در پروژه‌های ساختمانی، انکر بولت ( رول بولت )ها به منظور نصب صفحه ( Plate )های فلزی با ابعاد و ضخامت‌های مختلف به سطحوح ( Base Material ) از جنس بتن سخت شده، سنگ، آجر و … مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این صفحه‌ها امکان اتصال و جوشکاری قطعات فلزی مختلف به سازه بتنی به منظور اجرای انواع نماهای خشک و کامپوزیت، اجرای ساپورت‌های تأسیسات مکانیکی و الکتریکی، نصب تجهیزات و ماشین آلات و … را فراهم می‌کند. اما آن چه در این میان اهمیت دارد، انتخاب انکر بولت مناسب با توجه به نوع عملکرد، سایز، ظرفیت باربری و محدودیت‌های نصب می‌باشد.
انکر بولت‌ها از لحاظ نوع و عملکرد به دو دسته مکانیکی و شیمیایی طبقه بندی می‌شوند
به طور کلی عملکرد انکرها ( گیرایی در بتن یا مصالح دیگر ) به چهار روش صورت می‌پذیرد:
۱- اصطکاکی ( Friction ) یا انبساطی ( Expansion )
در این حالت انکر پس از نصب یا کاشت، به واسطه ایجاد نیروی اصطکاک با مصالح پایه می‌تواند بارهای متفاوتی را تحمل کنند. اغلب انکرهای فلزی – این نوع انکرها با نام انبساطی نیز شناخته می‌شوند – و پلاستیکی ( رول پلاک ) به این شیوه عمل می‌کنند و به راحتی نصب می‌شوند.
۲- کلیدی یا چفت و بستی ( Keying )
در این حالت انکر با ایجاد حفره یا خزینه کردن مصالح پایه – که در این حالت اغلب بتن می‌باشد – باعث ایجاد گیرایی می‌شود. این نوع انکرها ظرفیت باربری بالایی دارند و می‌توانند بارهای دینامیکی را نیز تحمل کنند و در فواصل کمی‌از لبه مصالح پایه نیز نصب شوند.
۳- ترکیب اصطکاکی و کلیدی ( Combination of Friction & Expansion )
در این حالت انکر با ایجاد حفره یا خزینه کردن مصالح پایه – که در این حالت اغلب بتن می‌باشد – باعث ایجاد گیرایی می‌شود. این نوع انکرها ظرفیت باربری بالایی دارند و می‌توانند بارهای دینامیکی را نیز تحمل کنند و در فواصل کمی‌از لبه مصالح پایه نیز نصب شوند.
۳- ترکیب اصطکاکی و کلیدی ( Combination of Friction & Expansion )
انکرهای شیمیایی که با نام چسب بتن یا چسب کاشت آرماتور نیز شناخته می‌شوند، با ایجاد چسبندگی بین میلگرد یا راد تمام رزوه ( Rod ) با مصالح پایه، باعث ایجاد ظرفیت باربری می‌شوند. مزیت استفاده از این نوع انکرها عدم محدودیت استفاده در قطر و عمق کاشت می‌باشد.
عوامل مؤثر در انتخاب نوع انکر عبارتند از :
۱- رایط محیطی
عوامل جغرافیایی مانند شرایط آب و هوا و میزان رطوبت، وجود مواد خورنده مانند اسید‌ها، چربی‌ها، مواد نفتی، فسفات‌ها، سولفات‌ها و … در محل نصب انکر و در مکان‌هایی چون شهرهای حاشیه دریا‌ها، پالایشگاه‌ها، تصفیه خانه‌ها، نیرو گاه‌ها، کارخانه‌ها و … از عوامل مؤثر در انتخاب انکر می‌باشد. جنس ( فولادی، پلاستیکی و شیمیایی )و پوشش ( گالوانیزه سرد، گالوانیزه گرم، استنلس استیل و … ) انکر انتخابی از مواردی است که با توجه به شرایط محیطی تعیین می‌شوند.
۲- میزان بار
انکرها بر حسب نیاز، نوع عملکرد، جنس، نوع بار ( کششی و برشی و یا استاتیکی و دینامیکی )، بارهای مختلفی را ( بین ۱۰ تا ۱۵۰۰۰ کیلوگرم ) می‌توانند تحمل کنند.
