Анкерные устройства: какие бывают, как применяются

Строительство зданий и сооружений различного назначения требует использования надежного крепежа. Анкерные устройства представляют собой группу анкеров, при помощи которых удается закрепить не только массивные конструкции, но и различное оборудование на постоянной или временной основе. Фиксация выполняется к горизонтальным, вертикальным, наклонным плоскостям.

Виды анкерных устройств

При монтаже ответственных зданий и объектов могут использоваться анкерные плиты и другие аналогичные виды крепежа. Широкое применение подобные устройства находят при возведении ответственных конструкций с большими по величине пролетами. Для удержания подвесных элементов часто применяются стальные канаты, которые крепятся к основаниям с помощью анкерных устройств.

Канаты используются при строительстве несущих конструкций мостов, железобетонных пролетов, монтаже различного оборудования с большой массой. Анкерные устройства позволяют надежно зафиксировать нагруженные элементы без негативного воздействия на их технические параметры. Стальные канаты, при грамотной фиксации, успешно и эффективно выполняют свои функции, сочетают достоинства проволоки и арматуры.

Существует несколько способов фиксации стальных канатов на различных поверхностях. Заливные анкерные устройства позволяют реализовать универсальный вариант крепления. При использовании такого способа конец каната заливается в анкере с помощью цинкового раствора. Крепежный элемент устанавливается в опорную конструкцию, на которую передаются все нагрузки.

Анкерные устройства заливного типа выпускаются с конической или стальной полостью, обладают отличными техническими характеристиками, прочностью и долговечностью. Также пользуются спросом изделия гильзоклинового типа и модели в виде скоб.

Модели анкеров с конической плоскостью

Анкеры с конической плоскостью являются одними из наиболее распространенных на рынке. Для их производства используется металл ВСт3сп5, сталь марок 25 или 45. По согласованию с заказчиком допускается применение стальных сплавов других видов.

В зависимости от толщины металлического каната подбираются соответствующие анкерные устройства. Номера от 1 до 11 соответствуют диаметру изделий от 60 до 190 мм. Толщина стальных канатов составляет от 16 до 72 мм.

Модели анкеров с цилиндрической плоскостью

Квадратные и круглые по форме стакана анкеры с цилиндрической полостью производятся под разные типы стальных канатов. Изделия с круглым сечением подходят для крепления тросов диаметром от 10 до 42,5 мм.

Анкеры с квадратным стаканом подходят для крепления тросов размерностью 60 и 72 мм. Все подобные устройства соответствуют требованиям нормативных документов, выполнены по ГОСТ 3063-66 и ГОСТ 3068-74.

Анкеры заливного типа в форме скобы

Фиксация различных конструкций к опорным стенкам выполняется разными способами. Активно используются анкерные тяги и другие аналогичные устройства. Если для крепления стальных канатов необходимо шарнирное соединение, применяются анкерные скобы различного типа и размера. Особенностями подобных элементов являются:

• Для фиксации канатов с круглым сечением от 10 до 42,5 мм и квадратных тросов размерностью 55,68 мм используются сварные анкерные скобы.
• Если требуется закрепить стальные канаты диаметром до 76 мм, применяются гнутые анкерные скобы;
• Сварные изделия выпускаются в соответствии с ГОСТ 3063-66 и 3068-74. Гнутые модели также должны выполняться по требованиям нормативных документов.
• Для производства гнутых скоб используются стальные горячекатаные полосы, в которых высверливаются отверстия под крепления канатов и к опорам.

Анкеры заливного типа представляют собой надежные и универсальные в применении изделия, способные выдержать внушительные нагрузки. При правильном монтаже крепеж сохраняет исходные характеристики в течение всего срока эксплуатации.

Анкеры гильзоклинового типа

Гильзоклиновые применяются для фиксации стальных канатов при нагрузках статического типа. Подобные крепежи применяются повсеместно при монтаже высоконагруженных конструкций. При установке каната в гильзу, между стальными проволоками и прядям растекается металл, обеспечивая надежную фиксацию изделия.

Грунтовые анкеры

При укреплении грунтов и обустройстве систем инженерной защиты применяются специальные типы крепежа. Грунтовые анкеры фиксируются в плотном слое почвы. Растягивающее усилие от нагруженных конструкций передается посредством анкера на грунтовое основание. В состав каждого такого изделия входят анкерная тяга, оголовок и корень или заделка. Обязательно используется инъекционный раствор для соединения изделия с массивом почвы.

При монтаже различных конструкций применяются временные и постоянные грунтовые анкеры. Изделия второго типа имеют срок эксплуатации более 2 лет. Временные модели крепежа применяются для фиксации конструкций до момента установки постоянных креплений. Подобная продукция изготавливается в соответствии с ГОСТ Р 57355-2016.

Из чего производят анкерные устройства

Изготовление анкерных устройств ведется с использованием высококачественных металлов. Марки стали могут быть различными, при этом должны соответствовать требованиям ГОСТ и других нормативных документов. По согласованию с заказчиком допускается производство анкеров из других сортов стальных сплавов. Примеры материала для изготовления подобной продукции:

• Цилиндрические анкеры в виде стаканов производятся из металла марки 09Г2С;
• Сталь Ст20 и ВСт3пс применяется для изготовления гильзоклиновых моделей устройств без термической обработки;
• Аналогичный крепеж с термической обработкой изготавливается из металла Ст45;
• В качестве заливки для гильз используется сплав ЦАМ, в состав которого входит до 11% процентов алюминия, до 2% меди и до 0,06% магния. Остальную часть сплава составляет цинк. Стандартная температура плавления материала – 450 градусов.

