Расчет анкерной пластины для анкеровки: Определение размеров анкерной пластины для арматурных стержней скачать

Содержание

Анкеровка арматуры в бетоне таблица

Анкеровка арматуры считается одной из важнейших строительных операций, которая подразумевает крепление армирующих изделий за определенное сечение. Стоит отметить, что размер закрепления во многом обусловлен характеристикой участка передачи нагрузки с металлических стержней на основной материал. В этой статье мы рассмотрим все существующие способы проведения анкеровки, дадим советы относительно того, как должен проводиться расчет на этапе проектирования, а также раскроем некоторые секреты, которые значительно упростят строительные работы.

Содержание

  1. Анкеровка арматуры: возможные варианты
  2. Определяем длину арматурных элементов правильно
  3. Комплексные расчеты: все, что нужно знать

Анкеровка арматуры: возможные варианты

На сегодняшний день известно несколько вариантов проведения данной операции. Именно поэтому анкеровка бывает следующих видов:

  • Для прямых изделий создаются выступы профиля на необходимой длине стержня;
  • С использованием специальных крепежей, петель, а также лапок.
  • С применением различных поперечных изделий из металла;
  • Используя широкопрофильные приспособления, которые монтируются по краям арматуры.

Нахлест арматуры при вязке

Чтобы провести качественное крепление прямых элементов в бетоне, используется только специализированная профильная арматура. Необходимо учитывать тот факт, что качественные характеристики процесса сцепления основного материала и анкеровки повышаются при увеличении прочностных параметров бетонного раствора. Кроме того, надежность крепления определяется наличием поперечного сжатия. Согласно нормативно-технической документации, данную операцию можно приводить только для прямых арматурных изделий. Если вы решите отдать предпочтение монтажу лапок, то их установку важно проводить на покрытие профильных стержней.
Анкеровка путем отгиба

При использовании петель важно учитывать фактор соблюдения одинакового расстояния между каждым крепежом. Если пренебречь этим правилом, то в большинстве случаев степень сцепления на порядок снизится.

Если случается так, что анкеровка с помощью петель, крюков, а также способов непосредственного сцепления напрямую не дает ожидаемой прочности конструкции, необходимо задействовать дополнительные приспособления, которые монтируются на отдельные армирующие элементы посредством приварки.

Определяем длину арматурных элементов правильно

Чтобы расчет анкеровки был произведен правильно, важно учитывать целый ряд характеристик и показателей. Пожалуй, самым важным параметром является стержневая длина арматуры, которая будет непосредственно в железобетоне. Ее необходимо рассчитывать с особой внимательностью, и без познаний в строительной отрасли вряд ли удастся это сделать. Длина заделки определяется еще на этапе проектировки, учитывая специальные графики. Эти схемы представляют собой данные о классе арматуры, а также параметры нагрузок на армирующие прутки. Таким же способом применяются и 2 другие чертежа. Человеку, который далек от области проектировки конструкций из железобетона, описанная выше технология может быть слишком сложной и замысловатой. А вот профессиональным строителям удастся правильно провести расчет длины арматурных составляющих за несколько минут.
Заглубление стержня в бетон

Внимание! Если случилось так, что рекомендованную длину стержней на конкретном объекте использовать не удается, необходимо позаботиться о монтировке стержней на торцы посредством привлечения дополнительного инструментария и оборудования. Они своего рода будут играть роль анкера, внешне больше напоминая крепежи, пластины, уголки.

Радиус загиба стержней

Комплексные расчеты: все, что нужно знать

Для того, чтобы расчет был качественным и без каких-либо недочетов, важно учесть следующие параметры:

  • прочностные показатели железобетонной конструкции;
  • способ осуществления анкеровки;
  • уровень нагрузки на основание;
  • уровень заглубления элементов;
  • профиль арматурных элементов;
  • сечение применяемых перегородок.

Непосредственное выполнение анкеровки арматуры по бетону

Если вы хотите упростить процесс расчетов некоторых характеристик, обратитесь к таблице параметров. Кроме того, сегодня существует различное программное обеспечение, помогающее сделать это действительно быстро. Но, увы, такие утилиты не найти в свободном доступе, потому что разработчики подают свой продукт исключительно на дисках. Без навыков и познаний, разобраться в интерфейсе не получится, поэтому, все-таки, доверьте это дело специалистам.

Проверка данных расчета длины

Помните, что даже опытные проектировщики пользуются данным методом только на предварительном этапе . Окончательные показатели рассчитываются только после комплексного анализа глубины закладки всех элементов, а также других характеристик, необходимых для проведения данной операции.

