Крепление металлической балки к кирпичной стене
Alkstroy.ru

Строительный портал

Крепление металлической балки к кирпичной стене

Крепление балки к кирпичной стене

Главным показателем прочности, долговечности, безопасности перекрытия на зданиях считается правильно выполненное опирание балки на кирпичную стену. Зачастую во время обустройства перегородки используют стальные балки либо опорные элементы из дерева. Монтаж важно выполнять с соблюдением всех правил. Чтобы конструкция была надежной, используются специальные крепления — стальные анкера.

Узел опирания

При опирании металлических балок перекрытия на кирпичные стены опорного предназначения сначала важно определиться с планом конструктивного обустройства расположения узлов. Подбор методов формирования узлов зависит от показателя давления опоры, образующегося под концом перегородки. Металлическая балка должна опираться на кирпичные стены через металлические либо железобетонные подушки распределения нагрузки.

Шарнирный узел опирания предусматривает обустройство перекладины прямо на основание из кирпича через 15-сантиметровую подушку цементно-песчаной массы. При этом максимальное давление под вмонтированным в стенку концом перегородки распределяется на стеновую основу через стальные опорные плиты, имеющие высоту 2 см.

Когда опорная нагрузка превышает 10 тонн, железобетонные перекрытия обустраивают распределительной подушкой, минимальная толщина которой 10 см. Кроме этого, проводится укрепление перекладины двойной армосеткой. Опирать несущую стальную балку на саму стену из кирпича в подобных условиях запрещено. При таком методе обустройства опорные узлы формируются жесткими.

Пустотные железобетонные плиты имеет смысл использовать, когда возводится многоэтажка.

Правильно выполненное минимальное опирание плиты перекрытия на кирпичную стену обеспечивает прочность, а также долговечность готовой конструкции. При возведении многоэтажного здания между этажами проводится укладка пустотных железобетонных плит. Толщина плиты колеблется в пределах 16—33 мм, длина — 1,5—12 м. В этом случае минимальная длина опирания торцевой части пустотной плиты на основание из кирпича равна 9 см. Для получения более точных данных производится расчет.

Разновидности перегородок

Перекрытие являет собой конструкцию. По предназначению оно бывает:

  • междуэтажное;
  • чердачное;
  • мансардное.

По конструктивным характеристикам различают 2 типа перекрытия:

  • Сборное. Его составляют продольные деревянные брусья и поперечные элементы.
  • Монолитное. Обустраивается с использованием монолитной плиты.

Если постройка возводится из такого камня, то перекрыть ее целесообразно деревом.

В кирпичном доме целесообразно устройство деревянного перекрытия, состоящее из прочных бревен двутавра или швеллера и досок. Чтобы опирание деревянной балки на кирпичную стену отвечало нормативам, рекомендуется соблюдать стандартные размеры экземпляров:

Чтобы продлить срок эксплуатации деревянных перекрытий, рекомендуется каждый брус по всей длине пропитать антисептиком и олифой.

Перекрытия по металлическим балкам целесообразно использовать для усиления межэтажной горизонтальной конструкции в многоэтажном здании. Монолитное перекрытие представляет собой железобетонную пустотелую плиту с ребристой поверхностью. Состоит такая плита из арматуры и бетона. Размеры таких изделий стандартные, расчет межэтажного перекрытия должен учитывать общий вес конструкции, площадь готовой поверхности, расстояние между перекладинами.

Крепление

Чтобы здание получилось безопасным и крепким, важно определить минимальное опирание плит перекрытия на кирпичную стену. После этого проводится установка и заделка консольных балок в кирпичной кладке. Каждый брус устанавливается в заранее сформированное углубление, глубина которого — 150 мм. Концы рекомендуется стесать под углом в 60 градусов, а затем обработать антисептическим средством и смолой, обернуть гидроизолирующим материалом. Далее брусья укладывают в стену, а получившийся зазор заполняют утеплителем. Оптимальное расстояние между балками — 650—1500 см. В качестве крепежных элементов опытные мастера строители советуют использовать стальные анкера.

Нарушение конструкции и последствия

Даже если сделать монтаж перегородок своими руками, это не гарантирует полного отсутствия дефектов. Чаще всего встречаются такие нарушения при обустройстве стропильных ферм и балок:

  • укладка балки на кирпичную стену без обустройства специальной подушки;
  • использование перекрытий с имеющимися видимыми дефектами;
  • неправильное выполнение соединения перегородки с основой.

Следствием таких нарушений монтажа является снижение несущих способностей опоры. В результате на кладке образуются трещины, а балки под нагрузкой начинают разрушаться. Конструкция становится аварийно опасной, поэтому дальнейшая ее эксплуатация невозможна. Важно помнить, что самостоятельная замена таких параметров, как диаметральный размер и количество брусьев, запрещена.

