Ce ancore de bloc de beton sunt potrivite pentru proiectul dvs.? Un ghid complet de selecție și instalare

Dreapta ancore de bloc de beton depinde de tipul de încărcare, de densitatea materialului blocului și dacă ancora va fi utilizată în carcasa frontală, țesătura sau miezul gol al blocului - iar alegerea tipului greșit poate duce la defecțiuni la extragere la o fracțiune din sarcina nominală. Ancore pentru blocuri de beton (numite și ancore CMU, ancore pentru zidărie sau elemente de fixare cu blocuri goale) sunt sisteme de fixare mecanice sau adezive concepute special pentru a asigura conexiunile structurale și nestructurale la pereții unității de zidărie de beton (CMU), blocul de reținere și blocul decorativ. Acest ghid acoperă fiecare tip de ancore majore, valorile lor de încărcare, cerințele de instalare și diferențele critice dintre ele, astfel încât să puteți selecta și instala elementul de fixare corect de prima dată.

Ce face ancorele pentru blocuri de beton diferite de ancorele solide din beton?

Ancore pentru blocuri de beton trebuie să fie proiectate diferit de elementele de fixare din beton solid, deoarece blocurile CMU sunt goale - de obicei 50 până la 75 la sută spațiu gol - ceea ce înseamnă că o ancoră standard de expansiune care funcționează prin fixare pe materialul din jur fie va crăpa carcasa subțire a feței, fie va trage complet prin gol. Ancorele standard de expansiune din beton depind de presiunea laterală față de o masă de material continuă; Pereții CMU nu asigură acea masă în locația ancorei decât dacă ancora este proiectată special pentru a se întinde peste sau a se sprijini pe geometria blocului.

Cele trei provocări structurale unice pentru ancorarea blocului sunt:

• Învelișuri subțiri: Carcasa standard CMU are o grosime de numai 1,25 până la 1,5 inchi (32 până la 38 mm) - suprafață de rulment insuficientă pentru forțe mari de expansiune
• Miezuri goale: Golul din spatele carcasei feței nu oferă niciun material pentru care ancorele mecanice să poată fi susținute, cu excepția cazului în care designul ancorei ține cont în mod special de acest lucru
• Rezistenta variabila a blocului: Rezistența la compresiune CMU variază de la 1.000 psi în blocul decorativ ușor până la peste 3.000 psi în blocul structural dens, necesitând selectarea ancorei potrivite tipului de bloc specific
• Interferența îmbinării mortarului: Ancorele plasate în sau în apropierea îmbinărilor de mortar angajează material mai slab decât suprafața blocului, reducând semnificativ rezistența la smulgere

Câte tipuri de ancore pentru blocuri de beton există?

Există șase categorii primare de ancore de bloc de beton , fiecare folosind un mecanism diferit pentru a dezvolta forța de reținere în interiorul sau prin structura CMU. Înțelegerea principiului de funcționare al fiecărui tip este esențială pentru a potrivi ancora la aplicație.

1. Ancore pentru mâneci

Ancore pentru mâneci sunt printre cele mai versatile ancore de bloc de beton pentru aplicații cu sarcină medie. O ancoră de manșon constă dintr-un șurub filetat înconjurat de un manșon metalic segmentat. Când piulița este strânsă, șurubul trage un expandor în formă de con în sus în manșon, forțând segmentele manșonului spre exterior împotriva materialului din jur. În blocul CMU, ancorele de manșon trebuie instalate numai în carcasa frontală - expansiunea trebuie să aibă loc în grosimea carcasei, nu în gol. Ancorele pentru manșon sunt disponibile în diametre de la 1/4 inch la 3/4 inch și lungimi de la 2 inch la 8 inch. În CMU cu greutate standard, o ancoră cu manșon de 3/8 inchi realizează o tracțiune la tracțiune de aproximativ 1.300 până la 1.900 lbs, în funcție de adâncimea de încadrare și rezistența blocului.

2. Ancore cu șuruburi de comutare (ancore cu perete gol)

Comutați ancorele șuruburilor sunt cele mai potrivite ancore de bloc de beton când golul din miezul blocului trebuie folosit pentru transferul sarcinii. Un șurub de comutare trece printr-o gaură forată în carcasa frontală, iar aripile cu arc sau cu comutare gravitațională se deschid în spatele peretelui carcasei din miezul gol. Când șurubul este strâns, aripile se sprijină pe fața interioară a carcasei - distribuind sarcina pe o suprafață mai mare decât doar gaura de foraj. Șuruburile basculante din bloc sunt evaluate pentru forfecare de 50 până la 200 lbs per ancoră, în funcție de grosimea carcasei și dimensiunea aripii de comutare. Sunt potrivite pentru aplicații non-structurale: suporturi pentru rafturi, corpuri de iluminat, curele de conducte și similare.