Таблица расчета несущей способности

Опыт практического применения полного комплекса вышеуказанных рекомендаций показывает, что данные расчеты являются стопроцентной гарантией получение максимально точных и эффективных результатов строительных мероприятий. Также важен и формульный расчет на этапе проектировании капитальных строений и конструкций, которые создаются с использованием железобетонных элементов. Конечно же, в этой статье мы не стали сильно загружать вас точными формулами, символикой и непонятными чертежами, потому что неопытному человеку они, в силу весьма понятных причин, будут тяжелы для восприятия. Как итог, можно отметить только то, что исключительно инженерные познания и ориентация в специфике проведения строительных работ, даст вам уверенность в том, что анкеровка арматуры в бетоне будет выполнена как следует.
Завершающий этап работ по анкеровке арматуры

И напоследок стоит отметить одну немаловажную рекомендацию. Известно, что длина анкеровки арматуры является важнейшим критерием, поэтому, если у вас возникают сомнения в правильности ее расчетов, то обратитесь за консультацией не просто к проектировщику, а в соответствующую строительную компанию, ведь ее специалисты выдают не просто расчетные бумаги, но и гарантийную документацию.

схемы, расчет длины, величина анкеровки

Содержание статьи

  • 1 Теория
  • 2 Отличие анкеровки от нахлеста
  • 3 Способы анкеровки
    • 3.1 Ненапрягаемая арматура
      • 3.1.1 Отгибом
      • 3.1.2 Поперечными стержнями
      • 3.1.3 Анкеровка арматуры специальными устройствами
    • 3.2 Напрягаемая арматура
      • 3.2.1 Стержневая
      • 3.2.2 Канатная
  • 4 Расчет анкеровки и нахлестки
    • 4.1 Таблицы

В системе армирования железобетонных конструкций анкеровка арматуры позволяет увеличить качество ее сцепления с бетоном. И улучшить совместную работу конструкционного материала на сжатие, растяжение, изгиб и кручение.

Теория

Все железобетонные изделия в здании объединяются в общий пространственный силовой каркас. Изготавливаются монолитным способом. Или собираются из отдельных колонн, балок, ригелей. Они воспринимают нагрузки от веса конструкций, материалов, эксплуатационные, снеговые, ветровые и прочие. Передают их на фундамент, затем на основание и, в конечном счете, на грунт.

В проект закладывается расчетное сопротивление арматуры и бетона. При этом стальные стержни работают на изгиб, растяжение, кручение. А бетон воспринимает сжимающие нагрузки. И от того, насколько качественно будут объединены бетон и арматура в единое целое, зависит надежность, безопасность здания, и его эксплуатационный ресурс.

Поэтому анкер арматурный заложен в проект балки, плиты, колонны для увеличения этой характеристики. По своей основной характеристике арматура в бетоне подразделяется на сжатую и растянутую по принципу действия. Или ненапрягаемую, напрягаемую по технологии установки.

Отличие анкеровки от нахлеста

Любые способы увеличения сцепления стального стержня с бетоном – вот что такое анкеровка арматуры по своему назначению. Используется она для передачи напряжений на бетон с арматуры.

Нахлестом называют передачу нагрузки через бетон, но, с одного стержня на другой. Условия эксплуатации этих двух систем разные. В первом случае пруток «цепляется» за окружающий его цементный камень. Это обеспечивается рифлением, отогнутыми лапками, крючками, петлями, приваренными поперечными шпильками, гайками, специальными наконечниками.

Во втором варианте стержни лежат рядом, не сварены между собой. Их свободные концы заведены друг за друга на некоторое расстояние. После отвердевания бетон между ними становится соединительным элементом.

В документации нахлест может еще называться перехлестом и нахлесткой. Хотя это и неверно. Перехлест – это официальный термин из СП 51-101, показывающий, на какую длину арматура балки, плиты, ригеля заходит дальше опорной площадки этой горизонтальной конструкции силового каркаса.

Проектируется нахлестка арматуры по СП 52-101 – формула

L = ơ*A/R*U,

где ơ – предварительное напряжение, А – площадь прутка, U – периметр стержня, R – сопротивление сцепления.

И ее длина всегда больше размера анкерного конца. Поскольку усилия со стержня на стержень в бетоне передаются хуже.

Способы анкеровки

Основными проблемами слабого сцепления бетона и стальных прутков по умолчанию являются:

  • арматура находится в глубине цементного камня для защиты от коррозии;
  • с увеличением высоты рельефа рифления повышается вероятность трещин раскола.

Другими словами, при растяжении балки может произойти выдергивание стержня внутри бетона. И балка просто переломится из-за раскрытия трещин. Поэтому существует три варианта: увеличить прямой арматурный анкер в длину, загнуть его на конце или приварить к пластине на торце ж/б изделия.

Ненапрягаемая арматура

Анкер переводится с немецкого, как якорь. А сама анкеровка это жесткая фиксация какого либо элемента в жестком основании. У железобетонных изделий используется два типа анкеров.

Во-первых анкеровка позволяет зафиксировать стержень неподвижно внутри бетона. Во-вторых, арматурный анкер выходит из балки, колонны, плиты наружу. Чтобы затем его приварили к закладному элементу другой части сборного ж/б каркаса. Или вмуровали в монолитную конструкцию, например, стены.