Крепление кронштейнов для балконов анкерными болтами

Часто случается, что нужно пристроить балкон к существующей стене или же возвести его сразу, используя консольные балки из швеллеров для опирания балконной плиты. Это очень распространенное решение, но нужно знать некоторые нюансы, чтобы не наделать ошибок.

Начнем с теории. Есть два основных варианта крепления в строительстве: шарнир и защемление. При шарнире возможен поворот конструкции на опоре, при защемлении любой поворот заблокирован.

И есть одно простейшее правило сопромата: любая консоль (без дополнительных стоек или подкосов) должна иметь защемление на опоре. При шарнире она просто будет проворачиваться, и это приведет к аварийному состоянию конструкции.

Теперь рассмотрим, как это защемление реализовать в натуре, а как крепить кронштейны для балконов категорически запрещено.

Начнем с худшего.

Недопустимое крепление швеллера анкерными болтами к стене

Если вы приварили швеллер к пластине, а эту пластину закрепили к стене четырьмя распорными анкерами (или другим количеством анкеров – не имеет значения), это будет шарнир. Болты испытывают выдергивающее усилие, пластина – гибкая, все это приведет к повороту балки на опоре. Это не мгновенное разрушение конструкции, а растянутое во времени. Поначалу поворот происходит очень медленно и незаметно, но он постоянно увеличивается – и это будет происходить до критического момента, когда самый слабый элемент в конструкции не выдержит и вызовет аварийное состояние. И каким бы надежным и мощным ни был швеллер, если узел его крепление не надежен, вся конструкция считается аварийной.

Недопустимое крепление кронштейна из швеллера к существующей стене

Если вы выбьете в существующей стене нишу (не важно, на всю толщину стены или не на всю), приварите к швеллеру пластину и уложите все это на пластичный раствор, а нишу потом забетонируете (или заполните раствором), то такой вариант тоже является шарниром. Чем меньше глубина заделки в стену, тем больше возможности у швеллера повернуться, и тем быстрее возникнет аварийное состояние. Но даже если заглубить швеллер на всю толщину стены, все равно у него останется возможность поворота, т.к. качественного заполнения раствором не получится при малых размерах ниши, швеллер под нагрузкой будет выкрашивать этот раствор и стремиться выскочить из гнезда. Такой вариант крепления возможен только для балки, опирающейся двумя концами, или для балкона с подкосом или стойкой на конце.

Крепление швеллера к стене – швеллер сверху

В данном варианте швеллер приваривается к пластине, которая крепится анкерными болтами к монолитному поясу (или монолитной подушке). Помимо этого важно заанкерить верхнюю часть швеллера, чтобы препятствовать повороту. Для этого к нему приваривается сверху уголок, который будет заделан в кладку стены, служащей в том числе пригрузом для швеллера. Уголок – это один из вариантов анкеровки. Можно также к верхней полке швеллера приварить металлический элемент, который в свою очередь будет приварен к закладной детали в монолитном поясе или в перекрытии. Главное – создать надежный анкер, препятствующий повороту швеллера.

Следует обратить внимание, что для надежной конструкции балкона нужно не только выполнить расчет швеллера, но и расчет узла его опирания. Рассмотрим это на примере.

Пример. Расчет консольной конструкции балкона в виде швеллерной балки без подкоса и узла опирания швеллера.

Дано: балкон шириной 1,2 м, швеллеры установлены с шагом 1,1 м, толщина балконной монолитной плиты по швеллеру 80 мм, пол – керамическая плитка на растворе (общая толщина 30 мм).

Определить: номер швеллера; запроектировать узел опирания консоли.

Собираем нагрузку на швеллер (на один погонный метр)

Тип нагрузки:

Нормативная нагрузка на 1 п.м швеллера, кг

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка, кг

Вес балконной плиты (толщ.0,08 м, объемный вес 2500 кг/м³, расчетный пролет 1,2 м)

0,08∙2500∙1,2 = 240

240∙1,1 = 264

Вес конструкции пола (толщ. 0,03 м, объемный вес 1800 кг/м³)

0,03∙1800∙1,2 = 65

65∙1,3 = 85

Собственный вес швеллера (принимаем пока навскидку №16 – вес 14,2 кг/м)

Итого (постоянная нагрузка)

320

365

Временная нагрузка на балконе – на ширине 0,8 м по краю балкона (таблица 6 ДБН «Нагрузки и воздействия» 10а)

400∙1,2 = 480

480∙1,2 = 580

Схема расположения нагрузки на швеллер:

Как видно, постоянная нагрузка распределена вдоль всего швеллера, а вот временная (согласно п. 10а таблицы 6 ДБН «Нагрузки и воздействия») распределена по краю балкона на полосе шириной 0,8 м.

