Клиновой анкер и анкер с втулкой: различия, данные нагрузки и руководство по выбору

Клиновой анкер 3/8 дюйма и анкер с втулкой 3/8 дюйма могут выглядеть на верстаке почти одинаково, но они передают нагрузку на основной материал совершенно по-разному. Клиновой анкер прижимает закаленный расширительный зажим к стенке просверленного отверстия в твердом бетоне. Анкер-гильза расширяет гильзу из мягкого металла наружу, прижимая ее к кирпичу, блоку или бетону. Выберите неправильный вариант, и вы измените режим отказа, допуск отверстия, требования к крутящему моменту и максимальную нагрузку, которую может выдержать соединение.

Короткий ответ таков: используйте клиновой анкер, когда базовый материал представляет собой твердый бетон без трещин, а соединение должно выдерживать структурное или тяжелое растяжение и сдвиг. Используйте гильзовый анкер, если основным материалом является кирпич, пустотелый блок или каменная кладка низкой прочности, а также когда нагрузка умеренная и установка должна быть более щадящей. Все остальное в этой статье объясняет, почему это правило существует, где оно нарушается и как проверить его на реальном проекте.

Как держится клиновой анкер

Клиновой анкер представляет собой резьбовой стержень с конической оправкой внизу и набором пальцев расширительного зажима, обернутых вокруг конуса. Анкер опускают в просверленное отверстие и ударяют молотком до тех пор, пока шайба и гайка не прижмутся к приспособлению. При затягивании гайки анкер тянется вверх, а коническая оправка втягивается в зажим. Зажим расширяется наружу и врезается в бетонную стену по всей длине анкеровки.

Удерживающая сила возникает в результате прямого механического взаимодействия между закаленной сталью и бетоном. Поскольку бетон прочен при сжатии и относительно слаб при растяжении, зажим должен передавать нагрузку на бетон, не разрушая окружающую пасту. Вот почему клиновой анкер так же хорош, как и бетон вокруг него, и почему так важны диаметр отверстия, глубина установки и расстояние до края.

• Лучший базовый материал: твердый бетон без трещин с прочностью на сжатие обычно выше 2500 фунтов на квадратный дюйм.
• Тип расширения: закаленный зажим расширяется относительно бетонной стены.
• Типичное применение: колонны из конструкционной стали, основания машин, ограждения, стеллажи и тяжелая арматура.
• Основная чувствительность: диаметр отверстия, глубина установки и правильный крутящий момент.

Линия анкеров Ultra Клин Якорь охватывает диаметры от 1/4 дюйма до 1 дюйма из оцинкованной углеродистой стали и нержавеющей стали. Геометрия зажима — это та часть, которая определяет, будет ли анкер равномерно зацепляться за бетон или концентрировать напряжение на дне отверстия. Зажим, который открывается слишком быстро, может разрушить бетон в верхней части зоны расширения; зажим, который открывается слишком медленно, может не обеспечить полный контакт по длине заделки.

Ультраклиновой анкер для твердого бетона и конструкций Прочный распорный анкер из углеродистой или нержавеющей стали, продается в разобранном виде с гайкой и шайбой для высокопрочного крепления к бетону. Посмотреть продукт →

Как держится анкер с рукавом

Анкерная втулка состоит из резьбовой шпильки, гайки, шайбы и трубчатой втулки, которая надевается на конусообразную внутреннюю гайку. Когда установщик затягивает гайку, конус втягивается во втулку, и втулка расширяется наружу по всей своей длине. Расширение распространяется на более длинную площадь контакта, чем у клинового анкера, поэтому гильзовый анкер может развивать полезную удерживающую силу в более мягкой или полой кладке.

Сама втулка обычно изготавливается из более мягкого материала, чем клиновидный зажим. Он деформируется, чтобы соответствовать неровной поверхности кирпича или блока, вместо того, чтобы вгрызаться в твердую однородную бетонную стену. Эта деформация является преимуществом для каменной кладки и ограничением для высокопрочного бетона, поскольку втулка не может создавать такое же концентрированное несущее напряжение, как закаленный клиновой зажим.

