Анкерный болт – как работает. Разновидности и размеры

Болты анкерного типа относят к наиболее эффективным методам строительного крепежа. Это простое, универсальное решение, которое используют для монтажа массивных и крупногабаритных элементов как в промышленном, так и в бытовом строительстве.

Оригинальная конструкция и многообразие разновидностей позволяют применять его максимально широко, добиваясь неизменно качественного результата независимо от сложности задач.

Как работает анкерный болт, чем один отличается от другого и как правильно рассчитать нагрузку расскажет эта статья.

Распорный анкер

Классический распорный анкерный болт — это шпилька с резьбой, нижний конец которой имеет конусообразную форму, распорная прорезная втулка и прижимная (фланцевая) гайка. Зная устройство, понять, как работает распорный анкер несложно:

• в несущем основании сверлится отверстие с диаметром, равным или чуть большим чем поперечный размер гильзы;
• крепеж до упора вставляется в очищенное от пыли установочное гнездо;
• при закручивании гайки конусный конец шпильки входит во втулку и раскрывает ее по пропилам, увеличивая сцепление с несущей конструкцией.

Маркировка по ГОСТу стандартно содержит три главных размера:

1. наружный диаметр гильзы (цанги) — он необходим, чтобы точно подобрать бур для сверления посадочного гнезда;
2. диаметр шпильки, стержня или болта — по нему можно определить несущие (прочностные) характеристики крепежа;
3. длину метиза в стартовой конфигурации — необходима, чтобы рассчитать допустимую нагрузку с учетом характеристик основания.

Общий же принцип подбора крепежа независимо от типа звучит так: чем массивнее закрепляемый или навешиваемый элемент, тем толще и длиннее должен быть болт или стержень.

Разновидности распорного анкера

Любой из представленных в обзоре метизов, за исключением рамного, подразумевающего потайной монтаж, может иметь несколько вариантов наружной части. Чаще всего в строительном и промышленном монтаже используют следующие формы:

• гайка — самый распространенный, универсальный тип, используется для крепления деталей и узлов методом прижима (через шайбу);
• кольцо — активно применяется при возведении строительных лесов, устройстве гибких растяжек, в электромонтажных работах и промышленном альпинизме;
• крюк (полукольцо) — решает те же задачи, что и кольцо, отличается меньшей надежностью в удержании навесного оборудования, но облегчает его демонтаж:
• костыль (прямой крюк) — сфера применения аналогична кольцу — такелажные работы, монтаж съемных подвесных конструкций, нередко используется для навешивания радиаторов отопления.

Все модели имеют общий размерный ряд, производятся по одной технологии, из одинаковой стали, с идентичным антикоррозионным покрытием.

Двухраспорный анкер

Принципиально ничем не отличается от стандартного распорного крепежа, за исключением количества втулок, здесь их две. Такие метизы специально разработаны, чтобы увеличить допустимую массу навесных конструкций без изменений в технике анкеровки.

• Усиленный крепеж длиннее, значит, имеет большую площадь сцепления с основанием. Кроме того, его конструкция обеспечивает две точки расклинивания, а не одну.

Работает двухраспорный анкер так: по мере закручивания длина шпильки сокращается, гильзы под давлением сминаются и меняют форму, увеличивая пятно контакта с основанием и, как следствие, прочность соединения.

Пример расчета анкера

На крепеж действуют два типа нагрузки: статическая — масса удерживаемой детали, и динамическая — импульсная и разнонаправленная — вибрация, удары, давление. Главное правило при расчете:

• любая предполагаемая нагрузка на крепление не должна превышать 25% от расчетной.

