Бетон забить якоря представляют собой вставные крепежные детали с внутренней резьбой, которые постоянно устанавливаются в предварительно просверленное отверстие в бетоне, каменной кладке или блоке путем удара установочного инструмента в корпус анкера, расширяя нижнюю втулку наружу, прижимая ее к стенке отверстия, чтобы создать механическую блокировку, которая выдерживает усилия выдергивания от 1000 до 6000 фунтов в зависимости от диаметра анкера и глубины заделки. В отличие от шурупов для бетона с внешней резьбой или химических анкеров, ударные анкеры предназначены для установки заподлицо с поверхностью бетона или немного ниже нее, что позволяет многократно вставлять и снимать болт или резьбовой стержень, не повреждая сам анкер.
В этом руководстве описывается все, что нужно знать инженерам, подрядчикам и домашним мастерам. бетонные анкеры : как они работают механически, какие размеры и материалы указывать, сравнение установки с альтернативными типами анкеров, пошаговые инструкции по установке, данные о нагрузках и ответы на наиболее часто задаваемые технические вопросы.
Как работают бетонные анкеры?
Бетон strike anchors work through a mechanical expansion mechanism: a conical expander plug at the anchor's base is driven upward into the anchor body by a setting tool, forcing four or six steel petals in the anchor's lower section to flare outward against the concrete hole wall, creating a permanent interference fit that locks the anchor in place.
Анатомия бетонный анкер состоит из четырех компонентов, работающих вместе:
- Тело якоря - цилиндрическая трубка из цинкового сплава, углеродистой или нержавеющей стали с внутренней резьбой вверху и расширенной секцией с прорезями внизу. Прорези делят нижнюю часть на расширительные лепестки, которые могут расширяться наружу при движении конуса вверх.
- Расширительная заглушка (конус) -- конический компонент из закаленной стали или цинка, который перед установкой устанавливается внутри основания корпуса анкера. При ударе установочного инструмента он перемещается вверх в корпус анкера, прижимая лепестки расширения наружу к бетону.
- Внутренняя резьба -- механическая резьба (обычно UNC или метрическая), нарезанная в верхней части корпуса анкера, на которую после установки можно установить стандартный болт или стержень с резьбой. Обычные размеры резьбы варьируются от 1/4 до 3/4 дюйма для дюймовых анкеров и от M6 до M20 для метрических.
- Инструмент настройки -- пробойник из закаленной стали или приводной штифт, соответствующий внутреннему диаметру анкера, используемый с молотком для перемещения расширительной пробки вверх и установки механизма расширения. Большинство производителей поставляют установочный инструмент, соответствующий каждому диаметру анкера.
После установки расширенные лепестки прижимаются к бетонной стенке отверстия в зоне контакта, определяемой диаметром анкера и глубиной заделки. Бетон противостоит внешней несущей силе благодаря своей прочности на сжатие, поэтому бетонные анкеры лучше всего работают в бетоне с минимальной прочностью на сжатие от 2000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм (от 13,8 до 20,7 МПа), и почему значения нагрузки значительно падают в растрескавшемся бетоне или блочной кладке.
Определяющей характеристикой, которая отличает ударные анкеры от других типов вставных анкеров, является метод установки - одиночный удар молотком по установочному инструменту (или серия контролируемых ударов) сжимает расширительную пробку вверх, что отличает их от самосверлящих анкеров (в которых используется перфоратор) и клеевых анкеров (в которых используется химическое отверждение, а не механическое расширение).
Каковы стандартные размеры и номинальная нагрузка анкеров для бетона?
Бетон strike anchors are manufactured in thread sizes from 1/4 inch (M6) to 3/4 inch (M20), with ultimate pullout strengths in 3,000 psi concrete ranging from approximately 1,200 lbs for the smallest size to over 6,000 lbs for the largest -- though design loads must use a safety factor of 4:1 applied to the ultimate values for structural applications.