• Лучший материал основания: кирпич, пустотелый блок, шлакоблок и бетон меньшей прочности.
• Стиль расширения: рукав во всю длину расширяется относительно основного материала.
• Типичное использование: стеллажи, электрические коробки, поручни, вывески и светильники от легких до средних.
• Основная чувствительность: прочность основного материала и способность втулки расширяться без раскалывания узла.

Анкеры с втулками часто выбираются потому, что они более устойчивы к небольшим изменениям диаметра отверстия. Втулка может деформироваться, заполняя небольшие зазоры, в то время как клиновой анкер опирается на более плотное и точное отверстие. Этот допуск полезен для старых каменных стен, где сердцевины блоков имеют неправильную форму или швы раствора непостоянны.

Анкер с втулкой Ultra для кирпича, блоков и бетона Анкер гильзового типа, изготовленный из нержавеющей или углеродистой стали, подходит для кирпича, пустотелого кирпича, мрамора и бетона для дверей, окон и арматуры. Посмотреть продукт →

Таблица прямого сравнения

Таблица является отправной точкой, а не окончательной спецификацией. Гильзовый анкер диаметром 3/8 дюйма в сплошной бетонной стене может превзойти клиновой анкер диаметром 1/4 дюйма в той же стене, а клиновой анкер в стене из полого блока может вырваться под нагрузкой, которую легко выдержит анкер с гильзой. Диаметр, заделка и основной материал всегда работают вместе.

Совместимость базовых материалов

Базовый материал – это первый момент принятия решения. Для клинового анкера требуется прочная бетонная масса без трещин, способная противостоять внешнему давлению зажима. Если бетон трескается во время монтажа или под нагрузкой, зажим теряет контакт и анкер может соскользнуть. Вот почему клиновые анкеры обычно используются в фундаментах, плитах на грунте и конструкционном бетоне, который был должным образом отвержден и проверен.

Анкер с гильзой работает за счет распределения давления на более длинную часть гильзы. В стене из полого блока втулка расширяется внутри сердечника или напротив стенок блока, в зависимости от того, где находится отверстие. В сплошной кирпичной стене гильза прижимается к корпусу кирпича. В мягком бетоне втулка распределяет нагрузку по большей площади поверхности, чем клиновой зажим, что снижает риск местного раздавливания.

Есть пределы. Гильзовый анкер не является заменой клинового анкера в основании несущей колонны, а клиновой анкер не является надежным выбором в стене из полых блоков. Если блок полый и отверстие попадает в пустое ядро, ни один якорь не сможет развить полную мощность, если якорь не достаточно длинный, чтобы достичь дальней стороны блока, или если не используется другой тип якоря.

Для смешанных или неизвестных базовых материалов безопасным подходом является проверка анкера на месте. Установите два или три анкера в фактическую стену, примените испытательную нагрузку и наблюдайте, не трескается ли основной материал или не соскальзывает ли анкер. Полевые испытания особенно важны в проектах реконструкции, где первоначальная прочность бетона и тип блока не документированы.

Грузоподъемность и заделка

Грузоподъемность – это не одна цифра, выбитая на якоре. Это зависит от диаметра, глубины установки, прочности основного материала, краевого расстояния, расстояния, а также от того, является ли нагрузка растяжением, сдвигом или их комбинацией. Клиновой анкер диаметром 1/2 дюйма, заделанный на глубину 3-1/4 дюйма в бетон с давлением 4000 фунтов на квадратный дюйм, может развивать значительно более высокую способность к растяжению, чем тот же анкер, заделанный на глубину 2 дюйма в бетон с давлением 2500 фунтов на квадратный дюйм.

Глубина заделки определяет размер бетонного конуса, который сопротивляется выдергиванию. Как правило, более глубокая заделка увеличивает пропускную способность, но только до того момента, пока анкерная сталь или бетонный конус не достигнут своего предела. Минимальная глубина установки клинового анкера обычно указывается производителем, и ее никогда не следует уменьшать для экономии времени бурения. Если отверстие слишком мелкое, зажим может не полностью зацепиться, и анкер может вытащить часть своей номинальной нагрузки.