Анкер, mm		M6,5	M8	M10	M12	M14	M16	M20
Бетон В20	Усилие на вырыв, kH	0, 7	1,4	2,1	2,8	3,1	4,2	5,6
	Усилие на срез, kH	1,1	2,5	4,5	7,3	8	8,8	10,5
Кирпич M150	Усилие на вырыв, kH	0,4	0,5	0,6	0,8	0,85	0,9	—
	Усилие на срез, kH	0,65	1	1,2	1,6	1,7	1,8	—

Характеристики анкерного болта

Поясним на примере. Нужно установить бойлер. Заполненный водой, он весит 90 кг. Следовательно, анкерные болты должны выдерживать нагрузку, равную четырем массам водонагревателя.

• Формула для расчета: Р = m (масса, кг) × 4 (правило 25%) × g (ускорение свободного падения = 9,80 м/с²).

Результат: 90 кг × 4 × 9,8 м/с² = 3,5 kH (килоньютон). Если основание не внушает доверия, к полученному результату нужно применить коэффициент. Например, если на бетонной стене заметны небольшие трещины, полученную ранее нагрузку умножаем на 0,6. Найденное значение — 2,12 kH — это предел, который допускается для несущей поверхности с повреждениями.

Химический анкер

Способ монтажа, альтернативный традиционному. Роль фиксатора болта, шпильки или арматурного стержня здесь выполняет не втулка, а многокомпонентный, быстрозастывающий состав. Этот тип еще называют жидкими или инжекционной массой.

Несмотря на относительно недавнее появление на рынке, популярность данной технологии огромна. Причины очевидны — элементарный монтаж, уверенная прочность крепления в хрупких, пористых и пустотелых основаниях, высокая стойкость к вибрационным и динамическим нагрузкам.

• Обратите внимание: прочность соединения жидким анкером в 2-3 раза выше, чем у механических аналогов.

С учетом того, как работает химический анкер, область его применения фактически не ограничена. Крепеж активно востребован в любой локации, где ведутся строительные или ремонтные работы. В частности:

• армирование, крепление ответственных бетонных конструкций (мостов, фундаментов, колонн, лестничных пролетов, межэтажных перекрытий);
• все этапы жилого и промышленного строительства (кровельные, внутренние, фасадные работы, нулевой цикл);
• установка сервисного, коммунального оборудования (наружные блоки сплит-систем, спутниковые тарелки, осветительные, сантехнические приборы).

Технология монтажа и эксплуатационные параметры синтетического состава делают химические анкеры незаменимыми в условиях повышенной влажности, в местах со строгими требованиями к безопасности электроизоляции.

Как работает химический анкер

Использовать жидкий анкер просто. В основании (стена, пол, потолок) готовится отверстие, диаметр которого на 2-4 мм превышает размер болта. Очищенную от мусора полость заполняют клеевым составом и аккуратно располагают в нем крепеж.

Анкер	Отверстие (диаметр, mm)	Глубина заделки (mm)	Расход состава (ml)
M8	10	80	4,3
M10	12	90	6,8
M12	14	110	11,3
M16	18	125	21,4
M20	24	170	52
M24	28	210	82,3
M30	35	280	180

Объем жидкой массы при заделке отверстия

• Обратите внимание: затвердевание инжекционной массы происходит не мгновенно, поэтому положение, вставленного в нее стержня, можно некоторое время регулировать относительно вертикальной и горизонтальной оси.

Проникая в пустоты и повторяя структуру материала, вещество создает монолитное соединение, прочно связывая металлический стержень с несущей конструкцией. Отсутствие ударных нагрузок при установке и увеличенная площадь сцепления с материалом, делают жидкий крепеж безусловным лидером при проведении анкеровки в хрупких, пустотелых основаниях.

Состав жидкого анкера

У разных производителей набор и пропорции компонентов инжекционной массы могут незначительно отличаться. Однако базовый состав чаще всего остается неизменным — смола, отвердитель, наполнитель.

• Период застывания клеящего вещества может составлять от нескольких часов до суток.

Выбор химического анкера зависит от будущих условий эксплуатации — механических нагрузок, прочности основания, климата.

