Насколько глубоко клиновой анкер должен входить в бетон? Объяснение минимального внедрения

Клиновой анкер диаметром 1/2 дюйма с резьбой всего 2 дюйма, находящейся внутри плиты толщиной 4 дюйма, выдержит ручное испытание, но все равно не пройдет первую проверку крутящего момента. Сопротивление выдергиванию, величина сдвига, устойчивость к вибрации и долговременная ползучесть - все это сводится к одному числу: насколько глубоко расширительный зажим находится под поверхностью бетона.

Короткий ответ: клиновой анкер должен достигать минимальной глубины установки, примерно в 4,5–7 раз превышающей его номинальный диаметр, указанный производителем анкера. Для наиболее распространенных размеров это составляет от 1-1/8 дюйма до 1-3/4 дюйма для анкера 1/4 дюйма, от 1-11/16 дюйма до 2-5/8 дюйма для анкера 3/8 дюйма, от 2-1/4 дюйма до 3-1/2 дюйма для анкера 1/2 дюйма и от 4-1/2 дюйма до 7 дюймов для анкера 1 дюйм. Просверленное отверстие должно быть как минимум на 1/2 дюйма глубже, чем заглубление, чтобы анкер никогда не достиг дна, пока не сядет полностью.

Это технический ответ. Практический ответ сложнее, потому что глубина заделки зависит от толщины плиты, расстояния до края, очистки отверстия, прочности бетона на сжатие и крутящего момента, который вы фактически прикладываете в конце. Каждый из них описан ниже с указанием номеров, которые нужны инженеру на объекте или отделу закупок перед принятием заказа.

Краткий справочник: Минимальная заглубление по диаметру анкера

На рынке доминируют два ориентира. Значение 4,5 × диаметр — это более компактный опубликованный минимум, который можно найти во многих технических каталогах для бетона стандартной массы. Показатель 7 × диаметр является консервативным эталоном, который отодвигает вид разрушения от выдергивания бетонного конуса в сторону текучести стали, что предпочитает большинство структурных спецификаций. Если в проекте есть штампованный чертеж, то рисунок выигрывает. Там, где этого не происходит, выигрывает распечатанная таблица производителя.

Рядом со столом находится полезная проверка работоспособности: отверстие всегда глубже, чем заделка, а заделка всегда считается только от бетонной поверхности до верха расширительного зажима — никогда от верха анкера и никогда не включая крепежную пластину, шайбу или гайку.

Почему глубина внедрения контролирует почти все

Клиновой анкер удерживается за счет передачи нагрузки на бетон через усеченный конус. При затягивании гайки клин внизу шпильки втягивается в распорный зажим, зажим расширяется и прижимается к стенке просверленного отверстия. Нагрузка перемещается вниз по стойке, в зажим, наружу в бетон, а затем распространяется радиально через этот конус.

Конус становится шире по мере углубления якоря.

Объем бетона, сопротивляющегося выдергиванию, увеличивается по мере заделки. Якорь диаметром 1/2 дюйма, установленный на расстоянии 2–1/4 дюйма, мобилизует неглубокий узкий конус. Тот же анкер, установленный на расстоянии 3-1/2 дюйма, мобилизует более глубокий конус со значительно большей площадью поверхности, поэтому нагрузка на бетон в любой точке снижается. В этом вся причина того, что более глубокая установка прочнее — меняется не сталь, а количество бетона, выполняющего работу.

Режим отказа – настоящая цель

Выдергивание бетонного конуса – хрупкое разрушение. Он дает мало предупреждений, может распространяться на соседние якоря, а в ряду якорей может каскадироваться. Податливость стали пластична. Растягивает, предупреждает, внезапно связь не обрывает. Увеличение заделки является одним из немногих рычагов, которые смещают баланс от первого вида отказа ко второму, поэтому спецификации, учитывающие сейсмическое или усталостное поведение, редко принимают абсолютное минимальное опубликованное значение.

Как рассчитать глубину отверстия для своей работы

Расчет короткий, но на удивление часто он выполняется в неправильном порядке. Сначала глубина, затем длина анкера, а не наоборот.

