Чтобы судно прочно пришвартовалось к берегу, бросают якорь. И не один. По такому же принципу в строительстве крепят один элемент конструкции к другому – бросают якорь. Самый настоящий, ведь крепче анкера (а в переводе с немецкого это – «якорь»), светлые инженерные головы еще ничего не придумали. Зато самих анкеров, их модификаций и разновидностей – более чем достаточно. Достаточно, для того, чтобы при постройке любой конструкции все было крепко, надежно, на века...

Анкер – металлическая деталь, современное крепежное изделие, закладываемое, забиваемое или заворачиваемое в отверстие, подготовленное в твердом основании (камень, бетон, кирпич и т.д.). С помощью анкеров крепятся различные элементы конструкции.

 

 

Когда мы что-то строим или ремонтируем - не обойтись без крепежных деталей. Всем известны шурупы, гвозди (дорогой, ты даже гвоздь в стену забить не можешь!..). Эти общеизвестные крепежные элементы самостоятельно, без дополнительных приспособлений (молоток и отвертка не считаются), способны скреплять материал и нести соответствующую нагрузку. Их достаточно, если речь идет о дереве, гипсокартоне или тонких металлических элементах. Их технических характеристик хватает для надежной фиксации и восприятия конструктивных нагрузок. Но если основание состоит из бетона, камня, кирпича (то есть из очень твердых, прочных материалов), то применение подобного крепежа невозможно. Попробуйте вбить гвоздь в бетон (дорогой, ты где?..) и сомнения уходят прочь: нужны другие крепежные изделия...
Немцы точно назвали такое изделие – «якорь», анкер. И это название объясняет принцип его действия: крепежный элемент сопрягается с массивом основания не напрямую, а через анкер (или дюбель), которые и создают необходимый момент сцепления. То есть анкер – конструкция, которая определенным образом (механическим или химическим) повышает сцепление между основным крепежным изделием и основанием до необходимого уровня. Попросту говоря, дюбель является легкой разновидностью анкера. Анкеры же с немецкой прочностью авторитетно зарекомендовали себя в строительстве: в основном при креплении ответственных тяжелых конструкций. В квартирах анкеры применяются чаще всего для монтажа оконных рам, дверных коробок, при установке подвесного потолка, крепежа для люстр.

Чтобы разобраться, какими бывают анкеры, понадобится достаточно времени. Их можно классифицировать: по виду материала основы, по принципу крепления, по величине, характеру и направлению прилагаемых нагрузок, по материалу, из которого изготовлен анкер, по назначению. Самая распространенная классификация: по конструкции анкера и его элементов. С нее и начнем...

                                     Клиновой анкерный болт

Клиновой анкерный болт (анкер-болт, анкер-шпилька) применяется для крепления в нормальном и тяжелом бетоне, а также в натуральном камне. Он представляет собой болт, шляпка которого выполнена в виде конуса. На конус одета распорная втулка, анкеровка (внедрение внутрь) осуществляется за счет трения выступов распорной втулки о стенки отверстия в основном материале.
Из плюсов: невысокая стоимость, простота и надежность конструкции, высокая несущая способность, высокая экономичность и скорость монтажа, минимальный диаметр отверстия в материале для анкеровки, широко применяется.
Из минусов: высокая нагрузка на основной (базовый) материал в зоне распорной втулки, возможность установки только в прочных базовых материалах, высокие требования к точности изготовления отверстия под монтаж, большая глубина анкеровки, невозможность демонтажа и повторного использования.
Клиновые анкеры используют для установки оборудования, балок, навесов и других конструкций в бетоне при статических нагрузках и в сжатых зонах основного материала. При маркировке изделия используют параметры: диаметр анкера (D), полезная длина (t), полная длина анкера (L). Иногда производители ограничиваются только первыми двумя значениями (диаметр и полезная длина анкера).


