Винтовой анкер

Изобретение относится к крепежным элементам. Винтовой анкер для крепления деревянных конструктивных элементов на бетоне имеет стержень (1) с первым резьбовым участком (2) с винтовой резьбой (6) для завинчивания в дереве и вторым резьбовым участком (3) с винтовой резьбой (7) для завинчивания в бетоне, причем винтовая резьба (6) для дерева имеет равный или несколько меньший шаг (р2), чем шаг (р1) резьбы (7) для бетона. В результате винтовой анкер способен выдерживать большие растягивающие, изгибные и поперечные нагрузки. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к винтовому анкеру для крепления деревянных конструктивных элементов на бетоне или кирпичной, или каменной кладке.

В уровне техники известно, что для крепления деревянных элементов на бетоне или кладке используют анкеры, которые переносят нагрузки деревянного конструктивного элемента на бетон за счет механизмов действия, известных в целом как «соединение», «поднутрение», «распорный конус» и «резьба». Соединительный анкер является по существу стальной деталью, которая вклеивается в бетон, в то время как соединение с деревянным конструктивным элементом происходит как правило посредством головной части или гайки. Передача нагрузки через поднутрение обозначает предусмотрение геометрического поднутрения в бетоне, который производится буровым методом или самим анкером, причем в это поднутрение вставляется распорный элемент, чтобы переносить растягивающие нагрузки анкера. Анкерный распорный конус базируется на похожем принципе для передачи растягивающих нагрузок, причем при таком анкере распорный элемент встроен непосредственно в анкер. Винтовой анкер, наконец, имеет резьбовой участок с резьбой по бетону для непосредственного завинчивания в бетон. К этому участку резьбы примыкает безрезьбовой стержень, который проходит сквозь прилегающий к бетонной поверхности деревянный конструктивный элемент и заканчивается на винтовой головке, которая в завинченном состоянии винтового анкера прилегает своей нижней стороной к поверхности деревянного конструктивного элемента.

Передача растягивающей нагрузки от деревянного конструктивного элемента на анкер происходит через его опорную поверхность на головку, передача поперечных нагрузок происходит через стенки отверстия и соответственно за счет сжатия вдоль гладкого стержня анкера в деревянном конструктивном элементе.

Чтобы повышать воспринимаемую анкером растягивающую нагрузку, которая действует на деревянный конструктивный элемент, согласно уровню техники между головной частью анкера и деревянным конструктивным элементом вводятся металлические диски. Однако, чтобы реализовать потенциал растягивающих нагрузок анкера, который получается благодаря его укреплению в бетоне, требуются относительно большие и толстые металлические диски, чтобы соответствующим образом переносить большую растягивающую нагрузку на деревянный конструктивный элемент. Если используется, например, анкер с диаметром 12 мм, то даже при применении металлического диска с диаметром 30 мм и толщиной 4 мм могла бы возникать опасность, что при растягивающих нагрузках, которые полностью выдержало бы крепление анкера в бетоне, диск прогибается.

Передача поперечных нагрузок на анкер существенно ограничивается изгибающим напряжением анкера за счет этих поперечных нагрузок. Это изгибающее напряжение, которое получается при нагрузке деревянного конструктивного элемента параллельно бетонной стене или кладке, возрастает с возрастающей толщиной деревянного конструктивного элемента, и соответственно с возрастающей толщиной деревянного конструктивного элемента сокращается допустимая поперечная нагрузка соединения. Необходимо, чтобы плечо рычага для передачи поперечной силы соответствовало половине толщины конструктивного элемента. При обыкновенных толщинах деревянного конструктивного элемента до 240 мм и больше плечо рычага, соответствующее половине толщины конструктивного элемента, поэтому настолько велико, что обыкновенные анкеры как правило не могут принимать ожидаемые поперечные силы без следующих дополнительных мер. Чтобы разгружать анкер от изгибающей нагрузки, согласно уровню техники, в деревянный конструктивный элемент устанавливают так называемые «дюбели особой конструкции» на стороне деревянного конструктивного элемента, которая обращена к бетону или кладке. Вследствие этого обеспечивается, что поперечные нагрузки в воздушном промежутке между бетоном и деревянным конструктивным элементом переносятся в часть анкера, которая зафиксирована в бетоне, вследствие чего анкер по существу не нагружается на изгиб. Под «дюбелями особой конструкции» нужно понимать как правило дискообразные, снабженные зубцами стальные детали с гнездом, которые вбиваются в деревянный конструктивный элемент.

Еще одной известной в уровне техники возможностью для крепления деревянных конструктивных элементов на бетоне или кладке являются установленные снаружи на бетоне соединители из стали, которые укрепляются в бетоне с помощью анкеров, а в древесине - гвоздей или винтов. Недостатком этих соединений являются высокие монтажные издержки и малопривлекательная с точки зрения внешнего вида конструкция.