۳- نوع بار
به طور کلی بارهای سازه ای به دو دسته تقسیم می‌شوند :
۳-۱ – بارهای استاتیکی ( Static Load )
بارهای استاتیکی با میزان ثابت به سازه وارد می‌شوند و با گذشت زمان تغییر نمی‌کنند. بار مرده مانند وزن سازه، وزن تجهیزات نصب شده، وزن نفرات و … نمونه‌هایی از بار استاتیکی می‌باشد. تقریباً همه انکرها این نوع بار را تحمل می‌کنند.
۳-۲ – بارهای دینامیکی ( Dynamic Load )
این نوع بار‌ها با گذشت زمان تغییر می‌کنند و به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند :
۳-۲-۱ – خستگی ( Fatique )
عبور و مرور نفرات، ماشین آلات، نیروی وزش باد، بارش برف، انواع دستگاه‌ها و تجهیزات در حال کار مانند موتور‌های برقی، مثال‌هایی از ایجاد این نوع بار‌ها هستند.
۳-۲-۲ – شوک ( Shock )
این نوع بار در زمان بسیار کوتاه و بر اثر برخورد شدید، انفجار و یا از بین رفتن قسمتی از سازه ایجاد می‌شود.
۳-۲-۳ – زلزله ( Seismic )
بدیهی است برای تحمل هر یک از انواع بارهای دینامیکی می‌بایست انکر مناسب انتخاب شود.
۴- قطر انکر و عمق کاشت
بر اساس میزان بار و همچنین محدودیت‌های موجود مانند سوراخ‌های موجود روی پایه‌های ماشین آلات و تجهیزاتی که باید نصب شوند و سایر محدودیت‌های طراحی و اجرا مانند فاصله نصب انکرها از لبه بتن و یا فاصله نصب انکرها از یکدیگر، قطر و عمق کاشت انکر تعیین می‌شود.
عمق کاشت انکر، نسبت مستقیم با میزان باربری آن خواهد داشت که البته حداقل و حداکثر آن توجه به ضخامت ماده پایه و همچنین توانایی‌های کارخانه سازنده و اجازه آیین نامه‌های موجود تغییر می‌کند.
زمانی که قطر انکر به واسطه برخی محدودیت‌های اشاره شده معین و ثابت باشد، اما باربری آن کمتر از میزان بار وارده باشد، با افزایش عمق کاشت می‌توان انکر را انتخاب کرد. در سوی دیگر اگر باربری انکر بیشتر از میزان بار وارد شده باشد، می‌توان عمق کاشت را کاهش داد تا بهترین انتخاب صورت گیرد.
با توجه به مطالب فوق، انکرهای شیمیایی تنها محصولاتی هستند که قابلیت انتخاب، طراحی و اجرا با عمق کاشت‌های متغیر را دارند.
۵- ماده یا مصالح پایه ( Base Material )
انواع مختلف بتن از جمله بتن سخت ( Solid )، متخلخل ( Hollow )، سبک ( Light Weight )، ترک دار ( Crack )، هوا دار ( Aerated ) و …، به همراه انواع آجر ( Brick )، سفال ( Hollow Brick )، بلوک‌های گچی و سیمانی ( Gypsum & Cement Board )، سنگ‌های طبیعی ( Natural Stone ) و … از جمله مصالحی می‌باشد که به واسطه مقاومت‌های گوناگون یکی از عوامل تعیین کننده در انتخاب انکر می‌باشند.
۶- فاصله از لبه ماده پایه و فاصله دو انکر از یکدیگر ( Edge & Space Distance )
هر نوع انکر دارای مشخصاتی است که به واسطه آن می‌باید در یک فاصله مشخص از لبه آزاد بتن، همچنین در یک فاصله مشخص از یکدیگر نصب شوند.
۷- شرایط اجرا
به طور کلی انکرها به دو روش نصب می‌شوند:
۷-۱ – Through Fastening
در روش اول انکر و صفحه فلزی به طور همزمان نصب می‌شوند.