Отгибом

Прямая анкеровка применяется редко, и только для рифленой арматуры.

Точно так же используются лапки, угол отгиба которых составляет 90 – 150°.

Лапки и прямые концы не эффективны для гладких прутков. Петлями и крюками в бетоне фиксируются только предварительно напряженные стержни.

Вычисляется величина анкеровки арматуры в бетоне по длине с учетом следующих факторов:

  • расположение стержней в поперечном сечении конструкции;
  • наличие поперечного армирования;
  • напряжения внутри бетона;
  • прочность конструкционного материала;
  • диаметр, профиль и класс арматуры;
  • способ анкеровки.

Эти же требования аналогичны для определения длины нахлеста. Но, усилия здесь немного сдвинуты:

  • два параллельных, рядом расположенных прутка цепляются за бетон своим рифлением;
  • усилия между ними передаются под углом;
  • напряжения увеличиваются от конца стержня к стыку нахлеста;
  • в нормативы СП заложены повышающие коэффициенты длины нахлетки.

Несмотря на повышенный расход арматуры, нахлестный способ стыковки более популярен в сравнении со сваркой. Основным недостатком считается высокая вероятность скола под нижним прутком, как на схеме.

Это связано с плохим распределением смеси в опалубке и недостаточным ее уплотнением в труднодоступном месте. Для более качественного восприятия раскола в поперечном направлении устанавливаются дополнительные прутки. Особенно, при наличии динамических нагрузок в системе.

Именно этим фактором обусловлена необходимость смещения стыков нахлеста относительно друг друга. Без этого нагрузки будут складываться, защитный слой гарантированно их не выдержит.

Вместо поперечных стержней могут использоваться витые спирали, хомуты замкнутого контура.

Допускается нахлест без поперечной арматуры, если между стыками больше 10d, диаметр прутком менее 10 мм, расчет показывает минимальные напряжения или величина стыков составляет 1/4 – 1/3 пролета.

Для того, чтобы бетон не выкрашивался в зоне отгиба анкерной лапки, крюка, петли, минимально допустимый диаметр изгиба увеличен до 10d. В этом случае вся длина считается рабочей, усилия передаются на бетон без явно выраженных зон концентрации.

Поперечными стержнями

При использовании поперечных стержней берется стандартный защитный слой и глубина заделки прутков, хомутов, соответственно. Поперечные стержни привариваются к продольным на всей длине заделки.

Выполняется типовая анкеровка арматуры по таблице. Но, в случае форс мажора можно обойтись и без вычислений, взяв длину 5d с гарантированным запасом надежности.

Минимальное количество поперечных шпилей – от 2 и более. Минимальный диаметр прутка от 0,5d продольного стержня. Гладкую арматуру можно не загибать на концах.

Основными требованиями по заделке анкеров из поперечных прутков являются:

  • если расчет показал отсутствие развития наклонных трещин, арматура запускается за опору на длину 5d минимум;
  • в каркасах и сетках минимум один поперечный пруток приваривается на расстоянии 1,5d или 15 мм от конца при d больше 100 мм или d меньше 10 мм, соответственно;
  • если по расчету возможно раскрытие наклонных трещин, размер перепуска за опору увеличивается в два раза, до 10d.

Дополнительно поперечная арматура часто выполняет конструктивную функцию. Удерживает элементы стального каркаса в проектном положении во время укладки и уплотнения бетонной смеси.

Анкеровка арматуры специальными устройствами

Типовая глубина анкеровки арматуры – это стандартный защитный слой бетона. За исключением выходящих наружу концов арматуры и применения специальных анкерных головок.

При возникновении растягивающих нагрузок на ж/б изделие анкеры с приваренными пластинами создают на бетон усилия сжатия. Поэтому их площадь контакта с цементным камнем определяется по условию бетона на смятие.

При этом высаженные головки, уголки, гайки, пластины, шайбы могут быть расположены, как снаружи, так и внутри бетона.

Толщина пластины или полки стального проката должна быть больше 1/5 ее диаметра или ширины. Специальные типы анкеров в большинстве случаев крепятся к торцам прутков сваркой. Поэтому марка стали площадки должна обладать нормальной свариваемостью.

Для определения длины заделки выполняется расчет на скалывание защитного слоя бетона.

Напрягаемая арматура

В железобетонных изделиях с предварительным напряжением анкер из арматуры всегда располагается снаружи. Стержни, канаты, проволока или тросы натягивают до бетонирования или после отвердевания бетона.

Растягивающее усилие механическим способом задается домкратом, наматывающей машиной, лебедкой или затяжкой гаек на резьбе.

Дополнительно могут использоваться химические процессы увеличения объема цементного камня и физические реакции увеличения длины прутков стали при нагреве. Способы крепления анкеров могут отличаться.

Стержневая

По умолчанию стержневая анкеровка арматуры это приварка коротких прутков, обжатие шайбы или высаживание головки, как на нижней схеме.