| Размер резьбы | Размер сверла | Минимальное встраивание | Максимальное вытягивание (3000 фунтов на квадратный дюйм) | Расчетная нагрузка (коэффициент безопасности 4:1) |
| 1/4 дюйма (М6) | 3/8 дюйма (10 мм) | 1 дюйм (25 мм) | ок. 1200 фунтов (5,3 кН) | 300 фунтов (1,3 кН) |
| 3/8 дюйма (М10) | 1/2 дюйма (12 мм) | 1-1/2 дюйма (38 мм) | ок. 2400 фунтов (10,7 кН) | 600 фунтов (2,7 кН) |
| 1/2 дюйма (М12) | 5/8 дюйма (16 мм) | 2 дюйма (50 мм) | ок. 3800 фунтов (16,9 кН) | 950 фунтов (4,2 кН) |
| 5/8 дюйма (М16) | 3/4 дюйма (20 мм) | 2-3/4 дюйма (70 мм) | ок. 5100 фунтов (22,7 кН) | 1275 фунтов (5,7 кН) |
| 3/4 дюйма (М20) | 1 дюйм (25 мм) | 3-1/4 дюйма (83 мм) | ок. 6400 фунтов (28,5 кН) | 1600 фунтов (7,1 кН) |
Таблица 1: Таблица размеров ударных анкеров по бетону, показывающая требования к сверлам, минимальную глубину заделки и приблизительные значения нагрузки для бетона нормального веса 3000 фунтов на квадратный дюйм. Всегда сверяйтесь с техническими данными производителя и применяйте коэффициенты безопасности для конкретного проекта применительно к конструкционным применениям.
Эти значения нагрузки предполагают установку в нерастрескавшийся бетон нормального веса на минимальной глубине заделки с минимальным расстоянием от края в 6 диаметров анкера и минимальным расстоянием в 12 диаметров анкера между соседними анкерами. Установка ближе к краям, в растрескавшемся бетоне или в легком бетоне требует значительного снижения нагрузки — обычно от 30 до 50 процентов — в соответствии с приложением D ACI 318 (или эквивалентным национальным стандартом), прежде чем значения можно будет использовать для расчета конструкции.
Как установить анкеры для бетонирования: шаг за шагом
Правильная установка запорных анкеров для бетона состоит из шести этапов в строгой последовательности - сверление на точную глубину, очистка отверстия, вставка анкера заподлицо, доведение установочного инструмента до полного зацепления, проверка установки и нарезание резьбы - и ошибки на любом этапе, особенно недостаточная забивка установочного инструмента, приводят к тому, что анкеры вырываются с небольшой частью их номинальной нагрузки.
Шаг 1. Просверлите отверстие нужного диаметра и глубины.
Используйте ударное сверло с твердосплавным наконечником, размер которого точно соответствует спецификации производителя анкера — например, сверло диаметром 1/2 дюйма для анкера с резьбой 3/8 дюйма. Увеличьте отверстие даже на 1/16 дюйма, и лепестки расширения не будут должным образом упираться в бетон, что снизит прочность на выдергивание на 20–40 процентов. Используйте малярную ленту, обернутую вокруг сверла на необходимой глубине (глубина установки плюс длина анкера за вычетом выступов) в качестве ограничителя глубины.
Сверлите в режиме удара, а не в режиме только вращения. Ударное действие ударной дрели необходимо для создания отверстия нужного диаметра в бетоне — сверление только с вращением создает меньшее, некруглое отверстие, которое трудно очистить и которое может не позволить анкеру полностью вставиться. Просверлите отверстие перпендикулярно бетонной поверхности; наклонное отверстие создает неравномерную опору между лепестками расширения и стенкой отверстия.
Шаг 2. Тщательно очистите отверстие.
Бетонная пыль и мусор, остающиеся в скважине после бурения, являются второй наиболее распространенной причиной снижения эффективности анкера. Продуйте отверстие сжатым воздухом (минимум 2 удара), почистите отверстие проволочной щеткой соответствующего диаметра (минимум 4 прохода внутрь и наружу) и снова продуйте. В средах, где сжатый воздух недоступен, резиновый сильфонный насос достигает сопоставимых результатов при 4–6 перекачивающих действиях. Не используйте воду для очистки отверстия – влажный бетон в яме может повлиять на характеристики трения механизма расширения.