Типы химических анкеров

Существует две разновидности: в ампулах и картриджах (инъекционные). Их главное отличие — возможность повторного использования. Если ампульный — это одноразовое решение для единственного крепления, то состав в картриджах позволяет вести последовательный монтаж десятков анкеров без манипуляций с заменой емкости.

• Заявленный срок службы сертифицированного химического анкера — около 50 лет.

Крепеж в ампулах наиболее эффективен при работе с плотными материалами, тогда как инжекционная масса с возможностью дозированного заполнения, оптимальна для крепления элементов в пористых и пустотелых основаниях.

Клиновой анкер

Востребованной моделью механического крепежа является клиновой анкер — резьбовая шпилька, хвостовик которой имеет конусообразную форму.

Особенности конструкции — короткий отрезок сцепления с основанием, не позволяют применять ее к неоднородным, пористым структурам. Область использования этого метиза — монолитный бетон.

• Клиновой анкер имеет унифицированную маркировку — WAM, дополненную цифровым кодом, описывающим типоразмер изделия.

По ГОСТу его минимальная длина начинается от 40 мм, увеличиваясь с шагом в 5 мм.

Анкер	M6	M8	M10	M12	M16	M20
Глубина отверстия (mm)	55	65	70	90	110	130
Глубина установки (mm)	49	58	62	82	102	121
Отверстие в детали (mm)	7	9	12	14	18	22
Момент затяжки (Hm)	8	15	30	50	100	200
Расстояние между точками min (mm)	50	55	60	70	90	110
Расстояние до края min (mm)	45	50	55	60	70	130

Установочные характеристики клиновых анкеров

Также метизы данного типа иногда условно разделяют на группы, где: d (диаметр) меньше 8 мм — малые, d 8-12 мм — средние, d 12-30 мм — большие.

Конструкция

Стандартный клиновой анкер состоит из следующих элементов:

• металлическая шпилька;
• независимая распорная втулка;
• гайка с прижимной шайбой или гайка с юбкой (фланцевая).

Основным материалом в производстве является сталь, марка и способ защиты которой подбираются в зависимости от параметров эксплуатации крепления.

• Изделия из стали с цинковым покрытием подойдут для внешнего и внутреннего монтажа в условиях отсутствующей или умеренной влажности.
• Нержавеющая сталь марок A2-A4 используется в местах с постоянно высокой влажностью (конструкции, погруженные в воду) и агрессивной среде.

Стоимость анкеров из нержавеющей стали выше аналогов, поэтому их использование должно быть продуманным и рациональным.

Как работает клиновой анкер

Понять, как работает клиновой анкер несложно. Изделие плотно вставляется в гнездо и забивается до упора молотком. После этого, на свободный наружный конец шпильки крепится монтируемый элемент и прижимается шайбой с гайкой.

В момент закручивания гайки происходит вытягивание шпильки с одновременным раскрытием втулки, которая меняя форму и увеличиваясь в диаметре, создает  необходимую прочность сцепления метизов с основанием.

Анкер-клин

Не то же самое, что клиновой анкер! Имея более простую форму и принцип действия широко применяется для быстрого крепежа периферийных систем небольшого веса — кабельных трасс, вентиляционных каналов, подвесных потолков.

• Иногда используется при установке оконных и дверных коробок.

Главное преимущество гвоздевого анкер-клина — скорость и низкая трудоемкость монтажа. В условиях масштабных строительных или ремонтных работ, когда количество точек крепления превышает сотни или тысячи — это ключевые параметры.

• Область применения — бетон (марки от С20/25 до С50/60, С12/15).

Крепеж имеет ограниченный диапазон размеров. На российском рынке встречаются только два варианта — 6 × 40 и 6 × 65 мм, где первая цифра — диаметр, вторая — длина.

• Чаще всего этот тип встречается на потолках, так как его конструкция позволяет исключить тяжелое, монотонное закручивание прижимной гайки над головой, сократив процесс монтажа до нескольких ударов молотком.