Характеристики обжатых шайб приведены в таблице:

d арматуры D шайбы до опрессовки d шайбы до опрессовки Максимальный размер D Высота шайбы для Aт-VII, Ат-VIK, Ат-VI, А-VI Высота шайбы для Aт-VСК, Ат-VK, А-V, Ат-V Высота шайбы для A-IV, Ат-IVK, Ат-IVC
10 30 13 35 11 10 8
12 32 15 37 14 11 8
14 32 17 37 17 13 10
16 36 20 42 19 15 11
18 36 22 42 21 17 13
20 40 24 47 23 19 14
22 42 26 49 25 21 16

Анкеровка обязательна, если в зоне передачи напряжений возможно раскрытие трещин или сцепление с бетоном недостаточно прочное. Анкеры применяются для арматуры, натягиваемой на бетон и на упоры.

Здесь тип анкера зависит от вида арматуры и технологических возможностей. Так для арматуры А-IV – А-VI используются приварные коротыши и высаженные головки, для Ат-IVC, Ат-IVK, Ат-VK, Ат-VCK, Ат-VIK, Ат-VII выбирают обжатые шайбы.

Проволоку натягивают пакетами с помощью приспособлений УНАЭ. Конические анкеры, состоящие из пробок и колодок, разработаны для натяжения пучков стержней на бетон.

Канатная

При использовании канатов анкеровка арматуры в бетоне напрягаемого типа осуществляется цанговыми зажимами. МРТУ.

Наружный диаметр зажима Марка зажима Диаметр натягиваемого каната
56 12-15-2 12 – 15
40 6-9-2 4 – 9
26 4,5-6-2 4,5 – 6

Канаты чаще всего натягивают на бетон. Что позволяет снизить металлоемкость производства в 4 раза в сравнении с типовым ненапрягаемым армированием прутками.

Расчет анкеровки и нахлестки

Для вычисления длины заделки анкеров в слой бетона можно использовать формулы, таблицы и онлайн калькуляторы. При этом следует учесть, что существует два варианта редакции строительных норм:

  • СП 63.13330 без изменений;
  • СП 63.13330 с изменением 1.

Подходит расчет анкеровки арматуры для сжатой (ненапрягаемой) арматуры. В расчет нахлеста арматуры онлайн автоматически вносятся допущения – профиль периодический, стыковка в одном сечении половины арматуры.

Таблицы

Специально для проектировщиков длина анкеровки и нахлестки сведена в таблицы:

Длина анкеровки арматуры для бетона В15

Диаметр арматуры А240 А240 А300 А300 А400 А400 А500 А500
Тип соединения анкеровка нахлест анкеровка Нахлест анкеровка нахлест анкеровка Нахлест
6 286 344 216 259 284 340 348 417
8 382 458 288 345 378 454 464 556
10 477 573 360 432 473 568 580 696
12 573 688 432 518 568 681 696 835
14 668 802 504 604 662 795 812 974
16 764 917 574 691 757 908 928 1113
18 860 1032 648 777 852 1022 1044 1252
20 955 1146 720 864 946 1136 1160 1392
22 1051 1261 792 950 1041 1249 1276 1531
25 1194 1433 900 1080 1183 1419 1450 1740
28 1337 1605 1008 1209 1325 1590 1624 1948
32 1528 1834 1152 1382 1514 1817 1856 2227

Расчет анкеровки арматуры для бетона В20

Диаметр арматуры А240 А240 А300 А300 А400 А400 А500 А500
Тип соединения анкеровка нахлест анкеровка Нахлест анкеровка нахлест анкеровка Нахлест
6 238 286 180 216 236 284 290 348
8 318 382 240 288 315 378 386 464
10 398 477 300 360 394 473 483 580
12 477 573 360 432 473 568 580 696
14 557 668 420 504 552 662 676 811
16 637 764 480 576 631 757 773 928
18 716 859 540 648 710 852 870 1044
20 796 955 600 720 788 946 956 1160
22 875 1051 660 792 867 1041 1063 1275
25 995 1194 750 900 986 1183 1208 1449
28 1114 1337 840 1008 1104 1325 1353 1623
32 1274 1528 960 1152 1262 1514 1546 1856

Для бетона В25

Диаметр арматуры А240 А240 А300 А300 А400 А400 А500 А500
Тип соединения анкеровка нахлест анкеровка Нахлест анкеровка нахлест анкеровка Нахлест
6 204 245 154 185 202 243 248 298
8 273 327 205 246 270 324 331 397
10 341 409 257 308 338 405 414 497
12 409 491 308 370 405 486 497 596
14 477 573 360 432 473 568 580 696
16 546 655 411 493 540 649 662 795
18 614 737 462 555 608 730 745 894
20 682 819 514 617 676 811 828 994
22 750 900 565 678 743 892 911 1093
25 853 1023 642 771 845 1014 1035 1242
28 955 1146 720 864 946 1136 1160 1392
32 1092 1310 822 987 1081 1298 1325 1590