На приведенной ниже диаграмме показана общая взаимосвязь между глубиной заделки и относительной способностью к растяжению для типичного клинового анкера в твердом бетоне. Значения являются иллюстративными и не должны заменять данные производителя или данные, разработанные для конкретного проекта.

Для гильзовых анкеров соотношение иное. Втулка расширяется на фиксированную длину, поэтому увеличение глубины заглубления за пределы длины втулки не всегда приводит к одинаковому увеличению производительности. Что более важно, так это прочность основного материала и возможность расширения втулки без растрескивания каменной кладки.

Если вам нужны опубликованные номинальные нагрузки по диаметру и заглублению, просмотрите Таблица грузоподъемности клинового анкера и сравните значения с данными привязки для конкретного продукта, который вы планируете заказать. Минимальная глубина отверстия и требования к очистке описаны в минимальная глубина установки клиновых анкеров ссылка.

Метрический клиновой анкер для крепления бетона и конструкций Доступен механический анкер метрического стандарта M6–M24, поставляемый в разобранном виде с распорным зажимом, шайбой и шестигранной гайкой для бетона. Посмотреть продукт →

Допуск установки и момент затяжки

Клиновые анкеры менее щадящие, чем гильзовые, во время установки. Просверленное отверстие должно совпадать с диаметром анкера с жестким допуском. Слишком большое отверстие снижает давление расширения, и анкер может провернуться или выскользнуть. Слишком маленькое отверстие может помешать анкеру достичь необходимой глубины или повредить зажим во время забивания.

Очистка отверстия имеет решающее значение для обоих типов анкеров. Бетонная пыль и мусор на дне отверстия препятствуют полной посадке анкера. В случае клинового анкера анкер должен достигать дна отверстия, чтобы зажим мог расширяться на нужную глубину. В анкере с гильзой мусор может помешать равномерному расширению гильзы.

1. Просверлите отверстие до указанного диаметра и глубины, используя подходящее твердосплавное сверло.
2. Продуйте отверстие сжатым воздухом, затем почистите его и продуйте еще раз.
3. Вставьте анкер и забейте его молотком, пока шайба не коснется крепления.
4. Затяните гайку с указанным моментом, используя калиброванный динамометрический ключ.
5. Проверьте крутящий момент после того, как приспособление было нагружено, а также после любого случая вибрации.

Крутящий момент не является предложением. Недостаточная затяжка клинового анкера приводит к тому, что зажим частично растягивается, и анкер может проскальзывать под нагрузкой. Чрезмерное затягивание может сорвать резьбу, сломать анкер или расколоть бетон. В случае анкеров с гильзами чрезмерная затяжка может привести к разрыву гильзы или разрушению основного материала, особенно в мягких блоках.

Скорость установки также различается. Гильзовый анкер часто можно установить с помощью одного гаечного ключа и без молотка, что делает его удобным для установки над головой или в ограниченном пространстве. Для клинового анкера обычно требуется молоток и динамометрический ключ, и установщик должен убедиться, что анкер встал правильно перед окончательной затяжкой.

Материалы, покрытия и коррозия

Оба типа анкеров доступны из оцинкованной углеродистой стали, горячеоцинкованной стали и нержавеющей стали. Выбор зависит от окружения. В сухих условиях в помещении обычно применяется цинкование. Наружная, прибрежная или промышленная среда требует большей устойчивости к коррозии.

Для влажной или морской среды нержавеющая сталь 316 обеспечивает лучшую устойчивость к хлоридам, чем нержавеющая сталь 304. Горячее цинкование обеспечивает толстый слой цинка, который жертвует собой ради защиты стали, но он может быть поврежден во время установки и может быть непригоден для сильно кислых или богатых хлоридами сред. Покрытие должно соответствовать ожидаемому сроку службы конструкции.

Еще одним соображением является контакт разнородных металлов. Анкер из нержавеющей стали, контактирующий с крепежом из оцинкованной стали, в присутствии влаги может создать гальваническую пару. В критически важных случаях используйте совместимые материалы или изолирующую шайбу для разделения металлов.

