействия нагрузки, осуществляемые на болты, могут быть статическими (в этом случае давление неизменно и принимается по расчётным величинам из таблиц) и динамическими (меняются в зависимости от направления приложенной силы).
Марка сталей болтов при температуре окружающей среды до -65°C назначается согласно таблице (6):
При этом можно использовать в изготовлении и другую марку стали с качественными характеристиками не ниже свойств тех сталей, что включены в таблицу.
Расчётные сопротивления металла изделий растяжению Rba берутся из таблицы (7):
При групповой установке
Нагрузка (P), что приходится на один болт, рассчитывается для самого нагруженного элемента. Расчёт выполняется по формуле P = -N / n + M y1 / Σyt², где:
N — проектная сила;
M —расчётный момент изгибания;
y1 — расстояние от оси поворота до наиболее удалённого метиза;
n — количество болтов;
yt — расстояние от оси поворота до первого метиза, с учётом прессованных и натянутых крепежей.
Определяя усилия, ось поворота можно принять проходящей через центр тяжести опорной площади оборудования. Подобные выражения используют и для вычисления нагрузки для сквозных металлических колонн, стальных вертикальных изделий сплошного сечения.
Определение величины предварительной затяжки
Затягиваются крепежи посредством соответствующих приспособлений вручную до определённой степени затяжки (F). Значением для различных типов нагрузок следует принимать:
- для статических F=0.75 P;
- для динамических F= 1.1 P.
*P — расчётная нагрузка, воздействующая на анкер.
Площадь поперечного сечения стержня вычисляют по формуле Asa= ko P/ Rba.
Коэффициент ko для динамики =1,35, для статических нагрузок=1,05. В случае со съёмными изделиями с анкерными плитами ko для динамики =1,15.
Сечение болтов по резьбе стоит заранее протестировать на выносливость при динамическом воздействии, определяют значение по формуле Asa = 1.8 χ µ ко P / α Rba, где:
χ — коэффициент нагрузки (см. по таблице и выбирается зависимо от конструктивного исполнения крепёжного элемента);
µ — множитель масштабирования (выбирается из таблицы);
α — показатель количества циклов нагрузок;
Rba — сопротивление металла растяжению;
ко — коэффициент по таблице.
Таблица 8. Глубина заделки, расстояние между осями, коэффициент затяжки.
* В скобках указана глубина заделки для стержней диаметром менее 16 мм.
** Значения в скобках приведены для статических нагрузок.
Таблица 9.
Таблица 10.
Где применяются металлические колонны?
С установки опор начинается большая часть строительных работ. После этого к ним крепятся другие части металлоконструкций: продольные и поперечные балки, стойки фахверка, стропильные фермы, перекрытия и т. д.
Несущими металлическими колоннами называются строительные опоры, которые предназначены для поддержания целостности здания и разграничения внутреннего пространства объекта. От качества колонн и правильности их установки будет зависеть не только внешний вид сооружения, но и безопасность его эксплуатации.
Металлические колонны часто применяют при возведении:
- заводских и складских помещений;
- сооружений торговой и развлекательной направленности;
- объектов бытового назначения;
- сооружений для хранения, обслуживания и ремонта крупногабаритной техники;
- дополнительных административных и хозяйственных помещений.
Как выполняется монтаж
Перед тем, как будет выполняться непосредственно установка анкерных болтов в фундамент, потребуется провести подготовку, убедившись, что изделия стандартизованы по ГОСТ 24379.1-80, а также уделить внимание такому моменту, как длина изделия. От этого фактора будет зависеть и глубина заделки в основание, так что важно проследить, чтобы длина не превысила высоты строения. Несоблюдение данного требования может отразиться на надёжности крепления, например, возможна ситуация, когда анкер не будет закреплён в бетоне, а окажется в таком не слишком надёжном материале, как почва.
Способ установки может быть разным зависимо от типа изделия и задач. Так, практикуется монтаж анкеров в мокрый бетон, до заливки фундамента или же уже после застывания поверхности основания. Наиболее распространённой является практика монтажа в бетонный раствор до его затвердения. Метод монтажа в готовый фундамент подразумевает просверливание отверстия под крепёж и применим в случае использования распорных и прямых болтов.
Правила монтажа
Чтобы правильно выполнить задачу и в результате получить надёжное крепление, следует придерживаться определённых правил монтажа:
- Правильность выбора места крепления подразумевает предварительное ознакомление с планом здания. Так, фундаментные крепежи ставят только под стенами планируемой строительной конструкции. Они не устанавливаются в местах нахождения дверных проёмов постройки, так что этот момент следует прояснить заранее.