По той же причине — удары при установке, сфера применения анкер-клина ограничена исключительно твердыми, плотными монолитами — бетоном, силикатным кирпичом. Точечная импульсная нагрузка при монтаже разрушает пористую структуру ракушки и газобетона, лишая крепеж проектной прочности.

Конструкция и принцип действия

Гвоздевой анкер-клин — это всего две детали: стержень с круглым сечением и распорный элемент. В витринном состоянии наружный конец клина проходит через отверстие в стопорной шляпке, второй — расположен заподлицо относительно стержня.

Размеры	Max, толщина детали, mm	Диаметр гнезда, mm	Min, заглубления, mm	Min, глубина сверления, mm	Min, вырывающая нагрузка, mm	Вес шт. (g)
6 × 40	5	6	15	45	3,6	10,6
6 × 65	8	6	15	65	5	15,5

Характеристики анкер-клина

В детали, которую планируется закрепить, а затем в несущем основании сверлят отверстие, куда вставляют анкер. Прижав головку к детали, ударами молотка клин забивают, добиваясь полного погружения его внешней части. Двигаясь вперед, клин выходит за границы проточки в стержне, увеличивая силу сцепления крепежа с основанием.

• Диаметр анкера в точке расклинивания увеличивается на 5-7 мм, надежно фиксируя его в бетоне.

Демонтаж крепления для повторного использования исключен. Оптимальный способ разборки соединения — обрезка шляпки анкер-клина «болгаркой».

Забивной анкер

Быстрый монтаж с возможностью многократного крепления на стену грузов среднего и большего веса обеспечивают забивные анкеры. Приоритетная область их применения — разнообразные подвесные системы. Основание для установки — полнотелый кирпич, нерастянутые зоны бетона, натуральный камень.

Большинство моделей на рынке изготовлены из прочной конструкционной стали и имеют защитное анодированное цинковое или латунное покрытие, которое надежно защищает их от коррозии.

Забивные анкеры. полностью сделанные из латуни, отличаются пластичностью и коррозионной стойкостью. Это делает их монтаж более удобным и увеличивает срок эксплуатации, но несколько снижает прочностные параметры, в сравнении с крепежом из стали.

Конструкция

В производстве забивных анкеров не используется сварка и пайка, это увеличивает прочность крепления. Состоит он из двух элементов: разрезной пружинящей втулки (цанги) и распорного элемента — клина.

• Внутренняя сторона втулки имеет метрическую резьбу для вкручивания болтов и шпилек.

На отдельных моделях можно встретить насечку с внешней стороны втулки и клина. Она служит для лучшего сцепления крепежа с основанием и элементов набора между собой.

Как работает забивной анкер

В месте предполагаемого крепления бурится отверстие, точно повторяющее диаметр и длину наружной гильзы.

• Малая глубина сверления и простой монтаж, не требующий оборудования и чрезмерных усилий, упрощают установку в труднодоступных местах, например, на потолке.

Как правильно работать с анкерами этого типа? В очищенное от пыли и бетонной крошки отверстие при помощи молотка заподлицо с поверхностью вбивается разрезная втулка. Затем, используя керн либо специальное приспособление для запрессовки — оправку (она исключает повреждение внутренней резьбы), клин забивают до упора, распирая лепестки и фиксируя втулку.

Заключительный этап — вкручивание болта или шпильки, которые крепят подвесной элемент. Для относительно хрупких или непроверенных оснований есть смысл контролировать момент затяжки, используя динамометрический ключ.

Анкер рамный

Надежный и недорогой рамный анкер можно встретить на любом строительном объекте. Разработанный, как основное средство фиксации дверных и оконных коробок, он, тем не менее применяется гораздо шире.

• Вертикальная нагрузка на рамный анкер не должна превышать 30 кг.

Диапазон рабочих областей и без того универсального крепежа, значительно увеличивает вариативность конфигураций.