Определим максимальный нормативный и расчетный момент для консоли (максимальный момент будет расположен у опоры).

Моменты от постоянной нагрузки равны:

М = qL², где L – расчетный пролет балки (для консоли он равен расстоянию от конца консоли до стены).

Нормативный момент от постоянной нагрузки равен:

Мн,пост = 320∙1,1² = 387 кг∙м.

Расчетный момент от постоянной нагрузки равен:

Мр,пост = 365∙1,1² = 442 кг∙м.

Чтобы определить максимальный нормативный и расчетный моменты для консоли от временной нагрузки (распределенной не по всей балке), воспользуемся справочной таблицей 14.1 (Улицкий «Железобетонные конструкции»)

Для нашего случая а = 0,8 м, х = L, момент нужно определить в точке В.

Нормативный момент от временной нагрузки равен:

Мн,врем = 480∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 269 кг∙м.

Расчетный момент от временной нагрузки равен:

Мр,врем = 580∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 325 кг∙м.

Суммируем моменты от постоянной и временной нагрузок, получая итоговые моменты для расчета:

Мн = 387 + 269 = 656 кг∙м.

Мр = 442 + 325 = 767 кг∙м.

Определим требуемый момент сопротивления швеллера:

Wтр = Мр/1,12R = 767/(1,12∙21) = 33 см 3 . По сортаменту (например справочник Васильев А.А. Металлические конструкции, приложение III) подбираем швеллер №10 (момент сопротивления W = 34,8 см 3 , момент инерции I = 174 см 4 ).

Проверяем прочность консольной балки из условия: σ = М/1,12W = 767/(1,12∙34,8) = 19,7 кН/см 2 , что меньше R = 21 кН/см 2 – условие обеспечено.

Проверим жесткость консоли (согласно ДСТУ «Прогибы и перемещения» при проверке прогиба для консоли значение L нужно удваивать).

Мн∙L/(10EI) = 656∙2∙120/(10∙21000∙174) = 0,004 = 1/232 2557 кг). Это очень приличный диаметр болтов, крепление только болтами – достаточно расходный способ.

После того, как определена марка болтов, следует проверить ограничения по установке этих болтов.

Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М20 до края бетона должно быть с = 140 мм. У нас 50 мм. Это означает, что необходимо сдвигать узел крепления в сторону центра стены, если нам позволяет это сделать ширина стены.

Случай 2. Рассмотрим вариант узла опирания консольной балки с приваркой к швеллеру анкерующего уголка №50 длиной 300 мм, при этом уголок удерживается кирпичной кладкой подоконной части (высота кладки 800 мм, толщина 250 мм). Швеллер закреплен четырьмя болтами HST М8.

В данном случае расчетный момент Мр воспринимается конструкцией узла в двух вариантах: слева показывается восприятие момента болтами, работающими на сжатие и на вырыв под действием пары сил F (эта пара сил представляет собой момент); а справа показано восприятие момента анкерным уголком и болтами (уголок восрпринимает горизонтальную силу, пытающуюся его выдернуть из кладки вместе с балкой, а болты при этом работают на срез, воспринимая горизонтальную силу в противоположном направлении). Наша задача – проверить, какой момент воспринимается конструкциями в каждом из вариантов, затем сложить эти моменты и сравнить их с расчетным моментом Мр, действующим на конструкцию.

Определим момент, воспринимаемый болтами, работающими на вырыв и на сжатие.

У нас имеется четыре анкерных болта М8, на которые действует усилие от момента. Момент М по простой формуле раскладывается на пару сил – две силы F, одна из которых пытается оторвать балку вверх (вырвать два болта), а другая одновременно придавливает балку вниз (сжимает два других болта). Вместе эти две силы и представляют собой искомый момент М1. Причем, взаимосвязь между силами и моментом передается через расстояние между болтами: М1 = Fa. То есть, чем больше расстояние между болтами, тем меньше будет в них усилие от момента.

В нашем случае балка заходит в стену на 270 мм, расстояние между болтами 150 мм, расстояние от края стены до болта 70 мм.

Сжимающее усилие нас не интересует, т.к. болты на сжатие работают очень хорошо, а вот вырыв нужно проверить.

Воспользуемся Руководством по анкерному крепежу фирмы Hilti (его можно свободно скачать у них на сайте), определим расчетное сопротивление вырыву для анкер-шпильки М8 HSТ. Это и будет наша сила F = 5 кН = 500 кг.

Найдем момент, который могут выдержать болты М8, с учетом того, что болтов, испытывающих усилие отрыва, два:

М1 = F∙2a = 500∙2∙0,15 = 150 кг∙м.