В документе US 6 022 177 A представлен распорный винт для крепления детали с определенным расстоянием на деревянной подложке, который содержит два резьбовых участка, разделенных безрезьбовым стержневым участком, причем указанные участки имеют в принципе одинаковую резьбу. Резьба близкого к головке резьбового участка снабжена прорезями для получения определенного сопротивления вворачиванию, причем шаги двух резьб могут быть одинаковыми или разными.

Из документа DE 203 19 768 Ul известен винт для крепления без промежутка деревянных конструктивных элементов на деревянном фундаменте с двумя резьбовыми участками, которые разделены безрезьбовым стержневым участком. Резьба близкого к головке резьбового участка имеет заметно меньший шаг, чем резьба резьбового участка, который проходит в деревянную подложку, причем особо отмечено, что по возможности наибольшая разница шагов резьбы является предпочтительной. Резьба обоих резьбовых участков имеет по меньшей мере приблизительно одинаковый наружный диаметр.

В основе изобретения лежит задача создать винтовой анкер описанного в начале вида, который имеет меньше частей, чем известные анкеры, и более соответствует высоким требованиям в отношении растягивающей, изгибной и поперечной нагрузки, чем известные анкеры.

Для решения этой задачи предусмотрен винтовой анкер, согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения указаны в зависимых пунктах.

В винтовом анкере согласно изобретению можно отказываться как от диска под опорной поверхностью головки, так и от применения «дюбелей особой конструкции». Одновременно получается заметное повышение несущей способности соединения в отношении растягивающих и поперечных сил. Винтовой анкер состоит только из одной части и прост в изготовлении.

Изобретение поясняется ниже более подробно на примере выполнения посредством схематических чертежей, где показано:

на фиг.1 - вид сбоку винтового анкера согласно изобретению;

на фиг.2, 3 и 4 - частичные сечения по линиям II-II; III-III и IV-IV на фиг.1;

на фиг.5 и 6 - виды головки двух разных конструкций винтового анкера согласно изобретению; и

на фиг.7 - перспективный вид винтового анкера согласно изобретению.

На фигурах показана конструкция винтового анкера согласно изобретению. Винтовой анкер 1 имеет резьбовой участок 2 для дерева (древесины) и резьбовой участок 3 для бетона, которые связаны друг с другом безрезьбовым стержневым участком 4. Этот стержневой участок 4 имеет несколько больший диаметр, чем внутренний диаметр обоих резьбовых участков 2 и 3. Резьба 6 на резьбовом участке для дерева является обыкновенной винтовой резьбой для дерева с шагом p2, как представлено на фиг.3. Резьба 7 на резьбовом участке 3 для бетона рассчитана для непосредственного завинчивания винтового анкера в бетон, например, согласно документу ЕР 0 623 759 B1 или ЕР 1 127 222 B1.

Винтовой анкер на своем свободном конце имеет конический участок 5 головки с небольшим углом конуса, так что винтовой анкер при вворачивании втягивается в древесину. На участке 5 головки предусмотрен выем в форме внутреннего шестигранника 8 (фиг.5) или внутренней шестиконечной звездочки 9 (фиг.6) для соответствующего винтового инструмента.

Эти элементы приведения в действие приведены как примеры, и могут быть предусмотрены другие, известные в уровне техники внутренние элементы.

Особенность винтового анкера согласно изобретению состоит в том, что он может размещаться способом сквозной установки и полностью вставляться в деревянный конструктивный элемент. Шаг p2 на резьбовом участке для дерева и шаг p1 на резьбовом участке для бетона могут быть равными. Тем не менее, предпочтительно шаг p2 несколько меньше на резьбовом участке 2 для дерева, чем шаг p1 на резьбовом участке для бетона. За счет несколько меньшего шага обеспечивается то, что деревянный конструктивный элемент прижимается к бетонной поверхности.

Предпочтительно диаметр винтовой резьбы 6 для дерева больше, чем диаметр винтовой резьбы 7 для бетона. Вследствие этого получается более высокое усилие при вытаскивании соответствующего изобретению винтового анкера из деревянного конструктивного элемента.

Повышение несущей способности анкера на растяжение по сравнению с уровнем техники получается за счет более высокой несущей способности резьбы для дерева в отношении растягивающих нагрузок по сравнению с несущей способностью по отношению к растягивающим нагрузкам у головки и соответственно опорной поверхности головки известных анкеров. Дальнейшее преимущество состоит в том, что соответствующий изобретению винтовой анкер может быть утоплен в деревянный конструктивный элемент, т.е. он не должен быть таким же длинным, как и толщина деревянного конструктивного элемента. Вследствие этого винтовой анкер может применяться более разнообразно.