Для бетона В30

Диаметр арматуры А240 А240 А300 А300 А400 А400 А500 А500
Тип соединения анкеровка нахлест анкеровка Нахлест анкеровка нахлест анкеровка Нахлест
6 186 224 140 169 185 222 226 272
8 249 299 187 225 246 296 302 363
10 311 373 234 281 308 370 378 453
12 373 448 281 338 370 444 453 544
14 436 523 328 394 432 518 529 635
16 498 598 375 450 493 592 605 726
18 560 673 422 507 555 666 680 817
20 623 747 469 563 617 740 756 907
22 685 822 516 619 679 814 832 998
25 778 934 586 704 771 926 945 1134
28 872 1046 657 788 864 1037 1059 1270
32 997 1196 751 901 987 1185 1210 1452

Для бетона В35

Диаметр арматуры А240 А240 А300 А300 А400 А400 А500 А500
Тип соединения анкеровка нахлест анкеровка Нахлест анкеровка нахлест анкеровка Нахлест
6 165 198 124 149 163 196 200 240
8 220 264 166 199 218 262 267 321
10 275 330 207 249 273 327 334 401
12 330 396 249 299 327 393 401 481
14 385 462 290 348 382 458 468 562
16 441 529 332 198 436 524 535 642
18 496 595 373 448 491 589 602 722
20 551 661 415 498 546 655 669 803
22 606 727 456 548 600 720 736 883
25 689 826 519 623 682 819 836 1003
28 771 926 581 697 764 917 936 1124
32 882 1058 664 797 873 1048 1070 1284

В плитах перекрытия анкерная арматура бывает трех типов:

  • П-образный стержень;
  • Г-образный пруток;
  • Г-образный отгиб арматуры вниз/вверх.

При толщине стен 18 – 20 см арматура плит изгибается по увеличенному радиусу 10d*(1- Lп/Lа). Где Lп и Lа длина прямого участка и анкера, соответственно. это позволяет избавиться от концентрации напряжений в зоне изгиба.

Удобнее всего отгибать прутки вверх для заведения их концов в стену. Но, на последнем этаже в плите покрытия это выполнить невозможно физически. Поэтому и применяются два других варианта. При этом глубина анкеровки арматуры в бетоне берется стандартная.

U-образные стержни применяются в качестве анкеров плит перекрытия в следующих случаях:

  • ускорение монолитного строительства с верхней арматурой диаметра 8 – 10 мм;
  • восприятие крутящего момента на свободном торце плиты;
  • усиление бетона возле отверстия;
  • анкеровка верхней зоны балок параллельно плите;
  • анкеровка нижней растянутой грани плиты.

Минимальная длина анкеровки арматуры в бетоне достигается за счет снижения шага U-образных элементов с одновременным уменьшением диаметра до 8 – 10 мм.

Верхнюю арматуру обычно отгибают в колонну или стену вверх в балочных перекрытиях. В безбалочных перекрытиях применяют U-образные элементы.

На защемленных опорах по СНиП 2.06.08 допускается несколько схем анкеровки:

На чертеже цифрами I, II и III обозначены зона анкеровки, бетон и зона сжатия, 1, 2 и 3 – анкер, закладная и дополнительный хомут, соответственно. На рисунках а) и е) стержни запущены в стену, б) приварены к пруткам, в) закладным деталям, г) отогнуты, д) усилены хомутами в месте изгиба.

Для стен фундаментов, цоколей, подпорного типа и убежищ разработан стык Передерии. Вариант б) работает на изгиб, а) на осевое растяжение.

Таким образом, для анкеровки арматуры используются не одинаковые технические решения и схемы. Расчет производится на прочность сцепления стержней с бетоном, на выламывание, раскрытие трещин.

Как рассчитать разрывную способность бетона при растяжении

Хавьер Энсинас, PE

18 мая 2021 г.

Анкерные стержни представляют собой элементы, предназначенные для сопротивления главным образом силам растяжения, иногда в сочетании со сдвигом. Из всех предельных состояний растяжения, требуемых ACI 318 , прорыв бетона особенно важен, потому что разрушение бетона будет непластичным, и поэтому его следует избегать. В этом сообщении блога обсуждается, как рассчитать прочность бетона на отрыв анкерных стержней. Наше программное обеспечение ASDIP STEEL будет использоваться для поддержки обсуждения.

 — Нажмите здесь, чтобы загрузить бесплатную 15-дневную пробную версию ASDIP STEEL.

Что такое растяжение бетона?

Разрушение бетона на растяжение предполагает разрушение, образующее бетонный конус, основанный на угле призмы 35 градусов. Этот метод прогнозирует прочность группы анкеров, используя базовое уравнение для одного анкера Nb и умножая его на коэффициенты, учитывающие количество анкеров, расстояние до края, расстояние, эксцентриситет и т. д. в соответствии с ACI 17.6.2.

