Усилие на вырывание – Нагрузки на анкера в бетоне: клиновые, забивные, втулочные

Нагрузки на анкера в бетоне: клиновые, забивные, втулочные

Для металлических анкеров нет единой стандартизации, поэтому изделия близкие по конструкции, но изготовленные разными производителями могут отличаться размерами, детальным исполнением, материалом, видом покрытия и допустимыми нагрузками. Их несущая способность определяются конструктивными особенностями и классом прочности материалов, из которых они изготовлены. 

При выборе анкерного крепежа следует руководствоваться степенью ответственности крепления и данными из технической документации производителя о нагрузке на вырывание и срез для конкретного типоразмера анкера. А при монтаже необходимо придерживаться рекомендуемых параметров установки, таких как:

• диаметр отверстия в основном и прикрепляемом материале;
• глубина отверстия и глубина анкеровки;
• минимальная толщина базового основания;
• толщина закрепляемого элемента;
• затягивающий момент;
• минимальные межосевые и краевые расстояния.

Клиновые анкера

Данный вид именуется также анкерный болт или анкер-шпилька. Он получил наибольшее распространение благодаря легкости монтажа и высокой несущей способности. Устанавливается в растянутую и сжатую зоны бетона, естественный камень. 

Выдерживает высокие нагрузки при соблюдении ряда условий:

• достаточное усилие затягивания гайки для создания фрикционного зажима втулки со стенками отверстия;
• точное соответствие диаметра отверстия диаметру анкера;
• достаточная прочность бетона и отсутствие раковин;
• выполнение требований по расстояниям от края и между точками крепления.

Фирма Sormat (Финляндия) разработала высокоэффективные клиновые анкера для бетона с регулируемым моментом затяжки для сквозного монтажа тяжелых и среднетяжелых конструкций. Они изготовлены из высококачественной стали холодной штамповки. Потребителю предложен широкий выбор размеров и уровней защиты от коррозии:

• S-KA – электрооцинкованный;
• S-KAK – горячеоцинкованный;
• S-KAH – из нержавеющей кислотостойкой стали А4;
• S-KAD – с покрытием «Дельта».

Таблица 1. Размеры, параметры установки и нагрузки анкеров S-KA и S-KAK

Маркировка	Диаметр анкера и бура, мм	Длина анкера, мм	Толщина монтируемой детали, мм	Глубина отверстия, мм	Мин. глубина анкеровки, мм	Момент затяжки, Нм	Нагрузки (сжатая зона бетона С20/25)
							Вырыв, кН	Срез, кН
6х40	6	40	2	35	25	4	1,0	2,0
6/15х65	6	65	15	45	35	7	1,7	2,5
6/50х100	6	100	50	45	35	7	1,7	2,5
8х50	8	52	2	45	30	15	3,3	3,4
8/10х72	8	72	10	60	45	15	3,6	5,7
8/30х92	8	92	30	60	45	15	3,6	5,7
8/50х112	8	112	50	60	45	15	3,6	5,7
8/85х147	8	147	85	60	45	15	3,6	5,7
10х60	10	62	3	50	30	30	3,5	3,8
10/10х92	10	92	10	75	60	35	6,3	10,3
10/20х102	10	102	20	75	60	35	6,3	10,3
10/30х112	10	112	30	75	60	35	6,3	10,3
10/50х132	10	132	50	75	60	35	6,3	10,3
10/80х162	10	162	80	75	60	35	6,3	10,3
12х85	12	85	3	75	55	50	6,5	9,6
12/5х103	12	103	5	90	70	50	7,9	13,1
12/20х118	12	118	20	90	70	50	7,9	13,1
12/30х128	12	128	30	90	70	50	7,9	13,1
12/50х148	12	148	50	90	70	50	7,9	13,1
12/65х163	12	163	65	90	70	50	7,9	13,1
12/80х178	12	178	80	90	70	50	7,9	13,1
12/155х253	12	253	155	90	70	50	6,4	6,4
16х90	16	90	3	80	60	100	9,9	21,8
16/5х123	16	123	5	110	85	120	16,7	25,1
16/20х138	16	138	20	110	85	120	16,7	25,1
16/50/168	16	168	50	110	85	120	16,7	25,1
16/60х178	16	178	60	110	85	120	16,7	25,1
16/95х213	16	213	95	110	85	120	10,0	10,0
20/20х170	20	170	20	135	110	240	19,8	27,7
20/70х220	20	220	70	135	110	240	19,8	27,7
20/130х280	20	280	130	135	110	240	19,8	27,7

Компания Mungo (Швейцария) предложила свою версию клиновых анкеров, допущенных к использованию в бетоне без трещин прочностью не менее 25 Н/мм² (С 20/25). На шпильку нанесена метка глубины анкеровки для корректной установки. Крепеж представлен в четырех вариантах исполнения:

• m2 – с покрытием GreenTec и плоской шайбой DIN 125A;
• m2f – горячеоцинкованный, толщина покрытия 40 мкм;
• m2-C – с цинковым покрытием 5 мкм и широкой шайбой DIN 9021;
• m2r – из нержавеющей стали А4 / 316.

Таблица 2. Размеры, параметры установки и нагрузки анкеров m2, m2f, m2-C, m2r.

код	Резьба	Нагрузки в бетоне С20/25		Изгибающий момент, Нм	Расстояние между креплениями, мм	Расстояние от края, мм	Мин. толщина базового материала, мм	Момент затяжки, Нм
		вырыв, кН	срез, кН
m2, m2f	М6	3,6	2,1	5,8	120	60	100	5
	М8	5,7	3,9	14,3	150	75	100	15
	М10	7,6	6,2	28,5	174	87	120	30
	М12	8,3	8,4	46,8	204	102	140	50
	М16	9,9	15,7	118,6	240	120	160	100
	М20	16,5	24,5	231,5	300	150	200	200
m2-C	М8	5,7	3,9	14,3	150	75	100	15
	М10	7,6	6,2	28,5	174	87	120	30
	М12	8,3	8,4	46,8	204	102	140	50
	М16	9,9	15,7	118,6	240	120	160	100
m2r	М6	3,6	3,9	6,4	120	60	100	6,5
	М8	5,7	7,1	16,1	150	75	100	25
	М10	7,6	11,2	32,2	174	87	120	35
	М12	11,9	16,3	56,4	204	102	140	125
	М16	14,3	30,3	142,8	240	120	160	140

Примечание: в таблице приведены рекомендуемые нагрузки с учетом коэффициента безопасности сопротивлений, также как и коэффициента безопасности действующей нагрузки yF = 1.4. Напомним, что 1кН = 101,9 кг.