Шаг 3. Вставьте якорь
Отбросьте или коснитесь бетонный анкер в отверстие открытым резьбовым концом вверх и конусом расширителя вниз. Верхняя часть анкера должна находиться на одном уровне или немного ниже (от 1/8 до 1/4 дюйма) бетонной поверхности. Если анкер не падает свободно на дно отверстия, не наносите на него чрезмерные удары молотком – проверьте, чтобы диаметр отверстия был правильным и оно было полностью чистым. Якорь, который привязывается до достижения полной глубины, не будет установлен правильно.
Шаг 4. Установите якорь с помощью инструмента настройки.
Вставьте установочный инструмент (закаленный пуансон, соответствующий внутреннему диаметру анкера) в верхнюю часть анкера и сильно ударьте по нему молотком. Установочный инструмент перемещает конус расширителя вверх через корпус анкера, выталкивая лепестки расширения наружу. Установочный инструмент необходимо привести в движение до тех пор, пока он не достигнет нижнего предела — то есть он не сможет двигаться дальше в якорь — чтобы убедиться, что конус достиг полного расширения.
Типичный анкер диаметром 1/2 дюйма требует от 3 до 5 сильных ударов молотком весом от 2 до 3 фунтов. Для анкера диаметром 3/4 дюйма может потребоваться от 5 до 8 ударов. Если установочный инструмент не достигает нижнего предела после 10 ударов, возможно, отверстие слишком большого размера или недостаточно очищено. Не пытайтесь повторно использовать не полностью установленный анкер — частично развернутые лепестки расширения не могут сжаться, а частично установленный анкер не выдержит номинальной нагрузки.
Шаг 5. Проверьте набор
После установки попытайтесь повернуть корпус анкера пальцами или плоскогубцами. Правильно установленный бетонный анкер должен быть полностью неподвижным – без вращения и вертикального движения под давлением руки. Если анкер свободно вращается или его можно вытянуть вверх, значит, размер отверстия слишком велик, отверстие недостаточно очищено или прочность бетона недостаточна для указанного диаметра анкера. В этом случае снимите анкер, заполните отверстие безусадочным раствором, дайте затвердеть и просверлите заново до нужного диаметра.
Шаг 6. Установите болт или стержень с резьбой.
Вверните соответствующий болт или резьбовой стержень во внутреннюю резьбу анкера. Затяните с рекомендованным производителем моментом затяжки — обычно от 3 до 7 футо-фунтов для анкеров 1/4 дюйма и от 25 до 40 футо-фунтов для анкеров 3/4 дюйма. Чрезмерная затяжка может привести к сорванию внутренней резьбы; недостаточная затяжка оставляет соединение ослабленным. Используйте калиброванный динамометрический ключ для конструкций, где крутящий момент крепежа влияет на зажимную нагрузку на прикрепленное приспособление.
Какой тип анкера для бетона следует использовать? Ударные якоря против альтернатив
Бетон strike anchors are the best choice when the bolt or threaded rod must be removable and reinstallable, the concrete surface must remain flush after installation, and the application involves repeated assembly and disassembly -- but they are not the correct choice for cracked concrete, high-vibration environments, or applications requiring the highest possible pullout loads in small concrete sections.
| Тип якоря | Метод установки | Съемный болт? | Треснувший бетон? | Лучшее приложение |
| Ударный якорь (вставной) | Инструмент для установки молотка | Да, неоднократно | Нет (только без взлома) | Накладные расходы, ровная поверхность, многократный доступ |
| Клиновой анкер (муфта) | Момент затяжки (затяжка гайки) | Нет (якорь остается) | Нет (только без взлома) | Тяжелые структурные нагрузки, крепление к полу |
| Химический клеевой анкер | Химическое отверждение (от 8 до 24 часов) | Нет (постоянно) | Да (сертифицированные типы) | Высочайшие нагрузки, трещины в бетоне, арматура |
| Бетон screw (tapcon style) | Роторная дрель (саморезная) | Да (ограниченное время) | Ограниченный | Легкий режим работы, быстрый монтаж, низкие нагрузки |
| Расширительный щиток (свинцовый или пластиковый) | Расширение крутящего момента болта | Да | Нет | Светильник с низкой нагрузкой, кирпичный блок |
Таблица 2. Сравнение типов анкеров для бетона по способу установки, возможности снятия болтов, пригодности для растрескавшегося бетона и лучшим сценариям применения.
