Расчет анкерной пластины для анкеровки: схемы, расчет длины, величина анкеровки

Содержание

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 арматурыD шайбы до опрессовкиd шайбы до опрессовкиМаксимальный размер DВысота шайбы для Aт-VII, Ат-VIK, Ат-VI, А-VIВысота шайбы для Aт-VСК, Ат-VK, А-V, Ат-VВысота шайбы для A-IV, Ат-IVK, Ат-IVC
1030133511108
1232153714118
14321737171310
16362042191511
18362242211713
20402447231914
22422649252116

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 зажимаМарка зажимаДиаметр натягиваемого каната
5612-15-212 – 15
406-9-24 – 9
264,5-6-24,5 – 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 арматурыА240А240А300А300А400А400А500А500
Тип соединенияанкеровканахлестанкеровкаНахлестанкеровканахлестанкеровкаНахлест
6286344216259284340348417
8382458288345378454464556
10477573360432473568580696
12573688432518568681696835
14668802504604662795812974
167649175746917579089281113
188601032648777852102210441252
209551146720864946113611601392
22105112617929501041124912761531
251194143390010801183141914501740
2813371605100812091325159016241948
3215281834115213821514181718562227

Расчет анкеровки арматуры для бетона В20

Диаметр арматурыА240А240А300А300А400А400А500А500
Тип соединенияанкеровканахлестанкеровкаНахлестанкеровканахлестанкеровкаНахлест
6238286180216236284290348
8318382240288315378386464
10398477300360394473483580
12477573360432473568580696
14557668420504552662676811
16637764480576631757773928
187168595406487108528701044
207969556007207889469561160
228751051660792867104110631275
259951194750900986118312081449
281114133784010081104132513531623
321274152896011521262151415461856

Для бетона В25

Диаметр арматурыА240А240А300А300А400А400А500А500
Тип соединенияанкеровканахлестанкеровкаНахлестанкеровканахлестанкеровкаНахлест
6204245154185202243248298
8273327205246270324331397
10341409257308338405414497
12409491308370405486497596
14477573360432473568580696
16546655411493540649662795
18614737462555608730745894
20682819514617676811828994
227509005656787438929111093
258531023642771845101410351242
289551146720864946113611601392
32109213108229871081129813251590

Для бетона В30

Диаметр арматурыА240А240А300А300А400А400А500А500
Тип соединенияанкеровканахлестанкеровкаНахлестанкеровканахлестанкеровкаНахлест
6186224140169185222226272
8249299187225246296302363
10311373234281308370378453
12373448281338370444453544
14436523328394432518529635
16498598375450493592605726
18560673422507555666680817
20623747469563617740756907
22685822516619679814832998
257789345867047719269451134
288721046657788864103710591270
329971196751901987118512101452

Для бетона В35

Диаметр арматурыА240А240А300А300А400А400А500А500
Тип соединенияанкеровканахлестанкеровкаНахлестанкеровканахлестанкеровкаНахлест
6165198124149163196200240
8220264166199218262267321
10275330207249273327334401
12330396249299327393401481
14385462290348382458468562
16441529332198436524535642
18496595373448491589602722
20551661415498546655669803
22606727456548600720736883
256898265196236828198361003
287719265816977649179361124
328821058664797873104810701284

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.

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

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.

КОНСТРУКЦИЯ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ, ЗАКРЕПЛЯЕМЫХ В БЕТОННУЮ КЛАДКУ

ТЭК 12-03С

ВВЕДЕНИЕ

Функция анкерных болтов заключается в передаче нагрузок на кладку от таких приспособлений, как ригели, пороги и опорные плиты. И сдвиг, и растяжение передаются через анкерные болты, чтобы противостоять расчетным силам, таким как подъем из-за ветра в верхней части колонны или стены или вертикальные гравитационные нагрузки на ригели, поддерживающие балки или фермы (см. Рисунок 1). Величина этих нагрузок значительно варьируется в зависимости от применения.