Технические данные действительны для одиночного крепления, установленного в бетон С20/25 (минимальная прочность на сжатие 25 N/mm2 ), без учета влияния краевых (C) и межосевых (S) расстояний.

При уменьшении параметров S, C или толщины бетонной основы необходимо для уточнения нагрузки на вырыв и срез учитывать понижающие коэффициенты.

Распорные анкера (втулочные)

Наиболее универсальная анкерная система с распорной гильзой. В отличие от выше рассмотренных клиновых, имеет длинную зону распора, в результате чего давление на стенки отверстия распределяется равномерно, что дает возможность использовать крепеж не только в бетоне, но и кирпиче, а также в материалах низкого качества. Анкер-гильза не слишком требователен к точности монтажных отверстий, но уступает клиновому в несущей способности.

Среди существующего ассортимента анкер-гильз хорошо зарекомендовали себя втулочные анкера FSA Fischer (Германия) класса прочность 6.8 с цинковым покрытием или оцинкованные и желтопассивированные. Комплектуются болтом (FSA-S) или шпилькой с гайкой (FSA-B). В маркировку изделия входят две цифры, например 8/15, где 8 — внешний диаметр гильзы, а 15 — максимальная полезная длина (толщина закрепляемого элемента). Остальные параметры, как и рабочие нагрузки указаны в технических каталогах производителя.

Таблица 3. Предельные и рекомендованные нагрузки на единичный анкер FSA в сжатой зоне бетона.

Тип и размер анкера		FSA8	FSA10	FSA12
Предельная нагрузка. кН	В15	8,1	10,2	14,1
	В25	10,5	13,1	18,3
Допустимая нагрузка, кН	В15	1,5	2,5	4
	В25	2	3	5
Рекомендуемый изгибающий момент, Нм		5,2	12,9	25,7
Осевое расстояние, мм		70	80	100
Краевое расстояние, мм		50	60	60
Мин. толщина строительного элемента, мм		70	80	100
Крутящий момент при установке, Нм		10	25	40

На российском рынке анкерной техники большой популярностью пользуются втулочные анкера с гайкой типа LSI (однораспорный) и LTP (двухраспорный). Они комплектуются стержнем класса прочности 5.8 и имеют покрытие желтый цинк толщиной 12 мкм. Рекомендованы для установки в бетон марки не ниже М200 (С12/15) и натуральный камень. Применяются для крепления стальных конструкций средней тяжести, рам, консолей, балюстрад. Анкерный болт LTP с двумя распорными втулками используется в ответственных креплениях, так как обладает повышенным сопротивлением к вырыванию и изгибу.

Таблица 4. Нагрузочные характеристики анкеров LSI.

Код и размер	LSI-8	LSI-10	LSI-12	LSI-16	LSI-20
Расчетная нагрузка на вырыв, кН	2,20	3,40	5,62	7,58	9,98
Расчетный изгибающий момент, Нм	2,72	4,22	6,79	9,29	12,44

Таблица 5. Нагрузочные характеристики анкеров LTP.

Код и размер	LTP-10	LTP-12	LTP-14	LTP-16	LTP-20	LTP-25	LTP-30
Расчетная нагрузка на вырыв, кН	3,73	7,19	9,29	12,12	19,30	22,10	25,02
Расчетный изгибающий момент, Нм	3,0	7,6	15,0	26,0	69,0	130,0	224,0

Забивные анкера и цанги латунные

Это два внешне похожих металлических анкера с внутренней резьбой, фиксация которых в строительном основании осуществляется в результате ударного воздействия. Оба вида требуют высокой прочности базового материала и точности отверстий по диаметру. Чаще всего используются для потолочных креплений при прокладке трубопроводов, систем вентиляции, кабельных каналов.

Латунная цанга имеет сходящее на конус отверстие и разрезы, образующие распорные элементы, которые расходятся в стороны при завинчивании крепежного болта.

Стальной забивной анкер отличается наличием внутри конического клина. При монтаже по клину наносят удары при помощи специального инструмента, в результате чего он продвигается в конец гильзы и распирает ее разрезанную часть. Только после этого в него можно вкручивать болт.

За счет особенностей конструкции и материала забивной анкер из стали выдерживает более высокие нагрузки, чем латунный цанговый. Для сравнения приведем значения несущих характеристик анкеров и цанг Sormat:

• LA+ — оцинкованный (конструкционная сталь)
• LAH — нержавеющий (кислотоустойчивая сталь А4)
• MSA — латунный

Таблица 6. Технические параметры и нагрузки анкеров La+, LAH, MSA Sormat.

Маркировка	Диаметр резьбы	Длина гильзы, мм	Диаметр сверла, мм	Мин. глубина сверления, мм	Допустимые нагрузки в бетоне С20/25
					Вырывание, кН	Срез, кН
LA+/LAH 6	M6	25	8	25	1,9 / 2,1	1,7 / 1,5
LA+/LAH 8	M8	30	10	30	3,6 / 2,7	3,1 / 2,8
LA+/LAH 10	M10	40	12	40	4,8 / 3,0	4,5 / 4,4
LA+/LAH 12	M12	50	15	50	6,3 / 5,9	7,3 / 6,3
LA+/LAH 16	M16	60	20	60	10,5 / 8,2	12,2 / 11,8
LA+/LAH 20	M20	80	25	80	11,9 / 11,9	21,0 / 18,4
MSA4	M4	16	5	16	0,6	0,6
MSA5	M5	20	6	20	0,7	0,7
MSA6	M6	24	8	24	1,0	1,0
MSA8	M8	30	10	30	1,5	1,5
MSA10	M10	34	12	34	2,1	2,1
MSA12	M12	40	16	40	3,2	3,2
MSA16	M16	44	20	44	4,1	4,1

Примечание: в таблице даны значения рекомендованной рабочей нагрузки на крепеж, которая составляет 25% от максимальной (на разрушение). При установке в бетон с трещинами рабочую нагрузку следует умножить на коэффициент 0,6. Длина крепежного болта, винта, шпильки должна быть подобрана в соответствии с длиной гильзы и толщиной прикрепляемого изделия. 

