انکر HSA از رایج‌ترین انکرهای انبساطی است: پیچی که در سوراخ بتن نصب می‌شود و با سفت‌شدن، غلاف انتهایی‌اش باز می‌شود و به جداره فشار می‌آورد.
معرفی انکر بولت هیلتی HSA
انکر بولت HSA یا همان رول بولت پیچ بتنی است که برای اتصال قطعات فلزی به بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع پیچ درون بتن کاشته می‌شود و بعد از سفت شدن به روش مکانیکی درون سوراخ بتن محکم می‌شود و به این ترتیب اتصال بین بتن و فلز ایجاد می‌گردد. این پیچ expansion bolt هم نام دارد. expansion به معنی بازشونده است و منظور با فشار و باز شدن قسمت غلاف (پروانه) که در ساق پیچ است و با فشار آوردن به دیواره بتن باعث اتصال به بتن می‌شود. لازم به تذکر است که غلاف فلزی (پروانه) بعد از باز شدن در بتن دیگر قابل استفاده در مکان دیگری نیست و باید از رول بولت جدید برای کار جدید استفاده کرد. رول بولت HSA یکی از با اطمینان‌ترین نوع انکر بولت هاست و در کارهای سنگین از آن استفاده می‌شود این انکر بولت در سایز‌های M6 تا M20 تولید می‌شود. از اتصال پله به دیوار بتنی گرفته تا اتصال قطعات فلزی به بتن می‌توان از این انکربولت استفاده کرد.
روش ساخت انکر بولت HSA
برای تولید انکربولت HSA از دستگاه‌های تمام اتوماتیک فورج سرد استفاده می‌شود. ابتدا میلگرد آلیاژی به اندازه لازم بریده می‌شود و به وسیله پرس شکل لازم به آن داده می‌شود بعد از شکل‌دهی به انکر بولت نوبت به رزوه زنی می رسد. به وسیله ابزار دنده زنی روی بدنه پیچ دنده با گام استاندارد زده می‌شود سپس آماده پوشش‌دهی می‌شود عموما از پوشش گالوانیزه برای پوشش‌دهی استفاده می‌شود. بعد از پوشش‌دهی پروانه و واشر و مهره استاندارد این پیچ روی آن قرار می‌گیرد و به بازار فروش فرستاده می‌شود.
رول بولت HSA ساخت شرکت هیلتی آلمان است که شرکت‌های دیگر هم بر اساس این محصول طبق ابعاد از این محصول تولید می‌کنند. روی رول بولت HSA یک خط قرمز رنگ بر روی دنده رسم می‌کنند که این خط در هنگام بستن روی بتن باید هم ارتفاع با سطح بتن باشد به این ترتیب شما یک اتصال امن دارید.
انکر انبساطی چطور کار می‌کند؟
انتهای انکر مخروطی است و غلافی فلزی رویش قرار دارد. وقتی مهره سفت می‌شود، میله به بیرون کشیده می‌شود و مخروط، غلاف را به بیرون می‌راند. غلاف به جداره‌ی سوراخ فشار می‌آورد و اصطکاک حاصل، انکر را نگه می‌دارد.
پیامدهای این مکانیزم:
- بار بلافاصله قابل اعمال است — برخلاف انکر شیمیایی که زمان گیرش می‌خواهد.
- فشار جانبی به بتن وارد می‌شود، پس فاصله از لبه اهمیت زیادی دارد.
- به کیفیت سوراخ حساس است — سوراخ بزرگ‌تر از اندازه یعنی انبساط کافی نیست.
- در بتن ترک‌خورده رفتارش متفاوت است و ظرفیت کمتری دارد.
انکر کارگذاشته یا انکر پس‌نصب؟
اولین تصمیم در مهار به بتن این است که انکر پیش از بتن‌ریزی کار گذاشته می‌شود یا پس از سخت‌شدن بتن نصب می‌شود:
| کارگذاشته | پس‌نصب | |
|---|---|---|
| زمان نصب | پیش از بتن‌ریزی | پس از سخت‌شدن بتن |
| ظرفیت | بالاتر، مهار عمقی | وابسته به روش و عمق |
| دقت موقعیت | باید از قبل دقیق باشد | در محل قابل تنظیم |
| اصلاح خطا | سخت و پرهزینه | ساده‌تر |
| نمونه | DIN 529، ASTM F1554 | انکر مکانیکی و شیمیایی |
در خانواده‌ی پس‌نصب هم دو شاخه وجود دارد:
- مکانیکی: با انبساط یا قفل‌شدن مکانیکی در سوراخ نگه داشته می‌شود. نصب سریع و بار بلافاصله قابل اعمال.
- شیمیایی: با چسب یا رزین در سوراخ تثبیت می‌شود. توزیع تنش یکنواخت‌تر و مناسب نزدیکی لبه، ولی نیاز به زمان گیرش دارد.