Из каких материалов изготавливаются ударные анкеры по бетону и какой выбрать?
Бетон strike anchors are manufactured in three primary materials -- zinc alloy (zamak), carbon steel with zinc plating, and stainless steel (Type 304 or 316) -- and the correct material choice depends on the environmental exposure of the installation, with stainless steel mandatory for any outdoor, coastal, or high-humidity application where corrosion would compromise structural integrity.
Ударные анкеры из цинкового сплава (Замак)
Анкеры из цинкового сплава являются наиболее широко доступным и дешевым вариантом, подходящим для сухих внутренних помещений, где коррозия не является проблемой. Они обеспечивают достаточную несущую способность для большинства жилых и коммерческих внутренних помещений, но имеют меньшую прочность, чем стальные эквиваленты - ударный анкер из цинкового сплава диаметром 1/2 дюйма имеет предельное выдергивание примерно на 15–20 процентов ниже, чем эквивалентный анкер из углеродистой стали. Никогда не используйте анкеры из цинкового сплава на открытом воздухе, во влажных помещениях или там, где они могут контактировать с разнородными металлами в электролитической среде.
Углеродистая сталь с цинковым покрытием
Оцинкованная углеродистая сталь забить якоря предлагают самую высокую механическую прочность из трех вариантов материалов и подходят для внутренних конструкций и сухих крытых помещений. Цинковое покрытие обеспечивает ограниченную коррозионную стойкость — обычно от 96 до 200 часов устойчивости к солевому туману согласно ASTM B117, что недостаточно для воздействия на открытом воздухе или в морской среде. Используйте анкеры из углеродистой стали только в кондиционируемых внутренних помещениях, где воздействие влаги минимально и постоянно.
Нержавеющая сталь (Тип 304 и Тип 316)
Нержавеющая сталь бетонные анкеры необходимы для любой наружной установки, применения на палубе бассейна, в прибрежной зоне, на предприятиях пищевой промышленности, на химических заводах или в любом месте, где анкер будет подвергаться воздействию влаги, хлоридов или агрессивных химикатов. Нержавеющая сталь типа 304 обеспечивает хорошую общую устойчивость к коррозии в большинстве внешних сред. Нержавеющая сталь типа 316 с добавленным содержанием молибдена обеспечивает превосходную устойчивость к воздействию хлоридов и предназначена для морской среды, береговых установок в пределах 1 мили от соленой воды и применений, связанных с регулярным воздействием противообледенительных солей. Анкеры из нержавеющей стали стоят в 3–5 раз дороже, чем эквиваленты из цинкового сплава, но являются единственным правильным выбором для применений, где коррозия анкера из углеродистой стали может создать риск разрушения конструкции.
Почему анкеры по бетону выходят из строя и как это предотвратить?
Четырьмя наиболее распространенными причинами выхода из строя запорного анкера по бетону в полевых условиях являются: неправильный диаметр отверстия, неправильная очистка отверстия, неполная установка (недостаточно приводной расширительный конус) и установка в слишком слабый бетон или слишком близко к краю - каждая из этих причин может снизить фактическое усилие на выдергивание до 20–50 процентов от номинального значения.
| Режим отказа | Основная причина | Снижение нагрузки | Профилактика |
| Якорь вращается в скважине | Использовано сверло увеличенного диаметра. | До 50 процентов | Используйте твердосплавное сверло точного размера; проверьте с помощью битомера |
| Низкое выдергивание при тестировании | Запыленная неочищенная дыра | от 20 до 40 процентов | Протокол «удар-кисть-удар»; минимум сжатого воздуха |
| Инструмент настройки bottoms out with slack | Конус расширителя не полностью приводится в движение | от 30 до 60 процентов | Двигайтесь до тех пор, пока инструмент не достигнет положительного дна; проверьте щупом, если не уверены |
| Неисправность края конуса | Установка слишком близко к краю бетона | от 40 до 80 процентов | Соблюдайте минимум 6 диаметров анкера от любого свободного края. |
| Коррозионный отказ в эксплуатации | Неправильный материал указан для окружающей среды | Полный провал со временем | Используйте нержавеющую сталь для любого несухого внутреннего применения. |
Таблица 3: Распространенные виды отказов бетонных анкеров, основные причины, приблизительное снижение нагрузки и меры предотвращения.