Все рассмотренные виды анкеров удерживаются силами трения в плотных материалах. Наиболее подходящим основанием для них является бетон марки С20/25, но не исключается их использование в бетоне более низких марок, природном камне, полнотелом кирпиче.

Производители, как правило, дают ограничение на использование в кирпичной кладке всех анкерных болтов, диаметр которых больше 8 мм, так как увеличение диаметра крепежа в данном случае не приведет к увеличению нагрузочной способности, а лишь расколет кирпич.

Анкерные болты – это анкеры с контролируемой степенью расклинивания. Это значит, что при их монтаже нельзя допускать «перетягивание» гайки. Рекомендуемый момент затяжки также указывается в каталогах производителей. 

Нагрузка на металлический анкер является основным определяющим фактором при его выборе. Если в каталоге производителя указана предельная (разрушающая) нагрузка, то расчет допустимой выполняется делением разрушающей на коэффициент безопасности, который должен быть >3.

Точно следуя инструкции производителя по установке, вы получите надежное анкерное крепление. Не забывайте очистить и продуть отверстие, так как продукты бурения снижают несущую способность анкеров и могут помешать установить их на необходимую глубину.

Все о крепеже 05.12.2019 13:41:27

krepcom.ru

Как правильно сделать расчет анкерного болта. WikiСтатья.

Анкерный болт, клиновой анкер, рамный анкер — это эффективные крепёжные изделия, которые должны прочно закрепляться в несущем основании и удерживать прикрепляемую конструкцию.

Для быстрого перехода на крепеж анкерной техники указываем доп.ссылки здесь:
клиновой анкер, анкерный болт, с гайкой и крюком, рамный анкер

Применение анкерного болта и возможные разрушения при эксплуатации

Вот только несколько примеров применения анкеров:

• установка металлической обрешётки или других конструкций к бетонной кирпичной поверхности
• монтаж различных элементов к стене, которая представляет из себя сэндвич из нескольких по своей структуре и плотности оснований
• надежное крепление конструкций, на которые подразумевается воздействие как на скручивание, так и на вырывание

Подбирая тип и размер анкера, надо учитывать следующие факторы: характеристики несущей поверхности и ожидаемые нагрузки

В первом случае возможны такие разрушения, когда анкер выдергивается вместе с куском стены из-за её хрупкости. Следовательно, при монтаже надо подбирать достаточно длинный анкерный болт, который нанизывает на себя длину хрупкого материала и прочно зафиксируется в плотном (бетон, кирпич).

Например, нередко, вбив клиновой анкер на треть его длины в твердую рабочую поверхность, две третьи способны держать нагрузку от прикрепляемой конструкции (из газобетона, древесины). В то же время анкерный болт не имеет свободной длины и применяется для фиксирования, например, металлических листов до 5 мм, которые уже сами по себе создают большую нагрузку из-за удельного веса материала.

Ниже приведена таблица для расчета клинового анкера, где учитывается толщина прикрепляемого элемента и необходимая глубина анкеровки, при которой крепёж будет выдерживать соответствующую вырывающую силу.

Размер клинового анкера	Резьба	Длина анкера, мм	max толщина прикрепл. материала, мм	Диаметр сверла	Глубина анкеровки, мм	min вырывающая сила, kН (бетон В25)	Вес 1000 шт, кг
6х40	М6	40	5	6	35	1,4	9,98
6х60	М6	60	30	6	35	1,4	14,00
6х80	М6	80	50	6	35	1,4	18,00
8х50	М8	50	10	8	40	1,6	22,00
8х80	М8	80	40	8	40	3,3	34,00
8х90	М8	90	55	8	40	3,3	34,60
8х105	М8	105	65	8	40	3,3	44,00
8х120	М8	120	80	8	40	3,3	49,30
10х65	М10	65	15	10	45	5,0	43,00
10х80	М10	80	35	10	45	5,0	53,00
10х95	М10	95	50	10	45	5,0	62,00
10х120	М10	120	75	10	45	5,0	77,00
10х130	М12	130	70	10	45	5,0	84,00
12х100	М12	100	45	12	55	5,0	93,00
12х120	М12	120	65	12	55	6,0	111,00
12х135	М12	135	75	12	55	6,0	125,00
12х150	М16	150	95	12	55	6,0	138,00
16х105	М16	105	45	16	60	7,5	174,00
16х140	М16	140	80	16	60	9,4	229,00
16х180	М16	180	120	16	60	9,4	292,00
16х220	М16	220	160	16	60	9,4	355,00
20х160	М20	160	40	20	100	12,3	406,00
20х200	М20	200	130	20	75	12,3	505,00
20х300	М20	300	225	20	75	12,3	751,00

Второй вид разрушения, который может встречаться при неправильном подборе типа и размера анкера, — это разрушение по телу крепежа. То есть происходит деформация самого анкера, когда его часть остается в стене, а другая — снаружи.

Немаловажно здесь и качество материала, из которого изготовлен крепёж.

Если нагрузки заведомо высокие или речь идёт об ответственном строительстве, лучше сразу рассматривать высокопрочные анкеры

Много лет на рынке крепеж представлен в китайском и европейском исполнении. Разница колоссальная! Безусловно, есть множество конструкций, где применение наиболее доступных анкеров будет вполне достаточно. Если же Вы строите «для себя» или прописаны строгие требования по эксплуатации в заключенном Вами договоре на выполнение работ, то качественный крепеж будет надежен и гарантирует результат.
На сайте ГОСКРЕП они представлены в разделе «Профессиональный крепёж / Анкеры».

Расчеты при определении размера анкерного болта

Итак, важно учитывать все нагрузки. Их разделяют на два типа: статические и динамические. К первым относим вес самой конструкции; вторым характерны импульсивные, ударные нагрузки, применимые в зависимости от протяженности по времени, точки приложения, направления.

Для обеспечения надежности конструкции рабочая нагрузка на крепёж не должна превышать 25% от вырывающей силы.

Рассмотрим самый простой пример.

