Как правильно сделать расчет анкерного болта
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.
Таблица для расчета клинового анкера, где учитывается толщина прикрепляемого элемента и необходимая глубина анкеровки, при которой крепёж будет выдерживать соответствующую вырывающую силу приведена ниже статьи.
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 расчётной нагрузки на анкер (вырывание/срез).
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.
Таблица для расчета клинового анкера
|
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 |