Тип	Втулка (диаметр, мм)	Шпилька (длина, мм)	Максимальная ширина груза (мм)	Отверстие (диаметр, мм)
8x72	8	72	42	8
8x92	8	92	62	8
8x112	8	112	82	8
8x132	8	132	102	8
8x152	8	152	122	8
8x182	8	182	152	8
8x202	8	202	172	8
10х72	10	72	42	10
10х92	10	92	62	10
10х112	10	112	82	10
10х132	10	132	102	10
10х152	10	152	122	10
10х182	10	182	152	10

Размеры рамных анкеров

Если применение стандартного метиза ограничено плотностью основания (это общее требование для всего анкерного крепежа), то модели, имеющие две распорные зоны позволяют применять его к материалам с низкой плотностью — пустотный кирпич или газобетон.

Конструкция и особенности монтажа

Принципиальное устройство рамного анкера повторяет основные инженерные решения крепежа данного типа. Это гильза с пропилом, в которую помещен винт с резьбой для посадки распорного элемента.

• Шляпка рамного винта всегда имеет форму усеченного конуса со шлицами. Это усиливает контроль крутящего момента при заворачивании винта и обеспечивает потайной монтаж.

Рамный анкер предполагает только сквозную установку. Другими словами: деталь закрепляется в процессе, навесить ее после того, как крепежный элемент будет зафиксирован в основании, невозможно.

Выбор анкера

Независимо от того, какой крепеж вы собираетесь использовать, он должен быть прочно зафиксирован в основании и надежно удерживать прикрепленный элемент. При этом внешние условия, влияющие на то, как работает анкер, различны. Вот примеры типового использования:

• вертикальный монтаж металлического уголка или деревянной рейки на бетонный монолит, силикатный кирпич или газобетон;
• установка климатического или теплотехнического оборудования на стену, сооруженную из сэндвич-панелей;
• разводка электрических или цифровых кабелей под водой, где места креплений будут испытывать не только постоянное воздействие влаги, но также динамические нагрузки — вырывание или скручивание.

В любой из описанных ситуаций следует подбирать тип анкера с учетом параметров несущего основания и предполагаемых нагрузок.

Длина анкера и вес детали

Наиболее частая причина разрушения при анкеровке — недостаточная плотность материала основания, из-за чего анкер может быть вырван вместе с частью несущей стены.

• Длина анкерного болта требует внимания, ведь чем больше погруженная в основание часть, тем мощнее рычаг, прочнее соединение и меньше нагрузка на единицу площади втулки.

Однако важна и конфигурация навесного элемента. К примеру, с учетом того, как работает анкер-клин, можно предположить, что если в основании окажется только треть его длины, оставшаяся часть будет способна выдерживать нагрузку габаритного, но относительно легкого груза — дерева или газобетона. Это поле для химических анкеров.

В то же время конструкция стандартного распорного крепежа не предполагает настолько свободной длины, даже для небольшого веса. Выпуск здесь ограничен, поэтому позволяет закрепить на стене, к примеру, металлический лист толщиной до 5 мм, что является предельно допустимой нагрузкой из-за большого веса.

Материал

Вторая причина, ведущая к неприятностям с крепежом, а именно к его деформации — некачественный материал.

• Важно: при заведомо высоких нагрузках или в местах ведения ответственного строительства, следует особенно критично относиться к качеству крепежа — материалам и исполнению.

Опытные строители в таких случаях без раздумий выбирают проверенные марки и модели. Конечно, существует масса локаций и конструкций, где можно обойтись недорогим крепежом от ноунейм производителя.

Однако, если работы ведутся для себя или требования к прочности креплений указаны в договоре, экономить на анкерах — не самая лучшая идея.

Правильно подбирайте толщину

Третье по частоте происшествие — вырывание (выпадение) болта из гнезда при многократных динамических нагрузках. Прежде всего это касается рамных моделей, диаметра которых оказывается недостаточно, для прочного соединения с основанием.

Зная, как работает рамный анкер и какие нагрузки в конкретном случае на него действуют, стоит крайне аккуратно подойти к выбору его диаметра и длины, а также учесть характеристики основания.