Необходимо повесить кухонный шкаф. Его масса вместе с духовкой, коробкой и всякой утварью составит 100 кг. Анкерный болт при этом необходим такой, чтобы выдержать нагрузку равной четырём массам этого шкафа:

Р = m (масса, кг) × 4 (чтобы соблюсти правило выше) × g (Ускорение свободного падения = 9,81 м/с²)

P = 100 кг × 4 × 9,81 м/с² = 3 924 кг х м/с²,
а кг × м/с² = Н (Ньютон), что в итоге и составляет 3,924 кН

Если несущая поверхность имеет трещины или иные допустимые повреждения, то вычисленную нагрузку надо умножить на 0,6. То есть один и тот же анкерный болт в плотной поверхности выдержит 3,924 kН, а с дефектами — только 2,35 kН.

Чтобы вычислить нагрузку на узел, которую создает, например, подвешенный элемент массой m (кг) на расстоянии l (плечо силы, м), воспользуйтесь формулой

M = m x g x l

Технические характеристики крепежа из анкерной техники

Ниже приведены таблицы для анкерного болта и клинового анкера, где указаны расчетные усилия на вырыв и срез в зависимости от материала несущей поверхности и диаметра крепежа.

Технические характеристики клинового анкера

Диаметр анкера, мм		М6	М8	М10	М12	М16	М20
Бетон В20 без трещин	Расчётное усилие на вырыв, kН	4,20	6,00	10,70	13,30	23,30	33,30
	Расчётное усилие на срез, kН	4,00	7,30	11,60	16,80	31,40	49,00
Бетон В20 растянутая зона, с раскрывающимися трещинами	Расчётное усилие на вырыв, kН	2,20	3,30	6,00	8,00	16,70	20,00
	Расчётное усилие на срез, kН	4,00	7,30	11,60	16,80	31,40	49,00

Параметры монтажа клинового анкера

Диаметр бура, мм	М6	М8	М10	М12	М16	М20
Глубина бурения, мм	55	65	70	90	110	130
Глубина установки, мм	49	58	62	82	102	121
Диаметр отверстия в прикрепляемой детали, мм	7	9	12	14	18	22
Момент затяжки, Нм	8	15	30	50	100	200
Стандартное расстояние между анкерами, мм	120	141	180	210	246	303
min расстояние между анкерами, мм	50	55	60	70	90	110
стандартное расстояние до края, мм	60	71	90	105	123	152
min расстояние до края, мм	45	50	55	60	70	130

Технические характеристики анкерного болта

Размер анкера, мм		М6,5	М8	М10	М12	М14	М16	М20
Бетон В20	Расчётное усилие на вырыв, kН	0,7	1,4	2,1	2,8	3,1	4,2	5,6
	Расчётное усилие на срез, kН	1,1	2,5	4,5	7,3	8	8,8	10,5
Кирпич М150	Расчётное усилие на вырыв, kН	0,4	0,5	0,6	0,8	0,85	0,9	-
	Расчётное усилие на срез, kH	0,65	1	1,2	1,6	1,7	1,8	-

Третье разрушение характерно при неправильном выборе рамного анкера и других узлов, где возможна деформация по границе сцепления крепежа с базовым материалом, то есть анкер фактически выдергивается из отверстия под воздействием постоянных динамических нагрузок. В этом случае крепежу не хватает длины, чтобы прочно удерживать прикрепленную конструкцию, даже если её вес невелик.

Из таблиц ниже Вы можете подобрать размер рамного анкера, зная толщину прикрепляемой конструкции, а также при наличии данных о нагрузках на вырыв или срез.

Параметры монтажа анкерного болта

Размер анкера, мм	М6,5	М8	М10	М12	М14	М16	М20
Диаметр резьбы, мм	М5	М6	М8	М10	М10	М12	М16
Диаметр бура, мм	6,5	8	10	12	14	16	20
min глубина отверстия, мм	40	50	60	70	75	80	90
Отверстие в прикрепляемой детали, мм	7	9	11	13	15	17	21
min толщина материала основания, мм	60	70	80	90	95	100	120
Размер гайки под ключ, мм	8	10	13	15	15	19	24
Критическое расстояние до края, мм	40	55	65	70	75	80	85
Критическое осевое расстояние, мм	45	60	70	75	80	90	95
Момент затяжки в бетоне, Нм	5	8	25	40	45	50	80
Момент затяжки в кирпиче, Нм	2,5	4	12,5	20	22,5	25	-

Технические параметры рамного анкера

Размер рамного анкера		MF 8	MF 10
Диаметр бура, мм		8	10
min глубина установки, мм		45	50
min глубина отверстия, мм		глубина установка + 5 см
Момент затяжки, Нм		4	8
Шлиц		Pz 2	Pz 3
Расчётная нагрузка в бетоне В20	на вырыв, kH	1,4	1,7
	на срез, kH	0,4	0,5
Расчётная нагрузка в полнотелом кирпиче М150	на вырыв, kH	0,6	0,8
	на срез, kH	0,4	0,5
Расчётная нагрузка в пустотелои кирпиче М150	на вырыв, kH	0,4	0,5
	на срез, kH	0,2	0,3
Расчётная нагрузка в ячеистом бетоне В3,5	на вырыв, kH	-	0,1
	на срез, kH	-	0,1

Итак, чтобы ответить на вопрос «как правильно подобрать анкерный болт», надо учесть материал и особенности поверхности, к которой прикрепляется метиз, и нагрузки, их характер воздействия на узел. А данные таблиц и формулы в данной статье помогут сделать элементарные расчеты.

goskrep.ru

Определение вырывающего усилия (почему дюбель не держится в стене)

