Прораб бросает снабженцу: «Закажи шпильки на фундамент, через неделю заливать». Снабженец видит в накладной позицию «Шпилька оцинкованная М20х1000» и закрывает заявку. Через месяц бригада ставит стойки, тянет гайки, а шпильки проворачиваются в бетоне. Ещё через год из фундамента торчат ржавые прутья с сорванной резьбой. Переделка.
Проблема не в качестве. Проблема в том, что под одним словом «шпилька» скрываются два совершенно разных крепежа. Один предназначен для сквозной стяжки «гайка-гайка». Второй — для глухой анкеровки в бетон. Их путаница стоит денег и времени. Разбираемся, когда брать оцинкованную резьбовую шпильку, а когда — анкерную фундаментную.
Перед нами прямой стальной стержень с метрической резьбой по всей длине — резьбовая шпилька (стандарты DIN 976/975 и аналоги). Работает исключительно на растяжение в паре с двумя гайками. Одна гайка с одной стороны соединяемых деталей, вторая — с другой. Шпилька проходит насквозь и стягивает пакет.
Всё. Никакого распора в основании она не создаёт. Никакой анкеровки.
Классы прочности: 4.8, 5.8, 8.8, 10.9. Чем выше класс, тем большее усилие затяжки выдерживает стержень без пластической деформации. Для сборки металлоконструкций с расчётными нагрузками берут 8.8 и выше, для стяжки деревянных балок или временной опалубки — 4.8 или 5.8.
Покрытие — электролитический цинк, горячий цинк, изредка нержавейка А2. Диапазон диаметров: от М6 до М36. Длина вплоть до трёх метров.
Где это работает: стяжка двух швеллеров, монтаж оборудования на раму, подвес лотков и коммуникаций, сборка деревянных ферм, крепление мауэрлата к армопоясу (сквозная шпилька с шайбой и гайкой с двух сторон). Везде, где есть доступ с обеих сторон и не требуется сцепление с бетоном.
Оцинкованную резьбовую шпильку нельзя замоноличивать в бетон и рассчитывать на вырыв. У неё нет анкерной головки — ни конуса, ни загиба, ни распорной втулки. Стержень без анкерного элемента удерживается в бетоне только силой сцепления гладкого тела с раствором, а это величина, близкая к нулю. Тонкое электролитическое цинковое покрытие во влажной щелочной среде бетона быстро разрушается, особенно при циклах замораживания-оттаивания, поэтому для замоноличивания такой крепёж не предназначен.
В нормативной документации это фундаментный болт, но рынок часто называет его анкерной шпилькой, поэтому дальше будем придерживаться этого устоявшегося термина.
Устройство принципиально иное. На одном конце резьба под гайку. На другом — анкерная часть: конус с разрезной цангой, распорная втулка, загиб или анкерная плита. Стандарты — ГОСТ 24379.1-2012, DIN 529.
Как работает. Анкерный конец замоноличивается в бетон или вставляется в готовое отверстие. При затяжке гайки распорная втулка расклинивается, или конус разжимает цангу, или анкерная плита упирается в бетон изнутри. Возникает сила трения и упора, которая держит конструкцию на вырыв. Нагрузка передаётся на тело шпильки через анкерный элемент, а не через сцепление стержня с раствором.
Класс прочности. Для ответственных узлов обычно применяют классы 8.8 и выше, однако встречаются исполнения 3.6, 4.6, 5.6 (например, по DIN 529). Выбор напрямую зависит от расчёта и типа анкера. Материал с низким пределом текучести может пластически деформироваться при затяжке, поэтому для нагруженных на вырыв соединений, как правило, требуется класс не ниже 8.8.
Глубина заделки зависит от типа анкерного крепежа, прочности бетона и расчётной нагрузки. Она может составлять от 8 до 12 диаметров для клеевых анкеров и несколько отличаться для распорных. Точные параметры определяются проектом или технической документацией производителя.
Покрытие: горячий цинк (40–80 мкм), нержавейка А2 или А4. Тонкий электролитический цинк почти не применяется из-за недостаточной стойкости в бетоне.
Где работает: фундаменты каркасных домов, опоры освещения, колонны, несущие балки, вибрирующее оборудование, ростверки, заборные столбы.
Анкерный крепёж способен воспринимать и поперечную нагрузку, особенно в комбинации с продольной. Однако в реальных узлах сдвиг часто передают через трение, создаваемое затяжкой анкера, или через упоры. Прямое нагружение анкера поперечной силой без учёта трения требует отдельного расчёта.
|
Параметр |
Шпилька резьбовая |
Шпилька анкерная |
|---|---|---|
|
Стандарт |
DIN 976/975 (ISO 4018 и др.) |
ГОСТ 24379.1, DIN 529 и др. |
|
Конструкция |
Прямой стержень, резьба по всей длине |
Резьба с одного конца, анкерный элемент с другого |
|
Характер нагрузки |
Растяжение «гайка-гайка» |
Вырыв из бетона |
|
Тип монтажа |
Сквозной |
Глухой |
|
Основание |
Металл, дерево, конструкции с двух сторон |
Бетон |
|
Класс прочности |
4.8–10.9 |
Преимущественно 8.8 и выше (зависит от типа) |
|
Покрытие |
Электролитический цинк, горячий цинк (реже) |
Горячий цинк, нержавейка |
|
Цена за метр М20 |
Ориентировочно низкая–средняя |
В разы выше |
Таблица даёт моментальный срез, но есть нюансы, которые на бумаге не видны. Они вылезают при монтаже — и тогда уже поздно.