حالت‌های خرابی مهار در بتن
در طراحی مهار، پیچ معمولاً ضعیف‌ترین جزء نیست. چهار حالت خرابی ممکن است و هر کدام محاسبه‌ی خودش را دارد:
- شکست خود انکر — پاره‌شدن میله. تنها حالتی که به استحکام فولاد ربط دارد.
- بیرون کشیده شدن (Pull-out) — انکر از بتن بیرون می‌آید بدون اینکه بتن بشکند.
- مخروط بتنی (Cone failure) — تکه‌ای مخروطی از بتن همراه انکر کنده می‌شود. رایج‌ترین حالت در بتن با مقاومت پایین یا عمق کم.
- شکست لبه — وقتی انکر به لبه‌ی بتن نزدیک است، بتن از پهلو می‌شکند.
خطاهای رایج نصب
- سوراخ کم‌عمق: ناحیه انبساط کامل داخل بتن قرار نمی‌گیرد.
- سوراخ تمیز نشده: گرد و غبار مثل روان‌کار عمل می‌کند و اصطکاک را کم می‌کند.
- گشتاور اشتباه: کم یعنی انبساط ناقص، زیاد یعنی خطر شکستن بتن.
- فاصله کم از لبه یا از انکر مجاور.
- نصب در بلوک یا آجر که بتن نیست و مکانیزم انبساط در آن جواب نمی‌دهد.
یک اصلاح: هیلتی آلمانی نیست
متن بالا HSA را «ساخت شرکت هیلتی آلمان» معرفی کرده است. دفتر مرکزی هیلتی در شان، لیختن‌اشتاین است. متن همچنین درست می‌گوید که سازندگان دیگر محصولاتی با ابعاد مشابه تولید می‌کنند؛ اما همان‌طور که پایین‌تر آمده، ظرفیت مجاز از آزمون هر محصول به دست می‌آید و با ابعاد مشابه منتقل نمی‌شود.
انکر گوه‌ای و خویشاوندانش
HSA از نوع انکر گوه‌ای (Stud / Wedge Anchor) است: میله‌ی رزوه‌دار با مخروط در انتها و یک بست فنری (پروانه) دور آن. انکرهای انبساطی دیگر با همین اصل ولی شکل متفاوت کار می‌کنند:
- انکر غلاف‌دار (Sleeve Anchor): غلاف بلندتر که در طول بیشتری از سوراخ باز می‌شود. برای بتن و گاهی مصالح ضعیف‌تر، با ظرفیت معمولاً کمتر.
- انکر کوبیدنی رزوه‌داخلی (Drop-in): پوسته‌ای با رزوه‌ی داخلی که با کوبیدن یک پین داخلی باز می‌شود. با سطح بتن هم‌تراز است و برای آویز میله‌ی رزوه‌دار از سقف رایج است.
- انکر گوه‌ای (مثل HSA): ساده، سریع و در بتن ترک‌نخورده با ظرفیت خوب. رایج‌ترین انتخاب برای اتصال صفحه، براکت و پایه‌ی سبک و متوسط.
نصب از داخل قطعه
یکی از مزیت‌های عملی انکر گوه‌ای، نصب عبوری (Through-fixing) است: قطعه در جای خود قرار می‌گیرد، سوراخ از میان سوراخ قطعه در بتن زده می‌شود و انکر از داخل قطعه کوبیده می‌شود. به این ترتیب محل سوراخ‌های بتن خودبه‌خود با قطعه یکی است و نیازی به علامت‌گذاری جداگانه و جابه‌جا کردن قطعه نیست. شرط آن این است که قطر سوراخ قطعه با سایز انکر هماهنگ باشد؛ سوراخ خیلی بزرگ در قطعه، لقی ایجاد می‌کند و در بار برشی انکر را زیر خمش می‌برد.
عمق نصب و انتخاب طول
ظرفیت کششی انکر انبساطی بیش از هر چیز به عمق مؤثر نصب بستگی دارد، چون اندازه‌ی مخروط بتنی که باید بشکند با عمق بزرگ می‌شود. بسیاری از انکرهای گوه‌ای برای یک سایز چند عمق نصب تعریف‌شده دارند و ظرفیت هر عمق در مدارک فنی جداگانه آمده است. طول انکر باید این‌ها را پوشش دهد:
- عمق نصب انتخاب‌شده در بتن
- ضخامت قطعه‌ای که بسته می‌شود (و لایه‌ی گروت یا لقمه، اگر هست)
- واشر و مهره
انکری که برای رسیدن مهره به رزوه کمتر از عمق طراحی کوبیده شود، ناحیه‌ی انبساطش در جای درست نیست. علامت روی انکر که متن بالا به آن اشاره کرده، برای کنترل همین عمق است.
گشتاور دو کار انجام می‌دهد
در انکر گوه‌ای، سفت کردن مهره فقط قطعه را نمی‌بندد؛ خود انکر را باز می‌کند. مهره میله را بیرون می‌کشد، مخروط وارد بست فنری می‌شود و بست به دیواره‌ی سوراخ فشار می‌آورد. پس:
- گشتاور کمتر از مقدار تعیین‌شده یعنی انبساط ناقص و ظرفیت کمتر از جدول.