- После заливки бетонного состава, в него погружается крепёжный элемент. В процессе важно проконтролировать глубину контакта (она не должна превысить высоту фундаментной основы). В случае погружения болта в ещё незастывшую бетонную массу выбирается середина основания.
- Немаловажную роль при монтаже играет расстояние между крепёжными деталями. Вычислить его легко — параметр должен быть равен двум величинам глубины заделки.
- После заглубления в мокрый бетонный состав на нужную глубину, нужно выстроить болты точно по вертикали, после чего дать раствору застыть.
- Когда бетон полностью застынет, нужно сделать блок анкеров, для чего выступающие над основанием части скрепить посредством деревянных досок или металлических пластин (проделанные заранее отверстия располагают с аналогичным шагом, что и болты в основе).
Рассмотрим подробнее некоторые важные моменты.
Промежуток от болта до среза фундамента
Расстояние от края фундаментного основания до оси анкерного болта должно быть следующим:
- 100 мм. для стержней с диаметром до 30 мм.;
- 150 мм. для метизов диаметром 48 мм.;
- 200 мм. для крепёжных элементов больше 48 мм. в диаметре.
При монтаже спаренных крепежей применяют единую анкерную плиту с промежутком между отверстиями согласно расчёту.
Если глубину анкеровки увеличили на 5 диаметров, допустимо уменьшить расстояние между анкерами на 2 диаметра. Если имеется отвесное армирование по краю в месте монтажа, промежуток от середины стержня до среза фундаментного основания можно уменьшить ещё на 1 диаметр.
Глубина анкеровки
Глубина погружения фундаментных болтов во многом определяет надёжность анкеровки, при этом она напрямую зависит от длины самих крепежей. Когда высотой основания предполагается полное вкручивание крепежа, отверстия просверливают на расчётный размер, а после установки залатывают цементно-песочной смесью. Если же основание не позволило погрузить анкер целиком, его заменяют болтом с отгибкой с распорной цангой конусообразной формы.
При необходимости согласно проекту использования элемента втрое меньшего размера, чем установленные крепежи, изделие заглубляется в бетон на нужную глубину, причём метиз работает с абсолютным расчётным сопротивлением. Глубину можно уменьшить пропорционально усилию, воздействующему на крепёж.
Инструкция по установке анкерных болтов в фундамент
Процесс состоит из нескольких шагов:
- Подготовительные работы включают, в том числе изучение особенностей фундаментных крепежей, которые предполагается применить в работе. Изделия маркируются, так что по нанесённой маркировке можно сразу понять, какой тип анкера перед вами и на какие нагрузки рассчитан объект.
- Когда поиски подходящих крепежей завершены, необходимо обозначить места будущих креплений с учётом правил монтажа (не размещаем элементы под дверными проёмами).
- Тщательно выверяем расстояние между анкерами (величина должна вдвое превышать глубину вхождения).
- Если речь об установке в мокрый бетон, работы выполняются до его застывания, при этом важно проконтролировать, чтобы штыри анкеров оставались в строго вертикальном положении, так как впоследствии, казалось бы, незначительные наклоны могут поставить под сомнение надёжность всей конструкции.
- В заключение анкеры нужно скрепить, для чего используются металлические пластины или деревянные доски.
В случае монтажа крепления в застывший бетон заранее следует намечать места крепления и рассчитывать шаг, с каким они выстроятся в конструкции. Затем поверхность просверливается, и в получившиеся отверстия заливают цементный раствор или клей, после чего вставляются крепежи. После застывания материала из крепежей также формируют блоки.
С целью повышения надёжности могут применяться крепёжные элементы на клеевой основе, что удобно при закреплении конструкции в случае асимметрии. При регулярных вибрациях, воздействующих на фундамент, рекомендуется применять распорные крепежи. Анкеры с коническим концом отлично справляются со статическими воздействиями, но не подойдут для монтажа там, где присутствует опасность вибраций.
Так, крепёжные элементы можно установить как в сырой бетон (или залить его после монтажа), так и в уже готовый. Если в процессе установки анкерных болтов в фундамент строго соблюдается технология процедуры, в дальнейшем не возникнет никаких проблем при эксплуатации, а крепёжные элементы будут исправно выполнять свою задачу, выдерживая и существенные нагрузки.