1. Установите требования к внедрению. Прочтите таблицу производителя, чтобы узнать конкретный диаметр и конкретный основной материал. Добавьте спецификацию проекта, если она более строгая.
2. Добавьте 1/2 дюйма зазора. Это буфер, который предотвращает опускание анкера на буровую пыль или неровное дно скважины.
3. Проверьте толщину плиты. Материал основания должен быть достаточно толстым, чтобы вместить всю заделку, не прорываясь. Как правило, ищите плиту, толщина которой как минимум в 1,5 раза превышает толщину закладки, и сверяйте ее с опубликованной минимальной толщиной основания.
4. Определите длину якоря. Возьмите закладную, добавьте толщину фиксируемого приспособления, добавьте шайбу, добавьте гайку и добавьте от трех до пяти открытых резьб для регулировки.
5. Убедитесь, что сверло точно соответствует диаметру анкера. Для клинового анкера диаметром 1/2 дюйма требуется сверло диаметром 1/2 дюйма, а не изношенное, которое сместилось до 17/32 дюйма.

Распространенной ловушкой является заказ якоря только по его общей длине. Клиновой анкер размером 1/2 дюйма × 4 дюйма нельзя автоматически использовать в плите толщиной 4 дюйма. Если толщина приспособления составляет 1 дюйм, а толщина закладной составляет 2-1/4 дюйма, арифметика дает 3-1/4 дюйма плюс шайба и гайка, которые уже затянуты. Умножьте те же числа на закладную 3-1/2 дюйма, и анкер диаметром 4 дюйма окажется явно слишком коротким.

Слишком мелкий, правильный и слишком большой: чего вам стоит каждый из них

Ошибки бурения делятся на три категории, и они не несут одинакового риска. Быть слишком поверхностным – это настоящий недостаток. Нахождение глубже, чем необходимо, обычно безвредно. На минимальном уровне, без возможности изменения сайта, начинается большинство споров о качестве.

На месте бытует стойкое убеждение, что если яма будет глубже якоря, то якорь каким-то образом соскользнет вниз и потеряет сцепление. Это не так. Распорный зажим фиксируется в стенке отверстия при приложении крутящего момента. Единственная реальная проблема, связанная с слишком глубоким отверстием, — это корпус сквозного сверла, где открыта дальняя сторона плиты.

Толщина базового материала: ограничение, которое уничтожает все больше проектов

Большинство проблем с глубиной – это вовсе не проблемы сверления, а проблемы с толщиной плиты. Клиновой анкер диаметром 5/8 дюйма при консервативной заделке толщиной 4–3/8 дюйма просто не существует внутри плиты толщиной 4 дюйма. Никакая техника не исправит этого; спецификация должна измениться.

Работайте в обратном направлении от плиты

Возьмите имеющуюся толщину плиты, вычтите необходимую минимальную толщину основного материала и посмотрите, что останется. Если для плиты толщиной 4 дюйма опубликованная минимальная толщина основания составляет 4–3/4 дюйма для данного анкера, этот анкер не соответствует требованиям — независимо от того, что указано в таблице заделки. Варианты в этой ситуации включают уменьшение диаметра анкера, переход на анкер с меньшей глубиной заделки, добавление детали сквозного болта или использование заливочного решения.

Следите за тонким слоем начинки.

Композитные настилы, приподнятые плиты с верхней плитой и отремонтированные полы часто имеют тонкий, более прочный слой износа поверх более слабого структурного слоя. Зажим находится в структурном слое, а не в верхнем слое. Если толщина покрытия составляет 1 дюйм, а эффективная заделка начинается под ним, числа в каталоге больше не применимы напрямую. Выемка контрольного отверстия и измерение слой за слоем стоят пятнадцати минут.

Расстояние до края и расстояние: закладка работает только в том случае, если конус подходит

Глубокая заделка в середине плиты ничего не стоит, если анкер находится на расстоянии 3 дюймов от свободного края. Конус должен развиваться внутри бетона. Если он пересекает ребро, поверхность разрушения усекается, а способность выдергивания падает — иногда более чем наполовину.

Типичные опубликованные минимальные значения составляют примерно в 1,5 раза больше заглубления для краевого расстояния и примерно в 2–3 раза больше заглубления для расстояния между центрами, хотя значения сильно различаются между семействами анкеров, а также между предположениями о наличии трещин и отсутствии трещин в бетоне. Чем глубже заглубление, тем больше становятся эти минимумы — вот почему установка более глубокого анкера для увеличения пропускной способности может иметь неприятные последствия для узкого столба или короткой подоконной плиты.

Для более детального рассмотрения того, как эти два параметра взаимодействуют с путем нагрузки, можно обратиться к обсуждению как расстояние и расстояние до края влияют на эффективность клинового анкера более подробно рассматриваются коэффициенты сокращения.