Вибрация, трещины и долговременное поведение

Вибрация со временем может ослабить застежку. Правильно затянутый клиновой анкер в твердом бетоне хорошо противостоит вибрации, поскольку зажим поддерживает постоянное давление на бетонную стену. Анкер-гильза также может противостоять вибрации, но его эффективность больше зависит от материала основания. В стене из мягких блоков вибрация может постепенно увеличивать отверстие и уменьшать контактное давление втулки.

Треснувший бетон – это особый случай. Стандартный клиновой анкер может не работать хорошо в трещине, которая открывается и закрывается под нагрузкой, если только он не рассчитан специально на растрескавшийся бетон. Анкеры с гильзами обычно не используются в растрескавшемся бетоне при структурных нагрузках. Если бетон треснул или ожидается растрескивание, для проекта может потребоваться другой тип анкера или квалифицированная инженерная оценка.

Долгосрочное поведение также зависит от качества установки. Правильно просверленный, очищенный и затянутый анкер может выдерживать нагрузку десятилетиями. Якорь, установленный в пыльной яме или недостаточно затянутый, может потерять свою емкость в течение нескольких месяцев. Разница между успешной установкой и неудачей зачастую заключается в нескольких минутах подготовки отверстия.

Удаление, повторное использование и настройка

Клиновые анкеры считаются постоянными крепежными элементами. После того, как зажим расширился до бетона, для удаления анкера обычно требуется разрезать его заподлицо или высверлить. Якорь нельзя использовать повторно. Это приемлемо для постоянных структурных соединений, но неудобно для временных креплений или оборудования, которые, возможно, придется переместить.

Анкерные втулки более съемные. Гайку можно открутить, а анкер иногда можно вытащить из отверстия, если втулка не сцепилась с основным материалом. В каменной кладке удаление зачастую проще, чем в бетоне. После снятия отверстие может немного увеличиться, поэтому для повторной установки в то же отверстие может потребоваться анкер большего размера или другой метод крепления.

Если проект требует возможности регулировки в будущем, анкер с втулкой или анкер с крепежным винтом может быть лучшим выбором, чем клиновой анкер. Если соединение постоянное и должно выдерживать большие нагрузки, клиновой анкер обычно является более надежным вариантом.

Вопросы стоимости и заказа

Стоимость единицы составляет лишь часть общей стоимости установки. Клиновой анкер может стоить дороже за штуку, чем гильзовый анкер того же диаметра, но для выдерживания той же нагрузки в твердом бетоне может потребоваться меньше анкеров. Гильзовый анкер может быть дешевле, но может потребоваться больший диаметр или больше анкеров для достижения той же мощности в более слабом основном материале.

Заказ неправильного анкера может привести к дорогостоящим переделкам. Если для стены из полых блоков предусмотрен клиновой анкер, установщик может обнаружить проблему только после сверления десятков отверстий. Если для фундамента несущей колонны в бетоне указан анкер с втулкой, инспектор может отклонить установку. Подбор анкера в соответствии с основным материалом перед заказом позволяет избежать обеих проблем.

• Прежде чем выбирать тип анкера, проверьте материал основания и прочность на сжатие.
• Проверьте требуемую глубину установки и доступную глубину отверстия.
• Проверьте расстояние до края и расстояние по данным производителя.
• Выбирайте покрытие, заботящееся об окружающей среде, а не только по самой низкой цене.
• Закажите тестовые анкеры для проверки в полевых условиях на критически важных или незнакомых основаниях.

Для крупных проектов запросите вместе с заказом протоколы испытаний и данные проверки размеров. Производитель, который контролирует собственный процесс производства и контроля, может обеспечить постоянную геометрию зажима, качество резьбы и толщину покрытия от партии к партии. Эта последовательность имеет значение, когда тысячи анкеров устанавливаются разными бригадами на одном и том же объекте.

Приложения по типу проекта

Самый быстрый способ выбора — начать с основного материала и нагрузки, а затем подтвердить проектную спецификацию. Следующие примеры показывают, как обычно принимается решение на практике.

В инфраструктурных проектах выбор якоря обычно контролируется техническим заданием проекта и зарегистрированным инженером. Роль поставщика заключается в предоставлении анкеров, соответствующих указанному диаметру, длине, материалу и покрытию, а также данным размерных и механических испытаний, которые можно просмотреть перед установкой.