В настоящем ТЭК обобщены требования к надлежащему проектированию, детализации и установке анкерных болтов, встроенных в бетонную каменную конструкцию, на основе положений «Требований строительных норм и правил к каменным конструкциям» издания 2013 г. (ссылка 1). Следует отметить, что в изданиях 2012 года Международного строительного кодекса и Международного жилищного кодекса (ссылки 3 и 4) содержатся ссылки на положения Строительных норм и правил издания 2011 года для каменных конструкций (ссылка 5), которые не содержат существенных отличий от следующие методологии анализа и проектирования.

Рисунок 1—Расчетные нагрузки анкеровки

Типы и конфигурации анкеровки

Анкерные болты обычно можно разделить на две категории: закладные анкерные болты, которые помещаются в цементный раствор во время возведения кладки; и постустановленные анкеры, которые размещаются после возведения кладки. Установленные после установки анкеры обеспечивают устойчивость к сдвигу и растяжению (выдергиванию) за счет расширения по отношению к кладке или втулкам или за счет приклеивания эпоксидной смолой или другими клеями. Конструкция устанавливаемых после установки анкеров должна соответствовать документации производителя анкеров и выходит за рамки настоящего ТЭК.

Конфигурации анкерных болтов, предусмотренные Строительными нормами и правилами для каменных конструкций, относятся к одной из двух категорий:

  • Анкеры с изогнутыми стержнями, которые включают обычные болты J и L, представляют собой стальные стержни с резьбой с крючками на конце, встроенные в кладку . Анкерные болты с изогнутыми стержнями должны соответствовать требованиям к материалам Стандартной спецификации для углеродистой конструкционной стали, ASTM A36/A36M (ссылка 6).

    • Анкеры с головкой

  • включают обычные болты с квадратной или шестигранной головкой с резьбой, а также плоские анкеры (где стальная пластина приварена к концу болта). Анкерные болты с головкой должны соответствовать требованиям Стандартных технических условий для болтов и шпилек из углеродистой стали, предел прочности при растяжении 60 000 фунтов на кв. дюйм, ASTM A307, класс A (ссылка 7).

Для других конфигураций анкерных болтов, включая анкеры с последующей установкой, расчетные нагрузки определяются путем испытаний не менее пяти образцов в соответствии со Стандартными методами испытаний на прочность анкеров в бетонных и каменных элементах, ASTM E488 (ссылка 8) под нагрузкой и условия, которые представляют предполагаемое использование. Допустимые расчетные значения напряжения ограничены 20% от средней испытанной прочности анкерного болта. Используя расчетные положения по прочности, номинальная расчетная прочность ограничена 65% от средней испытанной прочности.

Строительные нормы и правила для каменных конструкций (ссылка 1) содержит положения о расчете анкерных болтов как для расчета допустимого напряжения, так и для методов расчета прочности (главы 2 и 3 соответственно). Обзор этих подходов к проектированию можно найти в Расчете допустимых напряжений бетонной кладки, ТЕК 14-7С, и Положениях по расчету прочности бетонной кладки, ТЕК 14-4В (ссылки 9, 10). Обратите внимание, что глава 5 свода правил также включает предписывающие критерии для крепления пола и крыши, которые применимы к каменной кладке, разработанной эмпирическим путем, но эти положения здесь не рассматриваются.

Хотя многие требования к конструкции анкеров различаются в зависимости от методов расчета допустимого напряжения и прочности, некоторые положения обычно являются общими для этих двух подходов к проектированию. Следующее обсуждение и темы относятся к анкерам, спроектированным с использованием методов расчета допустимого напряжения или прочности.

Эффективная площадь анкерных болтов

Для обоих методов расчета чистая площадь анкерных болтов, используемая для определения расчетных значений, представленных в настоящем ТЭК, принимается равной следующим значениям, которые учитывают уменьшение площади из-за наличия анкера резьба:

Анкер ½ дюйма = 0,142 дюйма² (91,6 мм²)
Анкер ⅝ дюйма = 0,226 дюйма² (145,8 мм²)
Анкер ¾ дюйма = 0,334 дюйма² (215,4 мм²)
Анкер ⅞ дюйма = 0,462 дюйм² (298,0 мм²)

Эффективная длина анкеровки

Минимальная эффективная длина анкеровки для анкерных болтов составляет четыре диаметра болта (4 d b ) или 2 дюйма (51 мм), в зависимости от того, что больше (см. 2). Длина заделки болтов с головкой, l b , измеряется параллельно оси болта от поверхности каменной кладки до опорной поверхности головки болта. Для анкеров с изогнутыми стержнями эффективная длина заделки измеряется параллельно оси болта от поверхности каменной кладки до опорной поверхности на изогнутом конце минус один диаметр анкерного болта.

