Как механизм расширения молотковых анкеров создает запирающую силу в основном материале

I. Конструктивные основы и принципы работы молотковых анкеров

В качестве обычного механического якоря молотковые якоря широко используются в строительстве и машиностроении. Их основная ценность заключается в быстром и надежном закреплении таких материалов, как бетон, каменная кладка или блочная кладка, с помощью простого удара молотком. Понимание механизма их расширения является ключом к освоению их несущей способности и правильной установки.

Основная конструкция анкера-молота обычно состоит из трех основных компонентов:

Тело анкера: обычно представляет собой цилиндрическую металлическую трубку или гильзу с расширительной секцией (или секцией с прорезями) снаружи. Это основной компонент, создающий трение и давление на подложку.

Приводной штифт: твердый металлический штифт или гвоздь, который непосредственно передает ударную силу. Его диаметр немного больше внутреннего диаметра корпуса якоря.

Головка: открытая часть анкера, которая фиксирует закрепляемый объект (например, зажим, кронштейн и т. д.).

Сила фиксации анкера обусловлена ​​не просто адгезией или химической реакцией, а чисто механическим действием. Механизм представляет собой механизм расширения с принудительным смещением. Заклинивание стержня шипа выталкивает корпус анкера наружу, создавая сильную радиальную сжимающую силу или запирающую силу на стенке предварительно просверленного отверстия.

II. Шиповый привод: источник радиальной сжимающей силы

Механизм расширения начинается с забивания стержня шипа. Когда установщик ударяет молотком по головке вала шипа, кинетическая энергия преобразуется в значительное осевое усилие. Из-за диаметра стержня шипа и конструкции наконечника он вдавливается в расширительную секцию внутри корпуса анкера.

Ключом к этому процессу является эффект клина:

Коническая тяга: стержень шипа обычно имеет плоскую или скошенную головку. Когда он входит в тело якоря, его объем занимает пространство внутри тела якоря.

Деформация материала. Расширенная секция корпуса анкера обычно имеет вырезы или прорези (обычно два или четыре) для придания определенной степени эластичности и пластичности.

Принудительное расширение: продолжающееся заклинивание стержня шипа заставляет корпус анкера расширяться радиально (перпендикулярно оси анкера) вдоль его пазов.

Это радиальное расширение напрямую устраняет зазор между внешней стенкой анкера и стенкой отверстия в основном материале, превращая его в непрерывное сжатие.

III. Трение и внутреннее напряжение: создание и стабильность запирающей силы

Когда корпус анкера расширяется под действием стержня болта и прижимается к стенке отверстия в основном материале, официально создается запирающая сила. Эта запирающая сила проявляется двумя основными способами:

Высокое сопротивление трению:

Сжатие: Огромное радиальное давление, оказываемое секцией расширения на стенку отверстия, в соответствии с законом трения Кулона, создает обратную силу сдвига на границе между телом анкера и стенкой отверстия.

Сопротивление растяжению: когда анкер подвергается растягивающей нагрузке, именно это трение препятствует стремлению корпуса анкера вырваться из отверстия, обеспечивая его основную прочность на растяжение.

Внутреннее напряжение подложки:

Концентрация локализованного напряжения. Расширение анкера вызывает чрезвычайно высокие локализованные сжимающие и окружные растягивающие напряжения в окружающем бетоне или каменной кладке.

Надежность крепления: это внутреннее напряжение гарантирует, что анкер и основной материал образуют плотное, неразрывное целое. Анкерная система выйдет из строя только тогда, когда нагрузка превысит собственную прочность основного материала на сдвиг или растяжение (что приведет к коническому разрушению бетона).

IV. Эффективная глубина внедрения и гарантия производительности

Механизм расширения анкера-молота должен полностью функционировать в пределах эффективной глубины установки. Эффективная глубина установки напрямую определяет площадь и объем контакта, создающие запирающую силу.

Недостаточная глубина установки: если анкер не достигает минимальной глубины установки, указанной производителем, расширительная секция может не полностью проникнуть в эффективный несущий слой основного материала, или площадь радиального распределения давления может быть слишком маленькой, что приведет к значительному снижению прочности на выдергивание.

Чрезмерное ударение: несмотря на то, что чрезмерные удары предназначены для обеспечения достаточного расширения, чрезмерные удары могут привести к слишком быстрому проникновению стержня анкера, что приведет к чрезмерной пластической деформации тела анкера и даже к повреждению отверстия в основном материале, что, в свою очередь, ослабит запирающую силу.