Анкеровка плит перекрытия (ЖБИ, преднапряженные или сборные элементы) к несущим стенам (монолитным, сборным или каменным) является критически важным этапом строительства. Эта операция обеспечивает совместную работу горизонтальных и вертикальных элементов здания, предотвращая сдвиг, опрокидывание или отрыв плит под действием сейсмических, ветровых или динамических нагрузок. Неправильно выполненная анкеровка — это одна из основных причин обрушений при динамических воздействиях.
Данный текст представляет собой технический обзор методов, материалов и расчетных принципов, необходимых для надежной фиксации плит.
Механизм нагрузок и требования к анкеровке
Анкерное соединение должно быть спроектировано для восприятия трех основных типов усилий: сдвиг, растяжение (отрыв) и момент опрокидывания.
Типы усилий в стыке
- Сдвигающее Усилие (): Возникает вследствие неравномерной осадки фундамента, температурных деформаций или горизонтального сдвига, вызванного ветровой нагрузкой, действующей на здание. Это усилие, стремящееся сместить плиту параллельно стене.
- Растягивающее Усилие (отрыв): Доминирует при сейсмической активности (особенно при горизонтальном пиковом ускорении) или при действии опрокидывающего момента (ветровая нагрузка на высокие стены). Это усилие стремится оторвать плиту от несущей конструкции.
- Сжимающее Усилие: Возникает от веса самой плиты и вышележащих конструкций.
В современных нормах (включая Еврокоды и СП) принят принцип расчетного связывания элементов. Анкеровка должна гарантировать, что в случае динамического воздействия плита не отделится от стены, а будет работать как единый диафрагмирующий элемент (плита-покрытие).
Методы анкеровки в различных типах несущих конструкций
Выбор крепежного элемента и метода монтажа диктуется материалом, в который осуществляется заделка.
Анкеровка в монолитный железобетон является одним из ключевых этапов монтажных и строительных работ, обеспечивающих надежное соединение металлических элементов с бетонной структурой. В процессе анкерования в стенах и колоннах используют специальные металлические анкерные устройства, которые внедряются на глубину от 80 до 150 миллиметров, что обеспечивает достаточную сопротивляемость нагрузкам и предотвращает выдергивание элементов при эксплуатации.
Конструктивные особенности анкеров позволяют выдерживать вертикальные нагрузки до 50 тонн на один анкер, что соответствует стандартам по безопасности и долговечности строительных сооружений. Важным аспектом является использование анкерных болтов диаметром 16–25 миллиметров, которые изготавливаются из коррозионностойких сплавов, таких как нержавеющая сталь или покрытие цинком, что обеспечивает их устойчивость к воздействию агрессивных сред и ультрафиолетовых лучей.
Наиболее надежный метод, основанный на глубоком заанкеривании в несущий массив.
- Выпуски Арматуры (Сварное/Вязаное Соединение): Если плита опирается на монолитную стену, наиболее надежным методом является сварка закладных деталей плиты к выпущенным из стены стержням арматуры. Это обеспечивает передачу усилий через арматурный каркас, а не только через бетонную матрицу.
- Механические Анкеры (При Последующем Монтаже): При невозможности выпуска арматуры используются высокопрочные химические анкеры (например, винилэфирные или эпоксидные составы).Расчет: Прочность анкера определяется наименьшим из трех показателей: прочность на вырыв из бетона (pull-out failure), прочность на срез (shear failure) или прочность самого анкерного стержня.
- Глубина Закрепления (): Критична для анкеровки. Для сейсмических зон глубина заделки должна соответствовать нормативным требованиям, часто превышая минимальные значения, указанные производителем анкеров.
Процедура монтажа включает предварительное сверление отверстий диаметром на 2–4 миллиметра больше, чем диаметр болтов, с последующим заливанием пространства специальными растворами, такими как цементный или epoxy составы, которые заполняют зазоры и создают монолитное соединение. Время полного набора прочности анкеров достигает 28 дней, что соответствует нормативным требованиям, при этом в первые сутки нагрузка не должна превышать 20% от расчетной, а через 7 дней допускается увеличение до 70%.