Следует также проверить ограничения по установке этих болтов.

Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М8 до края бетона должно быть с = 50 мм. У нас 70 мм – есть некоторый запас.

Далее определим момент, который может воспринять конструкция, работающая согласно схеме, показанной на рисунке ниже.

В данном случае у нас действует момент М, но мы его раскладываем на другую пару сил: горизонтально влево действует сила F, стремящаяся вырвать уголок, а горизонтально вправо действует противоположная ей сила, стремящаяся срезать болты. Расстояние между этими силами равно высоте швеллера 100 мм.

Определим, какую силу выдержит уголок, заанкеренный в кладке. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 2100∙4,8 = 10080 кг (здесь 2100 кг/см2 – расчетное сопротивление стали). Это значительное усилие, но у нас есть и более слабые элементы.

Найдем силу F для уголка: F = Mр/a = 767/0,1 = 7670 кг.

Найдем силу F для болтов (с учетом, что их 4): F = Mр/4a = 767/(4∙0,1) = 1918 кг.

Определим, выдержит ли уголок такого сечения действующую на него силу. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 7670/4,8 = 1598 кг/см2 19,18 кН).

Минимальное расстояние от оси болта М12 до края бетона равно с = 55 мм – опорную пластину следует на 5-10 мм сдвинуть от края.

Крепление металлической балки к кирпичной стене

В настоящей статье рассмотрены схемы классических конструктивных решений узлов опирания несущих металлических балок перекрытий (покрытий) на кирпичные стены зданий. Использование данных схем при конструировании балочных перекрытий избавит проектировщика от множества рутинных вычислений, связанных с компоновкой опорных узлов балок, подбором сечений отдельных элементов (обеспечивающих работоспособность узлов) и расчетом их монтажных соединений.

Принятие решения о выборе одного из предложенных ниже вариантов конструктивного исполнения узлов опирания балок на стены производится исходя из величины опорной реакции (опорного давления под концом балки).

Согласно требованиям действующих норм, стальные балки должны опираться на несущие каменные стены через стальные или железобетонные распределительные подушки, основной функцией которых является выравнивание давления под концами балок и предотвращение местного смятия кладки (локального разрушения кладки под опорными участками балок от смятия).

Узлы №№1, 2, 3, 4 предусматривают шарнирное опирание балок непосредственно на кирпичную кладку стен через слой цементно-песчаного раствора толщиной 15 мм. Опорное давление под заделанным в стену концом балки передается на кладку через опорные металлические плиты толщиной 20 мм, размеры которых назначены таким образом, чтобы среднее давление под плитой (в пределах площади сжатия) не превосходило минимально допустимую нормами величину расчетного сопротивления кладки при условии, что кладка выполнена из полнотелого керамического кирпича нормальной прочности на жестком цементном растворе.

В случае, если величина опорного давления превышает 100 кН (≈10 тонн), то тогда, в соответствии с требованиями СНиП ll-22-81*, необходимо устройство железобетонной распределительной подушки толщиной не менее 100 мм, армированной двумя сетками по расчету (опирание несущей стальной балки перекрытий непосредственно на кирпичную кладку стен в этом случае не допускается). При этом опорные узлы балок выполняются жесткими – см. Узлы №№4, 5 .

Узел №1 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b=380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,6 т.

Узел №2 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,7 — 3,0 т.

Узел №3 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=3,1 — 5,0 т.

Узел №4 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=5,1 — 7,0 т.

Узел №5 (жесткий)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=10,1 — 18,0 т.

Узел №6 (жесткий)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=18,1 — 20,0 т.

Примечания (важно. ):

  • Все фрикционные соединения элементов (во всех узлах) выполняется на анкерных болтах класса точности В, классов прочности 5.8 и 8.8. Допускается также использование высокопрочных болтов.
  • Катеты всех угловых швов (во всех узлах) принимать по наименьшей толщине свариваемых элементов, но не менее значений, указанных в таблице 38 СНиП II-23-81*.
  • В случае, если режим эксплуатации здания характеризуется наличием динамических нагрузок, — все элементы и детали узлов должны быть проверены расчетом на выносливость.
  • Марка стали всех металлических элементов и деталей узлов принимаются по таблице 50х СНиП II-23-81*, как для конструкций 2-ой группы (при отсутствии динамических, вибрационных и подвижных нагрузок).

Крепление кронштейнов для балконов анкерными болтами

Часто случается, что нужно пристроить балкон к существующей стене или же возвести его сразу, используя консольные балки из швеллеров для опирания балконной плиты. Это очень распространенное решение, но нужно знать некоторые нюансы, чтобы не наделать ошибок.