Повышение несущей способности по поперечным силам получается в сущности за счет значительно более короткой конструктивной длины по сравнению с известными анкерами, вследствие чего сильно сокращается изгибающая нагрузка на анкер в целом. Соответствующие изобретению винтовые анкеры могут делаться короче, чем известные анкеры, так как опорная поверхность головки не является необходимой для восприятия поперечных нагрузок и головка может таким образом утапливаться в деревянный конструктивный элемент. Более короткая конструктивная длина при той же самой несущей способности в отношении растягивающих усилий делается возможной благодаря соответствующей изобретению конструкции с двойной резьбой. Посредством длины заделки анкера в деревянный конструктивный элемент можно влиять в дальнейшем на соотношение между допустимой поперечной нагрузкой и допустимой растягивающей нагрузкой соединения. В качестве примера рассмотрен соответствующий изобретению анкер с диаметром 12 мм. Такой анкер при длине в 60 мм может воспринимать теоретически допустимую растягивающую нагрузку примерно 4,2 кН и поперечное усилие примерно 1,9 кН. Впрочем, при уменьшенной длине в 40 мм и той же самой конструкции теоретически допустимая растягивающая нагрузка сокращается до примерно 2,8 кН, в то время как допустимое поперечное усилие повышается до примерно 2,4 кН. Указанные в этом примере числа служат для иллюстрации принципа изобретения, причем не может исключаться, что получаются отклонения от них в зависимости от точного изготовления соответствующего изобретению анкера.

Если рассматривать в сравнении с этим один известный из уровня техники анкер той же самой величины (диаметра 12 мм), который используется в сочетании с деревянным конструктивным элементом «обыкновенной» толщины, то при деревянном конструктивном элементе, например, 120 мм толщины несущая способность анкера по поперечным силам равна 1,1 кН и при толщине деревянного конструктивного элемента 240 мм несущая способность по поперечным силам равна 0,6 кН. Меньшая несущая способность по поперечной силе в сущности получается из-за большей конструктивной длины анкеров, соответствующих уровню техники, которая необходима, так как поперечная нагрузка у этих анкеров воспринимается по существу опорной поверхностью головки.

Представленные в вышеизложенном описании, формуле изобретения и чертежах признаки могут иметь значение как в отдельности, так и в любой комбинации для выполнения изобретения в его различных вариантах.

1. Винтовой анкер для крепления деревянных конструктивных элементов на бетоне, содержащий стержень (1) с первым резьбовым участком (2) с винтовой резьбой (6) для завинчивания в дереве и вторым резьбовым участком (3) с винтовой резьбой (7) для завинчивания в бетоне, причем винтовая резьба (6) для дерева имеет несколько меньший шаг (р2), чем шаг (р1) винтовой резьбы (7) для бетона, так что в завинченном состоянии деревянный конструктивный элемент прижат к бетонной поверхности, причем диаметр винтовой резьбы (6) для дерева больше, чем диаметр винтовой резьбы (7) для бетона.

2. Анкер по п.1, отличающийся тем, что между обоими резьбовыми участками (2, 3) предусмотрен короткий безрезьбовой стержневой участок (4), который имеет больший диаметр, чем внутренние диаметры обоих резьбовых участков, и перекрывает стык между деревянным конструктивным элементом и бетоном.

3. Анкер по п.1 или 2, отличающийся тем, что на свободном конце резьбового участка (2) для дерева предусмотрен участок (5) головки, который имеет выем для установки инструмента для вворачивания и выворачивания винтового анкера.

4. Анкер по п.3, отличающийся тем, что выемом является внутренний шестигранник (8).

5. Анкер по п.3, отличающийся тем, что выемом является внутренняя шестиконечная звездочка (9).

6. Анкер по п.3, отличающийся тем, что участок (5) головки выполнен в форме усеченного конуса.

7. Анкер по п.4 или 5, отличающийся тем, что участок (5) головки выполнен в форме усеченного конуса.

8. Анкер по п.1 или 2, отличающийся тем, что шаг (р2) винтовой резьбы для дерева относится к шагу (р1) винтовой резьбы для бетона приблизительно как 3,4:3,5.

9. Анкер по п.3, отличающийся тем, что шаг (р2) винтовой резьбы для дерева относится к шагу (р1) винтовой резьбы для бетона приблизительно как 3,4:3,5.

10. Анкер по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что шаг (р2) винтовой резьбы для дерева относится к шагу (р1) винтовой резьбы для бетона приблизительно как 3,4:3,5.

11. Анкер по п.7, отличающийся тем, что шаг (р2) винтовой резьбы для дерева относится к шагу (р1) винтовой резьбы для бетона приблизительно как 3,4:3,5.