Рисунок 2—Минимальная эффективная длина анкеровки

Размещение

Анкерные болты должны быть залиты цементным раствором, за исключением того, что анкеры диаметром ¼ дюйма (6,4 мм) разрешается размещать в швах строительного раствора, расположенных на толщиной не менее ½ дюйма (12,7 мм). За исключением анкеров, размещенных в швах строительного раствора, требуется минимальный зазор ¼ дюйма (6,4 мм) и ½ дюйма (12,7 мм) между анкерным болтом и ближайшей поверхностью кладки для мелкозернистого и крупнозернистого раствора соответственно. Это требование применяется к анкерным болтам, заделанным в верхнюю часть каменной кладки, а также к болтам, проникающим через лицевые оболочки каменной кладки, как показано на рисунке 2. Хотя исследования (ссылка 11) показали, что размещение анкеров в отверстиях увеличенного размера в лицевой оболочки не оказывают значительного влияния на прочность или производительность анкеров по сравнению с теми, которые размещаются в отверстиях, лишь немного превышающих диаметр анкера, в правилах принято решение сохранить эти требования к зазору в качестве удобного средства проверки того, что цементный раствор надлежащим образом затвердел вокруг анкерного болта. .

Несмотря на то, что это редко имеет решающее значение в типичном проекте каменной кладки, Требования строительных норм и правил для каменных конструкций также требуют, чтобы расстояние между параллельными анкерами было как минимум равно диаметру анкера, но не менее 1 дюйма (25,4 мм), чтобы обеспечить адекватные характеристики анкера и закрепление цементного раствора вокруг анкера.

Существующие нормы кладки не учитывают допуски на размещение анкерных болтов. При отсутствии таких критериев строительные допуски, используемые для размещения конструктивной арматуры, могут быть изменены для применения к анкерным болтам. Чтобы правильно выровнять анкерные болты во время заливки раствора, можно использовать шаблоны для удержания болтов в пределах необходимых допусков. Шаблоны, которые обычно изготавливаются из дерева или стали, также предотвращают утечку раствора в тех случаях, когда анкеры выступают сбоку от стены.

Зоны прогнозируемого сдвига и растяжения

Зона прогнозируемого разрыва при растяжении, A pt , и площадь прогнозируемого разрыва при сдвиге, A pv , для головных и изогнутых стержневых анкеров определяются по уравнениям 1 и 2. следующим образом:

Расстояние от края анкерного болта, l до , измеряется в направлении приложенной нагрузки от центра анкерного болта до края каменной кладки. Когда проектируемые площади соседних анкерных болтов перекрываются, часть площади перекрытия уменьшается наполовину для расчета A pt или A pv , как показано на рис. 3. Любая часть проектируемой площади, которая попадает в открытую ячейку, открытое ядро, открытое головное соединение или выходит за пределы каменной кладки, вычитается из расчетное значение A pt и A pv . Графическое представление конуса разрыва при растяжении показано на Рис. 4.

Рис. 3 — Уменьшение площади проекции при перекрытии конусов разрушения
Рисунок 4—Предполагаемый конус разрушения анкерных болтов

Натяжение

Допустимая осевая растягивающая нагрузка, Ba, для анкерных болтов с головкой и изогнутым стержнем принимается как меньшее из Уравнения 3, допустимой осевой растягивающей нагрузки, определяемой прорывом каменной кладки, и Уравнения 4, допустимая осевая растягивающая нагрузка зависит от податливости анкера. Для анкеров с изогнутыми стержнями допустимая осевая растягивающая нагрузка также должна быть меньше нагрузки, определяемой уравнением 5 для выдергивания анкера.