Одним из наиболее важных факторов в этом уравнении является соотношение двух площадей. Знаменатель — это предполагаемая область прорыва одного якоря, а числитель — это предполагаемая область прорыва группы якорей. Первый можно легко рассчитать как 9 hef  2 , но площадь группового прорыва рассчитать довольно сложно, так как она зависит от расположения анкеров при растяжении и геометрических условий бетонной опоры.

Как рассчитать площадь прорыва бетона?

Когда группа анкеров расположена вдали от краев бетона, бетонный конус будет полностью развиваться во всех направлениях, и площадь отрыва будет относительно легко рассчитать. Однако, если якоря расположены ближе, чем  1,5 hef   с одного или двух краев бетонный конус не может полностью развиться и будет усечен, как показано выше.

Кроме того, если натяжные анкеры расположены менее 1,5 hef от трех или более краев, значение hef , используемое в расчетах, должно быть уменьшено как большее из Ca/1,5 и s/3 , где » s»    – это расстояние между якорями в группе. Это необходимо для учета краевых эффектов и для корректировки неконсервативного расчета.

Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим одну и ту же опорную плиту на двух изображениях ниже, созданную с помощью ASDIP STEEL . На левом изображении показана узкая опора, но достаточно длинная, чтобы полностью развить конус. В этом случае ближе, чем 1,5 hef , ближе 1,5 hef  от растянутых анкеров находятся только два ребра, поэтому фактическая заделка стержня hef остается, а бетонный конус срезается с коротких сторон. Площадь прорыва составляет 1080 кв. дюймов, как показано ниже.

С другой стороны, на правом изображении ниже показана та же опора, но теперь расстояние от правого края меньше, поэтому теперь у нас есть узкая опора с трех сторон от натяжных анкеров, которая оказывает давление на анкер  hef   соответственно сократить. Обратите внимание, что эффективная заделка анкера составляет 9 дюймов вместо 12 дюймов, а площадь пробивки бетона теперь составляет 810 дюймов2, что намного меньше исходных 1080 дюймов2.

Отличается ли расчет для двухосных опорных плит?

Для опорных плит, подверженных двухосному изгибу, расположение и форма группы натяжных анкеров могут быть нестандартными и трудными для расчета, особенно для узких опор. В этих случаях расчет может занять много времени. ASDIP STEEL также точно рассчитывает площадь разрыва при растяжении для растянутых анкеров в двухосных опорных плитах.

Режим прорыва бетона можно предотвратить, добавив анкерную арматуру. Армирование этого типа должно быть спроектировано и детализировано таким образом, чтобы выдерживать полное растяжение с обеих сторон поверхности разрушения бетонного конуса. Для этого необходимо тщательно проверить длину развертывания арматурных стержней. Если по какой-либо причине это анкерное армирование не может быть добавлено, необходимо тщательно рассчитать разрывную способность.

Вывод

На расчет площади прорыва растянутого бетона влияет расположение анкеров и геометрия опоры. ASDIP STEEL точно рассчитывает эту площадь и графически показывает размеры. Это полезно, когда у вас есть узкие и неправильные опоры, а расчет площади не является простым.

Техническую информацию о конструкции натяжных анкерных стержней см. в моем блоге  Конструкция анкерных стержней – комплекс положений ACI. Чтобы ознакомиться с нашей коллекцией сообщений в блогах о конструкции опорной плиты и крепления, посетите страницу Anchor Rods Design.

Подробную информацию об этом программном обеспечении для проектирования конструкций можно получить на сайте ASDIP STEEL. Вам предлагается загрузить бесплатную 15-дневную пробную версию программного обеспечения или оформить заказ.

С уважением,

Хавьер Энсинас, PE
ASDIP Structural Software

Начать 15-дневную пробную версию

Посмотреть цены

Конструкция анкерных болтов: комплекс положений ACI

Хавьер Энсинас, PE

12 мая 2020 г. ACI 318 анкерные крепления, первоначально в Приложение D к ACI 318-11 и ранее, а также в Глава 17 из ACI 318-14 и более поздних версий. Этот документ охватывает необходимые шаги в процессе проектирования залитых анкерных стержней, обычно встречающихся в опорных плитах колонн.

Анкерные стержни обычно подвергаются сочетанию усилий растяжения и сдвига. ACI 318 рассматривает отдельно растяжение и сдвиг, а затем объединяет оба эффекта в диаграмме взаимодействия. Наше программное обеспечение ASDIP STEEL будет использоваться для поддержки этого обсуждения.

 — Нажмите здесь, чтобы загрузить бесплатную 15-дневную пробную версию ASDIP STEEL.