Дело в том, что любой из вышеперечисленных нами предметов имеет некий объем. Это означает, что у такого предмета есть свой центр тяжести, таким образом объемную нагрузку от этого предмета можно свести к сосредоточенной, приложенной в центре тяжести. И если обеспечить опору этому предмету непосредственно под центром тяжести, то этот предмет никуда не денется. Например, если накопительный водонагреватель положить на пол, то он будет лежать, при этом с точки зрения теоретической механики пол вполне можно заменить другой сосредоточенной силой, направленной противоположно действующей нагрузке, сосредоточенной в центре тяжести и равной по значению. Водонагреватель по прежнему будет находиться в состоянии равновесия, как то и завещал нам Ньютон. А вот если мы подвесим этот самый водонагреватель на стену, то как ни странно на крепления водонагревателя будут действовать дополнительные силы и зависесть значение этих сил будет не только от расстояния между центром тяжести и стеной, но и от расстояния между нижней и верхней опорой водонагревателя. Попробуем разобраться в этом на следующем примере: у нас имеется накопительный водонагреватель на 80 литров воды и с собственным весом 20 кг. Центр тяжести водонагревателя расположен на расстоянии 10 см по горизонтали от стены (для упрощения расчетов). Соответственно максимальная нагрузка, возникающая при заполнении бака составит примерно 100 кг и она может рассматриваться как приложенная к центру тяжести водонагревателя на расстоянии 10 см от стены. При этом расстояние между креплениями водонагревателя составляет 40 см. Визуально это будет выглядеть примерно так: Рисунок 421.1. Расчетная схема для определения вырывающих усилий для накопительного водонагревателя На рисунке 421.а) показаны основные геометрические параметры для рассматриваемого водонагревателя. Такой водонагреватель ничто не мешает нам рассматривать как консольную балку, показанную на рисунке 421.б). В такой консольной балке кроме вертикальной опорной реакции, в данном случае не рассматриваемой (условно вертикальные реакции на нижней и верхней опорах можно принять по 50 кг), на опоре будет возникать изгибающий момент, эпюра которого показана на рисунке 421.в). Ну а любой изгибающий момент можно рассматривать как пару сил, да и в данном случае это будет более правильно, так как нету у нас никакой консольной балки, а есть водонагреватель, прикрепленный к стене сверху и снизу (рисунок 421.г)). Так как в рассматриваемом нами случае расстояние между верхним и нижним креплениями составляет 40 см, то значение горизонтальных опорных реакций составит в итоге по 25 кг. Причем как видно из рисунка 421.г) направлены эти реакции в противоположные стороны, т.е. сумма сил, действующих вдоль оси х, равна нулю, а значит условия равновесия системы выполняются. А разные направления опорных горизонтальных реакций означают, что на верхней опоре возникает растягивающее усилие, т.е. сила 25 кг пытается вырвать анкер или дюбель из стены. А на нижней опоре — сжимающее усилие, больших проблем для анкере или дюбеля как правило не создающее (тем не менее если конструкция крепления такова, что длина стержня, выступающего из стены. является значительной по отношению к диаметру или параметрам поперечного сечения, то его нужно дополнительно проверить на устойчивость) Между тем, если тот же самый водонагреватель общим весом 100 кг будет иметь расстояние по горизонтали от центра тяжести до стены 20 см, при этом расстояние между верхним и нижним креплением будет тоже 20 см, то путем несложных математических вычислений мы определим, что значение горизонтальных опорных реакций составит уже по 100 кг, т.е. уже в 4 раза больше. Вот такие они — хитрости сопромата. Примечание: подобные расчетные предпосылки можно применять для любых предметов. Например, любую дверь, навешиваемую с помощью двух навесов, также можно рассматривать как предмет с верхней и нижней опорой, имеющий центр тяжести с некоторым расстоянием по горизонтали от опор. Вот только при расчете дверей следует учитывать, что нагрузка может быть и динамической.

doctorlom.com

Нагрузка на болт на разрыв

Время чтения: 6 мин.

Анкерный болт является крепежным элементом, на который можно подвесить те или иные тяжелые предметы к стенам и потолку. Он обеспечивает надежность крепления. Однако какую именно нагрузку может выдержать анкерный болт, например М10, и как правильно его монтировать, предстоит выяснить подробнее.

Виды и технические характеристики анкерных болтов

Анкерные болты классифицируют на несколько групп, но основным критерием является принцип крепления:

1. Механические. Закрепляются в основании методом распорки. Сначала в стене или потолке перфоратором высверливают отверстие. В него вставляют анкер, а затем ввинчивают болт.
2. Химические. Представляет собой клеевой крепеж. Чтобы добиться прочного соединения с основанием, болты погружают в полимерный клеевой раствор, который предварительно помещают в подготовленное отверстие. Он затвердевает, эффективно скрепляя между собой болт с основанием. Прочность соединения достигается за счет адгезии – проникновения состава в поры основания. Для монтажа химического анкера требуется пистолет и клей, помещенный в баллон с узким коническим носиком. с помощью этих приспособлений клее выдавливают в отверстие. Есть разновидности химически анкера с клеевой капсулой, которая разбивается при вкручивании в отверстие болта.

Анкерный болт представляет собой стержень в виде цилиндра длиной 45-225 мм, с резьбой на одном конце. Анкер визуально напоминает втулку с распорным элементом по типу конической гайки. Производство метизов осуществляется из высококачественной легированной стали, в соответствии с требованиями ГОСТа.

Из главных технических характеристик, которые определяют эксплуатационные качества анкера следует особенно выделить вырывное усилие. Этот параметр указывает, какое усилие необходимо приложить к метизу, чтобы вытащить его из посадочного гнезда. Единицей измерения являются килоньютоны. ГОСТ требует, чтобы значение было больше 10,5 кН. Помимо вырывного усилия, учитывают также прочность на изгиб и скручивание. Величина изгибающего момента, оказывающего воздействие на болт, не должна быть больше 5-25 нм, а крутящего – более 10-40 нм. Чем меньше цифры, указанные в характеристиках, тем надежнее и жестче будет закреплен крепежный элемент.

Параметры монтажа анкерного болта

Если анкерные болты выбраны в качестве крепежного элемента, необходимо определиться с тем, какие именно метизы следует использовать. Это можно выяснить, обратившись к соответствующим нормативным документам, а именно ГОСТу. В нем указаны все технические характеристики. Помимо массы и размеров болта, в ГОСТе, например, указывают уровень предельной нагрузки на разрыв. Из следующей ниже таблицы можно узнать дополнительные параметры, включая минимальную толщину прикрепляемого объекта и диаметр бура, который нужно использовать для подготовки отверстия.