Начнем с теории. Есть два основных варианта крепления в строительстве: шарнир и защемление. При шарнире возможен поворот конструкции на опоре, при защемлении любой поворот заблокирован.

И есть одно простейшее правило сопромата: любая консоль (без дополнительных стоек или подкосов) должна иметь защемление на опоре. При шарнире она просто будет проворачиваться, и это приведет к аварийному состоянию конструкции.

Теперь рассмотрим, как это защемление реализовать в натуре, а как крепить кронштейны для балконов категорически запрещено.

Начнем с худшего.

Недопустимое крепление швеллера анкерными болтами к стене

Если вы приварили швеллер к пластине, а эту пластину закрепили к стене четырьмя распорными анкерами (или другим количеством анкеров – не имеет значения), это будет шарнир. Болты испытывают выдергивающее усилие, пластина – гибкая, все это приведет к повороту балки на опоре. Это не мгновенное разрушение конструкции, а растянутое во времени. Поначалу поворот происходит очень медленно и незаметно, но он постоянно увеличивается – и это будет происходить до критического момента, когда самый слабый элемент в конструкции не выдержит и вызовет аварийное состояние. И каким бы надежным и мощным ни был швеллер, если узел его крепление не надежен, вся конструкция считается аварийной.

Недопустимое крепление кронштейна из швеллера к существующей стене

Если вы выбьете в существующей стене нишу (не важно, на всю толщину стены или не на всю), приварите к швеллеру пластину и уложите все это на пластичный раствор, а нишу потом забетонируете (или заполните раствором), то такой вариант тоже является шарниром. Чем меньше глубина заделки в стену, тем больше возможности у швеллера повернуться, и тем быстрее возникнет аварийное состояние. Но даже если заглубить швеллер на всю толщину стены, все равно у него останется возможность поворота, т.к. качественного заполнения раствором не получится при малых размерах ниши, швеллер под нагрузкой будет выкрашивать этот раствор и стремиться выскочить из гнезда. Такой вариант крепления возможен только для балки, опирающейся двумя концами, или для балкона с подкосом или стойкой на конце.

Крепление швеллера к стене – швеллер сверху

В данном варианте швеллер приваривается к пластине, которая крепится анкерными болтами к монолитному поясу (или монолитной подушке). Помимо этого важно заанкерить верхнюю часть швеллера, чтобы препятствовать повороту. Для этого к нему приваривается сверху уголок, который будет заделан в кладку стены, служащей в том числе пригрузом для швеллера. Уголок – это один из вариантов анкеровки. Можно также к верхней полке швеллера приварить металлический элемент, который в свою очередь будет приварен к закладной детали в монолитном поясе или в перекрытии. Главное – создать надежный анкер, препятствующий повороту швеллера.

Следует обратить внимание, что для надежной конструкции балкона нужно не только выполнить расчет швеллера, но и расчет узла его опирания. Рассмотрим это на примере.

Пример. Расчет консольной конструкции балкона в виде швеллерной балки без подкоса и узла опирания швеллера.

Дано: балкон шириной 1,2 м, швеллеры установлены с шагом 1,1 м, толщина балконной монолитной плиты по швеллеру 80 мм, пол – керамическая плитка на растворе (общая толщина 30 мм).

Определить: номер швеллера; запроектировать узел опирания консоли.

Собираем нагрузку на швеллер (на один погонный метр)

Тип нагрузки:

Нормативная нагрузка на 1 п.м швеллера, кг

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка, кг

Вес балконной плиты (толщ.0,08 м, объемный вес 2500 кг/м³, расчетный пролет 1,2 м)

0,08∙2500∙1,2 = 240

240∙1,1 = 264

Вес конструкции пола (толщ. 0,03 м, объемный вес 1800 кг/м³)

0,03∙1800∙1,2 = 65

65∙1,3 = 85

Собственный вес швеллера (принимаем пока навскидку №16 – вес 14,2 кг/м)

Итого (постоянная нагрузка)

320

365

Временная нагрузка на балконе – на ширине 0,8 м по краю балкона (таблица 6 ДБН «Нагрузки и воздействия» 10а)

400∙1,2 = 480

480∙1,2 = 580

Схема расположения нагрузки на швеллер:

Как видно, постоянная нагрузка распределена вдоль всего швеллера, а вот временная (согласно п. 10а таблицы 6 ДБН «Нагрузки и воздействия») распределена по краю балкона на полосе шириной 0,8 м.

Определим максимальный нормативный и расчетный момент для консоли (максимальный момент будет расположен у опоры).

Моменты от постоянной нагрузки равны:

М = qL², где L – расчетный пролет балки (для консоли он равен расстоянию от конца консоли до стены).