Втулочный анкер (анкер-гильза, распорный анкер) отличается от клинового тем, что распорная втулка изготовлена по всей длине анкера. Внутри втулки проходит винт (шпилька) с клиновидной головкой (гайкой), распирающей втулку при закручивании. Анкеровка осуществляется трением распорной втулки о стенки отверстия в основном материале (бетон, камень, прочный кирпич).
Из плюсов: больший распор, чем у клиновых, меньшая нагрузка на основной материал, не слишком жесткие требования к точности отверстий под монтаж, легкость установки, в том числе за счет сквозного монтажа.
Из минусов: меньшая по сравнению с клиновыми несущая способность, большие диаметры отверстий для анкеровки, большая глубина анкеровки.
Втулочный анкер имеет достаточно сложную конструкцию: втулка может быть сплошной, а может быть составной из двух и более частей. У высоконагруженных втулочных анкеров одна втулка является распорной (может даже иметь дораспор), а вторая втулка – несущей, при этом между ними могут быть пластиковые элементы для компенсации динамических вибраций. Такие анкеры зачастую применяют для ответственных промышленных креплений, но есть втулочные анкеры для средних и малых нагрузок, и даже оригинальные по своей конструкции: производители нанесли во втулку особой формы вырезы, которые обеспечивают не только ее распор, но и скручивание ее по оси, обеспечивая лучшее прилегание. Некоторые фирмы выпускают «семейство» длинных анкеров с двойным распором.
Обычно втулочные анкеры поставляются в комплекте с болтами, шайбами и гайками, т.е. всем необходимым для монтажа. Однако в ассортименте производимых анкеров существуют специфические анкеры, которые состоят только из распорной втулки и конусной гайки, и для крепления монтажник сам подбирает необходимый болт (винт) или шпильку с гайкой. Такие анкеры имеют небольшую глубину анкеровки, и их иногда называют «короткий» или «компактный» анкер. Втулочные анкеры дороже клиновых. При маркировке указываются параметры: внешний диаметр анкера (D), диаметр резьбы болта (гайки), полезная длина (t), полная длина анкера (L).


Достаточно сложную конструкцию имеет разжимной анкер. Она состоит из трех-четырех лепестковой гильзы, сжатой специальной пружиной и специальной разжимной гайки, раздвигающей «лепестки» при монтаже. Анкеровка осуществляется как трением (в сплошных материалах), так и формой с помощью внутреннего упора (если базовый материал с внутренними полостями).
Из плюсов: универсальность, за счет большого распора – возможность монтажа как в прочных основах, так и в пустотелых материалах, высокая несущая способность, не слишком жесткие требования к точности отверстий под монтаж, возможность демонтажа, сравнительно небольшая глубина анкеровки.
Из минусов: дорогостоящие крепежи, большие отверстия для анкеровки. Этот тип мало распространен - в основном его используют профессионалы.
По принципу работы разжимные анкеры схожи со втулочными, только втулка в разжимных анкерах составная: она состоит из четырех ламелей, выполненных в виде сегментоводного цилиндра и образующих втулку (гильзу). Ламели с одного конца соединены кольцом, а с другой стороны стянуты пружиной. Внутри цилиндра, образованного ламелями, находится коническая четырехгранная гайка. Разжимание ламелей происходит при затягивании гайки болтом или шпилькой. Основное достоинство разжимного анкера – обеспечение очень большого распора, что позволяет монтировать их не только в бетоне, но и в «слабых», пустотелых строительных материалах. В пустотелых материалах гильза распирается даже в пустотах, цепляясь за их края, но нагрузка, выдерживаемая анкером, в «слабых» материалах меньше, чем в бетоне.
Второе достоинство разжимных анкеров – минимальные требования к точности к отверстию под монтаж, третье – это единственная крепежная конструкция, которая позволяет демонтировать анкер при снятии с нагрузки. Данные анкеры достаточно дорогие, маркируются только одним параметром – диаметром резьбы гайки.