Распространенные ошибки при установке

Большинство отказов анкеров не вызвано дефектным продуктом. Они вызваны ошибками при установке, которые снижают грузоподъемность анкера ниже расчетной нагрузки. Следующие ошибки неоднократно появляются на сайтах вакансий.

1. Сверление отверстия сверлом неправильного диаметра. Изношенное сверло может просверлить слишком большой диаметр, что снизит давление расширения.
2. Недостаточно глубокое бурение. Анкер не может достичь необходимого крепления, поэтому зажим или втулка расширяется не в той зоне.
3. Пропуск чистки лунок. Пыль и мусор препятствуют полной посадке и уменьшают контакт с основным материалом.
4. Недостаточная затяжка якоря. Распорный механизм не полностью задействован, и анкер может проскальзывать под нагрузкой.
5. Чрезмерное затягивание якоря. Резьба может сорвать, зажим может сломаться, а бетон может треснуть.
6. Размещение анкеров слишком близко к краю или друг к другу. Бетонный конус или каменный блок не могут развивать полную мощность.
7. Использование анкера-клина в пустотелом блоке или анкера-гильзы в растрескавшемся конструкционном бетоне. Тип анкера не соответствует основному материалу.
8. Игнорирование вибрации. Анкеры вибрирующего оборудования следует проверять и затягивать в соответствии с графиком технического обслуживания.

Каждую из этих ошибок можно предотвратить с помощью короткой проверки перед установкой: подтвердите тип анкера, размер сверла, глубину отверстия, метод очистки и значение крутящего момента перед установкой первого анкера. В большом проекте эта проверка занимает несколько минут и может предотвратить тысячи долларов на переделки.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать клиновой анкер в кирпиче или блоке?

Вообще нет. Для достижения номинальной несущей способности клиновому анкеру необходим прочный бетон без трещин. В пустотелых блоках или мягком кирпиче зажим может раздавить материал или не зацепиться, что приведет к выдергиванию. Вместо этого используйте гильзовый анкер или другой анкер, предназначенный для каменной кладки.

Достаточно ли прочны анкерные втулки, чтобы выдержать тяжелые нагрузки?

Анкеры с гильзами подходят для легких и умеренных нагрузок в каменной кладке и бетоне низкой прочности. Они не заменяют клиновые анкеры в соединениях стальных конструкций или других тяжелых условиях эксплуатации в твердом бетоне.

Какой якорь лучше выдерживает вибрацию?

Правильно затянутый клиновой анкер в твердом бетоне обычно лучше работает при вибрации, поскольку зажим поддерживает постоянное давление на бетон. Анкеры с втулками могут работать в условиях, подверженных вибрации, если основной материал прочный и анкер регулярно проверяется, но они более чувствительны к состоянию основного материала.

Оба анкера требуют точного сверления?

Да, но последствия неточности различны. Клиновой анкер более чувствителен к диаметру и глубине отверстия, поскольку для правильного расширения зажиму требуется плотная посадка. Анкер с втулкой более терпим к незначительным изменениям, поскольку втулка может деформироваться, заполняя небольшие зазоры.

Какой материал следует использовать на открытом воздухе?

Для эксплуатации на открытом воздухе обычно используется горячеоцинкованная сталь, а для прибрежных, морских или промышленных условий предпочтительна нержавеющая сталь 304 или 316. Используйте нержавеющую сталь 316, если присутствуют хлориды.

Что чаще всего является причиной выхода из строя якоря?

Наиболее распространенной причиной являются ошибки при установке: неправильный диаметр отверстия, недостаточная глубина, плохая очистка отверстия, неправильный момент затяжки и размещение анкеров слишком близко к краю. Выбор правильного типа анкера для основного материала — это первый шаг к предотвращению поломки.

Могу ли я снять и повторно использовать клиновой анкер?

Клиновой анкер считается постоянным крепежом. После расширения его обычно невозможно удалить, не разрезав или высверлив его, и его нельзя использовать повторно. Гильзовый анкер более съемный, но после снятия отверстие может увеличиться, поэтому повторное использование в том же отверстии не гарантируется.