Особые требования предъявляются к установке изделий. При монтаже наружные элементы анкерных устройств бетонируются, обязательно наличие армирования для придания монолиту большей прочности. Также используются различные варианты антикоррозийной защиты, особенно при существенных воздействиях влаги и сырости.

Расчет анкерных креплений

По своему конструктивному исполнению анкерные устройства рассчитаны на долговременную фиксацию канатов и других элементов к бетонному основанию категорий от В15 до В60. При воздействии статических нагрузок на анкеры действуют усилия сдвига и растяжения. Технические характеристики должны соответствовать расчетным нагрузкам.

На этапе проектирования строительных конструкций проводится ряд вычислений. Расчеты выполняются в соответствии ГОСТ 2775 по прочности и уровню деформации. НА стадии вычислений учитываются толщина основания или фундамента, к которому крепятся анкеры, минимальные расстояния между осями и до края фундамента.

Обязательными для выполнения критериями при проведении расчетов являются:

• Усилия перераспределяются между анкерами, поэтому расчет производится с учетом данного обстоятельства;
• При расчете анкерных устройств принимается во внимание наличие в группе элементов только одинакового размера;
• Отверстия в основании под установку анкеров должны соответствовать табличным параметрам из нормативных документов. В противном случае обязательным является заполнение полостей специальными составами аналогичной плотности и прочности.

Установленные анкеры должны выдерживать предельно допустимые нагрузки, зафиксированные в нормативных документах. Стандартными являются усилия на растяжения и сдвиг. В первом случае разрушение идет по стали или по контакту с фундаментом. Во втором варианте разрушение направлено от стали без учета или с учетом плеча силы, а также другими способами.

Применение анкерных устройств при возведении мостов

Строительство мостов различного размера, типа и назначения ведется с использованием современных крепежных элементов. Анкерные устройства обеспечивают устойчивость пролетов с опорными элементами, особенно при высоком расположении центра масс.

Использование анкерных связей актуально на участках с криволинейной формой. При движении по таким мостам поездов образуются существенные центробежные силы. Анкеры обеспечивают необходимую устойчивость каждого пролета. Поперечные смещения ограничены, так как крепления податливы только в продольном направлении.

Анкерные устройства для мостовых сооружений выполнены в виде натяжных стальных канатов, которые зафиксированы в нижнем поясе пролета. Каждый анкер способен перемещаться в ригеле, для этого нижняя часть канала расширена. Анкерная плита, смонтированная в нижней части канала, отвечает за передачу усилия на несущую опору. Для этого проволока каната пропускается через специальное отверстие в плите. Натяжной элемент изготовлен из каната, материал – высококачественная сталь.

Натяжной элемент фиксируется с помощью специальных анкерных зажимов. Данные устройства выполнены в форме обоймы. В центре сделано коническое отверстие, предусмотрен цанговый конус с тремя лепестками. Для обеспечения долговечности и необходимой прочности предусмотрена антикоррозийная защита. Обязательной обработке подвергаются тяги с зажимами. Одно из основных требований – полное отсутствие влаги в каналах с ригелями.

Применение анкерных устройств в инженерных сооружениях

Использование анкерных устройств актуально при монтаже инженерной защиты в зданиях и конструкциях коммерческого производственного, жилого назначения. Наиболее востребованными вариантами применения изделий являются:

• При обустройстве антиоползневой защиты устанавливаются свайные стенки с балками, лотками и трубами для отвода воды. Для фиксации конструкции используются грунтовые анкеры, которые передают нагрузку на балку распределительного типа, удерживают оползневый склон.
• Анкерные устройства применяются при монтаже армогрунтовой подпорной стены. Усилие с грунта эффективно передается основанию. Противооползневая защита функционирует безошибочно.
• Для организации системы отведения влаги на участках с разным уровнем наклона также применяются анкерные устройства. В нижней части дренажной системы монтируется подпорная стенка. Связь данной конструкции с основанием выполняется анкерами.
• Если требуется организовать систему защиты от камнепада, устанавливается стойка с кольчужной сеткой, которая удерживает тяжелые предметы от дальнейшего падения. Использование анкерных устройств позволяет надежно закрепить конструкцию.
• Шарнирная опорная часть вкупе с грунтовыми анкерами, оттяжками и стойками применяются для организации противоселевых барьеров. Данные конструкции задерживают твердые и крупные элементы, пропускают жидкую массу.
• Для надежной фиксации конструкций для пропуска селевых потоков также применяются анкерные элементы, при помощи которых осуществляется крепление стенок к основанию.
• Установка габаритных лавинорезов выполняется на заранее подготовленном бетонном основании. Крепление конструкции с помощью мачт и опор выполняется с непосредственным использованием анкерных устройств.
• Подобные конструктивные элементы активно применяются для укрепления береговой линии. Анкерные тяги передают нагрузку от давления грунта на конструкцию для берегоукрепления.

Существуют другие востребованные варианты применения анкерных устройств. Часто с помощью данных элементов выполняется защита коммуникаций, расположенных под землей. Прокладка трубопроводов в грунте, особенно промерзшем, выполняется при помощи вмораживания анкеров почву. В каждой конкретной ситуации необходимо проконсультироваться со специалистами, выполнить расчеты на основании требований нормативных документов.