3. Ancore cu șuruburi (șuruburi pentru zidărie / stil Tapcon)

Ancore cu șuruburi pentru zidărie — uneori numite în mod generic ancore în stil Tapcon — sunt șuruburi din oțel călit cu un model specializat de filet hi-lo care taie direct în găuri pre-forate în beton sau bloc, fără a necesita un corp de ancorare separat. În aplicațiile cu blocuri CMU, șuruburile pentru zidărie funcționează cel mai bine atunci când sunt introduse în materialul solid sau încrucișat, mai degrabă decât în ​​carcasa frontală, deoarece cuplarea filetului necesită o adâncime minimă a materialului. Șuruburile standard pentru zidărie de 3/16 inchi ating o forfecare de aproximativ 200 până la 500 lbs și o tensiune de 100 până la 350 lbs în CMU cu greutate normală, în funcție de adâncimea de încasări (minimum 1 inch, optim de 1,5 până la 1,75 inci). Acestea sunt printre cele care se instalează cel mai rapid ancore de bloc de beton — nu este necesar un corp de ancorare separat, detașabil și reutilizabil în aceeași gaură de până la aproximativ 5 ori înainte ca angrenarea filetului să se degradeze.

4. Ancore adezive / epoxidice

Ancore adezive pentru blocuri de beton utilizați rășini epoxidice sau poliester hibride bicomponente injectate într-o gaură prin intermediul unei duze de amestecare statică înainte de introducerea unei tije filetate sau a unei bare de armare. Ancorele epoxidice din blocul CMU necesită tuburi de ecran - cilindri din plasă de sârmă introduși în orificiu înainte de adeziv - deoarece golul gol ar permite epoxidului fluid să curgă în miez, mai degrabă decât să se lipească de pereții găurii. Tubul ecran limitează adezivul în adâncimea carcasei feței. Tija filetată ancorată cu epoxi (diametru de 1/2 inch) în CMU cu greutate normală cu tub ecran atinge valori de tracțiune de 2.500 până la 5.000 lbs după întărire completă — cea mai mare capacitate de încărcare disponibilă pentru fiecare persoană ancore de bloc de beton . Timpul de întărire variază de la 20 de minute la 70°F până la 4 ore la 40°F și trebuie să se scurgă complet înainte de încărcare.

5. Ancore cu ciocan (ancore de antrenare)

Ancore cu ciocan (numite și ancore de antrenare sau ancore cu cuie) sunt opțiunea cu cea mai rapidă instalare pentru sarcini ușoare ancorare bloc de beton . Un cui pre-asamblat este introdus printr-un manșon metalic introdus într-o gaură pre-forată; cuiul extinde manșonul pe peretele găurii. În aplicațiile CMU, ancorele cu ciocan trebuie utilizate numai în secțiunile solide ale blocului (carcasa frontală sau țesătură) și sunt limitate la sarcini ușoare de forfecare - de obicei 100 până la 400 lbs în forfecare și 50 până la 200 lbs în tensiune în funcție de dimensiune (disponibile în 1/4-inch și 3/8-inch dia). Ele nu sunt detașabile odată instalate și sunt cele mai potrivite pentru atașamente permanente, necritice, cum ar fi ancore de conducte, benzi de blană și aplicații similare.

6. Ancore cu șuruburi

Ancore cu șuruburi treceți o tijă sau un șurub filetat complet prin toată grosimea peretelui CMU, cu o placă de reazem sau o piuliță pe fiecare față. Această metodă ocolește limitarea miezului gol în întregime prin sprijinirea ansamblului de perete complet, mai degrabă decât pe baza ancorei într-o singură carcasă frontală. Șuruburile de trecere ating cele mai mari cote de sarcină dintre toate ancora bloc de beton metoda — o tijă filetată de 1/2 inch printr-un perete CMU standard de 8 inchi cu plăci de rulment pătrate de 3 inci poate dezvolta sarcini de tracțiune care depășesc 10.000 lbs înainte de defectarea blocului sau a tijei. Limitarea este accesul - ambele fețe ale peretelui trebuie să fie accesibile, ceea ce nu este posibil în pereții finisați sau pe pereți contra pantei.

Ce tip de ancorare pentru bloc de beton are cele mai bune performanțe pentru fiecare aplicație?

Selectarea optimului ancora bloc de beton necesită potrivirea capacității de încărcare a ancorei și a metodei de instalare la cerințele specifice aplicației. Tabelul de mai jos compară toate cele șase tipuri în funcție de criteriile care contează cel mai mult în domeniu.

Tabelul 1: Comparația performanțelor și aplicațiilor a șase tipuri de ancore de bloc de beton în funcție de capacitatea de încărcare, viteza de instalare, demontabilitate și cel mai bun caz de utilizare.

Cum să instalați corect ancorele pentru blocuri de beton

Instalarea corectă a ancore de bloc de beton este la fel de importantă ca și selectarea tipului potrivit - o ancoră instalată incorect de orice tip va funcționa sub capacitatea nominală, uneori în mod dramatic. Următorii pași se aplică tuturor tipurilor de ancore mecanice; ancorele adezive au cerințe suplimentare detaliate separat.

Etape generale de instalare a ancorelor mecanice pentru blocuri de beton

1. Localizați materialul solid: Înainte de găurire, utilizați un dispozitiv de căutare a stâlpilor setat la modul AC sau zidărie sau atingeți suprafața peretelui pentru a identifica locația secțiunilor solide ale țesăturii blocului și ale carcasei frontale. Marcați locațiile forajului în materialul solid, nu în miezul gol sau la îmbinările de mortar. Rezistența îmbinării mortarului este doar de 40 până la 60 la sută din rezistența blocului - ancorarea în rosturile mortar reduce capacitatea proporțional.
2. Selectați burghiul corect: Utilizați un bit de zidărie cu vârf de carbură dimensionat conform specificațiilor producătorului ancorei. Pentru majoritatea ancore de bloc de beton , diametrul bitului se potrivește cu diametrul corpului ancorei pentru tipurile mecanice sau este cu 1/16 inch mai mare decât tija filetată pentru ancorele adezive. Burghiile standard nu vor tăia zidăria și se vor supraîncălzi și se vor defecta.
3. Utilizați modul burghiu cu ciocan: Setați burghiul în modul de găurit cu ciocan pentru toate forajele CMU. O mașină de găurit numai rotativă va funcționa, dar este semnificativ mai lentă și generează mai multă căldură, ceea ce poate cauza tocirea și supradimensionarea găurii din cauza expansiunii căldurii. O gaură de 1/2 inch în CMU standard ar trebui să dureze aproximativ 15 până la 30 de secunde în modul ciocan.
4. Găuriți la adâncimea corectă: Găuriți cu cel puțin 1/2 inch mai adânc decât adâncimea necesară ancorei pentru a permite acumularea de praf de foraj la fundul găurii. Adâncimea insuficientă împiedică ancora să atingă încastrarea completă, reducând capacitatea de încărcare.
5. Curățați bine gaura: Eliminați praful și resturile cu aer comprimat (minim două treceri) și periați orificiul cu o perie de sârmă (minimum două treceri). Praful de foraj rămas în gaură este cauza cea mai comună a performanței ancorelor sub evaluarea atât în ​​sistemele mecanice, cât și în cele adezive. Pentru ancorele adezive, orificiul trebuie să fie și el complet uscat.
6. Instalați și strângeți cuplul conform specificațiilor: Introduceți ancora și aplicați cuplul de instalare recomandat de producător. Cuplul insuficient lasă expansiunea incompletă; suprastrângerea poate crăpa carcasa feței. Majoritatea ancorelor cu manșon de 3/8 inchi din CMU specifică un cuplu de instalare de 25 până la 35 ft-lbs.

Pași suplimentari pentru instalarea ancorelor epoxidice în blocul CMU

1. Introduceți tubul ecranului: Împingeți tubul plasă de sârmă în orificiul curățat, astfel încât să ajungă la fund. Tubul ecranului trebuie să se potrivească cu diametrul găurii și să fie suficient de lung pentru a se extinde de la partea de jos până la 1/4 inch de deschiderea găurii.
2. Distribuiți și aruncați primii 2 inci de adeziv mixt: Primul material distribuit printr-o nouă duză de amestecare este amestecat incomplet. Descărcați întotdeauna primii 2 inci pe carton înainte de a injecta în orificiu. Utilizarea adezivului parțial amestecat are ca rezultat o rezistență semnificativă a lipirii.
3. Completați de jos în sus: Introduceți duza în partea de jos a tubului de ecran și retrageți-o încet pe măsură ce distribuiți. Umpleți gaura până la aproximativ 2/3 din plin — tija filetată deplasează volumul atunci când este introdusă și excesul de adeziv va revărsa orificiul la nivelurile de umplere corecte.
4. Introduceți și răsuciți tija filetată: Împingeți tija filetată prin tubul ecranului cu o rotație lentă pentru a asigura contactul complet al adezivului pe toate suprafețele filetului. Nu deranjați tija până când timpul de întărire al producătorului nu a trecut complet.
5. Observați întărirea completă înainte de încărcare: Sistemele de ancorare epoxidice au timpi de întărire dependenți de temperatură. La 70°F, majoritatea sistemelor se întăresc în 45 până la 90 de minute. La 40°F, timpul de întărire se extinde la 4 până la 6 ore. Încărcarea unei ancore epoxidice înainte ca întărirea completă să fie completă poate duce la valori de extragere de până la 20 până la 30 la sută din capacitatea nominală.

Din ce material ar trebui să fie fabricate ancorele pentru blocuri de beton?

Specificația materialului a ancora bloc de beton determină rezistența la coroziune pe termen lung și durabilitatea portantă - în special în medii exterioare, umede sau agresive chimic, unde o ancoră corozivă se poate defecta cu ani înainte ca evaluarea sa mecanică să sugereze.

Tabelul 2: Ghid de selecție a materialului pentru ancore pentru blocuri de beton în funcție de rezistența la coroziune, rezistență, mediu adecvat și costul relativ.

Pentru exterior ancora bloc de beton aplicații — pereți de susținere, ancore pentru stâlpi de gard, conexiuni exterioare — galvanizat la cald sau oțel inoxidabil 304 este specificația minimă. În mediile de coastă la 1.000 de picioare de apă sărată, este necesar oțel inoxidabil 316. Blocul CMU în sine este alcalin (pH 12 până la 13), ceea ce accelerează coroziunea ancorelor din oțel carbon neprotejate chiar și în locații interioare, dacă este prezentă umiditate.

Cum se calculează numărul de ancore pentru blocuri de beton necesare

Calcul corect al cantității de ancora pentru a ancora bloc de beton instalarea necesită aplicarea unui factor de siguranță la sarcina de lucru – cotele de încărcare a ancorelor publicate sunt valorile finale de defecțiune, nu sarcinile de lucru sigure. Nu proiectați niciodată o instalație la valoarea de încărcare finală publicată.

Cerințe privind factorul de siguranță în funcție de tipul de aplicație

Tabelul 3: Cerințe privind factorii de siguranță pentru calculele încărcăturii de ancorare a blocurilor de beton pe categorii de aplicații, cu exemple de derivare a sarcinii de lucru.

Exemplu practic: Un suport de depozitare montat pe perete impune o sarcină totală de 600 de lire pe patru ancore de bloc de beton în forfecare. Cu un factor de siguranță de 4:1, fiecare ancoră necesită o capacitate de forfecare de lucru de cel puțin 600 ÷ 4 ÷ 4 = 37,5 lbs per ancoră față de sarcina de lucru (sau ancora trebuie să aibă un grad de forfecare final de cel puțin 150 lbs fiecare). Un șurub standard de zidărie de 3/16 inch, evaluat la 200 până la 300 lbs, ar îndeplini această cerință cu o marjă confortabilă. Pentru o balustradă structurală cu o sarcină punctuală de proiectare de 250 lb și un factor de siguranță de 5:1, fiecare ancoră are nevoie de forfecare finală de 1250 lbs - necesitând cel puțin o ancoră cu manșon de 3/8 inchi sau o ancoră epoxidice.

Întrebări frecvente despre ancore pentru blocuri de beton

Concluzie: Alegerea și instalarea ancorelor potrivite pentru blocuri de beton

Gama completă de ancore de bloc de beton — de la o ancoră de antrenare cu ciocan de 0,30 USD pentru o bandă de conducte la un sistem de ancorare epoxidic complet proiectat pentru o conexiune structurală de registru - toate au aceeași cerință fundamentală: ancora trebuie să fie potrivită cu tipul de bloc, geometria golului, sarcina aplicată și condițiile de mediu. Niciun singur tip de ancoră nu funcționează optim în toate aplicațiile, iar diferența dintre alegerea corectă și incorectă nu este o chestiune de reducere incrementală a performanței - este diferența dintre un sistem care funcționează în siguranță timp de decenii și unul care eșuează catastrofal la o fracțiune din sarcina prevăzută.

Pentru instalațiile interioare ușoare, șuruburile pentru zidărie oferă cea mai bună combinație de viteză, reglare și capacitate de încărcare adecvată. Pentru aplicații structurale cu sarcină medie în material de înveliș frontal accesibil, ancorele pentru manșon oferă performanțe fiabile cu instalare ușoară. Pentru conexiunile structurale cu cea mai mare sarcină sau unde miezul gol trebuie cuplat, ancorele epoxidice cu tuburi de ecran sunt soluția de calitate inginerească. Și atunci când ambele fețe ale peretelui sunt accesibile și este necesară sarcina maximă, ancorarea prin bolțuri cu plăci de rezemare elimină complet limitările ancorării doar cu carcasa frontală.

Aplicați întotdeauna factori de siguranță adecvați, specificați calitatea corectă a materialului pentru mediu, curățați bine găurile înainte de instalare și consultați un inginer structural autorizat pentru orice aplicație de siguranță a vieții sau de proiectare seismică a ancore de bloc de beton . Investiția în specificațiile corecte aduce dividende în performanță fiabilă și pe termen lung pentru fiecare conexiune pe care o servește ancora.