۷-۲ – Pre Setting
در این روش ابتدا انکر کاشته می‌شود و سپس صفحه فلزی، راد، آرماتور،تجهیزات و … در زمان مناسب نصب می‌شوند.
انواع شکست انکر ( Anchor Failure ) :
۱– Pull Out
در این حالت انکر از داخل سوراخ خارج می‌شود، بدون آن که انکر، صفحه فلزی و بتن آسیب ببینند.
عدم رعایت مشخصات نصب انکر، مهمترین دلیل به وجود آمدن این شکست می‌باشد.
۲- Pull over
عدم تناسب بار وارد شده با ضخامت صفحه فلزی، باعث ایجاد این شکست می‌شود. در این حالت صفحه فلزی آسیب می‌بیند.
۳- شکست بتن ( Concrete Breakage )
زمانی که انکر در بتن نصب می‌شود، تنش‌ها در یک فضای مخروطی در بتن اعمال می‌شوند. اگر بتن نتواند این میزان تنش را تحمل کند، شکست مخروطی بتن اتفاق می‌افتد.
هنگامی‌که حداقل فاصله نصب دو انکر یکدیگر یا حداقل فاصله نصب انکر از لبه بتن رعایت نشود، این شکست اتفاق می‌افتد.
۴- ترک خوردن ماده پایه ( Cracking of Base Material )
۵- شکست فولاد ( Steel Breakage )
در این حالت میزان بار وارده بیشتر از مقاومت کششی انکر می‌باشد و انکر اصطلاحاً بریده می‌شود.
عوامل مؤثر در طراحی انکر :
در بسیاری از موارد با توجه به شرایط و اهمیت و حساسیت نصب، انتخاب انکر مناسب می‌بایست با طراحی و بر اساس برخی مبانی و تئوری‌های مربوط به آن انجام گیرد. برخی عوامل مؤثر در طراحی انکر عبارتند از :
کلیه بارهای وارده با هر نوع و ماهیت، به دو نوع بار قابل تبدیل هستند :
۱-۱ – کششی ( Tensile Load , N )
۱-۲ – برشی ( Shear Load , V )
۱- راستای بار
به همین دلیل انواع انکر با ظرفیت باربری کششی و برشی شناخته می‌شوند و برای طراحی انکر میزان این بار‌ها باید مشخص باشند.
۲- نوع بار
در طراحی استاتیکی یا دینامیکی بودن بار باید تعیین شود.
۳- بار وارد بر سازه
کلیه بار‌هایی که به سازه ( و نه انکر ) وارد می‌شوند، می‌بایست در طراحی انکر لحاظ شوند. این بار‌ها می‌توانند شامل وزن اعضای سازه و تجهیزاتی که به طور ثابت نصب شده اند ( بارهای مرده ) و یا بارهای ناشی از وزش باد، بارش برف، زلزله و یا تجهیزات و ماشین آلات در حال کار باشند.
با توجه به وجود برخی محدودیت‌ها مانند نصب نا مناسب انکرها، ممکن است همه آن‌ها به طور مساوی بارهای وارد شده را تحمل نکنند. همان طور که در تصاویر فوق نشان داده شده در این حالت تنها سه انکر بار برشی وارد شده را تحمل می‌کنند. برای جلوگیری از ایجاد این مشکل می‌توان فاصله بین انکر و سوراخ بین صفحه فلزی را با روش‌هایی چون استفاده از واشر‌های مخصوص ( Dynamic Set ) پر نمود.
بدیهی است استفاده و یا عدم استفاده از این روش می‌باید در طراحی مشخص شود.
۵- مصالح پایه
۶- فاصله انکرها از یکدیگر و فاصله از لبه ماده پایه
۴- بار وارد به انکر
تا زمانی که مخروط‌های تنش تشکیل شده توسط هر انکر با یکدیگر تداخلی نداشته باشند یا با لبه ماده پایه فاصله داشته باشند، باربری انکرها کاهشی نخواهد داشت اما در شرایطی که این فواصل کمتر گردند لازم است که ضرایب کاهش دهنده بر باربری انکرها اعمال گردد.
بدیهی است این فواصل از یک میزان مشخص نمی‌تواند کمتر شود.