Типоразмер	Диаметр бура, мм	Диаметр резьбы, мм	Глубина резания, мм	Высота, м	Длина, мм	Минимальная толщина прикрепляемого объекта, мм
M5×6,5×18	6,5	M5	20	10	18	3
M5×6,5×25	6,5	M5	25	15	25	5
M5×6,5×36	6,5	M5	40	25	36	8
M5×6,5×56	6,5	M5	60	25	56	28
M5×6,5×75	6,5	M5	80	25	75	47
M6×8×25	8	M6	30	17	25	3
M6×8×40	8	M6	45	25	40	12
M6×8×65	8	M6	70	25	65	37
M6×8×85	8	M6	90	25	80	57
M6×8×100	8	M6	105	25	100	70
M6×8×120	8	M6	125	25	120	90
M8×10×40	10	M8	45	30	40	5
M8×10×50	10	M8	60	35	50	12
M8×10×60	10	M8	65	40	60	15
M8×10×77	10	M8	80	30	77	40
M8×10×97	10	M8	100	30	97	60
M8×10×125	10	M8	130	35	125	85
M8×10×130	10	M8	135	35	130	90
M8×10×150	10	M8	155	35	150	110
M10×12×60	12	M10	70	40	60	15
M10×12×75	12	M10	85	45	75	25
M10×12×99	12	M10	110	45	99	50
M10×12×129	12	M10	140	45	129	80
M10×12×150	12	M10	160	45	150	100
M10×12×180	12	M10	190	45	180	130
M10×12×200	12	M10	210	45	200	150
M12×16×65	16	M12	70	35	65	20
M12×16×111	16	M12	120	35	111	65
M12×16×147	16	M12	155	35	147	100
M12×16×180	16	M12	190	35	180	135
M12×16×220	16	M12	230	35	220	175
M12×16×300	16	M12	310	50	300	240
M12×16×360	16	M12	375	50	360	300
M16×20×75	20	M16	85	40	75	25
M16×20×107	20	M16	120	40	107	55
M16×20×151	20	M16	165	40	151	100
M16×20×200	20	M16	215	40	200	150
M16×20×250	20	M16	265	40	250	200
M16×20×300	20	M16	315	40	300	250
M16×20×360	20	M16	375	50	360	300
M20×24×300	24	M20	320	60	300	220
M20×24×360	24	M20	380	60	360	280

Основными критериями при подборе анкеров служат их размеры. При подборе болтов учитывают массу объекта, который будет удерживать анкер. Если вес предмета большой, то анкер должен быть более длинным и большим в диаметре. Не оставляют без внимания и толщину стены, иначе длинный болт пробьет стены или потолок и выйдет с другой стороны.

Анкерный болт максимального диаметра распорной втулки имеет наивысшую несущую способность, однако, их следует фиксировать только в прочных, надежных основаниях, поскольку параметры конструкции также определяют, выдержит ли она вес фиксируемого предмета.

Таблица допустимых нагрузок и веса

От размера анкерного болта напрямую зависят такие характеристики, как допустимые нагрузки, вес и разрывное воздействие. Ниже следует таблица, по которой можно определить эти параметры.

Диаметр анкерного болта, мм		М6	М8	М10	М12	М16	М20
Бетон М250 (В20) без трещин	Расчетное усилие на вырыв, кН	4,2	6	10,7	13,3	23,3	33,3
	Расчетное усилие на срез, кН	4	7,3	11,6	16,8	31,4	49
	Допустимая нагрузка, кг	428	612	1092	1357	2377	3398
Бетон  М250 (В20) с трещинами	Расчетное усилие на вырыв, кН	2,2	3,3	6	8	16,7	20
	Расчетное усилие на срез, кН	4	7,3	11,6	16,8	31,4	49
	Допустимая нагрузка, кг	224	337	612	816	1704	2041

Расчеты при определении размера анкерного болта

Чтобы выяснить, какой анкерный болт необходим в конкретной ситуации, следует учесть все нагрузки, а они бывают статическими и динамическими. К статическим нагрузкам относится сила, с которой объект воздействует на анкер в зависимости от веса. К динамическим нагрузкам относятся импульсные и ударные нагрузки. Они определяются временем, точкой приложения и направления прикладываемой силы. Объект на стене будет зафиксирован прочно и надежно, если нагрузка, которая оказывается на него, будет не более 25% от вырывающей силы.

Понять, как проводятся расчеты, можно на примере.

К примеру, на кухне нужно подвесить шкафчик. Вес объекта, включая содержимое, например продукты и посуду, составляет 25 кг. Так как анкер должен выдерживать четырехкратную нагрузку, расчет будет выглядеть следующим образом:

Р = m (масса объекта, кг) × 4 (согласно правилу) × g (9,81 кН/кг) = 25 кг × 4 × 9,81 кН/кг = 0,981 кН

Значение действительно при условии, что основание, в которое вбивается анкер, не имеет повреждений. Если же бетонная стена имеет трещины или какие-либо другие дефекты, полученный результат необходимо умножить на коэффициент 0,6. Отсюда получаем, что в поврежденной стене анкер выдерживает нагрузку 0,59 кН.

Если нужно вычислить нагрузку, которая создается подвешенным объектом массой m на определенном расстоянии l, следует воспользоваться формулой: M=m×g×l.

Определение величины предварительной затяжки анкерных болтов

Анкеры затягивают в соответствии с величиной предварительной затяжки F. При динамических нагрузках на болт этот параметр принимается равным 1,1P, при статических – 0,75P. P – это расчетная нагрузка, действующая на крепеж, формула расчета которой была приведена в предыдущем разделе.

Если затяжка болта производится стандартным ручным инструментом при его монтаже в стальную колонну или подобные конструкции, то величину предварительной затяжки анкерных болтов рассчитывают с учетом предельного усилия, оказываемого на крепежный элемент. Чем производится монтаж анкеров, можно узнать в приложении 8 Пособия к СНиП 2.09.03-85.

Пошаговая схема установки анкерных болтов

Даже если при выборе анкерного болта учтены размеры и масса объекта, который будет установлен с помощью данного крепежного элемента, в случае неправильного монтажа он не выдержит оказываемой на него нагрузки. Чтобы анкер был закреплен надежно, при его установке необходимо соблюдать ряд правил.