В забивных (ударных) анкерах резьбовая втулка имеет с одной стороны коническую внутреннюю поверхность и разрезы, внутри располагается специальный клин, который распирает разрезанный конический конец при ударах по нему дорном. Анкеровка осуществляется трением (обычный анкер) или формой за счет внутреннего упора (есть такие специальные анкеры типа «цикон»).
Из плюсов: легкость и быстрота монтажа, малая глубина анкеровки, отсутствие выступающих частей после демонтажа крепления, относительная дешевизна для простых забивных анкеров, для анкеров - «циконов» - очень высокая несущая способность в любых бетонах, минимальные краевые и осевые расстояния при монтаже, держит вибронагрузки.
Из минусов: возможность установки только в достаточно прочных базовых материалах, высокие требования к точности изготовления отверстий под монтаж, для обычных анкеров – большие нагрузки в базовом материале, высокие требования по краевым и осевым расстояниям, для анкеров-«циконов» - высокая стоимость, потребность в специальных инструментах.
Основное отличие таких крепежей – фиксация с помощью удара. Причем удары (в зависимости от конструкции) наносятся или по клину (он находится внутри анкера), или по по самому анкеру, если клин упирается в дно отверстия.
Устройство таких анкеров просто: распорная втулка, имеющая внутреннюю резьбу с одного конца и разрезную часть с внутренним конусом - с другого. Внутри находится конический клин. Анкер устанавливается в отверстие соответствующее его наружному диаметру (D) полностью и расклиниваются ударами по клину. Удары производятся молотком через дорн (бородок), вставляемый внутрь анкера, при этом расклинивается распорная его часть и увеличивается сила трения между анкером и стенками отверстия.
Забивные анкеры устанавливаются в твердые сплошные материалы (бетон), часто в потолочные крепления. Маркируются такие анкеры по параметрам: диаметр резьбы, длина анкера, его диаметр.
Популярны среди ударных анкеров конструкции типа «цикон». Их отличие: анкеровка осуществляется не трением, а формой за счет внутреннего упора. По сравнению с простыми ударными анкерами «циконы» хорошо держат вибронагрузки, безопасны, легко забиваются, принимают нагрузку сразу же после монтажа.


Если все вышеперечисленные крепежи механическим способом соединяли конструкции (трение, упор), то есть вид анкеров, который применяет способ межмолекулярного взаимодействия – химические анкеры. Анкеровка осуществляется соединением за счет специального клеевого состава, закачиваемого в отверстие, который после застывания обеспечивает связь анкера с основным материалом.
Из плюсов: применим для любых базовых материалов, вида нагрузок, очень высокая несущая способность, минимальные требования к точности изготовления отверстий для монтажа, минимальные краевые и осевые расстояния, малые размеры отверстий под монтаж, легкость и надежность монтажа, возможность крепежа под водой.
Из минусов: высокая стоимость, ограничения во времени хранения неиспользованного химического состава, мало распространен, имеет заметный промежуток времени между установкой анкера и возможностью его использования (от 20 минут до 5 часов), зависит от температуры во время монтажа (время увеличивается, чем ниже температура).
Говоря простым языком, металлический анкер приклеивается к строительному материалу. В подготовленное отверстие заливается специальный клеевой состав, в который потом и погружается сам анкер. После «схватывания» (полимеризации химического состава) образуется очень прочная атмосферо- и коррозионностойкая связь. В качестве клеевого состава используются искусственные смолы с добавлением кварцевого песка, цементных смесей и т.д. А застывание происходит при смешивании этого состава с отвердителями, поэтому клеевые составы как правило двухкомпонентные.
Главный недостаток химических анкеров – должно пройти немало времени, пока конструкция «схватится»: 20-40 минут при температуре 20 гр С, а при минус 5 это время может увеличиться до пяти часов. Если температура воздуха еще ниже – монтаж невозможен.
Двукомпонентная клеевая связь выпускается в совмещенном картридже (смола и отвердитель в совмещенных резервуарах): если емкости находятся параллельно – нужен специальный пистолет, если отвердитель находится «внутри» смолы – подойдет стандартный пистолет для герметика. Более удобный способ, когда к анкеру идет «своя ампула» с клеевым составом (то есть одна ампула, в которой находится и смола и отвердитель, - она помещается в отверстие, а при установке анкера, ампула разрушается и полость заполняется клеем. Отверстие должно быть на 2 мм больше диаметра стержня, очищенное от влаги, мусора, пыли.
Совершенно уникальные возможности предоставляет химическая анкеровка при установке в пустотелых строительных материалах (эффективный, щелевой, «дырчатый» кирпич или строительные блоки).