Сдвиг

Допустимая сдвигающая нагрузка, B v , для анкерных болтов с головкой и изогнутых стержней принимается как наименьшее из Уравнения 6, допустимая поперечная нагрузка зависит от прорыва кладки, Уравнение 7, допустимая поперечная нагрузка зависит от разрушения кладки, Уравнение 8, допустимая поперечная нагрузка, зависящая от выступа каменной кладки, и уравнение 9, допустимая поперечная нагрузка, определяемая податливостью анкера.

Комбинированный сдвиг и растяжение

Анкерные болты, подвергающиеся комбинированному осевому растяжению и сдвигу, также должны удовлетворять следующему уравнению единства:

Соотношение между приложенными растягивающими и сдвигающими нагрузками и допустимыми растягивающими и сдвигающими нагрузками показано на рисунке 5.

Рисунок 5 — Конфигурация для примера расчета

Расчетные положения для анкерных болтов с использованием метода расчета прочности почти идентичны используется для расчета допустимого напряжения с соответствующими изменениями для преобразования требований для получения номинального осевого растяжения и расчетной прочности на сдвиг. Коэффициенты снижения прочности Φ для использования в уравнениях с 11 по 18 принимаются равными следующим значениям:

  • при контроле номинальной прочности анкера путем продавливания кладки, разрушения кладки или выдавливания анкера Ф принимается равным 0,50,
  • при контроле номинальной прочности анкера податливостью анкерного болта Φ принимается равным 0,90,
  • при контроле номинальной прочности анкера выдергиванием анкера Ф принимается равной 0,65.

Натяжение

Номинальная осевая прочность на растяжение, B и , для анкерных болтов с головкой и изогнутыми стержнями принимается как наименьшее из Уравнения 11, номинальной осевой прочности на растяжение, определяемой прорывом каменной кладки, и Уравнения 12, номинальной осевой прочности предел прочности при растяжении определяется податливостью анкера. Для анкеров с изогнутыми стержнями номинальная осевая прочность на растяжение также должна быть меньше, чем определенная по уравнению 13 для отрыва анкера.

Сдвиг

Номинальная прочность на сдвиг, Bvn, для анкерных болтов с головкой и изогнутых стержней принимается как наименьшее из Уравнение 14, Номинальная прочность на сдвиг, определяемая разрушением кладки, Уравнение 15, Номинальная прочность на сдвиг, определяемая разрушением кладки , Уравнение 16, номинальная прочность на сдвиг, зависящая от выдвигания каменной кладки, и Уравнение 17, номинальная прочность на сдвиг, зависящая от податливости анкера.

Комбинированный сдвиг и растяжение

Как и при расчете допустимого напряжения, анкерные болты, подвергающиеся комбинированному осевому растяжению и сдвигу, также должны удовлетворять следующему уравнению единства:

Два анкера с головкой ½ дюйма (12,7 мм) представляют собой болтовое соединение балки крыши с каменной стеной толщиной 8 дюймов (203 мм), см. рис. 5 ниже. Стена имеет минимальную указанную прочность на сжатие, f’ м 2000 фунтов на квадратный дюйм (13,8 МПа). Болты имеют эффективный предел текучести 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (413,7 МПа), эффективную длину заделки и расстояние между болтами 6 дюймов (50,8 мм).

Допустимое расчетное напряжение

Можно предположить, что D + L R – основная комбинация нагрузок. При этом общая расчетная сила сдвига для соединения составляет 1600 фунтов (7,12 кН), при этом каждый анкерный болт выдерживает половину общей нагрузки. Как это обычно бывает с болтовыми соединениями, подвергаемыми сдвигу, нагрузка передается со смещением, равным e, равному аддитивной толщине ригеля и соединительных элементов. Эта внецентренная нагрузка создает пару сил с растягивающими усилиями в анкере и опоре каменной стены. Используя инженерную оценку, плечо момента можно приблизительно определить как ⅚ умноженное на расстояние от центральной линии болта до края ригеля, обозначенное как 9.0045 x для этого примера. Индуцированная сила натяжения всего соединения может быть рассчитана следующим образом:

Используя уравнение 1, можно определить площадь разрыва при растяжении для каждого болта, которая составляет 113,10 дюймов² (729,68 см²), однако из-за близости болтов к одному во-вторых, есть перекрытие прогнозируемой области прорыва. Чтобы учесть это, при анализе отдельного болта необходимо уменьшить предполагаемую площадь прорыва на половину площади перекрытия. Измененная площадь проекции для каждого болта становится:

Используя приведенное выше уравнение, модифицированный A pt равен 90,99 дюйма² (578,03 см²).