Монтаж анкерного крепежа проводится пошагово следующим образом:

1. В основании, на которое будет устанавливаться объект, нужно просверлить отверстие такого диаметра, чтобы втулка анкера входила в него плотно. Чтобы не ошибиться с размерами отверстия, следует посмотреть в таблице, каков диаметр отверстия для конкретного анкера. Отверстие проделывают перфоратором или ручным инструментом типа бура.
2. Отверстие, которое высверлено в стене или потолке, необходимо очистить от кусков рассверленного основания, попавших внутрь, так как скопившаяся в глубине отверстия пыль не даст углубить анкер на всю длину. Сделать это можно с помощью спринцовки, пылесоса или миниатюрного ершика. При установке анкера в очищенное отверстие повышается надежность монтажа.
3. После того как отверстие тщательно освобождено от мусора, устанавливают анкерный болт. Отдельные специалисты рекомендуют монтировать анкер с уже зафиксированным на нем объектом, однако, выполнять работу таким образом неудобно. Есть еще один вариант, который позволяет выполнить эту процедуру с должным результатом. Установив анкер на нем затягивают гайку до тех пор, пока распорная втулка, разжимаясь не зафиксирует крепеж. После установки болта и проверки надежности его фиксации с него скручивают гайку и на свободный резьбовой конец подвешивают предмет. Затем его фиксируют гайкой с шайбой и еще раз проверяют качество монтажа.

Склоняясь к выбору в качестве крепежных элементов анкерных болтов, следует учитывать, что анкера различаются друг от друга как по типу фиксации, так и по размерам, предельной нагрузке, классу прочности, функциональным особенностям. Чтобы выбрать крепеж правильно, необходимо ориентироваться на задачу, для решения которой крепеж предназначен, а также учитывать особенности материала основания, так как от этого в не меньшей степени завит прочность крепления.

krepezhinfo.ru

Особенности работы с клиновыми анкерами

Полезная информация о практическом использовании клинового анкера – одного из самых надежных метизов для фиксации тяжелых предметов на бетонных поверхностях.

Клиновой анкер для бетона обладает наилучшей удерживающей способностью среди распорных крепежных изделий механического типа, что позволяет использовать его для больших и средних нагрузок. Он состоит из шпильки с резьбой на одном конце и распорным элементом на другой. Крепеж поставляется с гайкой и шайбой. При затягивании гайки конусный хвостовик втягивается в цанговую втулку, расклинивая ее и обеспечивая тем самым жесткую фиксацию в отверстии.

Можно ли использовать клиновые анкера в других основаниях кроме бетона?

Клиновые анкера разработаны для установки только в твердые бетонные основания. Их нельзя использовать в кирпичной, блочной кладке и растворных швах. Хотя природные материалы, такие как камень и гранит, тоже могут быть достаточно твердыми, но их однородность и удерживающая способность не проверены.

Бетон в отличие от кирпича, камня, блоков и других материалов имеет определенную измеряемую прочность, которая учитывается при проектировании анкерных креплений. Чем выше его прочность, тем выше несущая способность крепления. Если прочность бетона не известна, то в расчет принимается самый низкий класс прочности.

Конструкция анкера-клина такова, что распирающее усилие создается не по всей его длине, а в определенной зоне. Его распорная часть должна упираться в твердый материал. Кирпич, например, довольно хрупкий материал и может иметь полые участки. При большой концентрации напряжения в одном месте он может раскрошиться. Если зона расширения клинового анкера попадет в пустоту, то фиксации вовсе не произойдет.

Блоки из пенобетона и газобетона являются еще более слабым основанием для установки такого анкерного крепления. Стенки отверстия в блоках не имеют достаточной прочности, чтобы противостоять локальным силам расширения, а большие полости в пустотелых блоках создают небезопасные зоны для анкеровки.

Тип и величина нагрузки

Анкер клинового типа должен использоваться только в условиях статического нагружения, то есть прикрепленный груз не должен вибрировать или подвергаться ударным нагрузкам, так как это может ослабить соединение и даже вырвать крепеж. Примером такого использования может стать закрепление флагштока или вибрирующего оборудования. Для таких применений лучшим решением станет химический крепеж.

Расчетные усилия на вырывание и срез для анкерных шпилек разного диаметра приведены в таблице:

Диаметр, мм		М6	М8	М10	М12	М16	М20
Бетон В20 (сжатый)	Расчетное усилие на вырыв, кН	4.2	6.0	10.7	13.3	23.3	33.3
	Расчетное усилие на срез, кН	4.0	7.3	11.6	16.8	31.4	49.0
Бетон В20 (растянутый)	Расчетное усилие на вырыв, кН	2.2	3.3	6.0	8.0	16.7	20.0
	Расчетное усилие на срез, кН	4.0	7.3	11.6	16.8	31.4	49.0

Из таблицы видно, что один и тот же крепеж в сжатой зоне бетона выдерживает почти вдвое большее вырывающее усилие, чем в растянутой зоне с трещинами. Для обеспечения надежности анкерного крепления принимается коэффициент безопасности 4:1, то есть допустимая нагрузка должна составлять 25 % от расчетной вырывающей нагрузки.

Условия эксплуатации

Данный вид метизов выпускается из оцинкованной и нержавеющей стали с различной степенью устойчивости к коррозии:

• углеродистая оцинкованная сталь – для сухих помещений;
• горячеоцинкованная сталь – для влажных помещений и уличного монтажа;
• нержавеющая сталь А2 (AISI 304) – для наружного применения и установки под водой;
• нержавеющая сталь А4 (AISI 316) – для использования в едких средах, погружения в морскую и хлорированную воду.

Минимальная толщина основания

Толщина базового материала не менее важна, так как тонкостенные бетонные конструкции не могут гарантировать заявленную прочность удержания. После установки крепежа, расстояние от его конца до края бетонной плиты должно составлять не менее 1,5 диаметра. То есть, если крепеж М12 устанавливается на глубину 82 мм, то минимальная толщина строительного основания для него – 100 мм.

Расстояние между креплениями

При монтаже конструкций часто возникает вопрос: с каким минимальным шагом устанавливать анкер-клин? Если точки крепления разместить слишком близко друг к другу, то зоны напряжения каждой из них суммируются, и в бетоне может появиться трещина. В справочных материалах по технологии установки анкерных креплений рекомендуется придерживаться следующего правила: межосевые расстояния – не менее 10 диаметров анкера, краевые – не менее 5.