Где используются ударные анкеры по бетону? Общие приложения
Бетон strike anchors are the preferred fastener wherever a threaded connection must be flush with the concrete surface and the bolt or rod must be removable for equipment maintenance, inspection, or replacement -- making them standard in manufacturing facilities, precast concrete panels, overhead installations, and infrastructure maintenance.
- Монтаж механического и электрического оборудования подвесной -- В подвесках воздуховодов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, опорах кабелепроводов и подвесках для труб часто используются ударные анкеры, поскольку профиль анкеров заподлицо позволяет снимать и переустанавливать подвесной стержень во время технического обслуживания, не нарушая при этом бетонный потолок.
- Монтаж сборного железобетона - панели и балки из сборного железобетона обычно оснащаются запорными анкерами, залитыми в зоны соединения или просверленными в них, что позволяет многократно прикручивать и снимать временное подъемное оборудование и монтажные крепления во время строительства.
- Базы промышленного оборудования -- оборудование, требующее периодического снятия для обслуживания -- насосы, компрессоры, двигатели -- часто фиксируется с помощью ударных анкеров, поэтому болты оборудования можно снять, не нарушая анкерное крепление.
- Опалубка и оборудование для укладки бетона -- ударные анкеры позволяют крепить бетонные формы к затвердевшему бетону и аккуратно снимать их после зачистки
- Установка временного ограждения и барьера - на строительных площадках используются ударные анкеры в постоянных бетонных подушках, позволяющие прикрепить временные защитные барьеры и ограждения и переместить их при изменении условий на площадке.
- Монтаж электрощита и распределительного щита - электрическое оборудование, которое необходимо периодически модернизировать или заменять, имеет функцию съемных болтов запорных анкеров, установленных в бетонных стенах.
Часто задаваемые вопросы: Ударные анкеры по бетону
В1: Можно ли снять бетонные анкеры после установки?
Сам корпус якоря невозможно снять, если он правильно установлен — механизм расширения необратим и деструктивен для удаления. Болт или резьбовой стержень, ввинченный в анкер, можно снимать и переустанавливать любое количество раз, что является основным преимуществом конструкции ударного анкера. Если необходимо снять корпус анкера (например, из-за неправильной установки), его необходимо высверлить твердосплавным сверлом соответствующего диаметра, а полученное отверстие заполнить и просверлить заново или установить анкер большего диаметра.
В2: Могу ли я использовать бетонные анкеры в пустотелых бетонных блоках (CMU)?
Бетон strike anchors are not recommended for hollow concrete masonry units (CMU block) потому что механизм расширения требует твердого бетона, окружающего анкерное отверстие, для развития несущей способности. В полых блоках лепестки расширения могут пробить тонкую стенку ячейки блока, а не упираться в твердый материал, что приводит к почти нулевому сопротивлению выдергиванию. Для полых CMU используйте распорные болты для полых стен, химические анкеры, специально предназначенные для каменной кладки, или распорные анкеры, предназначенные для полых материалов, с большой несущей пластиной в задней части полости стены.
В3: В чем разница между ударным якорем и вставным якорем?
Условия поставить якорь и вставной якорь используются большинством производителей и подрядчиков как взаимозаменяемые и относятся к одному и тому же продукту: анкеру с внутренней резьбой, устанавливаемому путем перемещения расширительного конуса вверх с помощью установочного инструмента. Некоторые производители используют «вставной анкер» для обозначения типа, в котором расширительный конус представляет собой отдельную деталь, вставляемую в анкер перед использованием установочного инструмента, тогда как «ударный анкер» относится к версиям, в которых конус предварительно загружен в корпус анкера на заводе. На практике процедура установки и эксплуатационные характеристики идентичны, и оба названия описывают одну и ту же категорию анкера.
Вопрос 4: Как узнать, правильно ли установлен запорный анкер для бетона, без испытания на растяжение?