Прочность бетона, состояние долота и очистка отверстия

Три переменные незаметно разрушают то укоренение, которое, как вы думали, у вас есть.

Прочность основания на сжатие

Опубликованные анкерные таблицы обычно написаны для определенной прочности на сжатие, обычно в диапазоне от 3000 до 4000 фунтов на квадратный дюйм для бетона стандартной массы. Ниже этого значения опубликованные мощности больше не применяются. Для плиты с давлением 2000 фунтов на квадратный дюйм не существует надежной регулировки, кроме уменьшения нагрузки или замены анкера; добавление встроенной глубины помогает, но не восстанавливает значение таблицы.

Состояние долота и диаметр отверстия

Изношенное твердосплавное сверло имеет слишком большой размер. Отверстие слишком большого размера означает, что зажиму придется еще больше расшириться, прежде чем он коснется стены, и в результате контактное давление будет ниже. Перфоратор, работающий только в режиме удара без вращения, или долото, использованное с истекшим сроком службы, образует отверстие, выходящее за пределы допуска как по прямолинейности, так и по диаметру. Измерьте отверстие для пробы штангенциркулем или калибром в первый день установки и продолжайте измерения.

Удаление пыли

Пыль на дне отверстия сокращает эффективную заделку ровно на глубину столба пыли. В скважине диаметром 2–3/4 дюйма с частицами в полдюйма анкер диаметром 1/2 дюйма теряет около 20 процентов предполагаемой глубины заделки. Продуйте отверстие фильтрованным сжатым воздухом, почистите нейлоновой щеткой для отверстий и продуйте еще раз — дважды за полный цикл. При работе над головой или в горизонтальном положении используйте вакуумную насадку.

Значения крутящего момента: шаг, который фактически проверяет закрепление

Torque – это не просто процедура затяжки. Это единственное полевое испытание, которое покажет, правильно ли зажим закреплен на прочном бетоне. Анкер, установленный на нужной глубине в чистой скважине, выдержит крутящий момент. Якорь, расположенный неглубоко, в пыли или в зоне трещин, не будет работать, и гайка либо провернется, либо весь якорь провернется в отверстии.

Используйте калиброванный динамометрический ключ, а не ударный пистолет. Ударные инструменты прикладывают крутящий момент короткими шипами, что может привести к чрезмерному затягиванию шпильки, растрескиванию окружающего бетона или сорванию резьбы до того, как оператор это заметит. Если использование ударного пистолета неизбежно, запустите его на пониженных настройках и завершите обработку вручную.

Распространенные ошибки, которые сводят на нет правильное встраивание

• Сверление отверстия до длины анкера вместо заглубления плюс зазор 1/2 дюйма.
• Установка анкера с уже накрученной гайкой, что предотвращает забивание шпильки на полную глубину.
• Забивайте анкер с силой, а не легкими постукиваниями, пока шайба не коснется крепления.
• Повторное использование отверстия после неудачной настройки. Если стенка отверстия повреждена вращающимся зажимом, отверстие невозможно восстановить; переместить его.
• Чрезмерное затягивание, чтобы «убедиться». Чрезмерный крутящий момент разрушает бетон и снижает производительность, а не увеличивает ее.
• Заполнение кольцевого зазора клеем. Клиновые анкеры представляют собой механические устройства и не предназначены для установки с помощью клея.
• Если оставить анкер незакрепленным на ночь и затянуть его после других работ, это повредит крепление.
• Предполагая, что каждый якорь в пакете ведет себя одинаково. Измерьте глубину установки на первом анкере каждого ряда и после любой замены долота.

Выбор якоря, соответствующего требованиям глубины

Требования к глубине варьируются в зависимости от проекта, поэтому диапазон якорей должен охватывать разброс, а не один размер. Для проектов, где спецификация требует консервативной заделки диаметром 7 ×, обычно достаточно более длинной шпильки того же диаметра — меняется положение зажима, а не рабочий механизм. Для проектов, работающих с плитами небольшой толщины, единственным подходящим вариантом может быть анкер с более короткой закладкой или другой диаметр.

Приложения тоже различаются. Анкер диаметром 1/2 дюйма в опорной плите навесной стены на плите толщиной 6 дюймов имеет совсем другие ограничения, чем анкер диаметром 3/4 дюйма, фиксирующий рельс крана в фундаментном блоке толщиной 12 дюймов. В общих чертах, строительное и промышленное применение метрических клиновых анкеров имеют тенденцию к более глубокому заглублению, поскольку нагрузки и вибрационная среда требуют более конкретного выполнения работы.