 

Химические анкера незаменимы при креплении к бетону основания каркасной конструкции  и мауэрлата


Есть ряд подвидов анкеров, которые выпускаются специально для каких-либо особый назначений: гвоздевые и потолочные, анкеры для пустотелых конструкций, самозавинчивающиеся анкеры, анкеры для оконных и дверных коробок.

• Потолочные (гвоздевые): особая разновидность забивных анкеров, которые не имеют резьбового элемента для крепления, по принципу – напоминает гвоздь. Такие анкеры имеют либо плоскую головку, либо элемент для подвешивания (гайку, крюк, проушину). Ими крепят планки, обрешетки, рейки, металлические профили, потолочные подвесы, тросы и т.д. Потолочные анкеры бывают как саморасклинивающимися (гвоздевые, пружинные, анкеры с проушиной), так и с принудительным расклиниванием (анкер-гвоздь, анкер-клин, ударные заклепки).
• Рамные анкеры (дюбели): служат для установки оконных рам и дверных проемов, для крепления деревянных реек, брусов и т.д. Главной особенностью таких анкеров является то, что при затягивании винта, гайка втягивается в гильзу и распирает ее, не притягивая при этом закрепляемую деталь к строительному материалу.
• Анкеры для пустотелых и тонкостенных строительных материалов (гипсокартон, ДСП, стеновые панели и т.п.): это такие крепежи, в которых применяется принцип не трения, а внешнего или внутреннего упоров. Бывают в этой категории анкеры типа винт Молли (анкер Мола) и самоустанавливающиеся анкеры (складные пружинные и складные опрокидывающиеся).
• Распорные (разжимные) латунные анкеры: они внешне похожи на ударные анкеры, но по характеру создаваемого распора их можно отнести к разжимным.

Напоследок разберемся с материалами, из которых изготавливаются анкеры. Ведь это важно – от этого напрямую зависит прочность всей строительной конструкции.
Анкеры изготавливаются из конструкционных сталей, нержавеющих коррозийностойких сталей, цветных металлов. Прочность металла имеет свою классификацию. Обозначение класса прочности состоит из двух цифр: первая, умноженная на 100, соответствует пределу прочности, вторая – соответствует отношению предела текучести к пределу прочности, умноженному на 10. Так самые распространенные клиновые анкеры имеют класс прочности 6.8. А наиболее нагруженные анкеры для ответственных несущих креплений имеют класс прочности 8.8.
Важным свойством стальных анкеров является их стойкость к коррозии. Для этого их подвергают оцинковке. Иногда - оцинковке с хроматированием. Некоторые производители, страхуясь от подверженности цинка к некоторым солям, делают анкеры из коррозионностойких сталей, нержавеющих сталей. Материалом для нержавеющих анкеров служат хромо-некелево-молибденовые и хромо-молибдено-титановые стали. Анкеры из цветных металлов выпускают мало: они имеют очень высокие антикоррозийные качества, но обладают сравнительно низкой несущей способностью. Популярны лишь латунные разжимные анкеры, используемые практически только для бытовых нужд. Для каких-либо потолочных конструкций иногда используют потолочные анкеры для малых нагрузок из цинкоалюминиевого сплава.