Конструкция с растяжным анкерным болтом

Предположим, что это типичная опорная плита колонны с анкерными стержнями по углам. Для сжатых колонн без моментов диаграмма подшипников является однородной, как показано на левом рисунке ниже. Если мы добавим небольшой момент, диаграмма подшипника изменится, но вся опорная плита все еще находится под сжатием, как показано на центральном рисунке ниже. В этих двух случаях напряжения в анкерных стержнях нет. По мере увеличения приложенного момента сжимается только часть пластины, а анкерные стержни обеспечивают необходимое натяжение для поддержания статического равновесия, как показано на правом рисунке ниже.

Расчет напряжения в анкерных стержнях зависит от предположения о совместимости напряжений для опорной плиты. Для обсуждения различных теорий обратитесь к сообщению в блоге Конструкция опорной плиты и анкерного стержня .

После расчета силы натяжения анкерные стержни следует проверить на наличие следующих видов разрушения:

  • Разрушение стали  – это мера способности анкерного материала независимо от условий анкеровки. Расчеты основаны на свойствах материала и физических размерах анкера. Номинальная прочность стали:

, где Ase  эффективная площадь поперечного сечения анкера. ASDIP STEEL использует внутреннюю базу данных со свойствами анкеров различных размеров и материалов.

  • Бетонный прорыв  – предполагает разрушение, образующее бетонный конус на основе угла призмы 35 градусов. Это позволяет прогнозировать прочность группы анкеров с помощью базового уравнения для одного анкера Nb и умножения на коэффициенты, учитывающие количество анкеров, расстояние до края, расстояние, эксцентриситет и т. д. Следует отметить, что эксцентриситет был разработан для жестких пластин, поэтому анализ совместимости деформации следует использовать с ACI 318 приспособления для крепления.

Знаменатель — это площадь прорыва одиночного якоря, а числитель — это площадь прорыва группы. Первое можно легко рассчитать, а второе может быть довольно сложно, так как оно зависит от геометрических условий опоры, как показано ниже.

Дальнейшее осложнение возникает, когда анкер расположен менее 1,5 hef от трех или более краев, и в этом случае эффективная глубина hef необходимо пересчитать. ASDIP STEEL точно рассчитывает для любых условий крепления площадь прорыва Anc и эффективную глубину анкеровки hef.  Создает графическое представление, как показано ниже.

Расчет режима разрушения при прорыве особенно важен, так как разрушение бетона будет непластичным, и поэтому его следует избегать. Чтобы предотвратить такой отказ, ACI позволяет использовать арматурную сталь на поверхности разрушения. Это анкерное усиление, однако, должно быть тщательно спроектировано и детализировано, чтобы прочность арматурных стержней могла быть развита с обеих сторон поверхности разрушения.

  • Прочность на отрыв — Это нагрузка, при которой происходит разрушение бетона из-за опоры головки анкера. Номинальная прочность на растяжение при растяжении составляет:

Abrg — чистая опорная площадь головки анкера.

  • Бетонный боковой выброс — Предполагается раскалывание бетона в анкерах, нагруженных растяжением, которые находятся близко к краю ( hef > 2,5 Ca1 ). Номинальная боковая прочность на выброс составляет:

, где « с» — расстояние между внешними анкерами по краю.

Что такое коэффициент

φ- для натяжных анкеров?

Условия крепления ACI 318 соответствуют проекту предельной прочности , поэтому на номинальную прочность будет влиять 9Коэффициент 0007 φ для сравнения с факторизованной силой натяжения для конструкции анкерного болта. Коэффициент φ- зависит от пластичности анкеровки. Если управляющим режимом разрушения является либо прочность стали, либо прочность анкерной арматуры, то разрушение будет пластичным. Любое конкретное разрушение, будь то прорыв, отрыв или боковой выброс, будет хрупким разрушением.

ACI 318 штрафует за хрупкие разрушения более низким коэффициентом φ-, равным 0,70, если не предусмотрено дополнительное армирование, в этом случае φ равно 0,75 , кроме выдвижения. Для пластичных отказов коэффициент φ- равен 0,75. В отличие от анкерной арматуры, дополнительную арматуру не нужно проектировать и детализировать, чтобы выдерживать полную растягивающую нагрузку.

Как рассчитать сдвиг анкерных стержней?

Боковые силы, действующие на конструкцию, вызывают горизонтальную реакцию на уровне фундамента. Для стальных рам, опирающихся на опорные плиты, небольшой горизонтальной силе может противостоять трение между плитой и нижележащим бетоном. Однако по мере увеличения реакции трение может быть недостаточно высоким, чтобы противодействовать силе скольжения.

В этом случае опорная плита будет стремиться скользить до тех пор, пока усилие сдвига не будет передано на анкерные стержни, опирающиеся сбоку на опорную плиту. Опорные плиты обычно изготавливаются с отверстиями увеличенного размера, чтобы компенсировать небольшие смещения анкерных стержней в полевых условиях, исправить которые было бы дорого. В результате очень маловероятно, что все стержни будут упираться в опорную пластину, как в идеальном часовом механизме. ACI признает это, позволяя только передним стержням быть эффективными для целей сопротивления сдвигу, если только все шайбы на стержнях не приварены к опорной плите, и в этом случае все стержни будут эффективными, как показано на рисунке ниже.

Конструкция анкерного болта на срез.

После расчета силы сдвига анкерные стержни должны быть проверены на следующие виды разрушения:

  • Разрушение стали – это мера способности материала анкера. Его следует оценивать путем расчетов, основанных на свойствах материала и физических размерах анкера. Номинальная прочность стали:

, где Ase  – эффективная площадь поперечного сечения анкера. ASDIP STEEL использует внутреннюю базу данных со свойствами анкеров различных размеров и материалов.

  • Бетонный прорыв – Предполагает разрушение, образующее бетонный конус на основе угла призмы 35 градусов. Этот прогнозирует прочность группы анкеров, используя базовое уравнение для одного анкера V b и умножая его на коэффициенты, учитывающие количество анкеров, расстояние до края, эксцентриситет, образование трещин и т. д.

Первый фактор связан с группой анкеров, образующих конус разрушения. Знаменатель — это площадь прорыва одного якоря, а числитель — это область прорыва группы. Первое можно легко рассчитать, а второе может быть довольно сложно, так как оно зависит от геометрических условий опоры, как показано ниже.

Дальнейшее осложнение возникает, когда анкер расположен менее чем 1,5 hef от трех или более краев, и в этом случае эффективная глубина hef необходимо пересчитать. ASDIP STEEL точно рассчитывает для любых условий крепления площадь прорыва Avc и эффективную глубину анкеровки hef. Он   создает графическое представление, как показано ниже.

Как и в случае с анкерными стержнями при растяжении, расчет режима разрушения при сдвиге особенно важен, поскольку разрушение бетона будет непластичным, и поэтому его следует избегать. Чтобы предотвратить такой сбой, ACI  позволяет использовать арматурную сталь на поверхности разрушения. Это анкерное усиление, однако, должно быть тщательно спроектировано и детализировано, чтобы прочность арматурных стержней могла быть развита с обеих сторон поверхности разрушения.

  • Бетонный выступ – Номинальное сопротивление сдвигу при отрыве может быть приблизительно равно одному или двум значениям сопротивления отрыву анкера при растяжении, при этом нижнее значение подходит для hef менее 2,5 дюймов. Для опорных плит применим коэффициент 2,0.

Что такое коэффициент

φ- для анкеров на сдвиг?

Коэффициент φ- влияет на номинальную прочность, чтобы его можно было сравнить с факторизованной поперечной силой в анкерах. Стандарт ACI устанавливает коэффициент φ-, равный 0,65, для разрушения пластичной стали и 0,70 для разрушения бетона, если не предусмотрено дополнительное армирование, в этом случае φ составляет 0,75.

Меньшие коэффициенты φ- для сдвига, чем для растяжения, не отражают основных различий материалов, а скорее учитывают возможность неравномерного распределения сдвига в соединениях с несколькими анкерами. В отличие от анкерной арматуры, дополнительную арматуру не нужно проектировать и детализировать, чтобы она могла воспринимать полную поперечную нагрузку.

Взаимодействие сил растяжения и сдвига.

Мы отдельно обсудили конструкцию анкерного болта для растяжения и сдвига. Когда на анкерные стержни одновременно воздействуют силы растяжения и сдвига, конструкция должна удовлетворять требованиям диаграммы взаимодействия, показанной ниже.

Есть ли дополнительные требования к размерам?

Стандарт ACI 318 устанавливает, что минимальное расстояние между центрами анкеров должно составлять 4da для залитых анкеров, которые не будут затягиваться, и 6da для забивных анкеров с крутящим моментом, где da — диаметр анкера. В коде нет четкого определения «затянутого анкера». Интерпретация автора заключается в том, что любой анкер, затянутый за пределы плотного натяжения, следует рассматривать как «затянутый анкер». Большинство анкерных стержней, используемых в опорных плитах каркасов зданий, не будут затянуты сверх предела плотного натяжения.

Кроме того, минимальные краевые расстояния для закладных анкеров, которые не будут закручиваться, должны основываться на указанных требованиях к защитному слою для армирования, что в основном устанавливает максимальное защитное покрытие бетона в 3 дюйма. используйте анкерное покрытие большего размера для увеличения прочности на выброс боковой поверхности Для закладных анкеров, которые будут закручиваться, минимальные краевые расстояния должны составлять 6да .

Вывод

Конструкция анкерных стержней, подверженных воздействию растягивающих и сдвигающих сил, может быть громоздкой и трудоемкой. Текущие условия крепления ACI сложны, и необходимо проверить ряд предельных состояний. ASDIP STEEL включает в себя опорную плиту и конструкцию анкерного болта с несколькими вариантами оптимизации конструкции за считанные минуты.

Подробную информацию об этом программном обеспечении для проектирования конструкций можно получить на сайте ASDIP STEEL.