Нормативный момент от постоянной нагрузки равен:

Мн,пост = 320∙1,1² = 387 кг∙м.

Расчетный момент от постоянной нагрузки равен:

Мр,пост = 365∙1,1² = 442 кг∙м.

Чтобы определить максимальный нормативный и расчетный моменты для консоли от временной нагрузки (распределенной не по всей балке), воспользуемся справочной таблицей 14.1 (Улицкий «Железобетонные конструкции»)

Для нашего случая а = 0,8 м, х = L, момент нужно определить в точке В.

Нормативный момент от временной нагрузки равен:

Мн,врем = 480∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 269 кг∙м.

Расчетный момент от временной нагрузки равен:

Мр,врем = 580∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 325 кг∙м.

Суммируем моменты от постоянной и временной нагрузок, получая итоговые моменты для расчета:

Мн = 387 + 269 = 656 кг∙м.

Мр = 442 + 325 = 767 кг∙м.

Определим требуемый момент сопротивления швеллера:

Wтр = Мр/1,12R = 767/(1,12∙21) = 33 см 3 . По сортаменту (например справочник Васильев А.А. Металлические конструкции, приложение III) подбираем швеллер №10 (момент сопротивления W = 34,8 см 3 , момент инерции I = 174 см 4 ).

Проверяем прочность консольной балки из условия: σ = М/1,12W = 767/(1,12∙34,8) = 19,7 кН/см 2 , что меньше R = 21 кН/см 2 – условие обеспечено.

Проверим жесткость консоли (согласно ДСТУ «Прогибы и перемещения» при проверке прогиба для консоли значение L нужно удваивать).

Мн∙L/(10EI) = 656∙2∙120/(10∙21000∙174) = 0,004 = 1/232 2557 кг). Это очень приличный диаметр болтов, крепление только болтами – достаточно расходный способ.

После того, как определена марка болтов, следует проверить ограничения по установке этих болтов.

Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М20 до края бетона должно быть с = 140 мм. У нас 50 мм. Это означает, что необходимо сдвигать узел крепления в сторону центра стены, если нам позволяет это сделать ширина стены.

Случай 2. Рассмотрим вариант узла опирания консольной балки с приваркой к швеллеру анкерующего уголка №50 длиной 300 мм, при этом уголок удерживается кирпичной кладкой подоконной части (высота кладки 800 мм, толщина 250 мм). Швеллер закреплен четырьмя болтами HST М8.

В данном случае расчетный момент Мр воспринимается конструкцией узла в двух вариантах: слева показывается восприятие момента болтами, работающими на сжатие и на вырыв под действием пары сил F (эта пара сил представляет собой момент); а справа показано восприятие момента анкерным уголком и болтами (уголок восрпринимает горизонтальную силу, пытающуюся его выдернуть из кладки вместе с балкой, а болты при этом работают на срез, воспринимая горизонтальную силу в противоположном направлении). Наша задача – проверить, какой момент воспринимается конструкциями в каждом из вариантов, затем сложить эти моменты и сравнить их с расчетным моментом Мр, действующим на конструкцию.

Определим момент, воспринимаемый болтами, работающими на вырыв и на сжатие.

У нас имеется четыре анкерных болта М8, на которые действует усилие от момента. Момент М по простой формуле раскладывается на пару сил – две силы F, одна из которых пытается оторвать балку вверх (вырвать два болта), а другая одновременно придавливает балку вниз (сжимает два других болта). Вместе эти две силы и представляют собой искомый момент М1. Причем, взаимосвязь между силами и моментом передается через расстояние между болтами: М1 = Fa. То есть, чем больше расстояние между болтами, тем меньше будет в них усилие от момента.

В нашем случае балка заходит в стену на 270 мм, расстояние между болтами 150 мм, расстояние от края стены до болта 70 мм.

Сжимающее усилие нас не интересует, т.к. болты на сжатие работают очень хорошо, а вот вырыв нужно проверить.

Воспользуемся Руководством по анкерному крепежу фирмы Hilti (его можно свободно скачать у них на сайте), определим расчетное сопротивление вырыву для анкер-шпильки М8 HSТ. Это и будет наша сила F = 5 кН = 500 кг.

Найдем момент, который могут выдержать болты М8, с учетом того, что болтов, испытывающих усилие отрыва, два:

М1 = F∙2a = 500∙2∙0,15 = 150 кг∙м.

Следует также проверить ограничения по установке этих болтов.

Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М8 до края бетона должно быть с = 50 мм. У нас 70 мм – есть некоторый запас.

Далее определим момент, который может воспринять конструкция, работающая согласно схеме, показанной на рисунке ниже.