В свою очередь, прочность на растяжение в осевом направлении контролируется либо разрушением каменной кладки (уравнение 3), либо податливостью анкера (уравнение 4) и определяется следующим образом (уравнение 5 явно для анкеров с изогнутыми стержнями и не требует проверки):

Для В этом примере осевая прочность на растяжение контролируется прочностью кладки на разрыв, B ab .

Аналогичным образом, чтобы определить допустимую прочность на сдвиг, обычно рассчитывают площадь разрыва при сдвиге для каждого анкера. Для этого конкретного примера, учитывая направление сдвиговой нагрузки и большое расстояние до края, прорыв каменной кладки при сдвиге не будет определяющим видом разрушения. Расчетная прочность на смятие каменной кладки (уравнение 7), выдвигание анкера (уравнение 8) и растяжение анкера (уравнение 9):

0045 Б вк .

Проверка комбинированных эффектов нагрузки для отдельного анкера по уравнению 10 дает следующее:

Поскольку отношение спроса к грузоподъемности меньше 1,0, расчет выполнен.

Расчет прочности

Предполагается, что управляющая комбинация нагрузок для соединения составляет 1,2 D +1,6 L R . При этом влияние внецентренной сдвигающей нагрузки анализируется аналогично примеру расчета допустимого напряжения, что дает факторизованную растягивающую силу 2688 фунтов (11,9 фунта). 6 кН), действующей на все соединение. Расчетная сдвигающая нагрузка, действующая на соединение, составляет 2240 фунтов (9,96 кН).

Опять же, ссылаясь на уравнение 1 и изменяя его для перекрытия предполагаемой области прорыва, A pt для каждого анкерного болта оказывается равным 90,99 дюйма² (578,03 см²). Для пояснения обратитесь к примеру расчета допустимого напряжения.

Прочность на осевое растяжение, определенная путем расчета разрушения кладки (уравнение 11) и текучести анкера (уравнение 12), является следующей (как и раньше, уравнение 13 не нужно проверять, так как оно применимо только к анкерам с изогнутыми стержнями):

Номинальная осевая прочность на растяжение зависит от текучести анкера, B и .

Номинальная прочность на сдвиг контролируется разрушением каменной кладки (уравнение 15), выдвиганием анкера (уравнение 16) и податливостью анкера (уравнение 17) и проверяется следующим образом (как объяснялось ранее, для этого примера геометрия стены и направление нагрузки указывают прорыв при сдвиге маловероятен):

В этом примере номинальная прочность на сдвиг для каждого анкера контролируется разрушением каменной кладки, Б ВНК .

Применяя соответствующие коэффициенты снижения прочности Φ = 0,9 для податливости анкера под действием растягивающих нагрузок и Φ = 0,5 для разрушения кирпичной кладки под действием сдвигающих нагрузок и проверяя комбинированные эффекты нагрузки для отдельного анкера по уравнению 18, получаем следующее:

С отношение спроса к мощности менее 1,0, проект удовлетворен.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

A b           = площадь поперечного сечения анкерного болта, дюйм² (мм²)
A pt          = площадь проекции на каменную поверхность прямого круглого конуса для расчета предела прочности при растяжении анкерных болтов, дюйм² (мм²)
A pv        -половина прямого кругового конуса для расчета прочности на отрыв анкерных болтов, дюйм² (мм²)
B a          = допустимая осевая нагрузка на анкерный болт, фунты (Н)
B ab        = допустимая осевая растягивающая нагрузка на анкерный болт при управлении выломом каменной кладки, фунт (Н)
B и        = номинальная осевая прочность анкерного болта, фунты (Н)
B и b      = номинальная осевая прочность анкерного болта на растяжение при продавливании каменной кладки, фунты 0045 B