Ситуация первая. Частный застройщик ставит навес. Берёт оцинкованные резьбовые шпильки М16, замоноличивает в фундамент, через месяц ставит стойки и тянет гайки. Три из шести шпилек проворачиваются — анкерной головки нет, сцепления с бетоном нет. Ещё через год ржавчина съедает тело шпильки в месте выхода из бетона. Навес демонтируют, фундамент штробят, ставят химические анкеры. Экономия обернулась двукратным удорожанием.
Ситуация вторая. Снабженец перестраховывается и закупает анкерные шпильки для сборки металлокаркаса. Швеллеры стягиваются болтами с двух сторон, доступ открыт. Но анкерная шпилька не имеет полноценной резьбы под вторую гайку. Итог: платят за дорогой крепёж, а он не функционален. Переплата вчетверо, плюс потеря времени на замену.
Электролитический цинк (обычно 5–12 мкм) в сухом помещении служит годами. Для улицы и фундаментов этого мало. Во влажном бетоне цинк активно реагирует со щелочной средой, поэтому для замоноличенных анкерных шпилек применяют горячее цинкование или нержавеющую сталь. После первичной реакции горячеоцинкованное покрытие может пассивироваться, но полагаться только на это не стоит: если фундамент стоит в агрессивном грунте или в зоне постоянного увлажнения, разумнее выбирать нержавейку.
Нержавейка А2 держит влажность и уличные условия. А4 — кислотную и хлоридную среду. Переплата оправдана, если объект на десятилетия.
Вывод для снабженца. Для стяжки в сухом помещении — электролит. Для улицы — горячий цинк или А2. Для фундамента — минимум горячее цинкование с изоляцией выступающей части герметиком. Для очистных сооружений — только А4.
Резьба резьбовой шпильки чаще всего накатана, что увеличивает усталостную прочность, однако цинковое покрытие на такой резьбе при затяжке на сухую может скалываться, появляются задиры. Поэтому длинные шпильки перед сборкой прогоняют с маслом. Разница в моменте между сухой и смазанной резьбой по данным производителей может достигать 40 процентов. Если проектное усилие рассчитано на смазанную сборку, а соединение тянут на сухую, крепёж оказывается недотянутым.
С анкерными шпильками другая крайность — перетяжка ломом. Конус проскакивает дальше расчётного положения, цанга переклинивается, и шпилька проворачивается навсегда. Отверстие испорчено, крепёж под замену.
Отверстие с запасом — отдельная боль. Распорная втулка требует допуска не более пары миллиметров. Если отверстие «на глазок» разбили с запасом, втулка просто болтается в бетоне. При затяжке шпилька вращается целиком, расклинивания не происходит.
Сварка анкерной шпильки с арматурным каркасом — рискованный приём. В полевых условиях никто не контролирует отпуск металла после сварки. А класс прочности 8.8 и выше теряет свои свойства в зоне термического влияния. В холода такой анкер лопается хрупко, без пластической деформации. Если проект требует приварки, технадзор проверит технологию сварки и термообработку.
Определите тип основания. Если это бетон и доступ только с одной стороны — только анкерная шпилька. Если металл или дерево с доступом с двух сторон — оцинкованная резьбовая.
Чётко разделите характер нагрузки. Стягиваете детали — нужна резьбовая шпилька. Фиксируете конструкцию к бетону с риском вырыва — анкерная.
Проверьте среду эксплуатации. В сухом цеху — электролит. На улице — горячий цинк. В фундаменте — минимум горячий цинк с защитой выступающей части. Агрессивные среды — нержавейка А4.
Уточните глубину заделки для анкерной шпильки из расчёта или таблиц производителя под марку бетона.
Не берите анкерный крепёж с классом прочности ниже, чем требует проект. Соблазн сэкономить на материале часто оборачивается незатянутым узлом.
Сравните стандарт крепежа с проектной спецификацией. Резьбовая шпилька и фундаментный анкер — разные документы, и метизы по ним невзаимозаменяемы.
С 2010 года «Метизбелимпорт» поставляет крепёж строительным организациям и частным заказчикам в Беларуси. На складе в Минске (Монтажников, 53к6) в наличии оба типа шпилек, а при отсутствии нужной позиции её привезут под заказ. Консультанты помогут не перепутать резьбовую шпильку с фундаментным анкером ещё на этапе подбора — это особенно ценно, когда спецификация размыта и решать нужно быстро.