Анкеровка в каменную/блочную кладку (газобетон, керамика)
Кладка имеет значительно более низкую прочность на вырыв и сдвиг, что требует использования специализированных анкеров.
- Химические анкеры: Являются предпочтительными, поскольку они заполняют поры и создают объемное сцепление, а не только распорное. Использование распорных анкеров в газобетоне крайне нежелательно из-за риска разрушения блока при затяжке.
- Армирующие пояса: Если плиты опираются на газобетонные стены, анкеровка должна осуществляться не в саму кладку, а в непрерывный армированный бетонный пояс, расположенный под плитой. Этот пояс берет на себя все растягивающие и сдвиговые нагрузки.
Выбор крепежных элементов и технологические детали
Качество анкеровки определяется типом используемого крепежа и строгостью соблюдения монтажных инструкций.
Типы анкеров для бетона:
- Распорные анкеры (Wedge Anchors): Используются там, где требуется высокая несущая способность на вырыв. Эффективны только в плотном, нетрещиноватом бетоне (класс прочности не ниже ).
- Химические анкеры (Resin Anchors): Наиболее универсальны. Обеспечивают герметичность и используются в трещиноватом бетоне, а также для крепления к элементам, работающим на вырыв.
- Саморезные анкеры (Tapcon/Screws): Применяются только для малонагруженных элементов или крепления вспомогательных конструкций, так как их несущая способность на сдвиг и вырыв недостаточна для фиксации плиты перекрытия.
Противокоррозионная защита
Противокоррозионная защита анкеров, используемых для анкерования в монолитном железобетоне, является важнейшим компонентом обеспечения долговечности и надежности строительных конструкций. В условиях эксплуатации, особенно в агрессивных средах, таких как морские или химически активные районы, металлические анкеры подвержены коррозионным процессам, которые могут снижать их механическую прочность и создавать риск разрушения соединений.
Для предотвращения этого используют анкерные болты диаметром 16–25 миллиметров, изготовленные из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т или покрытые цинком с толщиной слоя не менее 50 микрометров, что существенно снижает вероятность коррозии.
В случаях, требующих повышенной защиты, применяются специальные покрытия на основе эпоксидных смол или хромирования, обеспечивающие дополнительную стойкость к химическим воздействиям и ультрафиолетовому излучению. Внутри отверстий, подготовленных под анкеры, заливают антикоррозионные составы, такие как цементные растворы с добавками противокоррозионных присадок или эпоксидные эпоксидные смолы, которые заполняют все зазоры и создают герметичное замкнутое пространство, препятствующее проникновению влаги и агрессивных веществ. Время полного набора защитных свойств достигает 14–28 дней, в течение которых важно избегать механических нагрузок или воздействия влаги, чтобы обеспечить равномерное формирование защитного слоя
Поскольку анкеры работают в условиях потенциального увлажнения (в месте стыка), защита от коррозии обязательна.
- Материалы: В зависимости от окружающей среды (особенно в зонах с высокой влажностью или агрессивными выбросами) используются анкеры из горячего цинкования (HDG) или из нержавеющей стали (A4/AISI 316). Обычное электролитическое цинкование (мкм) недопустимо для ответственных конструкций.
Контроль монтажа (QA/QC)
Ключевым моментом является контроль качества после установки.
- Испытания на вырыв (Proof Testing): После отверждения химического анкера или затяжки механического анкера, выборочно проводятся испытания. Нагрузка прикладывается в направлении вырыва (осевое усилие) и должна составлять 1.5–2.0 от расчетного усилия на данный анкер, без превышения допустимого проскальзывания.
Анкеровка плит перекрытия — это не просто “прикручивание” плиты к стене, а создание непрерывного конструктивного узла, способного воспринимать динамические и статические нагрузки. Правильный расчет должен учитывать разницу в жесткости материалов, выбирать крепеж, соответствующий материалу кладки (особенно при работе с ячеистыми бетонами), и всегда предусматривать адекватную защиту анкеров от коррозии.