Диаметр, мм	М6	М8	М10	М12	М16	М20
Стандартное межосевое расстояние, мм	120	141	180	210	246	303
Минимальное межосевое расстояние, мм	50	55	60	70	90	110
Стандартное расстояние от края, мм	60	71	90	105	123	152
Минимальное расстояние от края, мм	45	50	55	60	70	130

Диаметр и длина анкера

Основными факторами, определяющими несущую способность крепления, являются: прочность бетона, диаметр крепежа и глубина его заделки в основание. Чем тяжелее прикрепляемый объект, тем больше диаметр анкера. При расчете длины необходимо просуммировать три параметра: глубину установки, толщину прикрепляемого элемента и длину выступающего конца шпильки, на который будет накручиваться крепежная гайка с шайбой.

Диаметр и глубина отверстия

Диаметр отверстия должен быть равен диаметру клинового анкера. Глубина отверстия и глубина анкеровки – два разных параметра. Глубина анкеровки – это минимальная глубина погружения шпильки ниже поверхности бетона, при которой достигаются минимальные значения нагрузок. Производители обычно указывают эту величину в характеристиках крепежных изделий. Более глубокое погружение возможно, но оно существенно не повлияет на допустимые нагрузки. Длина отверстия должна быть как минимум на 6-12 мм больше глубины заделки крепежа. В этом дополнительном пространстве соберется шлам, образовавшийся в процессе установки.

Параметры монтажа

	М6	М8	М10	М12	М16	М20
Диаметр бура, мм	6	8	10	12	16	20
Длина отверстия, мм	55	65	70	90	110	130
Глубина установки, мм	49	58	62	82	102	121
Диаметр отверстия в детали, мм	7	9	12	12	18	22
Усилие затяжки гайки, Нм	8	15	30	50	100	200

Инструкция по монтажу

1. Отверстие в бетонном основании просверливается буром с твердосплавным наконечником при помощи перфоратора или ударной дрели.
2. Перед установкой дюбеля важно тщательно прочистить отверстие от бурильной крошки, используя сначала металлический ершик, а затем продувочный насос.
3. Навинтите гайку на резьбовой конец шпильки, подложив под нее шайбу. Совместите верх гайки с торцом шпильки. Это делается для того, чтобы защитить начало резьбы от повреждения молотком.
4. Вставьте крепеж через отверстие в прикрепляемой детали (сквозной монтаж) или непосредственно в материал (предварительный монтаж) и вбейте его ударами молотка.
5. Завинчивайте гайку сначала от руки, пока шайба не будет плотно прилегать к поверхности, а затем затяните ключом, сделав 3-5 оборотов.

Назначение

Клиновые анкера широко используются в капитальном строительстве и при домашнем ремонте. В них возникает необходимость, когда нужно закрепить на поверхности стен, пола и потолка тяжелые предметы, брус, металлические конструкции, оборудование, инженерные коммуникации, навесные консоли, колонны, кронштейны, ограждения и перила.

Полезные советы 30.05.2019 10:42:16

krepcom.ru

Таблицы расчета анкерного болта на выдергивание из бетона

Coming Soon Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

Результаты Голосовать

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

Однозначно квартира! Комфорт, уют и тепло, вокруг люди и инфраструктура 813 ( 7.62 % )

Только частный дом! Вокруг тишина, покой, много места и мало людей! 4859 ( 45.52 % )

Зачем выбирать что-то одно? В городе квартира, а за городом — частный дом. 4538 ( 42.51 % )

Я — свободный Гражданин Планеты Земля! Мне не нужна рукотворная клетка! 464 ( 4.35 % )

Назад

pobetony.ru

Таблицы моментов затяжки болтов динамометрическим ключом

Момент затяжки – это усилие, которое прикладывается к резьбовому соединению при его завинчивании. Если закрутить крепеж с меньшим усилием, чем это необходимо, то, под воздействием вибраций, резьбовое соединение может раскрутиться, не обеспечивая нужную герметичность между скрепляемыми деталями, что может привести к тяжелым последствиям. Наоборот, если приложить к метизу большее усилие, чем требуется, произойдет разрушение резьбового соединения или скрепляемых деталей, например, может произойти срыв резьбы или появление трещин в деталях.

Для каждого размера и класса прочности резьбового соединения указаны определенные моменты затяжки. Все значения занесены в специальную таблицу усилий для затяжки динамометрическим ключом. Обычно, класс прочности болта указывается на его головке.

Классы прочности для метрических болтов

Класс прочности указывается цифрами на головке.

Классы прочности для дюймовых болтов

Информация о прочности выполнена в виде насечек на головке.

Таблица усилий затяжки метрических болтов

Усилие указано в Ньютон-метрах.

Таблица усилий затяжки дюймовых болтов

SAE класс болтов	1 или 2			5			6 или 7			8
Размер	Усилие			Усилие			Усилие			Усилие
(дюймы)-(резьба) 1/4 — 20       — 28	Ft-Lb 5 6	Кг/м 0.6915 0.8298	Н/м 6.7791 8.1349	Ft-Lb 8 10	Кг/м 1.1064 1.3830	Н/м 10.8465 13.5582	Ft-Lb 10	Кг/м 1.3630	Н/м 13.5582	Ft-Lb 12 14	Кг/м 1.6596 1.9362	Н/м 16.2698 18.9815
5/16 — 18       -24	11 13	1.5213 1.7979	14.9140 17.6256	17 19	2.3511 2.6277	23.0489 25.7605	19	2.6277	25.7605	24 27	3.3192 3.7341	32.5396 36.6071
3/8 — 16       — 24	18 20	2.4894 2.7660	24.4047 27.1164	31 35	4.2873 4.8405	42.0304 47.4536	34	4.7022	46.0978	44 49	6.0852 6.7767	59.6560 66.4351
7/16 — 14       — 20	28 30	3.8132 4.1490	37.9629 40.6745	49 55	6.7767 7.6065	66.4351 74.5700	55	7.6065	74.5700	70 78	9.6810 10.7874	94.9073 105.7538
1/2 — 13       — 20	39 41	5.3937 5.6703	52.8769 55.5885	75 85	10.3785 11.7555	101.6863 115.2445	85	11.7555	115.2445	105 120	14.5215 16.5860	142.3609 162.6960
9/16 — 12       — 18	51 55	7.0533 7.6065	69.1467 74.5700	110 120	15.2130 16.5960	149.1380 162.6960	120	16.5960	162.6960	155 170	21.4365 23.5110	210.1490 230.4860
5/8 — 11       — 18	83 95	11.4789 13.1386	112.5329 128.8027	150 170	20.7450 23.5110	203.3700 230.4860	167

www.aist-tools.ru