- گشتاور بیشتر یعنی فشار بیش از حد به بتن؛ نزدیک لبه یا در بتن کم‌ضخامت، بتن ترک می‌خورد.
- برای نصب از آچار ترک‌متر استفاده کنید، نه آچار ضربه‌ای. آچار ضربه‌ای گشتاور کنترل‌شده نمی‌دهد و ممکن است میله را بچرخاند بدون اینکه بست گیر کند.
- اگر هنگام سفت کردن کل انکر در سوراخ می‌چرخد، سوراخ بزرگ‌تر از اندازه است یا تمیز نشده؛ انکر را بار نکنید.
بتن ترک‌خورده
انکرهای گوه‌ای ساده معمولاً برای بتن ترک‌نخورده ارزیابی می‌شوند. ترکی که از سوراخ عبور کند، قطر سوراخ را زیاد و فشار بست را کم می‌کند. برای نصب در ناحیه‌ی کششی دال یا تیر، یا در اتصال‌های حساس ایمنی، دامنه‌ی ارزیابی فنی محصول را بررسی کنید و در صورت نیاز انکر مخصوص بتن ترک‌خورده انتخاب کنید؛ یکی از این انکرها در انکر بولت HSC معرفی شده است.
جنس، پوشش و تولید
متن بالا فرایند تولید را توضیح داده است: شکل‌دهی سرد، رزوه‌زنی و پوشش. سر مخروطی انکرهای گوه‌ای معمولاً با فورج سرد شکل می‌گیرد که در تولید پیچ به روش فورج سرد توضیح داده شده است. از نظر جنس، سه گزینه‌ی رایج وجود دارد: آبکاری روی برای فضای داخلی خشک، گالوانیزه‌ی گرم برای فضای بیرونی با خوردگی متوسط، و استنلس A4 برای محیط مرطوب و خورنده. مقایسه‌ی پوشش‌ها در پوشش‌های سطح پیچ و مهره آمده است. انکر گالوانیزه را با مهره و واشر گالوانیزه و انکر استنلس را با مهره و واشر استنلس نصب کنید.
برداشتن انکر
همان‌طور که متن بالا گفته، بست فنری پس از باز شدن قابل استفاده‌ی دوباره نیست. انکر گوه‌ای را معمولاً نمی‌توان بیرون کشید. اگر قطعه برداشته می‌شود، انکر را هم‌سطح بتن ببرید، یا اگر سوراخ عمیق‌تر از طول انکر زده شده، آن را به داخل بکوبید. سوراخ رهاشده را با ملات پر کنید و انکر جدید را با فاصله‌ی کافی از آن نصب کنید. مرور کلی انکرها در انکربولت آمده است.
سوالات متداول
انکر انبساطی چطور نگه می‌دارد؟
غلاف انتهایی با سفت‌شدن باز می‌شود و به جداره سوراخ فشار می‌آورد؛ اصطکاک حاصل انکر را نگه می‌دارد.
آیا بلافاصله می‌توان بار اعمال کرد؟
بله، برخلاف انکر شیمیایی که زمان گیرش لازم دارد.
چرا فاصله از لبه مهم است؟
چون انکر انبساطی فشار جانبی به بتن وارد می‌کند و نزدیکی به لبه باعث شکست می‌شود.
آیا در آجر و بلوک قابل استفاده است؟
خیر. مکانیزم انبساط برای بتن طراحی شده و در مصالح توخالی جواب نمی‌دهد.
آیا HSA در بتن ترک‌خورده مناسب است؟
انکرهای گوه‌ای ساده معمولاً برای بتن ترک‌نخورده ارزیابی می‌شوند. دامنه‌ی ارزیابی فنی محصول را بررسی کنید و برای ناحیه‌ی کششی یا اتصال‌های ایمنی، انکر مخصوص بتن ترک‌خورده انتخاب کنید.
می‌توانم انکر HSA را با آچار ضربه‌ای ببندم؟
نه. گشتاور در انکر گوه‌ای خود انکر را باز می‌کند و باید کنترل‌شده باشد. از آچار ترک‌متر و مقدار تعیین‌شده در مدارک سازنده استفاده کنید.
طول انکر گوه‌ای را چگونه انتخاب کنم؟
عمق نصب در بتن به‌علاوه‌ی ضخامت قطعه، واشر و مهره. عمق نصب را از مدارک فنی بر اساس ظرفیت لازم انتخاب کنید.
چرا انکر هنگام سفت کردن در سوراخ می‌چرخد؟
سوراخ بزرگ‌تر از اندازه است، تمیز نشده یا بتن ضعیف است. انکری که بست آن گیر نکرده، ظرفیت ندارد و نباید بارگذاری شود.