В данном случае у нас действует момент М, но мы его раскладываем на другую пару сил: горизонтально влево действует сила F, стремящаяся вырвать уголок, а горизонтально вправо действует противоположная ей сила, стремящаяся срезать болты. Расстояние между этими силами равно высоте швеллера 100 мм.

Определим, какую силу выдержит уголок, заанкеренный в кладке. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 2100∙4,8 = 10080 кг (здесь 2100 кг/см2 – расчетное сопротивление стали). Это значительное усилие, но у нас есть и более слабые элементы.

Найдем силу F для уголка: F = Mр/a = 767/0,1 = 7670 кг.

Найдем силу F для болтов (с учетом, что их 4): F = Mр/4a = 767/(4∙0,1) = 1918 кг.

Определим, выдержит ли уголок такого сечения действующую на него силу. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 7670/4,8 = 1598 кг/см2 19,18 кН).

Минимальное расстояние от оси болта М12 до края бетона равно с = 55 мм – опорную пластину следует на 5-10 мм сдвинуть от края.

Анкера для кирпичной кладки: разновидности крепежа, нюансы монтажа

Кирпич на протяжении долгого времени является одним из самых популярных строительных материалов, и конструкции из него можно встретить в подавляющем большинстве как старых, так и современных зданий. Для монтажа различных предметов на таких конструкциях используются крепежные изделия разных типов, но наиболее эффективными и надежными из них являются анкерные болты, специально разработанные для кирпича – с учетом прочностных характеристик и особенностей внутренней структуры этого строительного материала.

Что собой представляют анкерные болты для кирпичной кладки

Анкер для кирпича – это универсальное крепежное изделие, которое одинаково успешно используется как в сфере капитального строительства, так и при выполнении несложных работ по ремонту и благоустройству зданий и помещений различного назначения. При помощи такого крепежа, представляющего собой болт специальной конструкции, на поверхности стены из кирпича можно надежно зафиксировать предметы и элементы, отличающиеся даже значительным весом. Такими анкерными болтами, в частности, могут быть закреплены предметы мебели и интерьера, светильники и люстры, подвесные потолки, фасады навесного типа и многое другое.

Конструктивные особенности болта данного типа и принцип, по которому он действует, заложены в его названии: анкер в переводе с немецкого означает «якорь». Элементом, обеспечивающим надежное сцепление такого крепежа с внутренними стенками предварительно просверленного в кирпиче отверстия, выступает специальная гильза. Помещенная в отверстие в стене, она при закручивании головки анкерного болта начинает увеличиваться в диаметре, распирая внутренние стенки отверстия и входя с ними в надежное зацепление.

Для того чтобы сцепление гильзы анкерного болта со стенками отверстия в кирпиче было еще более надежным, на боковые части ее наружной поверхности наносится специальная насечка.

Основные виды крепежа для кирпичных стен

Анкеры, специально предназначенные для монтажа в строительных конструкциях из кирпича, отличаются не только своими размерами, различия также могут состоять в конструкции и технических характеристиках. Соответственно, различаются и сферы применения такого крепежа, каждая из разновидностей которого предназначена для решения определенных монтажных задач. Именно поэтому, чтобы обеспечить высокую надежность крепления предметов, которые фиксируются на поверхности из кирпича, подходить к выбору анкерных болтов следует очень ответственно.

Специалисты, работающие в сфере современного строительства и ремонта, часто сталкиваются с необходимостью выполнения монтажных работ на конструкциях из кирпичной кладки. Эта задача решается при помощи анкерных болтов нескольких типов:

  1. забивных;
  2. клинового типа;
  3. типа MSA;
  4. двухраспорных;
  5. крепежей, верхняя часть которых вместо стандартной шестигранной головки оснащена кольцом;
  6. работающих по принципу химического крепления.

Каждый из вышеперечисленных типов крепежа, используемого для выполнения монтажных работ на стенах из кирпича, заслуживает того, чтобы остановиться на нем подробнее.

Анкерные крепежные элементы забивного типа

Такие анкерные болты относятся к самому простому виду крепежных элементов подобного типа. Используют забивные анкеры для выполнения крепежа на строительных конструкциях из полнотелого кирпича. Принцип работы такого анкерного болта заключается в том, что после установки в предварительно подготовленное и тщательно очищенное отверстие в стене, в нем приводят в действие распорный элемент, который и обеспечивает надежную фиксацию крепежа. После того как забивная часть болта надежно закрепляется в кирпиче, в него вкручивают резьбовой элемент.

Параметры и монтаж забивного анкера

Анкерный крепеж клинового типа

В конструкции такого анкерного болта, как понятно уже из его названия, имеется специальный элемент, который расклинивается в процессе установки. Расширяясь в отверстиях, выполненных в кирпичной кладке, клиновой элемент надежно фиксирует крепеж на строительной конструкции. Чаще всего крепежные изделия данного типа оснащают винтами, имеющими головку утапливаемого типа.