Часто задаваемые вопросы

Насколько глубоко клиновой анкер диаметром 3/8 дюйма должен входить в бетон?

В большинстве каталогов указывается минимальная глубина заделки около 1–11/16 дюйма для анкера 3/8 дюйма в бетоне нормальной массы, при этом консервативные спецификации требуют примерно 2–5/8 дюйма. Просверленное отверстие должно быть как минимум на 1/2 дюйма глубже, чем любое применимое значение, поэтому типичная глубина отверстия составляет от 2–3/16 дюйма до 3–1/8 дюйма.

Будет ли проблемой, если я пробурю глубже, чем длина якоря?

Нет, при условии, что отверстие не пробьет дальнюю сторону плиты. Анкер сидит на расширительном зажиме, а не на дне отверстия. Единственный реальный риск, связанный с слишком глубоким отверстием, — это сквозное сверление, при котором анкер может войти под поверхность бетона и полностью потерять контакт.

Могу ли я использовать клиновой анкер диаметром 1/2 дюйма в плите толщиной 4 дюйма?

Только в более узком конце диапазона заделки. Заглубление толщиной 2-1/4 дюйма плюс необходимая толщина основания обычно помещается в плиту толщиной 4 дюйма; консервативная заделка толщиной 3-1/2 дюйма обычно этого не делает. Перед выполнением работ проверьте опубликованную минимальную толщину основного материала для определения точного анкера.

Что произойдет, если отверстие слишком мелкое?

Шпилька опускается до того, как расширительный зажим выйдет из зоны пыли. Крутящий момент не выдерживается, якорь может провернуться в отверстии, а сила выдергивания может значительно упасть. Отверстие необходимо пробурить заново, глубже или оставить и переместить. Укорачивание анкера не является приемлемым решением.

Изменяет ли прочность бетона нужную мне глубину?

Да. Опубликованные анкерные таблицы предполагают определенную прочность на сжатие, обычно от 3000 до 4000 фунтов на квадратный дюйм для бетона стандартной массы. Ниже этого значения заявленная мощность больше не применяется. Увеличение внедрения улучшает ситуацию, но не восстанавливает табличное значение в действительно слабом блоке.

Сколько резьб должно оставаться открытыми после затяжки?

Практическая цель — три-пять полных витков резьбы над гайкой. Менее трех означает, что длина анкера недостаточна для компоновки светильника. Значительно больше означает, что анкер длиннее, чем необходимо, и лишняя нить просто не используется.

Нужно ли чистить отверстие перед установкой анкера?

Всегда. Пыль на дне отверстия снижает эффективность заделки из-за собственной глубины. Подуйте, почистите, подуйте еще раз и повторите. В скважине диаметром 2–3/4 дюйма полдюйма мелочи может снизить эффективность заделки почти на двадцать процентов.

Какой крутящий момент следует приложить к клиновому анкеру диаметром 1/2 дюйма?

Обычно от 40 до 45 фут-фунтов, но точная цифра зависит от производителя, покрытия и марки. Следуйте метке на коробке. Используйте калиброванный динамометрический ключ, а не ударный пистолет, и остановитесь, если анкер начнет проворачиваться или бетон треснет.

Что указать в запросе на покупку

Большинство споров, связанных с глубиной, возникают из-за неполного расследования. Если сообщить поставщику только «клиновые анкеры 1/2 дюйма, 5000 штук», длина анкера, предположение о закладке и покрытие остаются открытыми, и полученный ответ может не соответствовать состоянию площадки.

Отправьте диаметр анкера, необходимую глубину установки или толщину базовой плиты, толщину крепления, материал основания и его предполагаемую прочность на сжатие, доступное расстояние до края и расстояние, воздействие окружающей среды и любые значения крутящего момента, уже записанные в чертеже. При этих входных данных длина привязки следует арифметически, и вопрос глубины отвечает сам собой.

Анкерные шпильки стандартного диаметра производятся на автоматическом оборудовании для холодной штамповки с собственным контролем размеров, а критичный по глубине размер — расстояние от гнезда зажима до вершины конического клина — контролируется в ходе производственного цикла, а не проверяется в конце. Это измерение, которое решает, действительно ли опубликованное значение внедрения достигается в поле.