47      = номинальная осевая прочность анкерного болта на растяжение под действием вытягивания анкера, фунты (Н)
B и       = номинальная осевая прочность анкерного болта на растяжение под действием деформации стали, фунты (Н)
B ap        = допустимая осевая растягивающая нагрузка на анкерный болт при управлении вытягиванием анкера, фунты (Н)
B as        = допустимая осевая растягивающая нагрузка на анкерный болт при управлении податливостью стали, фунты (Н)
B v          = допустимое усилие сдвига на анкерном болте, фунты (Н)
B vb        = допустимое усилие сдвига на анкерном болте при прорыве каменной кладки, фунты (Н) 9004c
B 9045 B        = допустимо поперечная нагрузка на анкерный болт при смятии каменной кладки, фунт (Н)
B vn        = номинальная прочность анкерного болта на сдвиг, фунты (Н)
B vnb      = номинальная прочность анкерного болта на сдвиг при прорыве каменной кладки, фунты 06 v 90

B
47 = номинальная прочность анкерного болта на сдвиг при выдергивании каменной кладки, фунты (Н) Прочность на сдвиг анкерного болта при регулировании текучестью стали, фунт (Н)
B vpry    = допустимая поперечная нагрузка на анкерный болт при управлении анкерным подпором, фунты (Н)
b a         = осевое усилие на анкерном болте без коэффициента, фунты (Н)
b af        = осевое усилие на анкерном болте, фунты (Н) b        = нефакторизованная сила сдвига на анкерный болт, фунт (Н)
b vf        = коэффициент поперечной силы в анкерном болте, фунты (Н) прилагаемые нагрузки на болтовое соединение , дюймы (мм)
e b         = выступающая часть опоры изогнутого анкерного стержня, измеренная от внутренней кромки анкера в месте изгиба до самой дальней точки анкера в плоскости крюка, дюймы (мм)
f ‘ м        = указанная прочность каменной кладки на сжатие, psi (МПа)
f y          = указанный предел текучести стали для анкеров, psi (МПа)
l b          = эффективная длина посадки анкерных болтов, дюймы 4 6 l
9004 0048         = анкерный болт краевое расстояние, измеренное в направлении нагрузки, от края каменной кладки до центра поперечного сечения анкерного болта, дюймы (мм)
s           = расстояние между анкерами, дюймы (мм)
x           = глубина от центра линия анкера к краю ригеля
Φ          = коэффициент снижения прочности.

  • Спецификация для каменных конструкций, TMS 605-13/ACI 530.1-13/ASCE 6-13, Отчет Объединенного комитета по стандартам каменной кладки, 2013 г.
  • Международные строительные нормы и правила, Совет по международным нормам, 2012 г.
  • Международный жилищный кодекс, Совет по международному кодексу, 2012 г.
  • Требования строительных норм и правил к каменным конструкциям, TMS 402-11/ACI 530-11/ASCE 5-11, Отчет Объединенного комитета по стандартам каменной кладки, 2011 г.
  • Стандартные технические условия на углеродистую конструкционную сталь, ASTM A36-12, ASTM International, 2012.

    • Стандартные технические условия

  • для болтов и шпилек из углеродистой стали, предел прочности при растяжении 60 000 фунтов на квадратный дюйм, ASTM A307-12, ASTM International, 2012.
  • Стандартные методы испытаний на прочность анкеров в бетонных и кирпичных элементах, ASTM E488-10, ASTM International, 2010.
  • Расчет допустимых напряжений бетонной кладки, TEK 14-7C, Национальная ассоциация бетонщиков, 2011 г.
  • Положения о расчете прочности бетонной кладки, TEK 14-4B, Национальная ассоциация бетонщиков, 2008 г.
  • Испытание анкерных болтов в кладке из бетонных блоков, Таббс, Дж. Б., Поллок, Д. Г., и Маклин, Д. И., Журнал Masonry Society Journal, 2000.

    • NCMA TEK 12-3C, редакция 2013 г.