Характеристики анкер-болтов клинового типа

Анкерные крепежные изделия, относящиеся к типу MSA

Особенностью анкерных болтов данного типа является наличие в их конструкции гильзы из латуни. На боковой части такой гильзы выполнены продольные прорези, которые делят ее на отдельные лепестки, расширяющиеся в процессе монтажа крепежного элемента. Чтобы обеспечить значительное расширение распорной гильзы в процессе вкручивания в нее резьбового элемента, внутреннее отверстие в ней выполняют в форме конуса, а не цилиндра.

Размеры и параметры анкеров MSA

Анкерные болты, работающие по химическому принципу

Эти анкерные болты, фиксируемые в предварительно подготовленном отверстии при помощи специального клеевого состава, являются самым надежным типом крепежа для стен из пустотелого кирпича и пористых материалов. Клеевой состав, используемый для крепежа химического типа, заполняет внутренние полости в пустотелом и пористом материале, тем самым надежно фиксируя болт в отверстии.

Химический анкер в стене

Правила монтажа таких крепежных элементов достаточно просты и заключаются в следующем: в кирпичной кладке или в конструкции из пористого материала высверливается отверстие, которое необходимо тщательно очистить. В отверстие помещается капсула с клеем (или клеевой состав нагнетается в него из специальной тубы), а затем вставляется болт.

Естественно, что для полного застывания клеевого состава, используемого для монтажа химических анкеров, требуется определенное время, которое зависит как от состава клея, так и от температуры окружающего воздуха. Производители, занимающиеся выпуском таких анкеров для кирпича, обязательно указывают в рекомендациях к ним период, необходимый для полного застывания клеящего состава.

Инжекционная масса химического анкера может находится внутри капсулы или в отдельной тубе

Анкерные крепежные изделия с кольцом

Кольцо, которое вместо стандартной шестигранной головки присутствует в конструкции таких анкерных болтов, предназначено для более удобного монтажа различных предметов: светильников и люстр, кабельных трасс, элементов коммуникаций различного назначения и др. Производители такого крепежа выпускают его с кольцами разных размеров, чтобы потребители могли выбирать болт в зависимости от веса и габаритов фиксируемых с его помощью предметов. Разновидностью такого анкерного болта является крепеж с крюком вместо кольца, что позволяет снимать с него закрепленный предмет, если в этом возникает необходимость.

Характеристики анкерных болтов с кольцами

Двухраспорные анкерные изделия

Анкерные болты данного типа, в конструкции которых имеется распорная втулка, разжимающаяся в процессе монтажа не в одном, а сразу в двух местах, позволяют выполнить надежный крепеж в том числе и в пустотелом кирпиче. Высокая надежность использования таких изделий объясняется тем, что хотя бы один из его распорных элементов придется не на пустотелую часть кирпичной кладки, а на твердую часть ее внутренней структуры.

Параметры двухраспорных анкеров (нажмите для увеличения)

В приведенном выше обзоре перечислены лишь наиболее популярные виды анкерных изделий, применяемых для выполнения крепежа в кирпиче. На самом деле современная промышленность выпускает и другие анкеры, которые могут быть использованы для кирпича и формировать с таким строительным материалом надежные соединения. Различаются такие крепежные изделия не только по своим конструктивными особенностями и техническими характеристиками, но и по стоимости, что обязательно следует учитывать при их выборе.

Как правильно выполнить монтаж анкера в кирпичной кладке

Анкерные изделия, используемые для крепления различных предметов на конструкциях из кирпича, разработаны таким образом, чтобы их монтаж не вызывал никаких сложностей. Выполняется он в следующей последовательности.

  • В конструкции, на которой необходимо выполнить крепеж, просверливается отверстие. Его диаметр должен соответствовать диаметру анкерного изделия.
  • После тщательной очистки отверстия в кирпич вбивается, вставляется или ввинчивается анкерный болт.
  • Затягивая головку болта, необходимо добиться максимального разжимания распорной втулки, о чем будет свидетельствовать надежная фиксация крепежного элемента в кирпичной кладке.

Принцип установки анкера

Выбирая место для сверления отверстия, следует обращать внимание на то, чтобы оно не приходилось на промежуток между кирпичами, заполненный цементным раствором. Выполнять это отверстие надо только в теле самого кирпича.

Необходимо также уделить внимание состоянию материала, из которого выполнена строительная конструкция, потому что трещины в нем могут значительно ослабить формируемое соединение.

Читать еще:  Из какого кирпича делать дымоход?
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector