Что такое фундаментные болты, для чего они нужны и как их крепить?

Бетонный фундамент, даже для сравнительно небольшого по размерам одноэтажного дома – это всегда очень устойчивое к внецентренным нагрузкам основание будущего жилища.

Но бетон не любит ударные или динамические внешние усилия, которые могут возникнуть, например, при урагане или после взрыва бытового газа.

Если вы думаете, что возникающие при подобных ЧП силы среза способны компенсироваться весом жилого дома, то вы ошибаетесь. Необходима подстраховка в форме прочного крепления всех наружных элементов дома, соприкасающихся с бетонным фундаментом. Такое крепление обеспечат только фундаментные болты.

Устройство и функции крепежа

Такой вид крепежа часто называют анкерным (от англ. слова anchor – якорь). И это не случайно: они действительно служат своеобразными якорями для дома, предотвращая возможное смещение всех его элементов.

Фундаментные болты являются нормализованными изделиями, размеры и форма которых устанавливается техническими требованиями ГОСТ 24379.1-2012. Это длинные прочные крепежные детали, специально предназначенные для использования совместно с бетоном.

В отличие от других типов крепежа, которые имеют наружную резьбу под гайки или шайбы, здесь часто нарезают и внутреннюю резьбу. Это облегчает извлечение изделия из бетона после его полного схватывания.

Классификация крепежа может быть выполнена по следующим параметрам:

1. По направлению оси стержневой части – прямая или изогнутая на 90⁰. Болты с прямой осью относятся к изделиям многоразового исполнения, поскольку их можно выкрутить из бетонного фундамента, не повредив его.
2. По форме шпильки, продольная ось которой с противоположного конца может быть изогнута на угол 30…40⁰.
3. По размерам поперечного сечения стержня, который может иметь либо постоянный диаметр, либо суживающийся в виде усечённого конуса. Шпилька бывает простой или составной, в последнем случае части соединяются при помощи резьбовой муфты.
4. По наличию/отсутствию прорези в стержне. Детали, снабжённые прорезью, иногда называют болтами-шплинтами; они приспособлены для установки тяжёлой производственной техники на фундамент.
5. По наличию анкерной плиты, располагающейся вблизи одного из торцов, в то время, как на противоположном торце предусматривается усиленная резьба.

Типы крепежа и комплектация

На строительном рынке имеется несколько основных классификаций фундаментных болтов. Конструктивные разновидности и исполнения данного крепежа регламентирует ГОСТ 24379.1-2012.

Нецелесообразно применять б/у фундаментные болты, эксплуатационный ресурс которых неизвестен.

Сортамент

Действие ГОСТ 24379.1-2012 распространяется на стальной строительный крепёж, рассчитанный под применение метрической резьбы от М12 до М140. Параметры применяемой резьбы соответствуют ГОСТ 8724-2002 (основные нормы) и ГОСТ 24705-2004 (порядок взаимозаменяемости).

Диапазон номинальных диаметров резьбы определяется в зависимости от типа метиза:

• Для типов 1, 5 и 6 – от М12 до М48.
• Для типа 2 – от М16 до М140.
• Для типа 3 – от М24 до М140.
• Для типа 4 – от М24 до М125.

Шаг резьбы на шпильке может быть крупным (от 1,75 до 6) или мелким. Анкерные плиты подразделяются на плоские (они представляют собой стальные квадратные в плане пластины с центральным отверстием) или усиленные, с рёбрами жёсткости.

Размеры плоских плит устанавливаются в зависимости от диаметра резьбы:

• Сторона квадрата, мм – от 65 до 360.
• Диаметр отверстия, мм – от 22 до 100.
• Толщина анкерной плиты, мм – от 14 до 50.

Объёмные анкерные плиты изготавливаются из литых или кованых заготовок. Они предназначаются для применения с крепежом диаметром от М100 и более. Сварные/литые рёбра жёсткости располагаются по периметру окружности через каждые 60⁰. Диапазон внешних диаметров таких плит – от 625 до 700 мм.

ГОСТ 24379.1-2012 определяет также номенклатуру и размеры прочих комплектующих – резьбовых муфт, разжимных цанг, труб, конических втулок, гаек и пр.

Материал фундаментных болтов (и комплектующей их арматуры) подбирают в зависимости от величины расчётной нагрузки и характера её приложения. ГОСТ 24379.0-80 подразделяет болты на две группы — расчётные и конструктивные. Первые предотвращают возможный срез сдвиг или опрокидывание строительных элементов частного дома, а вторые – только их крепление.

В зависимости от климатического района строительства для производства крепежа используют:

• Углеродистые стали обыкновенного качества, марки не ниже чем Ст.3 (1-я группа).
• Качественные углеродистые стали – сталь 20, 09Г2С и т.п.(2-я группа).
• Легированные конструкционные строительные стали, например, 12ГС (3-я группа).

Для одноэтажных домов чаще применяют стали 2-й группы, а двух- и более этажных – стали 3-й группы.

Поскольку в общий расчёт должна включаться масса всех конструктивных элементов бетонного фундамента, в таблице приведен примерный вес болтов.

Установка

К основным установочным и конструктивным параметрам фундаментных болтов относятся: глубина заложения (H), длина (L), диаметр резьбы (D), длина резьбы (l0), диаметр стержня (d1), длина изогнутой части (l), диаметр или сторона А анкерной плиты, размер S под ключ, диаметр отверстия в фундаменте (d0), высота конуса (h).

Определение количества

Для выбора типоразмера крепежа необходимо рассчитать их количество. Для начала рассчитываются фактические напряжения ?_ф и ?_и, которые будут восприниматься изделиями:

?_ф = Р/Fи ?_и = М_оп/W, где:

• ?_ф — расчётное напряжение на отрыв;
• Р – осевая (горизонтальная или вертикальная) нагрузка на здание, с учётом внутренних элементов – мебели, систем отопления, водоснабжения и пр.;
• F – суммарная площадь поперечного сечения шпилек;
• ?_и — расчётное напряжение на изгиб;
• М_оп – наибольшее значение опрокидывающего момента (зависит от интенсивности ветров в данной климатической зоне и снеговых нагрузок на кровлю);
• W – суммарный момент сопротивления крепежа.

Полученные значения ?_ф и ?_и надо сложить, и именно это значение использовать для последующего подсчёта количества болтов (некоторые владельцы используют максимальное значение одного из двух параметров, а это неверно, ибо опрокидывание и отрыв могут случиться одновременно).

Допускаемые значения предела текучести применяемых сталей:

• Сталь Ст.3 – 200…210 Мпа.
• Сталь 20 – 240…250 Мпа.
• Сталь 09Г2С – 265…275 Мпа.
• Сталь 12 ГС – 290…310 МПа.

В обоснованных ситуациях могут использоваться и другие марки стали. Запас прочности должен составлять не менее 10…12%.

Далее по предварительно подобранной площади поперечного сечения всех задействованных в креплении изделий устанавливают их минимально требующееся количество n:

n = F/f, где f – площадь единичного резьбового сечения предварительно выбранного типоразмера. Полученное значение n округляют до ближайшего большего целого числа.

Порядок расчёта практически не изменится, если шаг установки фундаментных болтов будет переменным. Марка бетона, использованного для фундамента, также несущественна.

Учёт требований к проекту здания

Эти требования основываются на конструкции вашего дома и природно-климатических условиях района строительства. Необычные конструкции зданий могут потребовать повышенной жёсткости, это же необходимо и для дома, возведённого в районах с высокими ветровыми нагрузками или сейсмической активностью. Из наиболее часто встречающихся ограничений стоит отметить следующее.

1. Способ заливки и анкеровки с применением эпоксидных композиций. Заливка на месте означает погружение болтов во влажный раствор или бетон фундамента с последующим предоставлением кладке затвердевать вокруг шпильки.

   Для эпоксидной анкеровки после отверждения каменной кладки сверлят отверстие для анкерного болта в плите фундамента, куда устанавливают болт и заливают эпоксидную композицию. Она поможет сохранить болты от коррозии, особенно, если относительная влажность – повышенная.

   Ржавчина на фундаментном крепеже, изготовленном из обычной стали:

   

2. Глубина установки. Считается, что фундаментные болты должны вставляться минимум на 180…200 мм ниже верхней поверхности фундамента.
3. Расстояние между болтами. Обычно оно варьируется от 1,5 до 2,0 м, в зависимости от дизайна дома и результатов прочностных расчётов. То же касается и минимального расстояния между стеной дома и крайними изделиями: обычно оно должно быть не менее 300…350 мм.

Крепление конструкций к фундаменту

Определяют 3 условия, благодаря которым фундаментные болты обеспечивают надежное крепление в фундаменте:

• Сила трения ФБ. Неподвижность элемента зависит от распределения нагрузки на крепежный элемент и сам фундамент.
• Упор. Анкерный прочный болт компенсирует нагрузки самостоятельно.
• Склеивание. При соприкосновении болта с фундаментом образуется касательное напряжение, которое также берет на себя часть нагрузки.

Последовательность действий

Перед началом работ понадобится подготовить инструменты и материалы: рулетку, строительный уровень, электрическую дрель, все анкерные болты в комплекте, перфоратор, малярный скотч, компрессор. При использовании эпоксидного крепления – также и нужное количество смолы.

В то время как несущие стены должны крепиться к фундаменту с помощью более мощных болтов, стены, которые не несут структурной нагрузки — перегородки, часто закрепляются к фундаменту с помощью обычного крепежа. Используются два метода анкеровки: цельные анкеры вставляются в ещё влажный бетон, а составные — в уже затвердевший.

Крепление стен к залитым анкерам выполняется в следующей последовательности:

1. Натянуть рулетку поперек фундамента по пути прохождения крепежа и измерить расстояния между болтами и от болтов до края фундамента.
2. Выполнить разметку для сверления отверстий под крепёж. Для этого с помощью рулетки и угольника отметить места пересечения линий, определяющих половину ширины стены и края фундамента.
3. Просверлить необходимое количество крепёжных отверстий на нижней плоскости стены.
4. Установить верхнюю пластину на залитые анкерные болты, приподнять стеновую панель, после чего уложить нижнюю пластину.
5. Совместить края обеих пластин, поместить шайбу и гайку на каждый анкерный болт и затянуть гайки гаечным ключом.

При использовании эпоксидного способа крепления необходимо:

1. Разметить положение каждого анкерного болта и расположить их соответственно плану фундамента.
2. Биту перфоратора обернуть скотчем на расстояние, равное общей глубине отверстия под крепёж и просверлить нужное количество отверстий (образующаяся пыль сдувается компрессором).
3. Заполнить отверстие эпоксидной смолой почти до краёв. Вставить фундаментный болт и тут же выровнять его по уровню. Так же поступить и с остальным крепежом.
4. Закрутить болты по отвесу и дать возможность смоле высохнуть до полного затвердевания.
5. Установить, совместить и закрепить пластины, совместив их месторасположение в стене и в фундаменте.

Остатки смолы должны быть немедленно удалены, поскольку наличие засохших кусков эпоксидной композиции приведёт к неравномерной посадке стен на фундамент.

Схема соединения после его заливки эпоксидной смолой:

Заключение

Правильный выбор количества, материалов, размера и технологии монтажа фундаментных болтов – залог долговечности и качества вашего дома, установленного на бетонный фундамент.