    NCMA и компании, распространяющие эту техническую информацию, отказываются от какой-либо ответственности за точность и применение информации, содержащейся в этой публикации.

    Конструкция опорной плиты колонны (AISC 360) — у меня ошибка «Недопустимое расположение анкера для анкеров, находящихся в напряжении». Почему я получаю это и как мне решить эту проблему?

    Текла Теддс

    2022

    Текла Теддс

    Текла Теддс для Word

    2023

    Текла Теддс

    Текла Теддс для Word

    опорная плита колонны

    анкерные болты

    анкерные стержни

    опорная плита

    анкерное устройство

    анкеры на растяжение

    Окружающая среда

    Вопрос: 90 3029 90 3029 90 3029 90 3029 » Расположение анкера недопустимо для анкеров в напряжении » или « Расположение анкеров выходит за рамки этого расчета для анкеров на растяжение ». Почему я получаю это и как мне решить эту проблему?

    Изображение

     

    Ответ:

     

    Модуль проектирования опорной плиты колонны Тедда (AISC 360) требует, чтобы анкеры, растянутые от подъема, были ограничены местами, где распределение нагрузки на колонну под углом 45 градусов является ясным. Это требование можно найти в разделе «Предположения и ограничения» примечаний к модулю Calc, как показано на снимке экрана ниже.

     

    Image

     

    Это ограничение на размещение анкерных болтов взято из раздела 3.2 Руководства по проектированию AISC 1. Как показано на рисунке ниже, в Руководстве по проектированию указано одностороннее консольное воздействие на ближайший компонент колонны с использованием 45 Распределение градусной нагрузки является консервативной моделью разрушения опорной плиты, сварного шва и локальной колонны для режима разрушения только при растяжении. Поскольку не существует другого установленного способа определения ширины изгиба для использования при расчете в сценарии подъема, размещение анкерных болтов должно быть ограничено местами, где может быть достигнут прямой путь нагрузки под углом 45 градусов к колонне.

     

    Изображение

     

    Короче говоря, ограничение определяется характеристикой изгиба базовой плиты, указанной в Руководстве по проектированию. Чтобы передать растягивающие нагрузки от колонны на анкерные болты, опорная плита будет изгибаться по одной кривизне. Опорная плита должна быть проверена на эти силы изгиба, а также сварные швы, соединяющие опорную плиту и колонну, поэтому необходимо определить эффективную ширину изгиба опорной плиты. Подход к выполнению этой проверки, указанный в Разделе 3.2 Руководства по проектированию AISC 1, следующий:

    » Для растягивающих нагрузок простой подход состоит в том, чтобы предположить, что нагрузки на анкерные стержни создают изгибающие моменты в опорной плите в соответствии с консольным действием на стенку или полки секции колонны (односторонний изгиб) … эффективный ширина изгиба опорной плиты может быть консервативно приблизительно определена с помощью распределения под углом 45° от осевой линии анкерного стержня до поверхности полки или стенки колонны »

    Если анкерные болты выходят за пределы этого 45-градусного распределения, базовая плита потенциально будет иметь поведение на изгиб, отличное от того, которое предполагается уравнениями в Руководстве по проектированию, и, следовательно, не будет рассматриваться.

     

    Изображение

     

    Чтобы скорректировать расположение привязки, чтобы пройти эту проверку, расстояние в любом направлении должно быть уменьшено, чтобы соответствовать правилу распределения 45 градусов. Распределение под углом 45 градусов измеряется как угол 45 градусов от центральной точки болта до полки или стенки колонны. Это распределение должно пересекаться либо с фланцем, либо с поверхностью стенки, чтобы не менее половины ширины распределения под углом 45 градусов попадало в область применения. Вы можете заметить, что в соответствии с этим правилом максимально допустимое расстояние между болтами будет эквивалентно протяженности секции колонны, поэтому это можно использовать в качестве ориентира для определения допустимых мест анкеровки для анкеров, находящихся в напряжении при перемещении вперед.

     

    Изображение

     

    Обратите внимание: вы можете спросить, почему те же или похожие макеты привязок не вызывали эту ошибку в предыдущих версиях Tedds (Tedds 2021 и более ранних версиях).