Три полевые проверки подтверждают правильность установки ударного анкера без формального испытания на растяжение. Во-первых, установочный инструмент должен достичь положительного нижнего предела — вы почувствуете и услышите определенное изменение сопротивления, когда конус достигнет полного хода. Во-вторых, корпус анкера должен быть полностью неподвижным, когда вы пытаетесь повернуть его плоскогубцами или толкнуть вниз рукой. В-третьих, верхняя часть анкера должна находиться на одном уровне с бетонной поверхностью или немного ниже ее, а не возвышаться над ней. Если какая-либо из этих проверок не пройдена, анкер установлен неправильно, и его необходимо снять и заменить. Для конструкций или подвесных конструкций перед приемкой установки настоятельно рекомендуется использовать калиброванный тестер на растяжение, проверяющий нагрузку не менее 80 процентов от расчетной.
В5: Подходят ли бетонные анкеры для сейсмических условий?
Стандартные запорные анкеры для бетона, как правило, не сертифицированы для использования в категориях сейсмического проектирования от C до F. (высокий сейсмический риск) в соответствии с требованиями IBC и ASCE 7, поскольку механические распорные анкеры этих категорий должны соответствовать определенным требованиям по пластичности и смещению при циклической нагрузке, которым не удовлетворяет большинство стандартных запорных анкеров. В сейсмических зонах инженеры обычно указывают клеевые анкеры с отчетами ESR ICC-ES, подтверждающими сейсмические характеристики, или специально разработанные механические анкеры с опубликованными значениями сейсмической нагрузки. Для ненесущих конструкций или категорий сейсмического проектирования A и B могут быть приемлемыми стандартные анкеры - всегда уточняйте это у инженера-строителя проекта и местного строительного управления.
Вопрос 6: Какой тип резьбы используется в бетонных анкерах — UNC или метрическая?
Бетон strike anchors are manufactured in both UNC (Unified National Coarse) imperial threads and ISO metric threads , в зависимости от производителя и целевого рынка. В Северной Америке стандартными являются резьбы UNC (1/4–20, 3/8–16, 1/2–13, 5/8–11, 3/4–10). В Европе, Австралии и Азии стандартными являются метрические резьбы (M6, M8, M10, M12, M16, M20). Анкеры с резьбой UNC не подходят для метрических болтов и наоборот, поэтому всегда уточняйте, какой стандарт резьбы использует ваш анкер, прежде чем покупать ответные болты или стержень с резьбой. Оба стандарта резьбы доступны для всех трех материалов анкера (цинковый сплав, углеродистая сталь и нержавеющая сталь).
Вывод: максимально эффективное использование анкеров для крепления к бетону
Бетон strike anchors являются одним из наиболее практичных и универсальных решений для крепления в бетонных конструкциях, сочетая в себе возможность многократного приема и отпускания резьбового болта с профилем для скрытого монтажа, который одинаково хорошо подходит для потолочного, накладного и встраиваемого монтажа. Однако их производительность полностью зависит от качества установки: правильного диаметра отверстия, тщательной очистки отверстия, полной установки конуса расширителя, достаточного краевого расстояния и правильного материала для условий эксплуатации.
Выбор правильного размера начинается с расчета необходимой расчетной нагрузки, применения соответствующего коэффициента запаса прочности (минимум 4:1 для приложений, связанных с обеспечением безопасности жизни), выбора диаметра анкера, обеспечивающего расчетную нагрузку на доступной глубине заделки, и подтверждения того, что прочность бетона на сжатие и толщина сечения выдерживают выбранный анкер. Когда эти расчеты подтвердят совпадение и установка будет правильно следовать шестиэтапной процедуре, бетонные анкеры обеспечить десятилетия надежной и повторяемой эксплуатации с удобством снятия болтов, с которым не может сравниться ни одна система постоянного анкера.
Для любого конструкционного или подвесного применения всегда проверяйте установку с помощью испытания на растяжение, используйте анкеры из нержавеющей стали в любой среде с влажностью или химическим воздействием и консультируйтесь с опубликованными данными о нагрузке производителя анкеров и с лицензированным инженером-строителем для выполнения работ, регулируемых нормами. Сделано правильно, бетонный анкер установки являются одними из самых надежных крепежных решений, доступных в современном строительстве.
